变频器基本电路图

变频器基本电路图目前，通用型变频器绝大多数是交直交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为12001600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。2）滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。 逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护 变频器维修经验心得1过流过流是变频器报警最为频繁的现象。1.1现象(1) 重新启动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的现象。主要原因有:负载短路，机械部位有卡住;逆变模块损坏;电动机的转矩过小等现象引起。(2) 上电就跳，这种现象一般不能复位，主要原因有:模块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。(3) 重新启动时并不立即跳闸而是在加速时，主要原因有:加速时间设置太短、电流上限设置太小、转矩补偿(V/F)设定较高。1.2 实例(1) 一台LG-IS3-4 3.7kW变频器一启动就跳“OC”分析与维修:打开机盖没有发现任何烧坏的迹象，在线测量IGBT(7MBR25NF-120)基本判断没有问题，为进一步判断问题，把IGBT拆下后测量7个单元的大功率晶体管通与关闭都很好。在测量上半桥的 驱动电路时发现有一路与其他两路有明显区别，经仔细检查发现一只光耦A3120输出脚与电源负极短路，更换后三路基本一样。模块装上上电运行一切良好。(2) 一台BELTRO-VERT 2.2kW变频通电就跳“OC”且不能复位。分析与维修:首先检查逆变模块没有发现问题。其次检查驱动电路也没有异常现象，估计问题不在这一块，可能出在过流信号处理这一部位，将其电路传感器拆掉后上电，显示一切正常，故认为传感器已坏，找一新品换上后带负载实验一切正常。2 过压过电压报警一般是出现在停机的时候，其主要原因是减速时间太短或制动电阻及制动单元有问题。(1) 实例一台台安N2系列3.7kW变频器在停机时跳“OU”。分析与维修:在修这台机器之前，首先要搞清楚“OU”报警的原因何在，这是因为变频器在减速时，电动机转子绕组切割旋转磁场的速度加快，转子的电动势和电流增大，使电机处于发电状态，回馈的能量通过逆变环节中与大功率开关管并联的二极管流向直流环节，使直流母线电压升高所致，所以我们应该着重检查制动回路，测量放电电阻没有问题，在测量制动管(ET191)时发现已击穿，更换后上电运行，且快速停车都没有问题。3欠压欠压也是我们在使用中经常碰到的问题。主要是因为主回路电压太低(220V系列低于200V，380V系列低于400V)，主要原因:整流桥某一路损坏或可挖硅三路中有工作不正常的都有可能导致欠压故障的出现，其次主回路接触器损坏，导致直流母线电压损耗在充电电阻上面有可能导致欠压.还有就是电压检测电路发生故障而出现欠压问题。3.1 举例(1) 一台CT 18.5kW变频器上电跳“Uu”。分析与维修:经检查这台变频器的整流桥充电电阻都是好的，但是上电后没有听到接触器动作，因为这台变频器的充电回路不是利用可挖硅而是靠接触器的吸合来完成充电过程的，因此认为故障可能出在接触器或控制回路以及电源部分，拆掉接触器单独加24V直流电接触器工作正常。继而检查24V直流电源，经仔细检查该电压是经过LM7824稳压管稳压后输出的，测量该稳压管已损坏，找一新品更换后上电工作正常。(2) 一台DANFOSS VLT5004变频器 ，上电显示正常，但是加负载后跳“ DC LINK UNDERVOLT”(直流回路电压低)。 分析与维修:这台变频器从现象上看比较特别，但是你如果仔细分析一下问题也就不是那么复杂，该变频器同样也是通过充电回路，接触器来完成充电过程的，上电时没有发现任何异常现象，估计是加负载时直流回路的电压下降所引起，而直流回路的电压又是通过整流桥全波整流,然后由电容平波后提供的，所以应着重检查整流桥，经测量发现该整流桥有一路桥臂开路，更换新品后问题解决。54 过热过热也是一种比较常见的故障，主要原因:周围温度过高，风机堵转温度传感器性能不良，马达过热。4.1 举例一台ABB ACS500 22kW变频器客户反映在运行半小时左右跳“OH”。