变频器试验及标准

国家标准

低压变频器

参数额定值

变频调速的控制方式经历了脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等技术的发展历程，在控制精度、控制算法的复杂度、通用性等方面得到很大提高。最新的技术是矩阵式交-交变频，省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为1，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。变频器的试验要求目前，已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准：GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB/12668.3-2004、GB/T12668.4。此外，GB/12668.5、GB/12668.6正在进行最后阶段的审批。变频器的试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验等。电气试验方面主要是测量变频器的输入、输出值，包括：1）输入值：额定输入电压、额定输入电流、额定容量、有功功率、功率因数、输入各次谐波、输入总失真度。2）输出值：最大额定输出电压、额定连续电流、额定功率、频率范围、过载能力（过载能力适用于额定的转速范围）、输出各次谐波、输出总失真度。3）效率：在设计的频率范围内，各个频率下的效率。变频器的测量与仪器1、测量仪器仪表简介目前常见的测量仪表很多，这里介绍几种常见的仪表。1)动铁式仪表：这种仪表测量的是有效值，它的值由固定线圈磁场与其内可动铁之间相互作用的电磁力所确定的偏转角度而确定。读数误差由动铁的磁饱和以及谐波对线圈内电感的影响引起。仪表精度一般为0.5级。2)整流式仪表：交流电流经整流然后作用于动圈式直流表，按交流电流的有效值确定刻度，其有效值是由整流平均值乘以波形系数求出的。该种仪表基本用于测量正弦电流波形，在测量非正弦电流的波形时，应注意波形系数。典型的仪表精度是1.0级。3)热电式仪表：温升与测量电流产生的热量成正比，温升被热电偶转换为直流电动力，其电流有效值由直流毫伏表指示。4)电动式仪表：电流指示值具有均匀的刻度，其指针偏转角度等于两个线圈间的力，它的驱动转矩(Im×IF×dT／dq）电流IF是与负载串联的固定线圈内的电流Im正比于动圈中的电压。典型精度为0.5级。5)谐波分析仪：目前最常用的变频器主电路一般为交-直-交组成。在整流回路中接有大电容，输入电流的波形不是正弦波；在逆变输出回路中输出电压信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。其他类型的变频器与此类似，输入、输出都不是标准的正弦波，有较多的高次谐波含量，因此，在测量仪器的选择上与传统的测量有所不同。目前，特别适于变频器测量的仪器是谐波分析仪，主要有日本横河（YOKOGAWA）的WT系列谐波分析仪，如WT1600、WT3000等。这类产品不仅可以测量基本的电参数，并且针对变频器做了一些特殊设计：如测量模块比较多，可以同时测量输入、输出参数，进行谐波分析，测量真功率因数；带宽比较宽，可以从DC到1MHz，精度一般可以达到0.15级或0.02级；显示方便，可以显示数值、波形、谐波柱状图等；可以测量变频器驱动的电机的机械输出，如电机转速、扭矩等，这样可以更方便的测量变频器的驱动能力及驱动效果。可以说，一台WT谐波分析仪可以替代一堆传统仪表，确保测试的高效和准确。2、变频器测试对变频器进行测试的电路如图1所示，这是一个完整的变频器测试方案，包括三相电源输入、三相输出、驱动电机的机械输出（转速、扭矩）等。如果被测的变频器功率较大，输入、输出电流超过了仪器的量程，就需要在电流的测量回路里接入CT（电流互感器），把被测电流转变成仪器的测量量程内。测试电路里的谐波分析仪是横河公司的WT1600数字功率计。该仪器有6个模块，可以同时输入6路电压、6路电流；同时有电机测试模块，可以测量电机的转速、扭矩等。一台WT1600不仅可以测量变频器的输入、输出参数，还可以测量电机的扭矩、转速、滑差、机械输出功率，以及电机效率变频器效率等。1）输入侧的测量变频器输入电源是50Hz交流电源，但是由于变频器的输入侧是整流电路，电流的波形一般不是标准的正弦波。典型的输入波形如图2。传统的有功功率的计算公式为：P＝Urms×Irms×cosφ式中：P：有功功率；Urms：电压有效值；Irms：电流有效值；φ：电压电流夹角。但是，变频器的输入电流包括高次谐波，很难测量出相位角。横河的WT1600等WT系列的谐波分析仪使用了数字采样方法，对指定的有效采样周期内获取的瞬时波形数据的总和进行平均。总和由样本数N平均，得出一个功率值，如图3。有功功率计算公式为：式中：u(t):时刻“t”的电压瞬时值；i(t)：时刻“t”的电流瞬时值；Δt:采样时间间隔；N：总采样样本数。这样，不需要测量电压电流夹角，就可以计算出有功功率。相应的，功率因数PF＝P/S＝P/(Urms*Irms)式中：S：视在功率同时，谐波分析仪测量波形进行谐波分析，计算出电压畸变率、电流畸变率等，然后对系统进行综合分析判断。电压总的畸变率Uthd：式中：U（1）：基波电压；U（k）：k次谐波电压；max：最大谐波次数电流的总畸变率Ithd：式中：1）：基波电流；I（k）：k次谐波电流；max：最大谐波次数2）输出侧的测量变频器的输出波形见图4，是频率可变的信号，含有较多的高次谐波。而电动机转矩主要依赖于基波电压有效值，因此，需要测量的电压值或者说一般变频器的额定电压值是指基波有效值。对PWM类型的变频器来说，PWM电压的整流平均值正比于其输出电压基波有效值。如日本电机学会(JEMA)规定：使用平均整流方法计算有效值，因为该值更合适地反映了驱动电机的输出转矩。横河WT1600等WT系列谐波分析仪，可以同时测量有效值、整流平均值等数值，用户可以根据需要进行方便的选择。变频器的效率为：式中：h：变频器效率ΣPout：变频器输出有功功率；ΣPin：变频器输入有功功率。WT1600还可以测量电机的机械输出，可测量电机的速度和扭矩传感器的输出，然后计算扭矩、旋转速度、机械功率、同步速度、滑差等，实现在一台仪器上测量电机效率与总效率。随着变频技术的发展，对测量也提出了更高的要求。测量仪表厂家根据变频器的发展和需求不断推出新产品，满足了测试的需求。目前，变频技术的日益复杂化，一些非标准的正弦调制PWM波形的出现，经常发生输出电压的整流平均值与基波有效值不相等的情况。针对这种情况，横河公司推出WT系列最新型号WT3000产品，在不改变测量模式的情况下，改进了设计，使其可以同时测量常规项目，如整流有效值以及谐波有效值等，用户可以自己对数据进行对比。产品与测量手段是相辅相成并互相促进的，二者会随着技术的发展不断推陈出新。变频调速器的维修与测试来源：远宁电气有限公司

