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1、变频器的应用与维护,技术 总结,任何技术都是由简单到复杂，再由复杂到简 单。所谓简单，就是一学就会，使用方便；所谓 复杂就是功能多，技术难度大。变频器这一新技 术也是遵循这一规律发展而来。欲知其因，请看 下述讲解： 1.定义 变频器是采用电子功率器件，将工频电源转 换为各种频率的交流电源，以实现电机变速运行 的控制设备。,一、概述,2.变频器的作用 变频器可用于交流电动机调速控制的所有场合，如工业生产机械的提升机、起重机、轧钢机以及家用变频空调等均可采用变频器。并可以节能、提高生产效率、改造传统工业，改善流程、提高自动化水平、提高产品质量、促进技术进步。,一、概述,3.变频器的技术现状及发展趋
2、势 向高压、大功率模块化发展，绝缘栅双极晶体管(IGBT）、 电力晶体管(GTR）将成为主要功率元件，普通晶闸管(SCR）， 可关断晶闸管(GTO）将退出；采用矢量控制、磁通（磁链） 控制、微机技术及数字化技术。,一、概述,4.变频器的分类 按变频电路分：交直交；交交 按输出类型分：电流型；电压型 按控制方式分：U/f；矢量控制； 按电源相数分：单相；三相 按模块器件分：IGBT；BJT；GTR等 ,一、概述,1.变频器的结构 电路组成：主电路（整流与逆变）、控制电路（CPU与 脉冲发生器）、检测电路（取样与整形）； 外部接口：频率控制；输出监视；通信接口；功 能扩展；操作面板。其结构原理如图
3、1所示。,二、变频器的结构原理,图1 变频器原理图,二、变频器的 结构原理,2 变频器的原理 交流电源经整流模块整流后输出脉动直流，经电容虑波 成为直流电，然后再经逆变模块变为频率可调的交流电，改 变模块的触发脉冲相位，即可改变逆变输出的交流电的频率。,3 变频器的主要参数,型号 型号代表变频器的系列、主要参数和生产序号，包含产品铭牌上的基本数据。 如FRN 0.2 G11S 2JE FRN：富士FRENIC5000系列变频器 0.2：0.2kW电机 G11S：用于一般工业设备 2JE：200V级,容量 容量是指变频器额定输出电压与其电流的乘积， 额定输出电压是输出频率与电动机频率相等时的最大
4、 电压；额定电流指变频器连续运行时允许输出的电流 值。国内变频器在使用时应有一定的裕量，如表1所 示。,3 变频器的主要参数,表1 国内变频器容量的裕量（kW）, 过载能力 指输出电流超出额定电流的允许范围和时间，通常设为150%In、60s或180%Ih、5s 输出频率 0.1400Hz ，通常为50Hz 控制特性 运行控制方式U/f控制方式，矢量控制方式,3 变频器的主要参数,4 变频器输出频率的控制方法,键盘设定控制：由键盘设定数据控制 外部设定控制：由外部信号控制 模拟量控制：05V电压、420mA电流控制 数字量控制：通信接口方式控制,对于应用需求灵活性配置 多种配置（进线电抗器、出
5、线电抗器等）,用于编程&通讯需求的灵活性配置 操作面板, 通讯卡选件和客户型的特殊指示需求,不同的防护等级需求 IP23, IP54; IP54 双通道排风型,控制需求的灵活性配置 足够大的可旋转的控制面板,易维护 变频器安装在滑行导轨上,可靠性 经过验证和测试的冷却系统,安全 通过半导体快熔来保证安全,图2 变频器柜内布置图,6 变频器柜内部布置,思考： 【1】 如图1所示，若将输入端L1和L2的电源线对调，三相交流电动机M的转向是否会改变？,【解】 不会。因为将输入端L1和L2的电源线对调，虽然改变了输入端电源的相序，但是输出端电压的相序并没有改变，因为输入端不同相序的电源经过整流后都得到
