变频器原理与应用(课件)第七章.ppt

第七章变频器常见异常及对策 变频器自身异常及对策变频器对周边设备的影响及对策变频器驱动系统故障分析 本章要点 7 1变频器自身异常及对策 变频器自身异常及对策变频器在设计正确 选型正确 接线正确 周边设备应用正确的情况下 自身也可能出现异常 环境设置不当 外部干扰 供电电源异常等都可能导致变频器工作异常 1 设置环境变频器的使用环境没有完全按厂家设置 温度 温度 振动 空气洁净度等可能导致变频器内部电路元件松动 损坏 措施 严格按变频器生产厂家指定的环境指标安装变频器 7 1变频器自身异常及对策 2 噪声影响与变频器同处于一个电气控制柜内的电气设备 或者与变频器共用电源的设备发出的噪声信号 会通过辐射和传导的方式传递到变频器 影响变频器的正常运行 为了减小噪声对变频器的影响 通常可以采用以下措施 1 在电磁继电器 继电器 制动器等有内部线圈的设备旁并联浪涌吸收器 抑制浪涌电流 7 1变频器自身异常及对策 2 噪声影响2 采用模拟信号或晶体管集电极开路的方式与其他控制电路接口时 除和主电路分开配线外 还应采用屏蔽线或者双绞线 并按变频器的要求布线 7 1变频器自身异常及对策 2 噪声影响3 接地线要粗 且尽量不与电机 变压器等大功率电气共用接地线 接地施工要规范 4 在变频器的输入端串入噪声滤波器和交流电抗器 抑制来自电源的干扰进入 3 电源异常电源异常对变频器的影响包括电源波形畸变引起控制电路误动作因遭受雷击产生浪涌电流 使开关器件损坏电源电压不足 缺相 停电等造成控制电路误动作 7 1变频器自身异常及对策 3 电源异常电源波形畸变 与变频器或整流器共用的电源 电压波形发生如图的畸变 对策 每台变频器的输入端接入交流电抗器 晶闸管换流引起的电源波形畸变 7 1变频器自身异常及对策 3 电源异常浪涌电流 雷击或者变压器一次侧电路开关产生浪涌电流对策 在变频器的输入端接入浪涌电流吸收器 对地浪涌吸收器 室外防雷击 线间浪涌吸收器 7 1变频器自身异常及对策 3 电源异常电源电压不足 缺相 停电的情况对策 变频器设计中考虑到欠压保护的问题PWM控制的变频器电路中 缺相时电压源在电压足够时也能正常工作 只有在电压到达保护值才停止工作采用晶闸管整流的电路 在缺相时 由于同步信号异常 导致过电流 烧保险 开关管损坏 应增加缺相 电压检测 避免故障发生 关于瞬间停电自起动功能 除了考虑变频器自身的安全之外 还要确保系统中其他环节是否允许自起动 7 2变频器对周边设备的影响及对策 变频器对周边设备的影响 变频器采用电力电子器件 在输入电压和电流中存在基波和高次谐波 高次谐波在电网中传输对电网中其他设备造成影响影响包括1 电网电源波形畸变 使其他设备无法正常工作 保护误动作2 产生无线干扰电波 即电波噪声 干扰其他通信设备运行3 产生电机的噪声 振动 过热 系统的稳定可靠性变差早期的变频器系统设计并没有考虑这些问题 后续的工作显得很被动 现在这些问题的解决方案已经成熟 在变频器的设计时便进行了考虑 效果非常明显 7 2变频器对周边设备的影响及对策 1 高次谐波对电网的影响及对策对于电压型变频器而言 产生的输入电流实际上是整流电路对电容的充电电流 电源的容量越大 电压畸变越小 电流畸变越大 反之 电源容量越小 电压畸变越大 电流波形越平缓 7 2变频器对周边设备的影响及对策 1 高次谐波对电网的影响及对策应对措施 1 插入电抗器 在交流侧插入交流电抗器或在直流侧插入直流电抗器 在插入电抗器时 电抗器上的电压降不超过额定电压2 5 能使高次谐波的含有率改善30 2 插入滤波器 LC滤波器和有源滤波器两种 