《变频器应用技术》课件

变频器应用及维修技术分享

2024/5/20第一章变频器的基础知识

通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压和频率可调的交流电的装置称作‘变频器’。把直流电（DC)变换为交流电（AC)的装置称为逆变器。1变频器的概念2.2024/5/20富士变频器汇川变频器3.2024/5/20台达变频器4.一.异步电动机调速的基本原理2024/5/20(1).结构定子定子绕组、铁芯、机座绕线式:三相转子绕组可串电阻鼠笼式转子5.当三相对称的电流流入三相定子绕组后，电动机内便会产生旋转磁场.

方向:相序决定

大小:电流决定2024/5/20（亦称同步转速）(2).旋转磁场:

f1=50P

12

34

工频

n0

=300015001000750

转速:例如6.2024/5/20(3).异步电动机的旋转

通入三相电源→产生旋转磁场→转子导条切割磁场→产生感应电动势(电流)带电导体在磁场中→产生电磁力→对轴心产生二个方向相反、大小相等的电磁转矩→转子旋转7.2024/5/20转子与旋转磁场有相对运动是电动机旋转的原因(4).转速（1）.改变极对数P调速电机（2）.改变转差率S

滑差电机（3）.改变频率f1

变频调速(5)

.异步电动机调速方法（亦称异步转速）8.2024/5/20(6).异步电动机变频调速(实际应用)输出0-380V等效正弦波实际PWM波输入正弦波380V三相50Hz三相0-50(200)Hz9.2024/5/20专为满足变频器调速需要而设计，其特点：（1）磁饱和程度较低，铁芯齿槽深（2）绕组漏阻抗低（3）提高了电机热容量和绝缘等级（4）另外设置了冷却风机专用电动机所具有的优点：（1）具有很好的转矩特性（2）解决了低速散热和高速动态平衡及轴承承受能力（3）允许在基频的基础上作较大范围的变化(7).变频器专用电动机10.2024/5/2011.2024/5/2012.2024/5/2013.2024/5/2014.2024/5/20二变频器的基本结构

所有变频器其基本结构相同，但具体电路各有差异。15.2024/5/20A.主电路(主回路)

①整流电路:将三相交流电变成脉动直流电②滤波电路:使脉动直流电成为较平滑的直流电电容器电压型变频器电感器电流型变频器③限流电路:限止刚接通电源时的充电电流，以保护整流二极管④制动电路:吸收泵生电压和增大电机制动转矩⑤逆变电路:在驱动电路的控制，将直流电变成交流电滤波元件16.2024/5/20整流电路逆变电路制动电路缓冲电路变频器主电路17.2024/5/20整流模块主要参数①耐压1600V(1200V)②电流根据实际需要18.2024/5/20部分功率模块、IPM、电力半导体器件及驱动电路GTR、电力MOSFET和IGBT等器件19.2024/5/20二单元IGBT逆变模块:20.2024/5/206单元IGBT逆变模块富士6M系列模块与7M系列的区别是：6M模块不带制动IGBT，而7M系列模块内部有制动IGBT。如6MBI100S-120-02，7MBR50SA06021.2024/5/20B.控制电路

①保护电路:由取样、放大、处理三部分电路组成。②驱动电路:把CPU送出的PWM信号进行电压和功。

率放大，控制逆变电路中六个开关器件。③I/O电路:处理变频器对外输入和输出相关信号的

电路。④操作面板:一是用于显示，另外作为操作键盘⑤CPU:

变频器的核心电路，按照相关信号控制变频器的工作。⑥开关电源:向控制电路提供所需的直流工作电压。22.2024/5/20C.变频器输出频率的几种控制方法①操作面板控制②电压控制0-5V(0-10V、0-15V)③电流控制4-20mA(0-20mA)④通讯控制通过通讯接口⑤脉冲控制23.2024/5/20日立变频器接线图24.1.变频器的选择

U/f

控制方式一般性能的调速矢量直接转矩高性能的调速风机水泵型伺服型高压型专用设备型2024/5/20第二章变频器的应用通用变频器专用变频器25.2024/5/202.变频器容量的选择①一拖一：一般与电动机的功率相同以下情况需要高一档次:六极八极电机，加减速时间较短，启动转矩要大。