分析与维修:因为是在运行一段时间后才有故障，所以温度传感器坏的可能性不大，可能变频器的温度确实太高，通电后发现风机转动缓慢，防护罩里面堵满了很多棉絮(因该变频器是用在纺织行业)，经打扫后开机风机运行良好，运行数小时后没有再跳此故障。5输出不平衡输出不平衡一般表现为马达抖动，转速不稳，主要原因:模块坏，驱动电路坏，电抗器坏等。5.1举例一台富士 G9S 11KW变频器，输出电压相差100V左右。分析与维修:打开机器初步在线检查逆变模块(6MBI50N-120)没发现问题，测量6路驱动电路也没发现故障，将其模块拆下测量发现有一路上桥大功率晶体管不能正常导通和关闭，该模块已经损坏，经确认驱动电路无故障后更换新品后一切正常。6过载过载也是变频器跳动比较频繁的故障之一，平时看到过载现象我们其实首先应该分析一下到底是马达过载还是变频器自身过载,一般来讲马达由于过载能力较强,只要变频器参数表的电机参数设置得当,一般不大会出现马达过载.而变频器本身由于过载能力较差很容易出现过载报警.我们可以检测变频器输出电压,电流检测电路,等故障易发点来一一排除故障.6.1举例 一台LG IH 55KW变频器在运行时经常跳“OL”.分析与维修:据客户反映这台机器原来是用在37kw的马达上的，现在改用在55kw的马达上。参数也没有重新设置过，所以问题有可能出在参数上，经检查变频电流极限设置的为37kw 马达的额定电流，经参数重新设置后带负载一切正常。 变频器常见故障与对策1引言 交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速，变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。但由于受到使用环境，使用年限以及人为操作上的一些因素，变频器的使用寿命大为降低，同时在使用中也出现了各种各样的故障。下面我们就变频器的一些常见故障及对策和大家做一个探讨。 2变频器的静态测试结果来判断故障 首先我们可以对变频器做一个静态的测试，一般通用型变频器大致包括以下几个部分(1)整流电路(2)直流中间电路(3)逆变电路(4)控制电路。静态测试主要是对整流电路，直流中间电路和逆变电路部分的大功率晶体管(功率模块)的一个测试，工具主要是万用表。整流电路主要是对整流二极管的一个正反向的测试来判断它的好坏，当然我们还可以用耐压表来测试。直流中间回路主要是对滤波电容的容量及耐压的测量，我们也可以观察电容上的安全阀是否爆开,有否漏液现象等来判断它的好坏.功率模块的好坏判断主要是对功率模块内的续流二极管的判断。对于IGBT模块我们还需判断在有触发电压的情况下能否导通和关断。 3通过变频器的显示来判断故障点的所在 (1)OC.过电流故障 这可能是变频器里面最常见的故障了。我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如电流限制，加速时间过短都有可能导致过电流的产生。然后我们就必须判断是否电流检测电路出问题了。以FVR075G7S-4EX为例：我们有时会看到FVR075G7S-4EX在不接电机运行的时候面板也会有电流显示。电流来自于哪里呢？这时就要测试一下它的3个霍尔传感器，为确定那一相传感器损坏，我们可以每拆一相传感器的时候开一次机，看是否会有过流显示，经过这样试验后基本能排除OC故障。 (2)OV.过电压故障 我们首先要排除由于参数问题而导致的故障。例如减速时间过短，以及由于再生负载而导致的过压等，然后我们可以看一下输入侧电压是否有问题，最后我们可以看一下电压检测电路是否出现了故障，一般的电压检测电路的电压采样点，都是中间直流回路的电压。我们以三肯SVF303为例，它由直流回路取样后(530V左右的直流)通过阻值较大电阻降压后再由光耦进行隔离，当电压超过一定值时，显示“5”过压(此机器为数码管显示)我们可以看一下电阻是否氧化变值，光耦是否有短路现象等。 (3)UV.欠电压 我们首先可以看一下输入侧电压是否有问题，然后看一下电压检测电路，故障判断和过压相同。 (4)FU.快速熔断器故障 在现行推出的变频器大多推出了快熔故障检测功能。(特别是大功率变频器)以LG030IH-4变频器为例。它主要是对快熔前面后面的电压进行采样检测，当快熔损坏以后必然会出现快熔一端电压没有，此时隔离光耦动作，出现FU报警。更换快熔就因该能解决问题。