变频器的使用及维修

共31页第30页毕业设计说明书课题名称变频器的使用及维修系/专业机械工程系／机电一体化班级学号学生姓名指导教师：变频器的使用及维修摘要变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。关键词：变频器；调速传动；逆变器；电动机原理Frequencychanger'suseandservicesAbstractJidian0613NanjingIndustryProfessionalTechnologyInstituteThefrequencychangeris(50Hzor60Hz)transformsthepowerfrequencypowersourceChengGetoplantthefrequencythealternatingcurrentsupply,realizeselectricalmachinery'sspeedchangemovementequipment,thecontrolcircuitcompletestothemaincircuitthecontrol,thelevelingcircuittransformsthealternatingcurrentthedirectcurrent,thedirect-currentintermediatecircuitcarriesontolevelingcircuit'soutputthesmoothfilter,invertedtheelectriccircuitthedirectcurrentagaincounterdealdischarge.Thefrequencyconversionvelocitymodulationisachievesthevelocitymodulationthroughthechangeelectricalmachinerystatorwindingpowersupplyfrequencythegoal.Thefrequencyconversiontechnologyisshouldthealternatingcurrentmachinesteplessspeedregulationneedtobeborn.Afterthe1960s,theelectricpowerelectronicdeviceexperiencedSCR(thyristor),GTO(gatetobepossibletoshutoffthyristor,BJT(doublepolepowertransistor),MOSFET(metaloxidecompoundfieldeffecttube),SIT(electrostaticinductiontransistor),SITH(electrostaticinductionthyristor),MGT(MOScontroltransistor),MCT(MOScontrolthyristor),IGBT(insulationgriddoublepoletransistor),HVIGBT(borehigh-pressuredinsulationgriddoublepolethyristor)thedevelopingprocessextremely),component'srenewalpromotedtheelectricpowerelectronconvertertechniqueunceasingdevelopment.Inthe1970sstarted,thepulse-durationmodulationlivepressurefrequencyconversion(PWM-VVVF)velocitymodulationresearchcausedthepeopletotakeseriously.Inthe1980s,wasattractingpeople'sstronginterestasthefrequencyconversiontechnologycore'sPWMpatternoptimizationquestion,andobtainedmanyoptimizedpatterns,wasbestbythesaddleshapewavePWMpatterneffect.20shiji80niandaihoubanqithestart,USandJapan,Germany,UKandsoondevelopedcountry'sVVVFfrequencychangerputintothemarketandhasobtainedthewidespreadapplication.Keyword:Frequencychanger;Velocitymodulationtransmission;Invertor;Electricmotorprinciple目录第一章调速传动的历史及逆变器的发展 61-1调速传动的变迁 