变频器基础知识课件.ppt

,变频器基础培训,培训提纲,6、维修与保养,3、维修注意事项,2、变频器主回路及控制回路构成,1、一般变频器的基本构成与功能,二、变频器的结构形式,3、,V/F矢量控制调速方式,2、,交流电机弱磁调速的概念,1、异步电动机的调速原理,一、变频器的基本原理,一变频器的基本原理,1步电动机的调速原理,异步电机的轴转速为：,n=60f,1,(1-S)/p,f,1,-定子频率,S-异步电动机转差率,p-磁极对数,可见，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变其同步转速，实现级调速的目的。异步电机调速时，希望尽量保持主磁通m不变：,1）磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电机负载能力下降。,2）磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电流流的负载分量，电机负载能力下降。,主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势产生的，保持磁通恒定的方法：,三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：,E1=4.44 f,1,N,1,m,m,一定子相绕组有效砸数 ,m,每极磁通量W,b,可见，,m,是由E和F共同决定的，对E和F进行适当的控制，就可以使,m,保持最值不变.,2交流电动机弱磁调速的概念,由上节分析可知，基频（电机额定频率）以下调速时，为保证电机负载能力，应尽量保持主磁通m不变，这就要求在降低供电电源频率f的同时，也应降低感应电动势E，使E/F等于常数，这种恒磁通控制属于恒转矩控制方式。,由于感应电动势均力敌E1难于检测和直接控制，且当E和F值较高时，定子漏阻抗压降相对较小，可近似认为E/fv/f。因此，按恒定比例控制v/f，即可以达到恒磁通目的。,1）基频以下的恒磁通变频调速,2）基频以上的弱磁调速,由于v受电机额定电压限制不能继续升高，,只能通过减小来获得基频以上的调速特性，这,种定子电压不变，而减小m的调速区段称为,弱磁调速，也叫恒功率调速。,此时随着速度的不断升高，电机输出,转矩是在逐渐减小的。,3)特性曲线,3V/f、矢量控制调速原理,1）V/f控制基本实现方法,PWM脉冲宽度调制方法（Pulse width Modulation）,利用参考电压U与载频三角波U互相比较，来决,定主功率器件的导通时间，实现调压。脉冲宽度调制,是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制,，达到调节输出脉冲度的一种方法。,2)V/f控制方式的缺点,在低频时，由于,V,较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不在能忽略。,当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。,最大转矩随着,f,的降低而减少。尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为,V/F,控制的下限频率应不小于,0.3HZ.,3)矢量控制,由于V/F控制是基于异步电动机的静态数学模型，因此，其动态指标不高，对于轧钢、造纸等行业，还需要高品质动态指标的控制方式。,矢量控制是根据交流电动机的动态数字模型，利用坐标变换手段，将电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电流的大小、频率及相位进行适当的控制，可实现矢量分解及控制。,4）IGBT功率器件的迅速发展,IGBT,由于其开关损耗低，可使载波频率大幅度提高到,20K,左右。,使电机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和电机内部因脉动而造成的损耗。,IGBT,为压控器件，门极触发功率很小，使驱动回路简单及体积小。,由于开关频率高，,di/dt,、,dv/dt,、,通态电阻、阻断电流（漏电流）等内部参数差异小，容易实现并联扩容。,5）四种控制模式的特点,控制模式,v/f控制,带PG v/f控制,开环矢量控制,闭环矢量控制,控制模式,电压/频率控制,（Open loop）,电压/频率控制带速度补偿,电流矢量不带PG控制,电流矢量带PG控制,速度检出器,不要,要（PG）,不要,要（PG）,速度检出器,Option,不要,PG-A2，PG-D2,不要,PG-B2，PG-X2,速度控制范围,1：40,1：40,1：100,1：100,启动转矩,150%/3HZ,150%/3HZ,150%/1HZ,150%/0/min,速度控制精度,2%3%,0.3%,0.2%,0.2%,转矩控制,不可,不可,不可,可以,适用用途,同时驱动多台电机，电机参数不知道，不能做Autotuning,机械侧已安装PG,需多种调速的场合,简易伺服驱动，高精度速度控制，转矩控制,变频器外接线电路,二变频器的结构形式,1一般变频器的基本构成与功能,给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，称为主回路。,a,.整流器,把工频电源变换为直流电源,电功率的传送不可逆.,1）主回路,b.,滤波器,在整流器整流后的直流电压中,含有脉动电压,此外,逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动.