变频器维修新手入门.docx
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变频器维修新手入门.docx
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变频器维修新手入门
变频器入门
变频器基础知识
1、什麽是变频器?
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
2、PWM和PAM的不同点是什麽?
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度调制)缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。
3、电压型与电流型有什麽不同?
变频器的主电路大体上可分为两类:
电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波石电感。
4、为什麽变频器的电压与电流成比例的改变?
非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那麽磁通就过大,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。
这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。
5、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对於变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那麽电流是否增加?
频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
6、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?
采用变频器运转,随著电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。
用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。
采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。
起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对於带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。
7、V/f模式是什麽意思?
频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明。
V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的,通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性,可以用开关或标度盘进行选择。
8、按比例地改V和f时,电机的转矩如何变化?
频率下降时完全成比例地降低电压,那麽由於交流阻抗变小而直流电阻不变,将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。
因此,在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
9、在说明书上写著变速范围60~6Hz,即10:
1,那麽在6Hz以下就没有输出功率吗?
在6Hz以下仍可输出功率,但根据电机温升和起动转矩的大小等条件,最低使用频率取6Hz左右,此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。
变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz.
10、对於一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定,是否可以?
通常情况下时不可以的。
在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变,大体为恒功率特性,在高速下要求相同转矩时,必须注意电机与变频器容量的选择。
11、所谓开环是什麽意思?
给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“闭环”,不用PG运转的就叫作“开环”。
通用变频器多为开环方式,也有的机种利用选件可进行PG反馈。
12、实际转速对於给定速度有偏差时如何办?
开环时,变频器即使输出给定频率,电机在带负载运行时,电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。
对於要求调速精度比较高,即使负载变动也要求在近於给定速度下运转的场合,可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。
13、如果用带有PG的电机,进行反馈後速度精度能提高吗?
具有PG反馈功能的变频器,精度有提高。
但速度精度的植取决於PG本身的精度和变频器输出频率的解析度。
14、失速防止功能是什麽意思?
如果给定的加速时间过短,变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化,变频器将因流过过电流而跳闸,运转停止,这就叫作失速。
为了防止失速使电机继续运转,就要检出电流的大小进行频率控制。
当加速电流过大时适当放慢加速速率。
减速时也是如此。
两者结合起来就是失速功能。
15、 有加速时间与减速时间可以分别给定的机种,和加减速时间共同给定的机种,这有什麽意义?
加减速可以分别给定的机种,对於短时间加速、缓慢减速场合,或者对於小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的,但对於风机传动等场合,加减速时间都较长,加速时间和减速时间可以共同给定。
16、 什麽是再生制动?
电动机在运转中如果降低指令频率,则电动机变为非同步发电机状态运行,作为制动器而工作,这就叫作再生(电气)制动。
17 、是否能得到更大的制动力?
从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由於电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。
如采用选用件制动单元,可以达到50%~100%。
18 、转矩提升问题
自控系统的设定信号可通过变频器灵活自如地指挥频率变化,控制工艺指标,如在烟草行业的糖料、香料工序,可由皮带称的流量信号来控制变频器频率,使泵的转速随流量信号自动变化,调节加料量,均匀地加入香精、糖料。
也可利用生产线起停信号通过正、反端子控制变频器的起、停及正、反转,成为自动流水线的一部分。
此外在流水生产线上,当前方设备有故障时後方设备应自动停机。
变频器的紧急停止端可以实现这一功能。
在SANKEN、MF、FUT和FVT系列变频器中可以预先设定三四个甚至多达七个频率,在有些设备上可据此设置自动生产流程。
设定好工作频率及时间後,变频器可使电机按顺序在不同的时间以不同的转速运行,形成一个自动的生产流程
19、电机超过60HZ时应注意什么问题?
1)机械和装置在该转速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等)
2)电机进入恒功率输出范围,其输出转矩要能够维修工作(风机、泵等轴输出功率与速度 的立方成比例增加,所以转速少许升高时也要注意)
3)产生轴承寿命问题,要充分加以考虑。
4)对于中容量以上的电机特别是2极电机,在60HZ以上运转时要特别注意。
20、要想高原有输送带的速度,以80HZ运转,变频器的容量该怎样选择?
设基准速度为50HZ,50HZ以上为恒功率输出特性。
像输送带这样的恒转矩负载增速时,容量需要增大为80/50=1。
6倍。
电机容量也像变频器一样增大。
21、 想使两台2。
2KW、4极电机顺序起动,用一台变频器传动时容量应怎样考虑?
如果两台2。
2KW的电机同时起动、同时停止,设2。
2KW的额定电流为10A,那么以两倍的20A计算用5。
5KW(额定电流24A)的变频器就足够了。
顺序起动时,第2台电机起动所需要的电流,相当于全压起动,以额定值的6倍计算,则需要能承受的过电流为(10+6X10)A=70A的变频器,即以15KW以上,因此,用一台变频器进行顺序起动在价格、大小方面没有优势,以采用两台单独的变频器为好。
22、什么是变频器分辨率?