同时启动同时停止不同时启动不同时停止②一拖几26.2024/5/203.变频器常用参数的设置

1无特殊要求默认“出厂设置”，有要求的按要求重新设置

2主要功能参数

(1)基本频率—电动机电源的额定频率

(2)基本电压—电动电源的额定电压

(3)最高频率—指给定信号为最大值时变频器的输出频率

(4)上、下限频率—变频器的输出频率被限制在这两个频率之间27.2024/5/20(5)最高频率电压—最高频率输出时对应输出的电压点动频率—调试点动时的输出频率，一般较低加速时间—指变频器启动到输出最高频率所需的时间

28.2024/5/20

(8)减速时间—变频器从最高频率下降到零频率需的时间

(9)上升，下降方式：线性方式

S型方式(反)

半S型方式(反)29.2024/5/20

正常(停止)—停止时输出频率逐渐下降自由滑行—停止时变频器停止输出

离线：输入相关电机参数在线：可以随温度变化而自动修正参数，使运行保持稳定(10)停止方式(11)自整定30.2024/5/20第三章.变频器的实际应用

开环控制系统

闭环控制系统—恒量控制

1.恒压供水系统

所谓恒压供水系统是指不管用水量如何变化水管的供水压力始终保持设定值。变频调速系统31.2024/5/20

XE=XD-XF

通过PID调节

XE>0XG上升f上升

XE<0XG下降f下降

XE=0XG=Cf

不变恒压控制的过程当用水量Q0上升→XF下降→XE=X0-XF>0，经PID调节，XG上升→f上升→供水量Qi上升→XF上升，直至XE=XD-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG、f

、Qi

保持不变。32.2024/5/20

当用水量Q0下降→XF上升→XE=XD-XF<0，经PID调节，XG下降→f下降→供水量Qi下降→XF下降，直至XE=X0-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG，f

，Qi

保持不变。

可见，供水系统在任何情况下，经过恒压供水系统，其水压始终恒定在设定状态。33.2024/5/202.变频器的参数预置最高频率上限频率下限频率启动频率加减速时间

PID参数34.2024/5/20第四章变频器的维修

1.修理的基本条件①修理人员必须掌握了解变频器基本工作原理，熟悉基本结构，掌握常见电路的原理作用；思路敏捷，动手能力强，坚韧的个性。②基本工具：指针式万用表、直流稳压电源、示波器、信号发生器、频率计、自制工具，电机等。35.2024/5/202.修理的通常方法①逐步缩小法：通过故障报警信息及现象分析、检测将故障范围逐步缩小，直至故障点。②顺藤摸瓜法：按电路电信号传输的途径进行检测，判断故障所在。36.2024/5/20

好转第②一步坏转第③步②通电检测，初查故障问题③拆卸清洗（年久要检测530V的滤波电容并更换所有驱动电源小电解电容）④故障诊断⑤故障处理，更换器件原则：尽量相同正常转⑦一步存在问题回第④步⑦填写修理记录

①静态检测功率模块⑥试运行3.修理的步骤37.2024/5/204.变频器常见故障分析与处理①整流模块的损坏损坏的四大原因：过流、过压、高温、老化38.2024/5/20过流（1）限流电路继电器触点烧结在一起（可控硅损坏短路）（2）滤波电容损坏短路；控制电路异常，开关管导通时间过长（3）制动电路开关管损坏短路（4）逆变电路损坏，一个桥臂短路（5）负载过载：

Ⅰ.负载转矩增大

Ⅱ.电动机损坏过流39.2024/5/20过压1制动电路损坏不工作：开关管损坏开路控制电路不发驱动信号2减速时间过短，又未装设制动电路3电源串入高压

高温1冷却风扇未工作或是风量不足2散热板进风受阻3现场环境温度偏高40.2024/5/20②.逆变模块的损坏过流

(1)驱动电路故障引起逆变模块损坏

(2)主电路由于油污粉尘污染受潮损坏

(3)过负载高温、过压等原因同整流电路

41.2024/5/20变频器外壳不拆开，用数字万用表的二极管档对变频器进行初步检测：整流电路的检测

用黑笔表笔靠着变频器的P端，用红表笔分别测R

S

T进线端，所测数值相同，如有不同，则有故障；红表笔靠着N端，黑表笔分别测R

S

T进线端，所测数值相同，如有不同则有故障。5.初步静态(不拆机不通电)检42.2024/5/20逆变电路的检测用黑笔表笔靠着变频器的P端，用红表笔分别测U

V

W出线端，所测数值相同，如有不同，则有故障；红表笔靠着N端，黑表笔分别测U

V

W进线端，所测数值相同，如有不同则有故障。43.2024/5/20通电后根据变频器显示屏的显示的故障代码进行检修，一般有：通电没显示通电有显示有报警代码通电有显示没报警代码经整流及逆变部分的检测正常后可通电进行检查。6.动态(通电)检查44.2024/5/20故障多为开关电源电路出故障通电没显示《康沃CVF-G-5.5kW变频器》开关电源电路图45.2024/5/20