61-1-1机械式调速传动 61-1-2变速联轴节 61-1-3调速电动机 71-2逆变器 7第二章变频器原理 92-1异步电动机调速运行原理 92-2变频器的基本动作原理及特点 102-3逆变器的构成与功能 142-3-1主电路 142-3-2控制电路 17第三章使用变频器的目的和优点 213-1变频器的功能和用途 213-2使用变频器的优点 213-3常见机械及其负载特性 25第四章变频器的选型 264-1变频器的选型 264-1-1变频器选型时要确定以下几点： 26第五章逆变器的安装与接线 275-1变频器的安装环境 275-2变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 275-3变频器的接地 285-4变频器接线规范 28第六章变频器的维修 296-1日常的维护与检查 296-2故障处理与恢复运行(以车载逆变器最常见的故障及处理方法为例) 29第七章变频器的运行和相关参数的设置及常见故障分析 307-1变频器的运行和相关参数的设置： 307-2常见故障分析： 30第八章结论 32参考文献: 33致谢 34第一章概述动力的历史，始于1766年瓦特的蒸汽机发明，经过1871年交流发电机的发明、1885年多相异步电动机的发明，进入以电动机为中心的时代，电动机有以下优点，是一种使用更方便的动力。电力可以集中，也可以分散。可以选择容量与负载相适应的电动机，高效运转，设备计划经济。维修、操作简单，等等。另一方面，随着产业的发展，为了提高生产率和质量，调速传动在各个领域内的必要性增大了。调速传动的历史也始于机械式。1960年以后，由于电力电子技术、微电子技术的急速发展，电动机直接调速的传动才成为主流。特别是采用逆变器的鼠笼式异步电动机调速传动，由于使用方便，随着其经济型的提高逐步推广起来。1.1调速传动的变迁1.1.1机械式调速传动调速传动的分类如表1-1所示。表1-1调速传动方式的分类调速传动机械式调速传动蒸汽动力蒸汽机蒸汽轮机内燃机容积式速度式电动机式调速传动定速电动机+调速联轴节调速电动机1.1.2变速联轴节变速联轴节就是在以定速运转的电动机轴上装设可调速的联轴节，用以改变负载装置的输入转速。这种方式的典型代表如表1-2示。表1-2变速联轴节定数电动机+变速联轴节机械式变速机变间距皮带轮与挠性带圆锥摩擦轮金属环球面摩擦轮行星锥与环油压式变速机液压联轴节液压变矩器油压离合器电气式变速机点此转差离合器1.1.3调速电动机在调速传动中，常常强烈要求将所用的电动机直接调速运转。这种调速电动机，以前只是一小部分被采用，现在由于电力电子及微电子技术的进步，调速传动已成为主流。1.2逆变器采用逆变器的调速传动，从家用空调到数MW级的产业用设备被广泛的采用着。其原因如下：与逆变器配合使用的电动机为通用的鼠笼式异步电动机。不需要机械式的附属装置。制造厂家的技术和价格同用户的要求相一致。1.2.1逆变器的发展（1）电力电子技术的发展晶闸管的真正开始生产是在晶闸管供电的直流电动机系统被采用之后。1970年晶闸管被用作逆变器主回路中的高速开关元件。1972年电压型逆变器被纺织厂实际采用，其后电流型逆变器、多重电压型逆变器、多重电流型逆变器等晶闸管逆变器依次实用化。另外，1975年电力晶体管、1980年电力晶体管模块及真正的GTO（可关断晶闸管）的生产开始，1981年取得了急速的发展，使实际通用型逆变器得以完成。现在1200V、300A以下的晶体管已模块化，GTO元件最大达4500V、3000A。（2）微电子技术的发展电子学近几十年的历史可以看作是逐渐小型化的历史，推动电子产品朝小型化过渡的主要动力是元器件和集成电路IC的微型化。随着微电子技术的发展，器件的速度和延迟时间等性能对器件之间的互连提出了更高的要求，由于互连信号延迟、串扰噪声、电感电容耦合以及电磁辐射等影响越来越大，由高密度封装的IC和其他电路元件构成的功能电路已不能满足高性能的要求。人们已深刻认识到，无论是分立元件还是IC，封装已成为限制其性能提高的主要因素之一。目前电子封装的趋势正朝着小尺寸、高性能、高可靠性和低成本方面发展。（3）控制技术的发展逆变器的控制始于电压与频率成比例改变的异步电动机调速传动。这种控制在电动机的解析技术、仿真技术及控制理论等控制技术方面也取得了很大的进步。这种进步同电力电子与微电子技术的发展相结合，实现了矢量控制等快速响应和高功能。上述技术进步同用户的下述社会要求相结合构筑了逆变器时代。要求节能。要求用精密、快速响应手段提高产品质量。要求自动化。要求改善维修性。第二章变频器原理2-1异步电动机调速运行原理由转速n二60f(1一、）/p可知，异步电动机调速有以下几个方法。（1)改变磁极对数p（变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。所以，要改变p，必须将定子绕组制为可以换接成两种磁极对数的特殊形式。通常，一套绕组只能换接成两种磁极对数。