有什么意义?
对于数字控制器的变频器,即使频率指令为模拟信号,输出频率也是有级给定。
这个级差的最小单位就称为变频分辨率。
变频分辨率通常取值为0。
015~0。
5HZ。
例如,分辨率为0。
5HZ,那么23HZ的上面可变频23。
5、24。
0HZ,因此电机的动作也是有级的跟随。
这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题,在这种情况下,如果分辨率为0。
015HZ左右,对于4极电机1个级差为1RPM以下,也可充分适应。
另外,有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。
24、 不采用软起动,将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以?
在很低的频率下是可以的,但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。
将流过大的起动电流(6~7倍额定电流),由于变频器切断过电流,电机不能起动
新手入门一--变频器电路原理分析(分享)
要想做好变频器维修,当然了解变频器基础知识是相当重要的,也是迫不及待的。
下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。
大家看完后,如果有不正确地方,望您指正,如果觉得还行支持一下,给我一些鼓动!
变频器维修入门--电路分析图对于变频器修理,仅了解以上基本电路还远远不够的,还须深刻了解以下主要电路。
主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。
图2.1是它的结构图。
变频器基本电路图分析
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1200—1600V,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.
1)驱动电路
驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号,经光电隔离和放大后,作为逆变电路的换流器件(逆变模块)提供驱动信号。
对驱动电路的各种要求,因换流器件的不同而异。
同时,一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。
有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。
但是,大部分的变频器采用驱动电路。
从修理的角度考虑,这里介绍较典型的驱动电路。
图2.2是较常见的驱动电路(驱动电路电源见图2.3)。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。
三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路,三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。
2)保护电路
当变频器出现异常时,为了使变频器因异常造成的损失减少到最小,甚至减少到零。
每个品牌的变频器都很重视保护功能,都设法增加保护功能,提高保护功能的有效性。
在变频器保护功能的领域,厂商可谓使尽解数,作好文章。
这样,也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。
有常规的检测保护电路,软件综合保护功能。
有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等,内部都具有保护功能。
图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。
由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
3)开关电源电路
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。
图2.5富士G11型开关电源电路组成的结构图。
直流高压P端加到高频脉冲变压器初级端,开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后,再接到直流高压N端。
开关管周期性地导通、截止,使初级直流电压换成矩形波。
由脉冲变压器耦合到次级,再经整流滤波后,获得相应的直流输出电压。
它又对输出电压取样比较,去控制脉冲调宽电路,以改变脉冲宽度的方式,使输出电压稳定。
4)主控板上通信电路
当变频器由可编程(PLC)或上位计算机、人机界面等进行控制时,必须通过通信接口相互传递信号。
图2.6是LG变频器的通讯接口电路。
频器通信时,通常采用两线制的RS485接口。
西门子变频器也是一样。
两线分别用于传递和接收信号。
变频器在接收到信号后传递信号之前,这两种信号都经过缓冲器A1701、75176B等集成电路,以保证良好的通信效果。
所以,变频器主控板上的通信接口电路主要是指这部分电路,还有信号的抗干扰电路。
5)外部控制电路
变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入,频率设定电流输入、正转、反转、点动及停止运行控制,多档转速控制。
频率设定电压(电流)输入信号通过变频器内的A/D转换电路进入CPU。
其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到CPU中。
在下面文章中,上传了有关变频器的维修知识供大家分享!