发布时间：2015-10-141引言变频调速器作为一种高效节能的电机调速装置，因其较高的性能价格比，在工厂得到了越来越广泛的应用。维护、维修、测试变频调速器的工作变得日趋重要，因而使变频调速器维修测试平台成为应用领域不可缺少的设备。莱钢自动化部于2002年设计、组建了变频调速器维修测试平台。变频调速器维修测试平台主要由两部分组成，维修部分和测试部分。2变频调速器维修部分的组成从前几次维修变频器的经验来看，与强电相关的器件、大功率器件，电源部分以及相应的驱动部分电路损坏频率较高，当然在以后的维修过程中会出现各种各样的故障现象，表现与其相应的电子电路有关。电子设备的维修过程就是寻找相应故障点的过程。在维修过程中，我们还是应该坚持以人为主，设备为辅的原则，充分发挥人的主观能动性，降低维修本钱，从故障现象进手，分析电路原理、时序关系、工作过程，找出各种可能存在的故障点，然后借助一些维修检测设备，确定故障点，确定故障元器件，(包括定性与定量指标)，然后寻找相应的器件进行替换，使设备恢复其固有的性能指标。维修过程包括以下几个方面：第一步，询问用户变频器的故障现象，包括故障发生前后外部环境的变化。例如，电源的异常波动、负载的变化。第二步，根据用户的故障描述，分析可能造成此类故障的原因。第三步，打开被维修的设备，确认被损坏的程序，分析维修恢复的可行性。第四步，根据被损坏器件的工作位置，通过阅读电路，分析电路工作原理，从中找出损坏器件的原因，以及一些相关的电子电路。第五步，寻找相关的器件进行替换。第六步，在确定所有可能造成故障，所有原因都排除的情况下，通电进行实验，在做这一步的时候，一般要求所有的外部条件都具备，并且不会引起故障的进一步扩大化。第七步，在设备工作正常的情况下，就可以进进下一个程序，系统测试。2.1维修平台(1)逻辑分析仪：逻辑分析仪具有多个输进通道，反映被测信号电平的逻辑状态和相应时间，即被测点的二进制编码，逻辑分析仪可同时对逻辑电平信号，数据总线信号，地址总线信号，芯片的输进输出等多路数字信号的逻辑关系进行测试和比较，利用测试仪器本身的瞬态定时测试功能，来捕捉窄脉冲的干扰和测试点前后的波形，逻辑分析仪特别适合对数字逻辑电路进行测试和分析。(2)模拟示波器：示波器是用来“冻结”一个模拟信号或随时间变化信号的有效工具，可根据显示屏上的静态波形分析其特性，并根据荧光屏上的方格和选用档次来丈量其参数值，通过使用示波器，可以把被测信号十分真实、直观的反映在荧屏上，便于维修职员对被测信号进行定量和定性的分析。(3)晶体管图示仪：用途：测试选配大功率管，维修大功率电源，UPS等。附件1：集成电路电压传输特性测试台用途：测试选配数字电路，维修各种数字智能仪表;附件2：场效应管配对测试台，用途：选配场效应管;附件3：0-3KV高压测试台。(4)图示仪：测试GTR模块等(5)线性集成电路智能参数分析仪：选配测试运放等线性电路，维修称重仪表，信号处理板。(6)台式数字电桥：测试精密R、C、L，维修精密仪器，通讯装置等(7)通用编程器：修改拷贝各种程序存储器、维修计算机、智能仪器仪表以及智能仪器仪表数据的备份。(8)集成电路测试仪：测试各类数字集成电路,主要参数：带RS232接口及编程解密软件(9)智能校验信号发生器：校验丈量仪表等,日本白光。3变频调速器测试部分的组成测试部分的功能是对已维修完成的变频调速器性能测试。通过考察与交流，测试变频器的最佳负载还是交流电机。我公司变频器的功率由大到小，各种规格都存在，在维修完成以后，假如采用同等功率的电机来做负载实验，这需要配备各种型号的电机这是不现实的，也是不科学的。根据变频器的使用说明，一般要求变频器负载不低于额定功率的10%，我们可以考虑用3kw左右的电机来实现15kw以下等级变频器的负载。用15kw的电机来实现150kw以下等级变频器的负载。针对变频器负载电机不能空载的情况，可以使用一台磁粉制动机来模拟电机负载，磁粉制动机可以通过改变输进电压来改变磁粉的间隙，从而达到改变负载的目的。实现模拟变频器使用现场的目标，当然还需要检测其它一些辅助参数，如输进电压、电流、输出电压、电流，以及三相的平衡情况，输出波形的谐波分量。测试平台需要以下设备仪表：(1)三相交流电机：主要参数：3kW，15kW(2)磁粉制动器：主要参数：350N.m(3)电流传感器：主要参数：丈量范围内0-50A，输出0-50Ma,北京科海(4)电压传感器：主要参数：丈量范围内0-1000V，输出0-100mA(5)模拟电流显示表头：主要参数：0-50A，输进0-50mA(6)模拟电压显示表：主要参数0-1000V，输进0-100mA(7)i=3减速器(8)小水泵：用途：磁粉制动机的冷却。(9)16位16通道A/D转换卡：主要参数：输进0-10V(10)16位D/A转换卡：主要参数：输出0-10V(11)信号部分：输进、输出信号分别为0-10v电压信号、0-20mA电流信号、开关量和脉冲信号(12)计算机1台(13)多功能打印机1台测试平台的结构示意图见图1。图1测试平台结构示意图4系统特点(1)系统结构公道，使用方便;(2)适合对各种品牌的变频器进行维修和测试;(3)输进输出信号齐全，系统组成灵活;(4)利用变频器和智能台信号发生器单元等组成闭环控制系统，模拟现场输进输出设备。(5)对多种仪器仪表进行维修和测试;(6)可以对一般模块进行测试和维修;(7)对维修、测试的数据进行处理、显示和打印。5结束语变频调速器维修测试平台组建以来，检验变频器多台，对保障生产的顺利进行发挥了较大的作用，同时为莱钢节约了大量的外出维修用度。变频器的维修与测试方法引言

