1.7变频器（课件）- 《工厂电气控制设备》同步教学（机工版）

1.7变频器 1.7变频器 2 1.7.1 变频器的工作原理 1.7.2 变频器的使用介绍 1.7.3 变频器的常见故障及排除 1.7.4 变频器应用与维护 1.7.1 变频器的工作原理 3 变频器的控制方式可分为两种，即开环控制和闭环控制。开环控制有V／F控制方式，闭环控制有矢量控制等方式。 1．V／F控制 2．矢量控制 1．V／F控制 4 感应式交流电机的旋转速度， 其中 常称为电机理想空载旋转速度， 式中n为交流电机旋转速度，f1为电源频率，p为电机极数。 感应式交流电机的旋转速度近似地决定于电机的极数和频率。改变电源频率就可以实现交流电机的调速。以控制频率为目的的变频器，是作为电机调速设备的优选设备。 从上式可知，若定子外加电压不变，则随着f1的升高，气隙磁通Φ将减小，电机的转矩为： 可以看出，气隙磁通Φ的减小，导致电机的转矩下降，使电动机的利用率降低，严重时会使电动机堵转。 5 当频率降低时，问题也很突出。在额定频率下调节频率，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。 因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。V／F控制比较简单，现多用于通用变频器、风机、泵类节能型变频器。 6 2．矢量控制 7 矢量控制是这样的一种控制方式，即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电枢电流相当。在直流电动机中，利用整流子和电刷机械换向，使两者保持垂直，并且可分别供电。对异步电动机来讲，其定子电流在在电动机内部，利用电磁感应作用，可在电气上分解为磁场电流和垂直的转矩电流。 矢量控制就是根据上述原理，将定子电流分解成磁场电流和转矩电流，任意进行控制。两者合成后，决定定子电流大小，然后供给异步电动机。 矢量控制方式使交流异步电动机具有与直流电动机相同的控制性能。目前这种控制方式的变频器已广泛应用于生产实际中。 3．各种控制方式的变频器特性比较 8 （1）V／F控制变频器特点 ①它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。 ②与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在1：10左右的调速范围内使用。 ③急加速、减速或负载过大时，抑制过电流能力有限。 ④不能精密控制电动机实际速度，不适合于同步运转场合。 （2）矢量控制变频器特点 ①需要使用电动机参数，一般用做专用变频器。 ②调速范围在1：100以上。 ③速度响应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能适用任何场合。 9 1.7.2 变频器的使用介绍 10 1．变频器的安装 （1）物理环境 ①环境温度和湿度。 ②空气质量。 ③标高和振动。 （2）电气环境 ①防止电磁波干扰。 ②防止输入端过电压。 （3）接地与防雷 2. 变频器的外部配置 11 （1）选择合适的外部常规配件 （2）选择变频器的引入和引出电缆 （3）在输入侧安装交流电抗器或EMC滤波器 1.7.3 变频器的常见故障及排除 12 1．过电流跳闸的原因分析 （1）重新启动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。主要原因有：负载侧短路；负载过重，工作机械卡住；逆变管损坏；电动机的启动转矩过小，拖动系统转不起来；电动机自由滑行时启动输出或恢复输出。 （2）重新启动时并不立即跳闸，而是在运行过程中跳闸。可能的原因有：同负载惯量（GD2）相比，升、降速时间设定太短；V/F曲线选择不当或转矩补偿设定值较大，引起低速时空载电流过大；电子热继电器整定值不当，动作电流设定值太小，引起误动作。 2．电压跳闸的原因分析 （1）过电压跳闸，主要原因有：输入电源电压过高；同负载惯量（GD2）相比，降速时间设定太短；变频起负载侧能量回馈过大，降速过程中，再生制动的放电单元工作不理想——如来不及放电，此情况可考虑增加外接制动电阻和制动单元；还有可能放电之路发生故障，实际不放电。 （2）欠电压跳闸，可能的原因有：输入电源电压过低；电源容量过小（接有焊机、大电机等）；电源缺相；电源侧接触器不良；变频器整流桥故障。 13 3．电动机不转的原因分析 （1）功能预置不当：上限频率与最高频率或基本频率和最高频率设定矛盾；使用外接给定时，未对“键盘给定/外接给定”的选择进行预置。 （2）在使用外接给定时，无“启动”信号。 （3）存在其它原因：机械尤卡住现象；电动机的启动转矩不够；变频器的电路故障。 14 1.7.4 变频器应用与维护 15 1．维护时注意事项 （1）进行维护时，操作者必须直