变极调速的主要优点是设备简单、操作方便、机械特性较硬、效率高，既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速；缺点是有极调速，且极数有限，因而只适用于不需平滑调速的场合。（2)改变转差率：（变转差率调速）以改变转差率为目的的调速方法有定子调压调速、转子变电阻调速、电磁转差离合器调速及串极调速等。①定子调压调速。当负载转矩一定时，随着电动机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电动势减少，转子电流减少，转子受到的电磁力减少，转差率，增大，转速减小，从而达到速度调节的目的；同理，定子电压升高，转速增加。调压调速的优点是调速平滑，采用闭环系统时，机械特性较硬，调速范围较宽；缺点是低速时，转差功率损耗较大，功率因素低，电流大，效率低。调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，比较适合于风机泵类特性的负载。分体机上的室内风机就是利用定子电压调速的方法进行调速的。根据风机速度的反馈信号，控制晶闸管SCR导通的相角，从而控制风机定子的输人电压，以控制风机的风速。在空间位置上互差27r/3rad电度角的三相绕组通以在时间上互差27c/3rad相位角（或1/3周期）的三相交变电流可产生旋转磁场。同样，在空间位置上互差二/2rad电度角的两相绕组通以在时间上互差7c/2rad相位角（或1/2周期）的两相交变电流也可产生旋转磁场，电容C的作用就是把一相电流移相，以产生两相在时间上互差二/2rad相位角（或112周期）的交变电流。在空间位置上互差n/2rad电度角的两相绕组是由风机的内部结构来保证的。②转子变电阻调速。当定子电压一定时，电动机主磁通不变，若减小定子电阻，则转子电流增大，转子受到的电磁力增大，转差率减小，转速降低；同理，增大定子电阻，转速增加。转子变电阻调速的优点是设备和线路简单，但其机械特性较软，调速范围受到一定的限制，且低速时转差功率损耗较大，效率低，经济效益差。目前，转子变电阻调速只在一些调速要求不高的场合采用。③电磁转差离合器调速。异步电动机电磁转差离合器调速系统以恒定转速运转的异步电动机为原动机，通过改变电磁转差离合器的励磁电流进行速度调节。电磁转差离合器由电枢和磁极两部分组成，二者之间没有机械的联系，均可自由旋转。离合器的电枢与异步电动机转子轴相连并以恒速旋转，磁极与工作机械相连。电磁转差离合器的工作原理是：如果磁极内励磁电流为零，则电枢与磁极之间没有任何电磁联系，磁极与工作机械静止不动，相当于负载被“脱离”；如果磁极内通人直流励磁电流，磁极即产生磁场，电枢由于被异步电动机拖动旋转，因而电枢与磁极之间有相对运动而在电枢绕组中产生电流，并产生力矩，磁极将沿着电枢的运动方向旋转，此时负载相当于被“合上”，调节磁极内通人的直流励磁电流就可调节转速。电磁转差离合器调速的优点是控制简单，运行可靠，能平滑调速，采用闭环控制后可扩大调速范围，适用于通风类或恒转矩类负载；缺点是低速时损耗大，效率低。④串极调速。前面介绍的定子调压调速、转子变电阻调速、电磁转差离合器调速均存在着转差功率损耗较大、效率低的问题，串极调速能够将消耗于转子电阻上的功率利用起来，同时又能提高调速性能。串极调速将转子中的转差功率通过变换装置加以利用，提高设备的效率。串极调速的工作原理实际上是在转子回路中引入了一个与转子绕组感应电动势频率相同的可控的附加电动势，通过控制这个附加电动势的大小来改变转子电流的大小，从而改变转速。串极调速具有机械特性比较硬、调速平滑、损耗小、效率高等优点，便于向大容量发展，但它也存在着功率因素较低的缺点。（3)改变频率f(高频调速）当极对数p不变时，电动机转子转速与定子电源频率成正比，因此连续的改变供电电源的频率，就可以连续平滑地调节电动机的转速。异步电动机变频调速具有调速范围广、平滑性能好、机械特性较硬的优点，可以方便地实现恒转矩或恒功率调速。整个调速特性与直流电动机的调压调速和弱磁调速十分相似，并可与直流调速相比美。2.2变频器的基本工作原理及特点作为变频器，通常采用三相逆变器。但这里为了简化电路，采用单相逆变器来说明电压型、电流型、电压控制、电流控制等逆变器的基本工作原理。作为主电路方式有电压型变频器和电流型变频器。电压型是将电压源的直流电变换成交流电的变频器，电流型是指将电流源的直流电变换为交流电的方式。下面用机械开关来说明其基本动作。负载是异步电动机，采用图2(b)的等效电路（忽略IM、r1、r2），并为滞后功率因数负载。(一)电压型电压型逆变器的原理图及其动作如图3所示。其中图a为单相桥式电压型逆变器，如果使开关S1~S4像图d那样导通、关断，那么负载电压u就成为矩形波交流电压，其大小等于直流电压源电压Ed，如图b中实线所示。这里假定负载电流i由于负载电感的平滑作用为正弦波交流电流，如图b中虚线所示。a)电路构成b)电压/电流波形