为了抑制这些电压波动采用直流电机器和电容器吸收脉动电压(电流).,c.,逆变器,逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使六个功率开关器件导通、关断,从而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率.,d.,制动单元,异步电机在再生制动区域运行时,再生能量首先储存于储能电力电容器中,使直流电压升高.对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大,并且需要快速制动,必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧,这样节能效果更好,或设置制动单元,把多余再生功率消耗掉,以免直流回路电压的上升超过限值。,2)控制回路,a,运算回路,将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流、电压信号进 行比较运算，决定变频器的输出电压、频率。,b.,电压/电流检测回路,检测主回路电压、电流等。,c.,驱动回路,驱动主回路功率开关器件,使之导通、关断。,d.,转速检测回路,检测速度信号送入运算回路。,3）保护回路,保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护,a,、,变频器的保护,（1）时过电流保护,由于变频器负载侧短路等原因，流过变频器元件的电流达到异常值时，立即停止工作。,（2）过载保护,变频器电流超过一定值，且连继流通超过规定时间，停止工作。,（3）再生过电压保护,采用变频器使电机快速减速时，由于再生功率引起直流电路电压升高超过允许值时，停止运行。,（4）瞬时掉电保护,（5）对地过电流保护,（6）冷却风机异常,（,1）过载保护,（2）超速保护,变频器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停器运行。,b,.,异步电机的保护,2安川变频器结构形式,1）整流器：AC-DC二极管整流UO=Ed,2）充电限流电阻R：抑制di/dt,3）旁路接触器MC：线圈控制过程，电压检测方 式80Edn,4）滤波电容C：滤波、储能、抑制电压突变（瞬停保护）,5）F快速熔断器：保护IGBT以防才障进一步扩展。,6）AC、CT1、DC、CT2：电流互感器，因DC中电流含有较高谐波分量，AC电流是变频F变化，且不是规范的50HZ正弦波，因此备件定货时，一定采用同类产品。,7）主功率器件IGBT：检查方法，器件更换时，型号、导热胶、三菱（CM）、东芝、富士电压等级（CM400HA-24G。CM300HA-12G）,8）浪涌尖峰噪声吸收模块（R、C、D）开关速度过快（频率过高）,9）充电指示灯：DC27V以上,10）冷却风机检测、温度检测、MC辅助触点检测。,11）PG及PG卡：600P/RA相、B相脉冲。,12）驱动板，供电电源由UPN提供并向主控板手持编程器提供门极驱动板与主回路相关联，因此易损坏。,13）通讯卡（P-2161/F）安全、可靠、速度快。,14）制动单元及制动电阻。制动单元电压跳线器设置考虑，制动电阻温升阻,15）手持全数字编程器,3、维修注意事项,1）所有维修工作必须在输入侧空开OFF，且充电指示灯灭后进行。,2）IGBT门极开路条件下，不允许主回路通电。,3）所有电解电容（包括主控板、驱动板）、冷却风机，应按照使用说明书,4）由于INV载波频率高，空间电场强，应定期对主控板、驱动板除尘。,5）RTG行走震动大，应定期紧固螺丝。,6）在空载条件下，对5档速度下的电流、电压、频率，在加速、恒速、减速制动时进行记录。定期检查，维修后进行比较，若偏差20则应查找原因或同YE联系。,参数监测可用手操器或机上表头。,4、参数设置说明,A 环境参数,A1-00语言选择（日、英、法、德）,A1-01访问等级,A1-02控制方式（V/F、矢量）,A1-03初始化,B1-01（0-4）频率指令输入方法,0、数字操作器,1、模拟量端子,2、MEMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC,3、选择卡（CP-216）,4、MEMOBUS传送,B1参数,B1-02 运行指令输入方法选择,0、数字操作器 1、模拟量端子,2、MEMOBUS传送（SI-K2）3、选择卡,4、MEMOBUS传送,B1-03 停止方式选择,0、减速停车 1、自由滑车,2、DC制动 3、带计时器停车,B1-04 反转选择,0、可以反转 1、不能反转,C1-01加速时间1 C1-02减速时间1,C1-03加速时间2 C1-04减速时间2,C1-05加速时间3 C1-06减速时间3,C1-07加速时间4 C1-08减速时间4,C1-09快速停车时间,C1-10加减速时间单位,C1调整参数,C6-01C6-03:载波频率上/下限,C6-01:载波频率上限,C6-02:载波频率下限,C6-03:载波增益,C6调整参数,D1-01d1-08:速度选择,D1-01指令1 D1-02指令2,D1-03指令3 D1-04指令4,D1-05指令5 D1-06指令6,D1-07指令7 D1-08指令8,D1-09点动频率,D2-01D2-02：速度限,D2-01上限 D2-02下限,D.