R40、R41、LED组成上电启动电路，为振荡芯片U1-3844B提供上电时的起振电流。在电路起振工作后，由自供电绕组、D13、D14、C30构成的整流滤波电路为U1提供工作电源。自供电绕组、D13、C31整流滤波电路输出的电压，同时也作为反馈电压信号输入到U1的2脚，由内部误差放大器与基准电压比较，输出控制电压控制内部PWM波发生器，改变U1的6脚输出脉冲的占空比，从而控制开关管K2225的导通与截止时间，维持次级绕组输出电压的稳定。自供电绕组、D13、D14、C30、C31既是U1的供电电源，同时构成了稳压电路，将因电网电压波动或负载电流变动引起的次级绕组输出电压的变化，反馈到U1的2脚，实现稳压控制。

U1的4脚外接振荡电路的定时元件提供充、放电能量，4脚R、C元件与内部电路配合，在4脚产生锯齿波振荡脉冲，该脉冲送入内部PWM波形成电路。

开关变压器BT的初级绕组与开关管串接，由开关管的导通和截止，将直流供电能量经BT绕组转变为交变能量（电磁能量），再耦合到次级电路。与主绕组相并联的D15、C32、R39等元件，提供开关管截止时主绕组感生反向电流的泄放通路，抑制了反向电压的峰值，并加快了开关管的截止速度，同时也避免了开关管承受过高反压而损坏，具有一定保护作用；开关管源极串联的电流采样电路R37，将流过主绕组和开关管的电流转化为电压信号，输入到U1的3脚，当开关管流过异常电流时，R37上电压降上升，U1的3脚内部电流信号处理电路，输出控制信号，或改变6脚脉冲信号的占空比，使开关管截止时间变长，以降低的输出电流。《康沃CVF-G-5.5kW变频器》开关电源电路原理46.2024/5/20在有过流状况发生但R36上电压降在1V以下时，内部电流信号处理电路输入信号，控制6脚输出信号的占空比，实施限流控制。而当过流严重使R36上电压上升为1V以上时，内部电流信号处理电路使U1停振，以实施过流保护。当听到开关电源发出“打嗝”声，处于时振时停状态下，说明负载电路有严重过流情况发生，处于过流停振保护的临界点上。“打嗝”现象，实质上是电路本身实施的保护动作。次级绕组输出电压经D9、C25整流滤波成+8V直流电源，送入CPU主板，再经后级电路稳压成+5V，供CPU电路；次级绕组输出电压经D6、C20整流滤波成24V直流电源，供充电继电器MC的线圈供电，变频器上电时，先由充电电阻给直流电路的储能电容器充电，CPU再输出一个MC闭合指令（由CON1端子的29脚进入），MC闭合，将充电电阻短接。24V电源还作为两只散热风扇的供电电源，两只散热风扇由三极管T2、T3驱动，风扇运转指令也由CPU以端子CON1的27脚输入，控制T2、T3的导通与截止。另有两组D10、C27和D8、C23等整流滤波电源，分别输出+18V和-18V两路供电，送入CPU主板，再由后级稳压电路处理成+15V、-15V直流稳压电源，供电流、电压保护检测电路和控制电路。-18V的供电绕组，同时还由D7正向整流成正电压，作为直流电压的检测信号，送入后级直流电路电压检测电路，进一步处理后，送入CPU，供过、欠压保护、直流电压显示、参与输出电路控制等。《康沃CVF-G-5.5kW变频器》开关电源电路原理47.2024/5/20通电有显示有报警代码一上电就显示报警,故障一般有:过流过流检测电路及驱动电路有故障欠压1本身检测电路有故障;

2整流电路故障;

3滤波电路故障;输入电路缺相.过热