变频调速器作为一种高效节能的电机调速装置，因其较高的性能价格比，在工厂得到了越来越广泛的应用。维护、维修、.aspx"title="测试"style="text-decoration:underline;color:blue">测试变频调速器的工作变得日趋重要，因而使变频调速器维修测试平台成为应用领域不可缺少的设备。莱钢自动化部于2002年设计、组建了变频调速器维修测试平台。变频调速器维修测试平台主要由两部分组成，维修部分和测试部分。

2

变频调速器维修部分的组成

从前几次维修变频器的经验来看，与强电相关的器件、大功率器件，电源部分以及相应的驱动部分电路损坏频率较高，当然在以后的维修过程中会出现各种各样的故障现象，表现与其相应的电子电路有关。电子设备的维修过程就是寻找相应故障点的过程。在维修过程中，我们还是应该坚持以人为主，设备为辅的原则，充分发挥人的主观能动性，降低维修成本，从故障现象入手，分析电路原理、时序关系、工作过程，找出各种可能存在的故障点，然后借助一些维修检测设备，确定故障点，确定故障元器件，(包括定性与定量指标)，然后寻找相应的器件进行替换，使设备恢复其固有的性能指标。

维修过程包括以下几个方面：

第一步，询问用户变频器的故障现象，包括故障发生前后外部环境的变化。例如，电源的异常波动、负载的变化。

第二步，根据用户的故障描述，分析可能造成此类故障的原因。

第三步，打开被维修的设备，确认被损坏的程序，分析维修恢复的可行性。

第四步，根据被损坏器件的工作位置，通过阅读电路，分析电路工作原理，从中找出损坏器件的原因，以及一些相关的电子电路。

第五步，寻找相关的器件进行替换。

第六步，在确定所有可能造成故障，所有原因都排除的情况下，通电进行实验，在做这一步的时候，一般要求所有的外部条件都具备，并且不会引起故障的进一步扩大化。

第七步，在设备工作正常的情况下，就可以进入下一个程序，系统测试。

2.1维修平台

(1)逻辑分析仪:逻辑分析仪具有多个输入通道，反映被测信号电平的逻辑状态和相应时间，即被测点的二进制编码，逻辑分析仪可同时对逻辑电平信号，数据总线信号，地址总线信号，芯片的输入输出等多路数字信号的逻辑关系进行测试和比较，利用测试仪器本身的瞬态定时测试功能，来捕捉窄脉冲的干扰和测试点前后的波形，逻辑分析仪特别适合对数字逻辑电路进行测试和分析。

(2)模拟示波器:示波器是用来“冻结”一个模拟信号或随时间变化信号的有效工具，可根据显示屏上的静态波形分析其特性，并根据荧光屏上的方格和选用档次来测量其参数值，通过使用示波器，可以把被测信号十分真实、直观的反映在荧屏上，便于维修人员对被测信号进行定量和定性的分析。

(3)晶体管图示仪：用途：测试选配大功率管，维修大功率电源，UPS等。

附件1：集成电路电压传输特性测试台用途：测试选配数字电路，维修各种数字智能仪表；附件2：场效应管配对测试台，用途：选配场效应管；附件3:0-3KV高压测试台。

(4)图示仪：测试GTR模块等。

(5)线性集成电路智能参数分析仪：选配测试运放等线性电路，维修称重仪表，信号处理板。

(6)台式数字电桥:测试精密R、C、L，维修精密仪器，通讯装置等。

(7)通用编程器:修改拷贝各种程序存储器、维修计算机、智能仪器仪表以及智能仪器仪表数据的备份。

(8)集成电路测试仪:测试各类数字集成电路，主要参数：带RS232接口及编程解密软件。

(9)智能校验信号发生器:校验测量仪表等，日本白光。

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变频调速器测试部分的组成

测试部分的功能是对已维修完成的变频调速器性能测试。通过考察与交流，测试变频器的最佳负载还是交流电机。我公司变频器的功率由大到小，各种规格都存在，在维修完成以后，如果采用同等功率的电机来做负载实验，这需要配备各种型号的电机这是不现实的，也是不科学的。根据变频器的使用说明，一般要求变频器负载不低于额定功率的10%，我们可以考虑用3kw左右的电机来实现15kw以下等级变频器的负载。用15kw的电机来实现150kw以下等级变频器的负载。针对变频器负载电机不能空载的情况，可以使用一台磁粉制动机来模拟电机负载，磁粉制动机可以通过改变输入电压来改变磁粉的间隙，从而达到改变负载的目的。实现模拟变频器使用现场的目标，当然还需要检测其它一些辅助参数，如输入电压、电流、输出电压、电流，以及三相的平衡情况，输出波形的谐波分量。测试平台需要以下设备仪表：(1)三相交流电机：主要参数：3kW，15kW