根据大家对我的提议以及对我的支持,现在将一些变频器最基本,基础的知识贡献给大家
变频器开关电源电路, 变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
我们公司产品开关电源电路如下图,是由UC3844组成的开关电路:
开关电源主要有以下特点:
1,体积小,重量轻:
由于没有工频变频器,所以体积和重量吸有线性电源的20~30%2,功耗小,效率高:
功率晶体管工作在开关状态,所以晶体管的上功耗小,转化效率高,一般为60~70%,而线性电源只有30~40%
二极管限幅电路
限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。
其特点是:
当输入信号电压在某一范围时,电路处于线性放大状态,具有恒定的放大倍数,而超出此范围,进入非线性区,放大倍数接近于零或很低。
在变频器电路设计中要求也是很高的,要做一个好的变频器维修技术员,了解它也相当重要。
1、二极管并联限幅器电路图如下所示:
2、二极管串联限幅电路如下图所示:
变频器控制电路组成
如图1所示,控制电路由以下电路组成:
频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路。
在图1点划线内,无速度检测电路为开环控制。
在控制电路增加了速度检测电路,即增加速度指令,可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路 与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3)驱动电路 为驱动主电路器件的电路,它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路 为了变频器更好人机交互,变频器具有多种输入信号的输入(比如运行、多段速度运行等)信号,还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
5)速度检测电路 以装在异步电动轴机上的速度检测器(TG、PLG等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路 检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下
变频器驱动电路的HCPL-316J特性 HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器,其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路,为驱动电路的可靠工作提供了保障。
其特性为:
兼容CMOS/TYL电平;光隔离,故障状态反馈;开关时间最大500ns;“软”IGBT关断;欠饱和检测及欠压锁定保护;过流保护功能;宽工作电压范围(15~30V);用户可配置自动复位、自动关闭。
DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动,使得IGBTVCE欠饱和检测结构紧凑,低成本且易于实现,同时满足了宽范围的安全与调节需要。
HCPL-316J保护功能的实现 HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能,使驱动电路设计起来更加方便,安全可靠。
其中下面详述欠压锁定保护(UVLO)和过流保护两种保护功能的工作原理:
(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能
在刚刚上电的过程中,芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。
如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低,那么它会工作在线性放大区。
HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题。
当VCC与VE之间的电压值小于12V时,输出低电平,以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。
示意图详见图1中含UVLO部分。
图1HCPL-316J内部原理图
(2)IGBT过流保护功能
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能,它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。
同样从图上可以看出,在其内部有固定的7V电平,在检测电路工作时,它将检测到的IGBTC~E极两端的压降与内置的7V电平比较,当超过7V时,HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT,同时,一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧,以便于采取相应的解决措施。
在IGBT关断时,其C~E极两端的电压必定是超过7V的,但此时,过流检测电路失效,HCPL-316J芯片不会报故障信号。
实际上,由于二极管的管压降,在IGBT的C~E极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路。
它的核心部分是芯片HCPL-316J,其中由控制器(DSP-TMS320F2812)产生XPWM1及XCLEAR*信号输出给HCPL-316J,同时HCPL-316J产生的IGBT故障信号FAULT*给控制器。
同时在芯片的输出端接了由NPN和PNP组成的推挽式输出电路,目的是为了提高输出电流能力,匹配IGBT驱动要求。
当HCPL-316J输出端VOUT输出为高电平时,推挽电路上管(T1)导通,下管(T2)截止,三端稳压块LM7915输出端加在IGBT门极(VG1)上,IGBTVCE为15V,IGBT导通。
当HCPL-316J输出端VOUT输出为低电平时,上管(T1)截止,下管(T1)导通,VCE为-9V,IGBT关断。
以上就是IGBT的开通关断过程。
新手入门二——变频器维修基础知识
要想做好变频器维修,当然了解一些电子基础知识是相当重要的,也是迫不及待的。
下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。
大家看完后,如果有不妥当的地方,望您指正,如果觉得还行支持我一下,给我一些鼓动!
一、先来了解模电和数电的区别
模电和数电的区别
很多刚进入电子行业,自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑,由其是刚进这行的人更是不明了,当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。
所谓模似电子电路实际是相对数字电子电路而言。
模电:
一般指频率在百兆HZ以下,电压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分析/处理及相关器件的运用。
百兆HZ以上的信号属于高频电子电路范畴。
百伏以上的信号属于强电或高压电范畴。
数电:
一般指通过数字逻辑和计算去分析、处理信号,数字逻辑电路的构成以及运用。
数电的输入和输出端一般由模电组成,构成数电的基本逻辑元素就是模电中三级管饱和特性和截止特性。
由于数电可大规模集成,可进行复杂的数学运算,对温度、干扰、老化等参数不敏感,因此是今后的发展方向。
但现实世界中信息都是模似信息(光线、无线电、热、冷等),模电是不可能淘汰的,但就一个系统而言模电部分可能会减少。
理想构成为:
模似输入——AD采样(数字化)——数字处理——DA转换——模似输出。
二、运放与比较器区别
运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控电路中比较常见,它的作用也不用我去形容了,做这行的都比我清楚。
1、 运放可以连接成为比较输出,比较器就是比较。
那么市面上为何单独出售两种产品,他们有相同和不同之处是什么呢?
2、 比较器输出一般是OC便于电平转换;比较器没有频补,SLEW RATE比同级运放大,但接成放大器易自激。
比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化。
3、 频响是一方面,另处运放当比较器时输出不稳定,不一定能满足后级逻辑电路的要求。
4、 比较器为集电极开路输出,容易输出TTL电平,而运放有饱和压降,使用不便。
关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点:
1、 比较器的翻转速度快,大约在NS数量级,而运放翻转速度一般为US数量级(特殊高速运放除外)
2、 运放可以输入负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,便因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路,这也是比较器比运放速度快的原因。
3、 运放输入初级一般采用推挽电路,双极性输出,而多数比较器输出极为集电级开路结构,所以需要上拉电阻,单极性输出,容易和数字电路连接。
三、肖特基二极管和快恢复二极管又什么区别
快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。
其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。
从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。
前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。
肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。
这两种管子通常用于开关电源。
肖特基二极管和快恢复二极管区别:
前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几
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