c)直流电流波形（瞬时功率）

d)开关动作状态现在，使开关S1、S2导通，由直流电压源Ed沿图a中①路线供给负载电流i。在时刻t1使这两个开关关断，同时使开关S3、S4导通，于是负载的无功功率就沿②路线反馈给直流电压源Ed。考虑负载电流i和开关的动作状态，直流电流Id的波形如图c所示。另外，负载电压u与负载电流i的积为瞬时功率P，它与直流电流Id的波形相同。瞬时功率P的平均值Pa为向负载提供的有功功率。时刻t1～t2的滞后角相当于异步电动机的滞后功率因数角，时有功功率为正（电动状态），时为负（再生状态）。滞后角与瞬时功率P及有功功率Pa的关系。当开关采用单方向导通的半导体开关器件时，以晶体管为例，为了向电源反馈（路线②），要同晶体管反并联续流二极管。电压型变频器的主电路构成见表1中项1～3所列，由晶闸管或二极管、晶体管构成的整流器、平波电容（用作电压源）以及逆变器组成。(二)电流型电流型变频器的原理及其动作如图5所示。其中图a为单相桥式电流型逆变器。如果使开关S1～S4像图d那样导通、关断，则负载电流i就变为矩形波交流电，大小等于直流电源电流Id，如图b中实线所示。负载电压u由负载的感应电动势e决定，为正弦波形.a)电路构成

b)输出电压电流波形

c)直流电压波形（瞬时功率）d)S1、S2动作、S3、S4动作现在，使开关S1，S2导通，负载电流i从电流源经图示的路线①流出。在时刻t1关断这两个开关时，因为是电流源，负载电流必须急速地反向，但是电感负载的电流不可能瞬时反向，在负载两端需要有吸收电感储存能量的电路。在吸收此能量期间，负载两端将产生di/dt的尖峰电压。由于能量吸收回路的作用，负载电流反向后，功率从负载向电源反馈，在时刻t2负载电压反向。此后，在S1，S2再次导通时刻t3之间的期间，为功率从电源流向负载的电动状态。考虑负载电压u和开关的动作状态，直流电压波形Ed为图c的波形。另外瞬时功率P与直流电压波形相同。此瞬时功率P的平均值为有功功率Pa，如图c中虚线所示。异步电动机的滞后功率因数角与瞬时功率P和有功功率Pa的关系，同图4中的电压型逆变器波形一样。采用半导体开关时，对于电流型逆变器通常采用晶闸管，它虽然需要换相电路，但可以兼用作能量吸收回路。电流型逆变器的主电路构成见表1中的项4及5所列，变流器部分采用晶闸管，时采用变流器与平波电抗器使它具有电流源作用。二、电压控制与电流控制、主电路方式分为电压型及电流型两类，控制方式也分为电压控制及电流控制两种。这两种方式，不管主电路方式是电压型还是电流型都可以适用。通用变频器等采用电压控制方式，与输出频率成比例地控制输出电压。对于需要快速响应的用途则必须控制输出电流，可采用电流控制方式。1.电压控制

通用变频器适用电压型的电压控制。表1中项1IGBT变频器和GTO晶闸管变频器，是在逆变器侧控制输出的电压和频率。输出电压的大小，可以利用半导体开关的导通率将输出电压控制成为正弦波。表1中项2及4的晶闸管变频器，是在整流器侧控制输出电压，在逆变器侧控制频率。2.电流控制

