变频器常见的十大故障现象和故障分析分析.pdf
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1、变 频 器 讲 义 第一章:变频调速基础知识 1)关于调速 n=60f/p(1-s) p- 变极调速特点:有级调速,系统简单,最多4 段速 s- 调压调速、转子串电阻调速特点:无级调速,调速范围窄 电机最大出力能力下降,效率低,系统简单,性能较差。 f-变频调速特点:真正无级调速,调速范围宽,电机最大出力 能力不变,效率高 , 系统复杂,性能好,可以和直流调速系统相媲 美。 2)变频技术 交流变频是 强弱电混合综合性技术,既要处理 大电能的转换 (整流、逆变), 又要处理 信息的收集、变换和传输,因此它的技 术分成 功率转换 和弱电控制 两大部分。前者要解决与 高压大电流变 流技术 有关的问题
2、和新型电力电子器件的应用技术问题,后者要解 决基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略的硬、软件开发 问 题,目前广泛应用的是全数字控制技术。 变频器的控制对象: 三相交流异步电机 和三相交流同步电机, 标准 适配电机极数是 2/4 极。 3)变频调速的发展历程 P7 大功率半导体技术: 70 年代:可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整 流器的简称,也称晶闸管。可控硅有单向、双向、可关断和光控几种 类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点,被 广泛用于可控整流、 逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的 电能转换的场合。单向可
3、控硅用于直流电路,也是可控整流电子元 件(相当于可控制输出的二极管);双向可控硅可用于交、 直流电路。 GTR 是三极管的一种, Giant Transistor ,巨型晶体 管由于可工作在高电压、高电流下,也称电力晶体管。 BJT 也是三极管的一种, Bipolar Junction Transistor , 双极型面接触晶体管。 80 年代以后: IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅 双极型晶体管,是由 BJT(双极型三极管 )和 MOS(绝缘栅型场效应管 ) 组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET 的高 输入阻抗和
4、 GTR 的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低, 载流密度大,但驱动电流较大 ;MOSFET 驱动功率很小,开关速度快, 但导通压降大,载流密度小。IGBT 综合了以上两种器件的优点, 驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V 及以 上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传 动等领域。 脉冲宽度调制技术 :PWM (Pulse Width Modulation) 即通过对一 系列脉冲的宽度进行调制,来等效的获得所需要的波形(含形状和 幅值)出现了多种PWM 技术,其中包括:相电压控制PWM 、脉 宽 PWM 法、随机 PWM 、SPWM 法、线电压控制
5、PWM 等,其 中 SPWM 法又包括: 等面积法、硬件调制法、软件生成法(包括 自然采样法、规则采样法)等等。采样控制理论中有一个重要结 论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效 果基本相同 .PWM 控制技术就是以该结论为理论基础,对半导体开 关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而 宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波 形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输 出电压的大小 ,也可改变输出频率. 5) 变频器简要工作原理 主要由四大部分组成: (1)整流部分:将交流电变换成直流的电力电子装置,其输入电 压为正弦波,输
6、入电流非正弦,带有丰富的谐波。 (2)储能环节:含预充电电阻、储能电容及均压电阻、制动电阻 及再生制动的放电回路等。 (3)逆变部分:将直流电转换成交流电的电力电子装置,其输出 电压为非正弦波,输出电流近似正弦。 (4)控制系统:包括单片机、 PWM 发生器、驱动电路、 电压、电流、 温度检测等装置。 滤波电容要均压 充电过程要限流 逆变电路的结构 思考: 每个逆变器旁并的是什么, 起什么作用 ?续流二极管 续流二极管作用: 1)电动机的绕组是电感性的, 其电流具有无功分量。 续流二极 管作为无功分量返回直流电源的通道。 2)当频率下降得较快时, 电动机可能处于再生制动状态,此时 的再生电流将
7、通过续流二极管整流后回馈给直流回路。 3)进行逆变的基本工作过程是, 同一桥臂的两个逆变管处于不 停地交替导通和截止状态。 在这交替导通和截止的换相过程 中,也不时地需要提供通路。 6)变频器故障维修方法: 望即目视检查 , 以发现形态上的异常 ,重点注意以下内容 : i)变频器前端整流元件有无爆裂? ii)预充电电阻是否有烧毁(表面是否灰白色或掉渣)的迹象 预充电电阻的切除继电器是否有拉弧、烧坏迹象 iii)快熔是否熔断 iv)直流母线电容器是否有爆裂与飞弧的熏黑迹象 v)与功率元件相连的阻容吸收元件、压敏器件有无爆裂? vi)各线路板上是否有元器件爆裂、烧毁、开焊等现象? vii)系统内是
8、否存在异物,小动物或昆虫尸体,有无液体侵 入,大量灰尘堆积等情况? 闻系统中是否留有元件爆裂、飞弧、烧毁等焦糊味道 问仔细询问对故障发生过程中经历的人员故障发生的现象和过 程 切逐步检测,若前面的检查无所发现,则按后面步骤进行。其 中包括: 一、静态测试 1、测试整流电路 找到变频器内部直流电源的P端和 N端, 将万用表调到电阻 X10 档,红表棒接到 P,黑表棒分别依到 R、S、T,应该有大约几十欧的 阻值,且基本平衡。相反将黑表棒接到P端,红表棒依次接到 R、S、 T, 有一个接近于无穷大的阻值。 将红表棒接到 N端,重复以上步骤, 都应得到相同结果。如果有以下结果,可以判定电路已出现异常
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