指令参数,E1-01E1-13：电机额定参安数,E1-01 input voltage E1-02 motor selection,E1-03 V/F selection,E1-04 max frequency E1-05 max voltage,E1-06 base requence,E1-07 mid frequency A E1-08 mid voltage A,E1-09 min frequency,E1-10 min voltage E1-11 mid frequency B,E1-12 mid voltage,E1-13 base voltage,E1电机参数,E2-01 motor rated current E2-02 motor rated slip,E2-03 motor no-load curent,E2-04 number lf motor poles,E2-05 motor line-to-line resistance,E2-06 motor leak inductance,E2-07 motor iron-core saturation coefficient 1,E2-08 motor iron-core saturation coefficient 2,E2-09 motor mechanical loss,E2-10 motor iron-core loss,E2-01E2-10电机动态参数,F任选功能参数,F1-01F1-14 PG,F1-01 PG constant,F1-02 operation selection at PG open circuit(0-3),0、减速停止 1、自由滑行停止,2、非常停止 3、继续运行,F1-03 operation selection at over speed,0、减速停止 1、自由滑行停止,2、非常停止 3、继续运行,F1-04 operation selection at deviation,0、减速停止 1、自由滑行停止,2、非常停止 3、继续运行,F1-05 PG rotation,0、电机正转时A相超前,1、电机正转时B相超前,F1-06 PG division rate,F1-07 integral value during accel/decel enable/disable,0、无效 1、有效,F1-08 over speed detection lever,F1-09 over speed detection delay time,F1-10 excessive speed deviation detection lever,F1-11 excessive speed deviation detection delay,time,F1-14 PG open-cir-detection time,H.多功能端子定义参数,H1-01H1-06(3-8端子),设定范围0-77,H2-01H2-03(设定范围0-37),H2-01(9-10端子),H2-02(25-27端子),H2-03(26-27端子),H3-01H3-12模拟量输入端子定义,L.保护参数,L1-01L1-02过载保护,L1-01motor protection selection(0-1),0、电子热保护无效,1、电子热保护有效,L2-01L2-06瞬间掉电保护过载保护,L6-01L6-06过转矩检测,L7-01L7-04转矩限制,U1.实际信号监视参数,U1-01U1-38状态监视,U1-01频率指令,U1-02输出频率,U1-03输出电流,U1-04控制方式,U1-05电机速度,U1-06输出电压指令,U1-07主回路直流电压,U2-01U2-14故障监视,U2-01现在发生的故障 U2-02过去故障,U2-03故障时频率指令 U2-04故障时输出频率,U2-05故障时的输出电流 U2-06故障时的电机速度,U2-07故障时输出电压指令 U2-08故障时主回路直流电压,U2-09故障时输出功率 U2-10故障时力矩指令,U2-11故障时输入端子运行状态,U2-12故障时输出端子状态,U2-13故障时运行状态,U2-14故障时累计运行时间,U3-01U3-08故障记录,U3-01前一次故障内容,U3-02前二次故障内容,U3-03前三次故障内容,U3-04前四次故障内容,U3-05前一次故障发生到现在累计时间,U3-06前二次故障发生到现在累计时间,U3-07前三次故障发生到现在累计时间,U3-08前四次故障发生到现在累计时间,5、故障分析及处理,AFault(故障),OC(over current)短路、接地、加/减速时间过短motor,容量过大,GF(ground fault)INV输出接地、电机坏,PUF(fuse open)快熔断,SC(short circuit)INV输出断路、MOTOR接地,UV1(DC bus under voltage)掉电、输入缺相、松动、,电压波动过大,UV2（control power fault）控制电源掉电FP（input,phase loss）输入缺相、松动,PGO（PG open）脉冲编码器断线或接线不正确,B.minor fault（故障警告）,OV(DC over voltage)400V级800V加/减速时间太短，,制动电阻功率太小，电阻发热,UV（欠电压）,OL1（motor overload）加/减速成时间太短,OL2（inverter overload）加/减速时间太短，容量偏,小,OL3（over torque det1）过转矩,6、维修与保养,A.变频器有功率管、IC、电容、电阻、继电器、风 扇组成，这些零件在正常使用环境中应用年限超过后也会发生特性变化和异常动作。因此日常保养及零件备件是必要的。,B.故障类型,（a）初期故障期,（b）偶发故障期,（c）磨损故障期,更换部分新零件,C.日常检查要点,1环境温度,一般电子零件寿命与温度成反比,2尘埃,用吹尘枪定期吹尘,3是否有异常震动、异常声音、异味，冷却风扇是否正。,Q,Q,uestions&answers,问 题 解 答,练 习,1、变频器外围电路常有哪些设备？,2、变频器速度给定有几种形式？,3、变频器报故障后，应先做什么工作？,4、手柄动后，电机没有动，在变频器上应观察什么参数？,练 习解答,1、答：主要有断路器，接触器，电抗器，制动单元，制动电阻。,2、答：数字量端子；模拟量端子；通讯等。,3、答：检查变频器故障名称，记下，再按复位按钮，如不行请即时咨询。,4、运行信号、给定频率、电流值有没有。,