对于要求类似直流电动机快速响应性的应用场合，为了快速控制异步电动机的转矩，适用电流控制。表1中项5的电流型晶闸管变频器，在逆变器侧控制频率，在整流器侧控制电流。该表中项3，用晶体管和GTO晶闸管构成的电压型变频器则适用这样的电流控制方式，利用逆变器侧的导通率将输出电流控制成为正弦波。三、PAM与PWM输出电压或输出电流的控制，可以在整流器侧或逆变器侧进行。作为这种输出的控制手段有PAM和PWM两种方式。(一)PAM(PulseAmplitudeModulation)PAM是一种改变电压源的电压Ed（见图3）或电流源的电流Id（见图5）的幅值，进行输出控制的方式。因此，在逆变器只控制频率，在整流器侧控制输出的电压或电流。采用PAM调节电压时，高电压及低电压时的输出电压波形如图6所示。a)高电压时

b)低电压时表1中项2、4、5的晶闸管逆变器，其换相时间需要100～数百µs，所以，难以做到用晶闸管来开关实现PWM控制，要采用在逆变器只控制频率的PAM方式。(二)PWM(PulseWidthModulation)在异步电动机恒转矩的变频调速系统中，随着变频器输出频率的变化，必须相应地调节其输出电压。另外，在变频器输出频率不变的情况下，为了补偿电网电压和负载变化所引起的输出电压波动，也应适当地调节其输出电压。具体实现调压和调频的方法有很多种，但总的来说，从变频器的输出电压和频率的控制方法来看，基本上按前所述分为PAM和PWM（PAM前已介绍，此处讨论PWM）。PWM型变频器靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变调制周期来控制其输出频率，所以脉冲调制方法对PWM型变频器的性能具有根本性的影响。脉宽调制的方法很多，从调制脉冲的极性上看，可以分为单极性和双极性调制两种；从载频信号和参考信号（基准信号）频率之间的关系来看，又可以分为同步式和非同步式两种。2-3逆变器的构成与功能2-3-1主电路给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。图1示出了典型的电压逆变器的例子。其主电路由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。另外，异步电动机需要制动时，有时要附加“制动回路”。图1典型的电压型逆变器一例1.整流器最近大量使用的是二极管的变流器，如图1所示，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。2.平波回路

在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。3.逆变器

同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。图2以电压型PWM逆变器为例示出开关时间和电压波形。图2电压型逆变器的输出电压{{分页}}4.制动回路

异步电动机在再生制动区域使用时（转差率为负），再生能量储存于平波回路电容器中，使直流电压升高。一般说来，由机械系统（含电动机）惯量积蓄的能量比电容能储存的能量大，需要快速制动时，可用可逆变流器向电源反馈或设置制动回路（开关和电阻）把再生功率消耗掉，以免直流电路电压上升。5.异步电动机的四象限运行

根据负载种类，所需要的异步电动机旋转方向和转矩方向是不同的，必须根据负载构成适当的主电路。图3所示，为采用电压型逆变器传动的异步机四象限运转与主电路构成的关系。在Ⅰ、Ⅲ象限异步电动机的转矩方向与旋转方向一致，为电动状态。Ⅰ象限是正转的电动运转，Ⅲ象限是反转的电动运转。在Ⅱ、Ⅳ象限其转矩方向与旋转方向相反，为再生状态。Ⅱ象限为正转的再生运转，Ⅳ象限为反转的再生运转。只需要图a的电动运转时，则只需由电源向异步电动机供给功率，可使用不可逆变流器。像图b那样，对于减速时需要制动力的负载，功率就必须从异步电动机向逆变器流传，可附加制动回路以便能在Ⅱ、Ⅳ象限使用。另外，对于需要急加减速并且加减速频繁的场合（例如电梯），或者对于制动为主要目的的场合，可以采用可逆变流器，实现Ⅰ～Ⅳ的四象限运转。此时，能量向电源反馈而节能。图3采用电压型逆变器的四象限运转a)为不可逆变流器时

b)带制动回路时

c)为可逆变流器时以上，以电压型逆变器为例说明了主电路的构成。对于电流型逆变器，如前章所述，用不可逆整流器也能实现四象限运转。6.变频器的简单原理图如图：黑圈eq\o\ac(○,1)部分为整流部分；黑圈eq\o\ac(○,2)部分为电源部分；黑圈eq\o\ac(○,3)部分为模块部分。【注】：红圈部分为：电解电容；篮圈部分为：均压电阻；左边三个端子是输入端子RST；右边三个端子是输出端子UVW；N代表接地（零线接地）。2-3-2控制电路给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路。如图4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”。图4变频器的构成{{分页}}在图4点划线内，仅以控制电路A部分构成控制电路时，无速度检测电路，为开环控制。在控制电路B部分增加了速度检测电路，即增加了速度指令，可以对异步电动机的速度进行更精确的闭环控制。(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)速度检测电路