6、相同的直流电，不会影响输出端的相序。,三、变频器的接线与测试,1 主电路的接线,R.S.T端接三相交流电源，U.V.W端接电动机； 但不能用接触器的触头来控制变频器的运行和停止，而应该使用控制面板上的操作键或接线端子上的控制信号；变频器的输出端不能接电力电容器或浪涌吸收器；电动机的旋转方向如果和生产要求不一致，最好用调换变频器输出相序的方法，不要用调换控制端子FWD或REV的控制信号来改变电动机的旋转方向。,2 控制线路的接线 模拟信号的接线 模拟信号的抗干扰能力差，必须用屏蔽线，屏蔽层靠近变频器的一端，应接控制电路的公共端（COM），而不要接到变频器的地端（E）或大地，如下图所示。屏蔽层的另
7、一端应该悬空。,频率设定电位器的接线 频率设定电位器必须根据其端子号进行正确连接，如下图所示，否则变频器将不能正确工作。,频率设定电位器的接线, 变频器的接地,（a）专用地线（标准）；（b）共用地线（可以）；（c）共用地线（不行）, 对电缆电线的要求,思考 2,如果把输入电源接到U、V、W端，是否可行？会有何后 果？ 绝对不行。如果把输入电源接到了U、V、W端， 会造成两相间的短路而将逆变管烧坏，如图3所示。,图 3,3 变频器的测试 整流模块和逆变模块的测试 在变频器的R、S、T和U、V、W端子上，用万用表电阻R1K档，测量其阻值，根据读数即可判定模块的好坏。一般不导通时读数为，导通时读数哟
8、为几十欧姆。模块测试所用的电路和符号如图4所示。,图4 模块内部结构,大功率晶体管（GTR）的简易测量,如果大功率晶体管（GTR）有问题，在没有GTR测试设备条件下可用万用表简易判断，步骤如下： （1）关断输入电源，确保CHARGE灯不亮后，拆除端子的R、S、T和U、V、W接线。 （2）拆除控制电路板上的连接件，将电路板连同附件板一起从设备上拆下。 （3）如果模块是并联使用，拔出模块B2、E2和B2x、E2x中的并联端子（只拔电线的端子插头，不要拔电线本身），然后测试每个模块，模块的原理图和端子平面图如图5所示。 （4）把万用表置到100或1K档，如图6所示。,图5 GTR模块的原理及端子平面
9、图,图6 GTR模块的测量,当被测量的两端不通时，万用表的电阻值为无穷大当被测量的两端导通时，万用表测到的电阻值哟为几百欧，用这种方法可初步判断GTR是否已坏。, 整流桥模块的测量,电阻档R1K,红笔接P+，黑笔依次测R.S.T端，阻值 小为正常；再将黑笔接N，红笔分别接 R.S.T端，阻值小为正常。,图7,4 大功率晶体管（GTR）的更换,（1）拆除已损坏模块上的主电路接线。 （2）拔出损坏模块上的基极控制信号线（拔时手拿端子插头，不要拔电线）。 （3）把固定模块的螺丝钉拧下，取出已损坏GTR。 （4）选择与损坏模块参数相同的器件，测量合格后， 在该GTR的底部涂少量导热硅胶，涂匀后将底部覆
10、盖住即可。,（6）将基极信号引线脚插在GTR的基极上，对标有“不能用手触摸部件”的地方尽量不要触摸，如果需要触摸，手应先与大地接通的金属接触后再去处理这些部件。 （7）恢复控制电路和主电路接线。,5 绝缘电阻的测量,（1）变频器主电路绝缘电阻的测量。必须把所有进线端（R、S、T）和出线端（U、V、W）都连接起来后再测量其绝缘电阻，如图8所示，兆欧表指示值不小于5M为正常。,图8 用兆欧表测试电路,（2）控制电路绝缘电阻的测量。为防止高压损坏电子元件，一般不要用兆欧表或其他有高电压的仪器进行测量。改用万用表的电阻档来测量，测量值大于1M为正常 。,四、变频器的调试与维护,调试前，首先检查变频器的型号是否有误，端子之间、外露导电部分是否有短路、接地现象，接地线是否可靠，并确认： （1）输出端子（U、V、W）是否误接； （2）制动单元端子是否误接； （3）屏蔽线的屏蔽部分是否误接； 然后再进行下述调试。,1 变频器的通电和预置,熟悉键盘上各键的功能，试进行“起动”、“停 止”等基本操作，察看变频器的工作情况是否正常。 进行功能预置，预置完后，先校对较易观察的项目 如升速和降速时间、点动频率、多挡变速时的各挡频 率是否与预置的内容相符合。同时检查三相输出电压 是否平衡。,