LC滤波器为无源滤波器 吸收特定频率的高次谐波 有源滤波器通过检测滤波成份 产生对应高次谐波电流的反相位电流 LC滤波器 有源滤波器 7 2变频器对周边设备的影响及对策 1 高次谐波对电网的影响及对策应对措施 3 采用PWM控制方式的整流电路 PWM整流电路 应用于电梯等频繁工作于馈能方式的负载 节能效果显著 PWM整流电路能使输入电流较高程度的接近正弦波 高次谐波的成份很少 电路的开关器件与有源滤波采用的器件相同 下图为采用IGBT作PWM整流的效果 7 2变频器对周边设备的影响及对策 1 高次谐波对电网的影响及对策应对措施 3 采用PWM控制方式整流电路的变频器 7 2变频器对周边设备的影响及对策 2 电波噪声的影响及对策变频器的整流电路 尤其是逆变电路都采用了PWM控制方式 其开关频率有的达几十MHz 产生两类电波噪声 传导噪声 通过导线传播和辐射噪声 空中电磁波或磁场传播 应对传导噪声的措施 传导噪声主要是由于开关频率过高 引起电流电压急骤变化 变频器的导电部分与接地的散热片 框体之间存在悬浮电容 这些电容噪声通过变频器的输入端和电源线在电网中传播 解决方法1 采用噪声滤波变压器 隔离噪声2 插入电抗器 提高对高次谐波的电抗3 在变频器的输入端接入线滤波器 当前主要采用的方法 7 2变频器对周边设备的影响及对策 2 电波噪声的影响及对策应对辐射噪声的措施 辐射噪声主要是由于开关频率过高 引起电流电压急骤变化 形成电磁波 通过辐射的方式向外界传播 在150K 1 5M频段幅值较大 超过30MHz的幅值较小 解决方法1 缩短布线距离 采用屏蔽或双绞线减少高频信号阻抗2 变频器装入封闭铁箱 铁箱外壳接地 形成电磁场屏蔽3 在变频器的输入端接入电抗器平滑电压和电流4 插入线滤波器和输出滤波器 7 2变频器对周边设备的影响及对策 2 电波噪声的影响及对策应对辐射噪声的措施 7 2变频器对周边设备的影响及对策 3 噪声 振动 发热的影响及对策 1 噪声对策变频器采用PWM控制 输出电压和电流波形中含有高次谐波 这种高次谐波在电机的绕组和铁心上产生振动和磁噪声 变频器拖动电机与电网直接运行时产生噪声高5 10dB变频器降低运行频率时 噪声下降不明显 噪声频率对人影响大 7 2变频器对周边设备的影响及对策 3 噪声 振动 发热的影响及对策 1 噪声对策降低磁密 采用抑制铁心振动的措施 采用铸铁外壳高刚性电机 选择低噪声风扇和电抗器变频器和电机间插入电抗器 以减少进入电机的高次谐波在变频器电机间插入滤波器采用IGBT作为逆变器件的低噪声变频器 或者用用PAM变频器 以上措施中 第3 4两种会引起电机的电压降低 转矩不足 最后一种方法不需要另外增加设备 受到重视和发展 7 2变频器对周边设备的影响及对策 3 噪声 振动 发热的影响及对策 2 振动对策低次谐波 引起电机的转矩波动 使电机系统发生振动 变频器的输出频率与机械的固有振动频率相同时发生共振 措施 降低变频器的输出电压 强化机械结构的钢性 将刚性连接改为弹性连接在变频器和电机间插入电抗器 改变变频器载频频率 7 2变频器对周边设备的影响及对策 3 噪声 振动 发热的影响及对策 2 振动对策振动原因分析 7 2变频器对周边设备的影响及对策 3 噪声 振动 发热的影响及对策 3 过热对策两个因素导致电机发热 电流的高次谐波引起电流增大 变频器输出低频时 转速下降 风扇冷却能力下降对策 1 为电机另配风扇 改自冷为他冷 不受电机转速的影响 2 选择更大容量电机 3 提高电机绝缘等级 提高电机允许的温升 4 改用变频专用电机 5 对电动机运行范围进行控制 避免连续低速运行 7 3变频器驱