以装在异步电动机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。(5)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，表1为保护功能一览。表1保护功能一览1.逆变器保护(1)瞬时过电流保护

由于逆变器负载侧短路等，流过逆变器器件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时停止逆变器运转，切断电流。变流器的输出电流达到异常值，也同样停止逆变器运转。(2)过载保护

逆变器输出电流超过额定值，且持续流通达规定的时间以上，为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。恰当的保护需要反时限特性，采用特继电器或者电子热保护（使用电子电路）。过负载是由于负载的GD2（惯性）过大或因负载过大使电动机堵转而产生。{{分页}}(3)再生过电压保护

采用逆变器使电动机快速减速时，由于再生功率直流电路电压将升高，有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的办法，防止过电压。(4)瞬时停电保护

对于数毫秒以内的瞬时停电，控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数10ms以上时，通常不仅控制电路误动作，主电路也不能供电，所以检出后使逆变器停止运转。(5)接地过电流保护

逆变器负载侧接地时，为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人身安全，需要装设漏电断路器。(6)冷却风机异常

有冷却风机的装置，当风机异常时装置内温度将上升，因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无防碍的场合，可以省略。2.异步电动机的保护(1)过载保护

过载检出装置与逆变器保护共用，但考虑低速运转的过热时，在异步电动机内埋入温度检出器，或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。动作频繁时，可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及逆变器容量等。(2)超频（超速）保护

逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停止逆变器运转。3.其他保护(1)防止失速过电流

急加速时，如果异步电动机跟踪迟缓，则过电流保护电路动作，运转就不能继续进行（失速）。所以，在负载电流减小之前要进行控制，抑制频率上升或频率下降。对于恒速运转中的过电流，有时也进行同样的控制。(2)防止失速再生过电压

减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升，为了防止再生过电压保护电路动作，在直流电压下降之前要进行控制，抑制频率下降，防止不能运转（失速）。第三章使用变频器的目的和优点变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。正确选择通用型变频器对于传动控制系统能够的正常运行是非常关键的，首先要明确使用通用变频器的目的，按照生产机械的类型、调速范围、速度响应和控制精度、起动转矩等要求，充分了解变频器所驱动的负载特性，决定采用什么功能的通用变频器构成控制系统，然后决定选用哪种控制方式最合适。所选用的通用变频器应是既要满足生产工艺的要求，又要在技术经济指标上合理。若对通用变频器选型、系统设计及使用不当，往往会使同用变频器不能正常运行、达不到预期目标，甚至引发设备故障，造成不必要的损失。另外，为了确保通用变频器长期可靠的运行，变频器地线的连接也是非常重要的。3-1

变频器的功能和用途变频器和交流电机构成的可调速传动称为变频器传动，其功能用途如下。其中可能互为关联，实际上无明确分类，见下表，仅供参考。序号功能用途关键技术适用变频器1节能风机、鼓风机、泵提高运行可靠性多台控制和调速通用变频器2提高生产率起重机、自动仓库注塑机传送带调速提高可靠性运行平稳，防止滑落通用变频器专用变频器专用软件3提高产品质量机床纸、膜、钢板加工印刷板开孔机平滑加减速调速力矩控制定位控制通用变频器工程型变频器4设备合理化节省维护工厂自动化纤维机械纸、膜、钢板加工现有设备增速运行力矩控制多电机一体控制多电机级联控制提高可靠性通用变频器工程型变频器5改善环境耐恶劣环境空调机电梯减小噪音平滑加减速防爆安全性通用变频器工程型变频器专用变频器3-2