特别应该注意的是在更换快熔前必须判断主回路是否有问题。 (5)OH.过热 主要引起原因变频器内部散热不好。我们可以检查散热风扇及通风通道。 (6)SC.短路故障 我们可以检测一下变频器内部是否有短路现象。我们以安川616G5A45P5为例，我们检测一下内部线路，可能不一定有短路现象，此时我们可以检测一下功率模块有可能出现了故障，在驱动电路正常的情况下，更换功率模块，应该能修复机器。SIEMENS变频器的常见故障分析和处理西门子变频器进入中国市场较晚，但是其增长速度最快。西门子变频器主要分为通用型、工程型和专用型三类。西门子通用型变频器快速增长的原因主要有以下几个方面:(1)不断推出新产品，满足不同用户的特定要求。西门子产品一般的更新周期不超过5年。其产品能够满足不同用户的特殊要求。(2)强大的通讯功能和全面的配套软件，是西门子自动化产品的一大特点。这在我国造纸、化工、钢铁、机械制造等诸多产业从技术改造向自动化控制全面推进的飞速发展过程中，尤显其竞争优势。(3)近两年推出的MM4新一代变频器不仅具有西门子工程型变频器MasterDrive的良好架构，还具有较高的性能价格比，虽然价格不高却有着比同类产品更强大的功能。利用BiCo功能可以为更为复杂的功能进行编程，它可以在输入(数字的，模拟的，串行通讯的等等)和输出(变频器的电流，频率，模拟输出，继电器节点输出等等)之间建立布尔代数式和数学关系式。(4)MM4新一代变频器不同于其他变频器的另一个显著特点是：他给用户提供的是一个完全开放的编程平台，使用户可以根据自己的需要最大限度的合理利用有限的资源实现尽可能复杂的控制特性。它的几十个自由功能块可以代替PLC实现一些简单的编程操作。(5)由于价格低廉，变频器在制造时不得已选用了一些底端的原器件，或者说在选用原器件时考虑的富裕量太小。比如：耐压，耐温，耐电压、电流冲击等。因此，在我国使用的实践中出现问题相对较多，这是令我们感到非常遗憾的地方。( )2常见故障现象分析及处理方法一般来说，当你拿到一台有故障的变频器，再上电之前首先要用万用表检查一下整流桥和IGBT模块有没有烧，线路板上有没有明显烧损的痕迹。具体方法是：用万用表(最好是用模拟表)的电阻1K档，黑表棒接变频器的直流端(-)极，用红表棒分别测量变频器的三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。然后，反过来将红表棒接变频器的直流端(+)极，黑表棒分别测量变频器三相输入端和三相输出端的电阻，其阻值应该在5K-10K之间，三相阻值要一样，输出端的阻值比输入端略小一些，并且没有充放电现象。否则，说明模块损坏。这时候不能盲目上电，特别是整流桥损坏或线路板上有明显的烧损痕迹的情况下尤其禁止上电，以免造成更大的损失。如果以上测量结果表明模块基本没问题，可以上电观察。(1)上电后面板显示F231或F002(MM3变频器)，这种故障一般有两种可能。常见的是由于电源驱动板有问题，也有少部分是因为主控板造成的，可以先换一块主控板试一试，否则问题肯定在电源驱动板部分了。(2)上电后面板无显示(MM4变频器)，面板下的指示灯绿灯不亮，黄灯快闪，这种现象说明整流和开关电源工作基本正常，问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路，可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管，很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低，电源脉动冲击造成的。(3)有时显示F0022,F0001,A0501不定(MM4)，敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常，一般属于接插件的问题，检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。(4)上电后显示-(MM4)，一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了，一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件(如帖片电容、电阻等)损坏所至，我分析与主控板散热不好也有一定的关系。但也有个别问题出在电源板上。