(2)磁粉制动器：主要参数：350N.m

(3)电流传感器：主要参数：测量范围内0-50A，输出0-50Ma，北京科海

(4)电压传感器：主要参数：测量范围内0-1000V，输出0-100mA

(5)模拟电流显示表头：主要参数：0-50A，输入0-50mA

(6)模拟电压显示表：主要参数0-1000V，输入0-100mA

(7)i=3减速器

(8)小水泵：用途：磁粉制动机的冷却。

(9)16位16通道A/D转换卡：主要参数：输入0-10V

(10)16位D/A转换卡：主要参数:输出0-10V

(11)信号部分：输入、输出信号分别为0-10v电压信号、0-20mA电流信号、开关量和脉冲信号

(12)计算机1台

(13)多功能打印机1台

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系统特点

(1)系统结构合理，使用方便；

(2)适合对各种品牌的变频器进行维修和测试；

(3)输入输出信号齐全，系统组成灵活；

(4)利用变频器和智能台信号发生器单元等组成闭环控制系统，模拟现场输入输出设备；

(5)对多种仪器仪表进行维修和测试；

(6)可以对一般模块进行测试和维修；

(7)对维修、测试的数据进行处理、显示和打印。

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结束语

变频调速器维修测试平台组建以来，检修变频器多台，对保障生产的顺利进行发挥了较大的作用，同时为莱钢节约了大量的外出维修费用。

有关低压变频器的参数额定值及试验要求摘要：本文介绍了《GB/T12668.2-2003调速电气传动系统第二部分：一般要求—低压交流变频电气传动系统额定值的规定》中有关低压变频器的参数额定值和试验要求。关键词：1

引言

市场经济是依靠法规形式来规范、协调市场行为的，标准也将作为法律、法规的技术支撑来参与规范和调控市场。只有全面和及时地了解先进标准的发展水平，提高企业的标准化意识，才能提高产品质量，推进行业的发展和进步。

全国电力电子学调速电气传动系统半导体电力变流

器标准化技术委员会是在国内外电气传动调速产品迅速

发展的形势下，于2000年成立的，秘书处挂靠在天津电

气传动设计研究所，负责国家电气传动调速系统技术领域内的标准化技术工作的组织及归口，涉及的产品主要是国民经济基础工业交直流电气传动设备。已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

从完善产品全过程的质量控制出发，相应的调速装置试验方法、调速装置环境条件规程、调速装置技术条件、调速装置验收规程、调速装置安全规程等一些配套标准制定，将在2005-2007年期间逐步落实。

目前大家非常关注国家强制性产品认证(3C认证)，是以国家标准、技术规则为技术依据的。国家公布的第一批实施强制性产品认证目录，包括19大类，132种产品。电气传动调速产品虽不在第一批目录范围之内，但为了加快标准的宣传、贯彻、实施工作和3C认证的准备工作，本文作为低压变频器国家标准介绍，和大家进行沟通。并将于2004年10月20-24日在古都南京由“中国自动化学会电气自动化专业委员会”和“中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会”联合举办的第十二届全国电气自动化与电控系统学术年会上，进行电气传动调速产品系列标准介绍。

2

GB/T12668.2标准适用范围

《GB/T12668.2-2003调速电气传动系统第2部分:一般要求-低压交流变频电气传动系统额定值的规定》适用于一般用途的交流调速传动系统，该系统由电力设备(包括变流器部分、交流电动机和其它设备，但不限于馈电部分)和控制设备(包括开关控制-如通/断控制，电压、频率或电流控制，触发系统、保护、状态监控、通讯、测试、诊断、生产过程接口/端口等)组成的系统。本标准不适用于牵引传动和电动车辆传动;适用于连接交流电源电压1kV以下、50Hz或60Hz，负载侧频率达600Hz的电气传动系统。本标准给出了关于变频器额定值、正常使用条件、过载情况、浪涌承受能力、稳定性、保护、交流电源接地和试验等性能的要求。

本文就相关的低压变频器的参数额定值和试验要求作以介绍。

3

变频器功能特性

变频器应具备一些所规定的特性，可包括(但不限于)下列所列之一项或多项:

·定时加速;

·定时减速;

·点动;

·可调电流限幅;

·能耗制动;

·反向;

·再生(制动);

·电网滤波;

·输入/输出数据处理(模拟/数字);

·自动再启动;

·(转矩)提升;

·直流制动;

·预充电电路。

变频器应配备规定的故障指示，可由干式继电器或固态继电器提供的公共报警和/或跳闸信号两部分组成。故障指示通常因一个或多个故障而动作，故障包括(但不限于)下列诸项:

·外部故障;

·输出功率部分故障;

·瞬时过电流;

·过热(变流器);

·无冷却空气;

·电动机过载;

·辅助电源故障;

·电源过压/欠压;

·电源缺相;

·内部控制系统故障;

·调节器/功率电路诊断。

变频器应具有“传动投入”的状态指示信号(无论是旋转还是停止);还可具有“传动就绪”的状态指示信号。

4

变频器使用条件

4.1

电气使用条件

要考虑频率变化、电压变化、电压不平衡、电源阻抗、电源谐波及一些异常条件等:如频率为fLN±2%;额定输入电压的变化限值为±10%;电源电压不平衡度不超过基波额定输入电压(ULN1)3%的情况下应能够运行。

4.2

环境使用条件

主要包括使用气候条件和机械安装条件:如环境温度+5℃～+40℃;变频器应安装于室内坚固的基座上，在其安装区域内或附加的机壳内对通风或冷却系统不会造成严重的影响。异常的环境使用条件，如暴露在过量尘埃中、海拔＞1000m等，要求专门选定的结构或保护部件。