使用变频器的优点（1）

变频调速的节能由于采用变频调速后，风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低，其节能效果也是十分可观的。而传统的挡板和法门进行流量调节时，耗用功率变化不大。由于这类负载很多，约占交流电动机总容量的20%～30%，它们的节能就具有非常重要的意义。对于一些在低速运行的恒转矩负载，如传送带等，变频调速也可节能。除此之外，原有调速方式耗能较大者（如绕线转子电动机等），原有调速方式比较庞杂，效率较低者（如龙门刨床等），采用了变频调速后，节能效果也很明显。（2）变频调速在电动机运行方面的优势变频调速很容易实现电动机的正、反转。只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。变频调速系统起动大都是从低速开始，频率较低。加、减速时间可以任意设定，故加、减速时间比较平缓，起动电流较小，可以进行较高频率的起停。变频调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上，也可回馈给供电电网，但回馈给电网需增加专用附件，投资较大。除此之外，变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压，进行制动，则无需另加制动控制电路。（3）以提高工艺水平和产品质量为目的的应用变频调速除了在风机、泵类负载上的应用以外，还可以广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域。它可以提高奇特的产成品率，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，有的甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高了整个设备控制水平。使用变频器的优点3-3常见机械及其负载特性第四章变频器的选型4-1变频器的选型4-1-1变频器选型时要确定以下几点：1)采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。2)变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。3)变频器与负载的匹配问题：（I）.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。（II）.电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。（III）.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。4)在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。5)变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。6)对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。第五章逆变器的安装与接线5-1变频器的安装环境（I）.工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作温度的影响，产品一般要求为0～55℃，但为了保证工作安全、可靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在40℃（II）.环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。（III）.腐蚀性气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性能。（IV）.振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击时，会引起电气接触不良。淮安热电就出现这样的问题。这时除了提高控制柜的机械强度、远离振动源和冲击源外，还应使用抗震橡皮垫固定控制柜外和内电磁开关之类产生振动的元器件。设备运行一段时间后，应对其进行检查和维护。（V）.电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。5-2变频器和电机的距离确定电缆和布线方法（I）.变频器和电机的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容，减少干扰的发射源。（II）.控制电缆选用屏蔽电缆，动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线管屏蔽。（III）.电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线，这样才能减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线，即使在控制柜中也要如此。（IV）.与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线，动力电缆选用屏蔽的三芯电缆（其规格要比普通电机的电缆大档）或遵从变频器的用户手册。5-3变频器的接地变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好，接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜之间电气相通。5-4变频器接线规范信号线与动力线必须分开走线：使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。距离应在30cm以上。即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部：连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。1)模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.75mm2。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。2)为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。第六章变频器的维修6-1日常的维护与检查1)逆变器应定期清洁保养，勿沾染灰尘，确保机器寿命。

(2)清洁时最好将逆变器关闭，并关闭所有电力开关。

(3)清洁时请用软布轻试，切勿使用磨砂作为清洁剂。

(4)应定期检查各连接线，并防止碰撞或松动、潮湿。

(5)逆变器散热通风孔，请保持通畅，应定期检查进出风口是否有异物堵塞。

(6)请不要自行打开机盖检修。6-2故障处理与恢复运行(以车载逆变器最常见的故障及处理方法为例)1.逆变器绿色指示灯不亮，外接电器不工作。原因a:电瓶输出不正常，检查电瓶输出电压，不在正常范围时充电或更换电瓶。b:正负极接反，接反时逆变器有可能损坏，需维修。c:输入端接触不良，可重接连接。2.逆变器红色指示亮，外接电器不工作。原因1.过载，不要外接功率大于逆变器标示功率的电器。2.输入电压太低，还伴有报警声，为电瓶充电、发动汽车或是更换大空量电瓶。3.输入电压太高，检测输入电压，不可高于15V，正常应为12V。4.温度太高，还伴有报警声，关闭逆变器，冷却20分钟，将逆变器放于通风处，避免阳光直射。3.逆变器输出电压过高或过低。原因1.普通电表误差，应该用具有“真有效值”档的万用表测量非正弦波逆变器输出电压，其它电表测的数值会偏差很大。第七章变频器