例如:重庆某水泥厂回转窑驱动用的一台MM440-200kW变频器，由于负载惯量较大，启动转距大，设备启动时频率只能上升到5Hz左右就再也上不去，并且报警F0001。客户要求到现场服务，我当时考虑认为：作为变频器本身是没有问题的，问题是客户参数设置不当，用矢量控制方式，再正确设定电机的参数/模型就可以解决问题。又过了两天客户来电告诉我变频器已经坏了，故障现象是上电显示-。经现场检查分析，这种故障是因为主控板出问题造成的，因为用户在安装的过程中没有严格遵循EMC规范，强弱电没有分开布线、接地不良并且没有使用屏蔽线，致使主控板的I/O口被烧毁。后来，我申请了维修服务，SFAE的工程师去现场维修，更换了一块主控板问题解决了。(5)上电后显示正常，一运行即显示过流。F0001(MM4)F002(MM3)即使空载也一样，一般这种现象说明IGBT模块损坏或驱动板有问题，需更换IGBT模块并仔细检查驱动部分后才能再次上电，不然可能因为驱动板的问题造成IGBT模块再次损坏！这种问题的出现，一般是因为变频器多次过载或电源电压波动较大(特别是偏低)使得变频器脉动电流过大主控板CPU来不及反映并采取保护措施所造成的。还有一些特殊故障(不常见但有一些普遍意义，可以举一反三，希望达到抛砖引玉的效果)，( )(6)有一台变频器(MM3-30KW)，在使用的过程中经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，机器拿到我这儿来以后，开始我也没有发现问题所在。经过较长时间的观察，发现上电后主接触器吸合不正常-有时会掉电，乱跳。查故障原因，结果发现是因为开关电源出来到接触器线包的一路电源的滤波电容漏电造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会致使接触器吸合不正常造成无故停机。(7)还有一台变频器(MM4-22KW)，上电显示正常，一给运行信号就出现P-或-，经过仔细观察，发现风扇的转速有些不正常，把风扇拔掉又会显示F0030，在维修的过程中有时报警较乱，还出现过F0021F0001A0501等。在我先给了运行信号然后再把风扇接上去就不出现P-，但是，接上一个风扇时，风扇的转速是正常的，输出三相也正常，第二个风扇再接上时风扇的转速明显不正常。于是我分析问题在电源板上。结果是开关电源出来的一路供电滤波电容漏电造成的，换上一个同样的电容问题就解决了。( )（8）在某钢铁厂有一台75kW的MM440变频器，安装好以后开始时运行正常，半个多小时后电机停转，可是变频器的运转信号并没有丢失却仍在保持，面板显示A0922报警信息（变频器没有负载），测量变频器三相输出端无电压输出。将变频器手动停止，再次运行又回复正常。正常时面板显示的输出电流是40A-60A。过了二十多分钟同样的故障现象出现，这时面板显示的输出电流只有0.6A左右。经分析判断是驱动板上的电流检测单元出了问题，更换驱动板后问题解决。总结以上，大的原器件如IGBT功率模块出问题的比例倒是不多，正如我前面在西门子通用变频器的特点里所说的，因为一些低端的简单原器件问题和装配问题引发的故障比例较多，如果有图纸和零件，这些问题便不难解决而且费用不高，否则解决这些问题还是不容易的。最简单的办法就是换整块的线路板！变频调速时的几种负载类型变频调速时需要根据不同的负载类型选择不同的频率变化曲线，才能发挥出变频器的最佳状态。但是有时，选择某一个负载时，不知负载到底是什么负载，一头雾水。下面简要介绍一下几种负载类型的异同及其常见的负载种类。 ( ) 先介绍一下频率变化曲线。以上两图所示为是变频器常用的频率曲线。（1）线性方式在起动过程，频率变化和时间成线性关系，如a图所示。一般的负载可以选用此方式。（2）S型方式如a中的图所示，在频率输出过程中，频率与时间的关系呈“S”形，即：在刚起动时，频率的变化比较慢（0P段），然后频率又和时间成线性变化，在Q点以后，频率的变化又降了下来。此种方式适合于带式输送机一类的负载。（3）半“S”形方式如图b所示。其中适合于低速时负载较轻的场合，如风机和泵等。刚开始负载比较轻，频率变化可以快些（成线性变化），当达到一定负载后，频率变化就慢了下来（成“S”形）；适合于低速时惯性比较大的负载。刚开始负载比较重，频率变化和时间成“S”形，当频率升到一定值后，频率和时间变化成线性关系。( )负载种类：1、恒转矩负载负载的阻转矩是一个定值，与转速的高低无关。主要特点：在初始速度时就有阻力，即启动需要启动转矩。