4.3

变频器存放

如果运输包装箱不适用于户外或无防护存放，收到变频器后，应立即放置在能满足储存要求的场所。

变频器存放应避免雨、雪、冻雨、腐蚀性材料等，不应存放在高于海平面3000m以上的场所，存放总时间不超过6个月的情况。

4.4

变频器运输

变频器应能够在供货者的标准包装箱中进行运输，环境温度:-25℃～+70℃。异常气候条件，如运输温度低于-25℃的场合，应采用加热运输方式或其它方法。冲击和振动环境不能超过规定的极限。

附表变频器标准试验项目

5、

变频器额定值

5.1

输入额定值

·电压;制造厂应说明变频器的输入额定值,优选值是:

(1)100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz;

(2)100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

·额定输入电流IVN值;·频率;相数;·最小电源阻抗(或最大预期短路电流)和最大电源

阻抗。

5.2

输出额定值

·最大额定输出电压;·额定连续电流;·过载能力(过载能力适用于额定的转速范围);

·频率范围;·相数;·额定功率;·输出相序。

5.3

工作频率范围

制造厂应采用下列参数给出变频器能维持其规定的稳态输出电流时的工作频率范围:

fmin=最小频率;

f0=基本频率;

fmax=最大频率。

5.4效率和损耗

制造厂应给出额定负载和基本转速下的损耗或效率。

变频器试验

6.1

试验类型

试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择(专门)试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验。

(1)型式试验

对按照某一设计制造的一个或数个部件进行的试验，用于说明该设计满足特定的技术要求。

(2)出厂试验

在制造期间或制造之后对各个部件进行的试验，用于确定其是否符合某一准则。

(3)抽样试验

在一批产品中随机抽取的一些部件上进行的试验。

(4)选择(专门)试验

除型式试验和出厂试验之外，按照制造厂之意，或经过制造厂和用户或其代理人协商而进行的试验。

(5)车间试验

为了验证设计，在制造厂的实验室里对部件或设备进行的试验。

(6)验收试验

合同上规定的、用以向用户证明该部件满足其技术规格中某些条件的试验。

(7)现场调试试验

在现场对部件或设备进行的试验，用于验证安装和运行的正确性。

(8)目击试验

在客户、用户或其代理人在场的情况下进行的上述任何一种试验。

6.2

变频器标准试验

变频器标准试验项目如附表所示。

(1)绝缘试验的目的在于检查变频器的绝缘状况，为了防止不必要的破坏，在试验之前，可先用1000V兆欧表测量受试部分的绝缘电阻。在环境温度20±5℃和相对湿度为90%的情况下，其数值应不小于1MΩ，但所测绝缘电阻只作为耐压试验的参考，不作考核。

(2)轻载和功能试验的目的是为了验证变频器电气线路的所有部分以及冷却系统的连接是否正确,能否与主电路一起正常运行,设备的静态特性是否能满足规定要求。本试验作为出厂试验时,变频器仅在额定输入电压下运行,而型式试验时,则应在额定电压的最大值和最小值下检验设备的功能。

(3)额定电流试验是为了检验变频器能否在额定电流下满意运行。

(4)过电流能力试验是负载试验的一部分，是在额定运行情况下，在规定的时间间隔施加规定的短时过电流值，变频器均能正常工作。

(5)纹波电压和电流的测量是在用户或其代理人提出要求时才予以实施，并按GB/T3859.2电气试验方法和产品分类标准的规定进行。

(6)功率损耗可以在测量的基础上进行计算，或者直接测定。间接冷却的变流器的功率损耗可以从测得的热转移媒质所转移的热量(用量热的方法)和估算通过变频器机壳的热流量来计算。

(7)温升试验的目的在于测定变频器在额定条件下运行时,各部件的温升是否超过规定的极限温升。试验应在规定的额定电流和工作制,以及在最不利的冷却条件下进行。

(8)一般情况下，不需要测量功率因数，当要求测量时，应测定总功率因数l。

(9)固有电压调整率测量是在变频器电压等于额定值下，根据轻载试验、额定电流试验取得的数据计算(见GB/T3859.2)。

(10)辅助部件的检验主要在于对变频器电气元件、泵、风机等辅助装置的性能进行检验。但只要这些元件具备出厂合格证，可只检验其在变频器中的运行机能，不必重复进行出厂试验。

(11)控制设备的性能检验最好采用类似额定功率的电动机对设备进行检验，也可采用较低功率的电动机在反馈量适当换算的情况下来进行。

(12)保护器件的检验主要包括各种过电流保护装置的过流整定;快速熔断器和快速开关的正确动作。各种过电压保护设施的正确工作;装置冷却系统的保护设施的正常动作;作为安全操作的接地装置和开关的正确设置以及各种保护器件的互相协调。

(13)电磁抗扰性是通过试验验证变频器各个子部件的性能，如电力电子电路、驱动电路、保护电路、控制电路及显示和控制面板对电磁骚扰的抗扰度。电磁骚扰有低频骚扰和高频骚扰。低频骚扰包括谐波和换相缺口/电压畸变;电压变化，波动，电压跌落和短时中断;电压不平衡和频率变化及电源的影响。高频骚扰包括对公共环境、工业环境及对电磁场的抗扰度。

(14)电磁发射应尽可能地与其实际的工作环境条件相适应。为了确保基本的保护要求，分别规定了对公共环境、工业环境的低频基本发射限值和高频基本发射限值。

(15)音频噪声试验在周围2m内没有声音反射面的场所进行。测试时应尽可量避免周转环境噪声对测量结果的干扰。

(16)附加试验是上述试验项目未包括的其他性能有要求，应在定货时提出，并取得协议。

6.3

变频器相关试验

(1)稳态性能

应试验变频器传动变量，如输出转速、转矩等的稳态性能。用选取的偏差带(稳态)来说明反馈控制系统的稳态性能。应满足规定的工作和使用偏差带的变量范围。

(2)动态试验

(a)电流限值和电流环

这些试验用来表征变频器的动态性能，与被传动设备无关。

可以试验如下三项，应在接近0、50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速(NM)下进行。

·电流限值

增大负载，就要使变频器达到其预设的电流限值点。(另一种方法是:增大转速阶跃量至足够大的转动惯量，产生一个瞬态负载，使变频器达到设定的电流限值点)。这时就可对电流上升时间、超调量和持续时间以及阻尼特性进行分析。

·电流环带宽通过对电流设定和电流测量(反馈)之间响应的谐波分析，可以确定电流环的带宽。必须检查幅值和位移。该试验应在线性或准线性区域内进行。

·对电流设定的阶跃响应。

(b)转速环

提供并正确选择转速给定的阶跃以适应下列试验。该测试可在空载或轻载条件下进行。

·达到电流限值并进行检查。

·在未达到任何限值情况下，测量传动输出转速响应(通常在50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速NM下进行)。

(c)转矩脉动

若轴上耦合有相当灵敏的转速测量器件，通过在空载条件下转速的变化，可测量出气隙转矩脉动的相关等级。

(d)自动再启动

若设有自动再启动功能,则应在规定的断电期间对其进行检验。这种功能应与紧急停车相协调,若需要可停止。

(3)能耗制动和能耗减速

能耗制动和能耗减速是两个操作功能，其特性应由用户和制造厂/供货者来商定。其它性能要求由买方或制造厂和买方一起确定。

7

产品信息

7.1

标志

在变频器的铭牌上应标出下列各项:

(1)制造厂名称

(2)变频器型号、系列号、制造年份

(3)输入额定值

(4)输出额定值

7.2

要提供的项目

(1)随设备应提供如下信息

·规定由用户调整的校准元件、器件和部件所需的信息;

·适当选择输入和输出保护和接地所需的信息;

·使用说明书，包括操作设备所需要的所有信息;

·GB12668.3所规定的EMC信息;

·安全性警告;

·输出相序。

(2)应提供或使用户有可能得到如下信息

·维护和使用说明书，包括故障元器件或电子组件查找和更换的信息;语言应使用原产国的语言，或使用由制造厂和客户商定的语言;

·能耗制动减速和能耗制动停车电路的能量吸收额定值。

8

结束语

本文是为了低压变频器标准的宣传贯彻实施工作和国家强制性产品认证(3C)认证的准备工作而写的，希望得到同行的关心、支持和帮助。参考文献作者：全国调速电气传动系统标准化技术委员会,天津电气传动设计研究所,赵相宾

郭保良

作者简介

赵相宾

男

教授级高级工程师

现担任天津电气传动设计研究所科技经营处处长，主要从事电气传动自动化技术管理工作。兼任《电气传动》期刊主编，中国自动化学会电气自动化专业委员会付主任、秘书长，中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会付主任、秘书长，全国电力电子学调速电气传动系统标准化技术委员会秘书长，是GB/T12668.1-2002、GB/T12668.2-2002两项交直流调速电气传动系统技术方面国家标准的第一起草人。WP4000变频功率分析仪在变频器试验中的应用一变频器试验的测试需求分析目前，已定制了6项电气传动调速系统的国家及行业标准：GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。此外GB/T12668.5、GB/T12668.6正在进行最后阶段的审批。变频器试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择（专门）试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验。其中电气试验部分主要是测量变频器的输入、输出，包括：１）输入值：额定输入电压、额定输入电流、额定容量、有功功率、功率因数、输入各次谐波、输入总谐波失真度。２）输出值：最大额定输出电压、额定连续电流、额定功率、频率范围、过载能力、输出各次谐波、输出总谐波失真度。３）效率：在设计的频率范围内，各个频率下的效率。二变频器试验的测量与仪器变频器主电路结构一般为“交—直—交”，在整流回路中接有大电容，输入电流为脉冲式充电电流，在逆变输出回路中输出电压信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。因此，在测量仪器的选择上与传统的测量有所不同。面对变频器含有大量谐波、高畸变或是非工频的电量，采用传统的仪表对其进行测量会产生较大的误差，甚至出现测量结果完全错误的情况，准确的测量方法是采用带FFT功能的仪器。三WP4000变频功率分析仪在变频器试验中的优势WP4000变频功率分析仪在变频器试验时的强电磁干扰环境下具备独到优势，比如传感器/变送器与二次仪表两者通过光纤连接，完全避免了强电磁干扰环境下信号在传输环节的干扰和损耗；可以进行谐波分析，以数值、柱状图、波形两种方式显示；宽幅值、频率、相位内高精度测量；基波频率范围宽；系统整体准确度高达0.2级；可以说一台WP4000变频功率分析仪可以替代一堆传统仪表，提高了测量的准确度、方便性，从而大大提高了测试的效率。四应用案例采用WP4000直接测量变频器的输入输出电参数，对变频器的性能进行评估，适用于额定电压10kV、额定电流3500A以下的各容量、型号的变频器。一台WP4000变频功率分析仪可连接6个传感器/变送器（输入单元），可同步测量“单相输入/三相输出”或“三相输入/三相输出”，非常方便的完成变频器效率、损耗以及输出信号谐波分析。

WP4000变频功率分析仪测试原理图WP4000变频功率分析仪对变频器输入输出电量工程测量波形图变频器测试要求或者标准提问者采纳全国电力电子学调速电气传动系统半导体电力变流器标准化技术委员会是在国内外电气传动调速产品迅速发展的形势下，于2000年成立的，秘书处挂靠在天津电气传动设计研究所，负责国家电气传动调速系统技术领域内的标准化技术工作的组织及归口，涉及的产品主要是国民经济基础工业交直流电气传动设备。已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。

从完善产品全过程的质量控制出发，相应的调速装置试验方法、调速装置环境条件规程、调速装置技术条件、调速装置验收规程、调速装置安全规程等一些配套标准制定，将在2005-2007年期间逐步落实。