典型实例：带式输送机、潜水泵、空气压缩机、自动旋转门等。 2、恒功率负载在不同的转速下，负载的功率基本恒定。由公式：TL9550PL/nL可知：负载阻转矩TL和转速nL成反比。 典型实例：各种薄膜的卷取机，车床，钻床、磨床。以卷取要为例，其负载阻转矩TLFr其中F卷取物张力，在卷取过程中，要求其保持恒定r卷取物的卷取半径，随着卷取物不断地绕到卷取辊上，r 将越来越大由于具有以上特点，因此，在卷取过程中，拖动系统的功率是恒定的：PLFvconst 式中v卷取物的线速度，在卷取过程中，为了使张力大小保持不变，要求线速度也保持恒定。在卷取过程中，r不断增大，TL也增大，nL则减小。可见，转矩TL和转速nL成反比。3、二次方律负载转矩特点：负载的转矩与转速的二次方成正比。功率特点：负载的功率与转速的三次方成正比。典型实例：离心式风机和水泵需要说明的是，此类负载，如果将变频器输出频率提高到工频以上时，功率会急剧增加，有时甚至超过电动机所配变频器的容量，导致电动机过热或不能运转。故对这类负载转矩，不要轻易将频率提高到工频以上。( )4、其它类型的负载（1）直线律负载转矩特点：负载的阻转矩与转速成正比。功率特点：功率与转矩的二次方成正比。典型实例：轧钢机，辗压机。（2）混合型负载典型实例：大部分金属切削机床。变频器典型主线路介绍在分析变频器的故障时，有时如果知道变频器的电路原理，可以能更好地分析故障发生的原因。( )主电路如图1所示： 一、交直变换部分1、VD1VD6组成三相整流桥，将交流变换为直流。如三相线电压为UL，则整流后的直流电压UD为：UD1.35UL2、滤波电容器CF作用：（1）滤除全波整流后的电压纹波；（2）当负载变化时，使直流电压保持平衡。因为受电容量和耐压的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。如图中的CF1和CF2。由于两组电容特性不可能完全相同，在每组电容组上并联一个阻值相等的分压电阻RC1和RC2。( )3、限流电阻RL和开关SLRL作用：变频器刚合上闸瞬间冲击电流比较大，其作用就是在合上闸后的一段时间内，电流流经RL，限制冲击电流，将电容CF的充电电流限制在一定范围内。SL作用：当CF充电到一定电压，SL闭合，将RL短路。一些变频器使用晶闸管代替（如虚线所示）。4、电源指示HL作用：除作为变频器通电指示外，还作为变频器断电后，变频器是否有电的指示（灯灭后才能进行拆线等操作）。二、能耗电路部分1、制动电阻RB变频器在频率下降的过程中，将处于再生制动状态，回馈的电能将存贮在电容CF中，使直流电压不断上升，甚至达到十分危险的程度。RB的作用就是将这部分回馈能量消耗掉。一些变频器此电阻是外接的，都有外接端子（如DB，DB）。2、制动单元VB由GTR或IGBT及其驱动电路构成。其作用是为放电电流IB流经RB提供通路。( )三、直交变换部分1、逆变管V1V6组成逆变桥，把VD1VD6整流的直流电逆变为交流电。这是变频器的核心部分。常用的逆变管见：变频器常用的逆变管。2、续流二极管VD7VD12作用：（1）电机是感性负载，其电流中有无功分量，为无功电流返回直流电源提供“通道”；（2）频率下降，电机处于再生制动状态时，再生电流通过VD7VD12整流后返回给直流电路；（3）V1V6逆变过程中，同一桥臂的两个逆变管不停地处于导通和截止状态。在这个换相过程中，也需要VD7VD12提供通路。四、缓冲电路缓冲电路如图2所示。逆变管在导通和判断的瞬间，其电压和电流的变化率是比较大的，可能全逆变管受到损害。因此，每个逆变管旁边还就接入缓冲电路，其作用就是减缓电压和电流的变化率。1、C01C06逆变管V1V6每次由导通到截止的判断瞬间，集电极C和发射极E间的电压将迅速地由0V上升为直流电压UD。过高的电压增长率将导致逆变管的损坏。C01C06的作用就是减小逆变管由导通到截止时过高的电压增长率，防止逆变损坏。2、R01R06逆变管V1V6由导通到截止的瞬间，C01C06所充的电压（等于UD）将V1V6放电。此放电电流的初值很大，并且叠加在负载电流上，导致逆变管的损坏。R01R06的作用就是限制逆变管在导通瞬间C01C06的放电电流。( )3、VD01VD06R01R06的接入，又会影响到C01C06在V1V6关断时减小电压增长率的效果。VD01VD06接入后，在V1V6关断过程中，使R01R06不起作用；而在V1V6接通过程中，又迫使C01C06的放电电流流经R01R06。