目前大家非常关注国家强制性产品认证（3C认证），是以国家标准、技术规则为技术依据的。国家公布的第一批实施强制性产品认证目录，包括19大类，132种产品。电气传动调速产品虽不在第一批目录范围之内，但为了加快标准的宣贯、实施工作和3C认证的准备工作，本标准介绍作为连载栏目的首篇，和大家进行沟通。

1、GB/T12668.2标准适用范围

《GB/T12668.2-2003调速电气传动系统第2部分：一般要求–低压交流变频电气传动系统额定值的规定》适用于一般用途的交流调速传动系统（见图1），该系统由电力设备（包括变流器部分、交流电动机和其它设备，但不限于馈电部分）和控制设备（包括开关控制—如通/断控制，电压、频率或电流控制，触发系统、保护、状态监控、通讯、测试、诊断、生产过程接口/端口等）组成的系统。本标准不适用于牵引传动和电动车辆传动；适用于连接交流电源电压1kV以下、50Hz或60Hz，负载侧频率达600Hz的电气传动系统。本标准给出了关于变频器额定值、正常使用条件、过载情况、浪涌承受能力、稳定性、保护、交流电源接地和试验等性能的要求。

本文就相关的低压变频器的参数额定值和试验要求作以介绍。

2、变频器功能特性

变频器应具备一些所规定的特性，可包括（但不限于）下列所列之一项或多项：

定时加速；

定时减速；

点动；

可调电流限幅；

能耗制动；

反向；

再生（制动）；

电网滤波；

输入/输出数据处理（模拟/数字）；

自动再启动；

（转矩）提升；

直流制动；

预充电电路。

变频器应配备规定的故障指示，可由干式继电器或固态继电器提供的公共报警和/或跳闸信号两部分组成。故障指示通常因一个或多个故障而动作，故障包括（但不限于）下列诸项：

外部故障；

输出功率部分故障；

瞬时过电流；

过热（变流器）；

无冷却空气；

电动机过载；

辅助电源故障；

电源过压/欠压；

电源缺相；

内部控制系统故障；

调节器/功率电路诊断。

变频器应具有“传动投入”的状态指示信号（无论是旋转还是停止）；还可具有“传动就绪”的状态指示信号。

3、变频器使用条件

3.1电气使用条件

要考虑频率变化、电压变化、电压不平衡、电源阻抗、电源谐波及一些异常条件等：如频率为fLN±2%；额定输入电压的变化限值为±10%；电源电压不平衡度不超过基波额定输入电压(ULN1)3%的情况下应能够运行。

3.2环境使用条件

主要包括使用气候条件和机械安装条件：如环境温度+5°C~+40°C；变频器应安装于室内坚固的基座上，在其安装区域内或附加的机壳内对通风或冷却系统不会造成严重的影响。异常的环境使用条件，如暴露在过量尘埃中、海拔>1000m等，要求专门选定的结构或保护部件。

3.3变频器存放

如果运输包装箱不适用于户外或无防护存放，收到变频器后，应立即放置在能满足储存要求的场所。

变频器存放应避免雨、雪、冻雨、腐蚀性材料等，不应存放在高于海平面3000m以上的场所，存放总时间不超过6个月的情况。

3.4变频器运输

变频器应能够在供货者的标准包装箱中进行运输，环境温度：-25°C~+70°C。异常气候条件，

如运输温度低于-25°C的场合，应采用加热运输方式或其它方法。冲击和振动环境不能超过规定的极限。

4、变频器额定值

4.1输入额定

电压；制造厂应说明变频器的输入额定值，优选值是：

a)100，110，200，220，230，240，380，400，415，440，500，660，690V，用于50Hz；

b)100，115，120，200，208，220，230，240，400，440，460，480，575，600V，用于60Hz。

额定输入电流IVN值；

频率；

相数；

最小电源阻抗（或最大预期短路电流）和最大电源阻抗。

4.2输出额定值

最大额定输出电压；

额定连续电流；

过载能力（过载能力适用于额定的转速范围）；

频率范围；

相数；

额定功率；

输出相序。

4.3工作频率范围

制造厂应采用下列参数给出变频器能维持其规定的稳态输出电流时的工作频率范围：

fmin=最小频率；

f0=基本频率；

fmax=最大频率。

4.4效率和损耗

制造厂应给出额定负载和基本转速下的损耗或效率。

5、变频器试验

5.1试验类型

试验类型包括型式试验、出厂试验、抽样试验、选择（专门）试验、车间试验、验收试验、现场调试试验、目击试验。1）型式试验对按照某一设计制造的一个或数个部件进行的试验，用于说明该设计满足特定的技术要求

2）出厂试验在制造期间或制造之后对各个部件进行的试验，用于确定其是否符合某一准则。

3）抽样试验在一批产品中随机抽取的一些部件上进行的试验。

4）选择（专门）试验除型式试验和出厂试验之外，按照制造厂之意，或经过制造厂和用户或其代理人协商而进行的试验。

5）车间试验为了验证设计，在制造厂的实验室里对部件或设备进行的试验。

6）验收试验合同上规定的、用以向用户证明该部件满足其技术规格中某些条件的试验

7）现场调试试验在现场对部件或设备进行的试验，用于验证安装和运行的正确性

8）目击试验在客户、用户或其代理人在场的情况下进行的上述任何一种试验。

5.2变频器标准试验

变频器标准试验项目见下表：

绝缘试验的目的在于检查变频器的绝缘状况，为了防止不必要的破坏，在试验之前，可先用1000V兆欧表测量受试部分的绝缘电阻。在环境温度20士5°C和相对湿度为90%的情况下，其数值应不小于1MW，但所测绝缘电阻只作为耐压试验的参考，不作考核。

轻载和功能试验的目的是为了验证变频器电气线路的所有部分以及冷却系统的连接是否正确，能否与主电路一起正常运行，设备的静态特性是否能满足规定要求。本试验作为出厂试验时，变频器仅在额定输入电压下运行，而型式试验时，则应在额定电压的最大值和最小值下检验设备的功能。