变频器常用的逆变管一、SCR晶闸管也称可控硅，有三个极：阳极（A），阴极（K）和门极（G）。其图形符号如图所示：SCR工作特点：当A、K间有一正向电压时，在门极和阴极间加一不大的正向电压（G为“”，K为“”）时，SCR即导通。此时，即使取消门电压，SCR仍保持导通，只有当A、K间是反向电压时，SCR才判断。所以，只需要用一个脉冲信号，就可以控制其导通了。( ) 二、GTO可关断晶体管GTO结构和SCR类似，也有三个极：阳极A，阴极K和门极G，图形符号也和SCR类似，只在门极上加一短线来区别，如图：GTO工作特点：（1）当A、K间是正向电压时，在门极上加正向电压或正脉冲，GTO即导通。其后，即使取消控制信号，GTO仍保持导通。这一点儿和SCR一样。（2）当在G、K间加反向电压或反向脉冲时，GTO判断。GTO关断控制较易失败，工作频率也不高。在中小容量变频器中已基本不用GTO，但其工作电流大，故在大容量变频器中仍居主要地位。三、GTR电力晶体管也叫双极结型晶体管（BJT）。变频器用的GTR一般都是达林顿晶体管模块，有三个极：集电极C，发射极E和基极B。其图形符号和普通晶体管一样，如图所示：GTR工作特点：和普通晶体管一样，GTR也是一种放大器件，具有三种工作状态：放大状态、饱和状态和截止状态。在变频器中是作为开关器件来用的，工作过程中，总是在饱和状态和截止状态间进行交替。GTR是用电流信号进行驱动的，所需驱动功率较大，故基极驱动系列比较复杂，并使工作频率难以提高，这是其不足之处。( ) 四、IGBT绝缘栅双极型晶体管IGBT是MOSFET（MOS场效应晶体管）和GTR相结合的产物。其主体部分与晶体管相同，也有集电极C和发射极E，但驱动部分和场效应管相同，是绝缘栅结构。其符号如图所示：IGBT工作特点：控制部分和场效应晶体管相同，控制信号为电压信号，输入阻抗很高，栅极电流为0，帮驱动功率很小。主电路和GTR相同，工作电流为集电极电流。IGBT击穿电压已做到1200V，集电极最大饱和电流已超过1500A。其工作频率要达20KHz，由IGBT作为变频器的载波频率一般都在10KHz以上，电机电流波形比较平滑，基本无电磁噪声。( ) 变频器调速故障分析一例现象：按下电机运行按钮，变频器显示频率由低到高变化，而电机却运转，同时电机颤动，并发出很大的噪声。检查线路，主线路、控制线路均无连接错误。检测输出电流为12A，而电机额定电流为6.3A，远远大于额定电流。经检查皮带无打滑现象。在空载情况下，起动，电机正常运转，且调速正常。用手盘车检验负载，并不重。 分析：为什么带载情况下电机无法正常运转呢？是不是变频器某些参数设定不当引起变频器过载呢？与电机起动有关的参数为加速时间和DC提升水平，如果这两个参数的设置与负载特性不匹配，就会造成电机不能正常起动运转。加速时间过短，DC提升水平（即转矩提升）量过大，都可能引起过电流及电机过载，从而无法正常运转。措施：适当增长加速时间，降低DC提升水平。按起动按钮，电机正常运转，且调速正常，无失速，同时，电机噪声消失。总结：使用变频器驱动负载时，一定要注意加速时间与DC提升水平及其它参数，过短的加速时间，过高的DC提升均能导致电机过载，过电流及噪声过大，甚至发生过电流跳闸。因此在实际使用中，一定要根据负载情况，对变频器参数进行设置，使变频器发挥最佳运行状态。( ) 变频器的正确使用及故障维修一、正确使用变频器应注意事项、环境温度对变频器的使用寿命有很大的影响。环境温度每升10，则变频器寿命减半，所以周围环境温度及变频器散热的问题一定要解决好。、正确的接线及参数设置。在安装变频器之前一定要熟读其手册，掌握其用法、注意事项和接线；安装好后，再根据使用正确设置参数。、注意转速与扬程的关系。电机的选择及其最佳工作段是比较重要的问题。如果变频器长时间运行在5HZ以下，则电机发热成了突出问题。、f控制属于恒转矩调整。而矢量控制使电机的输出转矩和电压的平方成正比的增加，从而改善电机在低速时的输出转矩。、若系统采用工频变频切换方式运行，工频输出与变频输出的互锁要可靠。而且开停泵、工频变频切换都要停变频器，再操作接触器。由于触点粘连及大容量接触器电弧的熄灭需要一定时间，上述切换的顺序、时间要考虑周全。、外部控制信号失效的问题。一般是几种情况：信号模式不正确、端子接线错误、参数设置不正确或外部信号自身有问题。7、过电流跳闸和过载跳闸的区别。过电流主要用于保护变频器，而过载主要用于保护电动机。因为变频器的容量有时需要比电动机的容量加大一挡或两挡，这种情况下，电动机过载时，变频器不一定过电流。过载保护由变频器内部的电子热保护功能进行，在预置电子热保护时，应该准确地预置“电流取用比”即电动机额定电流和变频器额定电流之比的百分数。8、干扰问题。良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接汇流排可靠接地。控制系统最好独立接地，接地电阻小于。传感器、接口屏蔽层与控制系统的控制地相连。给仪表等输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等。给变频器输入加装EMI滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器，可以提高功率因数，减少谐波污染，综合效果好。某些电机与变频器之间距离超过100m的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护的减少对外部的辐射干扰。( ) 二、变频器使用中出现的故障及处理1、变频器频率达不到正常工作的频率（40HZ）。一台SAMCO-i变频器，通过外部端子模拟量控制，有一次频率只能达到20HZ，依次检查各参数，最高频率和上限频率均为50HZ，可见参数没有问题，立即改为面板给定频率，则最高频率可运行到50HZ。由此看来，问题出在模拟量输入电路或变频器自身原器件上，用万用表检查热电阻，线性非常好，没有问题，最后打开变频器检查发现一贴片电容损坏，更换后，变频器恢复正常。2、变频器频繁过流报警。参数设置不正确引起的。如变频器加速时间设置过短，则变频器输出频率的变化远远超过电机频率的变化，变频器启动时，因过流而跳闸。依据不同的负载情况相应地调整加速时间，就能消除此故障。输出负载发生短路，如一台富士变频器启动就跳闸，查其输出侧接触器电缆头部分锈蚀、松动，开机时发生电弧，导致保护动作。检测电路的损坏也会显示过渡报警。其中霍尔传感器受温度、湿度等环境因素的影响，工作点漂移。负载过大也可能引起。如一台西门子M420变频器，由于机械卡死。3、一台西门子6SE7036变频器启动过一段时后跳闸。显示“F023”（逆变器超出极限温度），查是因为风扇保险坏导致温度过高而跳闸，更换保险。4、一台西门子6SE7036变频器的PMU面板液晶显示屏显示字母“E”，变频器不能正常工作，按P键盘及重新停送电均无效，查操作手册也无相关说明，在检查外接24VDC电源时，发现电压较低，换一个电源后，变频器恢复正常。5、变频器欠压、过压报警，这有主电源引起的；也有机器检测电路损坏引起的。如6SE7036变频器F008故障（Ud一台SAMCO-I变频器停机时过压跳闸。变频器的设置参数很多，如果个别参数设置不当，会导致变频器不能正常工作。过压出现在停机时，主要原因是减速时间太短（若无制动电阻及制动单元）电机转速大于同步转速，转子电动势和电流增加，使电机处于发电状态，回馈的能量通过变环节是与大功率开关管并联的二极管流回直流环节，使直流母线电压升高，调整时间参数后，故障消除。6、一台西门子MM3变频器，经常“无故”停机。再次开机可能又是正常的，经过比较观察，发现上电后主接触器吸合不正常，有时会掉电，乱跳。结果发现是开关电源到接触器的一只滤波电容漏电，造成电压偏低，这时如果供电电源电压偏高还问题不大，如果供电电压偏低就会导致接触器吸合不正常造成无故停机。7、一台核子称使用的是西门子M420变频器，在运行过程中，经常突然停机，重新启动，又能运行。检查变频器的参数设置都是正确。怀疑PROFIBUS-DP线有问题，重新放一根PROFIBUS-DP线，故障仍然存在。接上编程器查看变频器启动条件，所有的启动点都不可能断，只有核子称PLC与主PLC通讯之间的点可能断，经过几天的观察，这个点在很短的时间内，断了又恢复正常，因此，笔者用了一个断电延时计时器，就处理了此故障。8、四台22KW的电机原来用Y- 启动，改为用富士变频器。经常出现“U002”过电压报警。检查进线电压，都是38010%内，参数也正常，复位后正常，但过不了多久这出现同样的故障，最后查阅变频器使用说明书，富士变频器的电压不是参数设置里设置，而是通过跳线设置的，重新跳线后，故障处理了。9、变频器不能上PROFIBUS-DP网。