额定电流试验是为了检验变频器能否在额定电流下满意运行。

过电流能力试验是负载试验的一部分，是在额定运行情况下，在规定的时间间隔施加规定的短时过电流值，变频器均能正常工作。

纹波电压和电流的测量是在用户或其代理人提出要求时才予以实施，并按GB/T3859.2电气试验方法和产品分类标准的规定进行。

功率损耗可以在测量的基础上进行计算，或者直接测定。间接冷却的变流器的功率损耗可以从测得的热转移媒质所转移的热量（用量热的方法）和估算通过变频器机壳的热流量来计算。

温升试验的目的在于测定变频器在额定条件下运行时，各部件的温升是否超过规定的极限温升。试验应在规定的额定电流和工作制，以及在最不利的冷却条件下进行。

一般情况下，不需要测量功率因数，当要求测量时，应测定总功率因数l。

固有电压调整率测量是在变频器电压等于额定值下，根据轻载试验、额定电流试验取得的数据计算（见GB/T3859.2）。

辅助部件的检验主要在于对变频器电气元件、泵、风机等辅助装置的性能进行检验。但只要这些元件具备出厂合格证，可只检验其在变频器中的运行机能，不必重复进行出厂试验。

控制设备的性能检验最好采用类似额定功率的电动机对设备进行检验，也可采用较低功率的电动机在反馈量适当换算的情况下来进行。

保护器件的检验主要包括各种过电流保护装置的过流整定；快速熔断器和快速开关的正确动作。各种过电压保护设施的正确工作；装置冷却系统的保护设施的正常动作；作为安全操作的接地装置和开关的正确设置以及各种保护器件的互相协调。

电磁抗扰性是通过试验验证变频器各个子部件的性能，如电力电子电路、驱动电路、保护电路、控制电路及显示和控制面板对电磁骚扰的抗扰度。电磁骚扰有低频骚扰和高频骚扰。低频骚扰包括谐波和换相缺口/电压畸变；电压变化，波动，电压跌落和短时中断；电压不平衡和频率变化及电源的影响。高频骚扰包括对公共环境、工业环境及对电磁场的抗扰度。

电磁发射应尽可能地与其实际的工作环境条件相适应。为了确保基本的保护要求，分别规定了对公共环境、工业环境的低频基本发射限值和高频基本发射限值。

音频噪声试验在周围2m内没有声音反射面的场所进行。测试时应尽可量避免周转环境噪声对测量结果的干扰。

附加试验是上述试验项目未包括的其他性能有要求，应在定货时提出，并取得协议。

5.3变频器相关试验

1）稳态性能

应试验变频器传动变量，如输出转速、转矩等的稳态性能。用选取的偏差带（稳态）来说明反馈控制系统的稳态性能。应满足规定的工作和使用偏差带的变量范围。

2）动态试验

电流限值和电流环这些试验用来表征变频器的动态性能，与被传动设备无关。可以试验如下三项，应在接近0、50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速（NM）下进行。

a)电流限值

增大负载，就要使变频器达到其预设的电流限值点。（另一种方法是：增大转速阶跃量至足够大的转动惯量，产生一个瞬态负载，使变频器达到设定的电流限值点）。这时就可对电流上升时间、超调量和持续时间以及阻尼特性进行分析。

b)电流环带宽通过对电流设定和电流测量（反馈）之间响应的谐波分析，可以确定电流环的带宽。必须检查幅值和位移。该试验应在线性或准线性区域内进行。

c)对电流设定的阶跃响应

转速环

提供并正确选择转速给定的阶跃以适应下列试验。该测试可在空载或轻载条件下进行。

a)达到电流限值并进行检查；

b)在未达到任何限值情况下，测量传动输出转速响应（通常在50%基本转速、100%基本转速和弱磁最大转速NM下进行）。

转矩脉动

若轴上耦合有相当灵敏的转速测量器件，通过在空载条件下转速的变化，可测量出气隙转矩脉动的相关等级。自动再启动

若设有自动再启动功能，则应在规定的断电期间对其进行检验。这种功能应与紧急停车相协调，若需要可停止

3）能耗制动和能耗减速

能耗制动和能耗减速是两个操作功能，其特性应由用户和制造厂/供货者来商定。其它性能要求由买方或制造厂和买方一起确定，

6、产品信息

6.1标志

在变频器的铭牌上应标出下列各项：

a)制造厂名称

b)变频器型号、系列号、制造年份

c)输入额定值

d)输出额定值

6.2要提供的项目

随设备应提供如下信息

规定由用户调整的校准元件、器件和部件所需的信息；

适当选择输入和输出保护和接地所需的信息；

使用说明书，包括操作设备所需要的所有信息；

GB12668.3所规定的EMC信息；

安全性警告；

输出相序。

应提供或使用户有可能得到如下信息

维护和使用说明书，包括故障元器件或电子组件查找和更换的信息；语言应使用原产国的语言，或使用由制造厂和客户商定的语言；

能耗制动减速和能耗制动停车电路的能量吸收额定值变频器的试验与测试探讨\o"添加到收藏夹"收藏此信息打印该信息添加：不详来源：\o"中国机电网"未知

交流变频调速是集电力电子、自动控制、微电子学和电机学等技术之精华的一项高新技术，自问世以来倍受瞩目。它以优异的调速性能、显著的节电效果和广泛的适用性而被国内外公认为世界上最理想的电气传动方案。技术的发展生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐步显露出来。由于换向器的存在，直流电机的维护量加大，单机容量等都受到限制。人们开始转向结构简单、维护方便的异步电动机。但异步电动机的调速性能难以满足生产的需要。20世纪60年代以后，电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速媲美。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。变频调速的控制方式经历了脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等技术的发展历程，在控制精度、控制算法的复杂度、通用性等方面得到很大提高。最新的技术是矩阵式交-交变频，省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为1，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。变频器的试验要求目前，已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准：GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-