变频器上红灯一直常亮，依次检查变频器上PROFIBUS-DP的几个参数P0700、P0719、P0918、P1000，都是正确的。那就只可能是网线或网卡的问题，换一个网卡，问题解决了。( ) 总之，在变频器的常见故障中，大的元件如IGBT功率模块出问题的不多，由其外围电路引起的故障所占比例较大。在日常维护时，应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境，定期清除变频器内部灰尘，检查端子是否紧固，通过加强设备管理最大限度地降低变频器的故障率。同时做好故障记录，注意分析故障发生的负载状态、操作过程、故障现象等都十分重要，有利于日后的工作。变频器常见故障分析和预防措施一、变频器的主要故障原因及预防措施 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。( ) 1、外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较长，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。 2、安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。( ) 3、电源异常 电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。 1）如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；2）对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；3）对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。 二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。 4、雷击、感应雷电 雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压，如图1所示。变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。 为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压，见图2。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。( ) 二、变频器本身的故障自诊断及预防功能 过去的晶体管变频器主要有以下缺点：容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。 如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。 此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再起动；对内部故障自动复位并保持连续运行；负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；能够对机械系统的异常转矩进行检测。 三、变频器对周边设备的影响及故障防范 变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。 1、电源高次谐波 由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，如图3所示；对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，如图4所示，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成LC振荡。 2、电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。( ) 3、振动、噪声 振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。 四、高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利 在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量