变频器的一些基础知识介绍

变频器基础知识1、 什么是变频器？变频器的基本功能？变频器是利用电力半导体器件（IGBT、IPM）的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器的基本功能就是，将频率固定（工频通常为50Hz）交流电源（三相或单相）转换成频率在一定范围内连续可调（通常0-400HZ）三相交流电源。2、 变频器常用的控制方式有哪几种？V/F控制、V/F+PG、无感矢量、矢量+PG。3、 变频器可以驱动哪几类电机？三相异步电机（包括普通鼠笼式电机和变频电机）、永磁同步电机。4、 三相异步电机的转速公式？N=60f/p一旋转磁场转速，n=60f（1-s）/P一电机转速N：同步转速（2极电机3000r，4极1500r，6极1000r，8极750r）；f：输入交流电源的频率（一般50Hz）；p：极对数（1、2、3、4）；n：电机转速（r/min）；s：异步电机的滑差率（无单位）。二、目前在售产品系列1、产品系列有：PI9000：9100（9100A、9100B）、9200、9200Z、9300、9400；PI7800；PI8100。2、简述9000与130的区别：A、电压等级：9000有G1\G2\G3\G4，130只有G1\G2\G3；B、控制方式：9000有V/F、无PG矢量控制、带PG矢量控制，130只有V/F、无PG矢量控制；C、外围选件：9000可以接PG卡、485通讯，130不能接PG卡、单有内置485通讯；D、可拖动电机类型：9000可拖动异步电机、同步电机（永磁电机），130只能拖动异步电机。E、功能方面：高速脉冲输入、输出9000有，130没有；定长和计数9000有，130没有；比例联动9000有，130没有；简易PLC功能9000有，130没有；参数拷贝9000有，130没有;按键锁定9000没有，130有。休眠功能9000有，130没有；红外功能9000有，130没有。「、频率分辨率：模拟量给定时，9000达到最高频率*0.1%、130的为最高频率*0.2%。3、主流推广产品系列表见，附件！三、变频器选型及周边常用选件P变频器周边常用选件及作用，在什么情况下要选用？1）直流电抗（串联在直流中间环节母线中，端子P，P+之间）主要是抑制输入电源中的高次谐波，提高输入电源的功率因数（提高到0.95以上）；可与交流输入电抗同时使用。一般变频器功率较大，30KW以上考虑使用。2） 交流输入电抗（串联在电源与变频器输入侧）。作用，A、抑制输入电流的高次谐波；B、减少电源浪涌对变频器的冲击；C、改善三相电源的不平衡性； D、提高输入电源的功率因数（提高到0.75-0.85）；E、避免功率因数补偿装置谐振和过热；F、提高变频器抵抗电压瞬变的能力。建议以下情况选用：（一般变频器功率大于30KW以上。）A、变频器使用场合的电源容量与变频器容量相差悬殊（10:1以上）；B、同一电源上接有晶闸管设备或带有开关控制的功率因数补偿装置（电焊机、可控硅整流装置等）。C、三相电源的不平衡度相差较大（大于3%）。3） 交流输出电抗（串联在变频器输出侧与电动机之间）作用，A、抑制由于接线线路分布电容引起的过流；B、降低变频器的噪声抑制变频器对周边无线电干扰；C、抑制变频器输出的电压谐波，以防止高压导致电机绝缘的损坏。一般当变频器到电机接线距离较远（大于20米以上）时考虑使用。4） 滤波器用于抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导，也可抑制外界无线电干扰以及瞬时冲击浪涌对变频器的干扰，根据使用位置不同分为输入滤波器和输出滤波器。输入滤波器又分为线路滤波器和辐射滤波器，A、线路滤波器串联在变频器输入侧，由电感线圈组成，通过增大电路的阻抗减小高次谐波电流；在需要使用外部端子控制变频器时，如果控制回路电缆较长，外部环境的干扰有可能从控制电缆侵入，造成变频器误动作，此时串入线路滤波器，可消除此类干扰。B、辐射滤波器并联在电源与变频器输入侧，由高频电容组成，可以吸收频率较高具有辐射能量的谐波成分，用于降低无线电噪声。线路滤波器与辐射滤波器同时使用，效果更好。输出滤波器串联在变频器输出侧，由电感线圈组成，可以减小变频器输出电流中的高次谐波成分，抑制变频器输出侧的浪涌电压，同时可以减小电动机由于高次谐波电流引起的附加转矩。注意，输出滤波器到变频器和电机的接线距离要尽量缩短并靠近变频器侧。是否需加输出滤波器，要看电缆长度、是否屏蔽、电缆截面积、变频器开关频率大小。一般，开关频率为4KHz、屏蔽电缆长度超过100米、非屏蔽电缆超过50米时推荐加输出滤波器。若，多台电机并联用一台变频器拖动，要按照多台电机电缆总长度来算。输出滤波器的形式有很多，包括输出电抗器、LR、LC、以及LR加电容、正弦滤波器等。制动单元与制动电阻在变频器停止或运行中速度降低时，由于电机所拖动负载的惯性作用，电机会出现再生制动状态、产生再生能量回馈给变频器直流母线，造成直流母线电压升高跳过压保护、并且有可能超过电容及开关器件的耐压值造成变频器损坏。对于大惯量负载、减速时间要求比较短的场合、以及避免变频器跳保护的场合，要接入制动单元及制动电阻，（小功率的变频器有的具备有内置制动单元及制动电阻，设置使用就可以了）不同功率变频器配置不同，按厂家选型手册。制动单元的作用就是当检测到直流母线电压升高到一定值时，接通制动电阻、消耗掉多余的能量，从而保护变频器。四、变频器应用：1、目前我们已发布的9000系列变频器应用案列有多少篇？172、 常见负载类型？常见负载类型有三种，恒转矩负载、恒功率负载、风机泵类负载（平方转矩负载）。3、 什么是恒转矩负载？常见有哪些设备？在不同转速下负载转矩总保持恒定或基本恒定，而与转速无关的负载称为恒转矩负载。属于恒转矩负载的生产机械比较多，如空气压缩机、罗茨鼓风机、球磨机、注塑机、注塞泵、齿轮泵、压榨机、卷板机、挤出机、拉丝机、压延机、磨床、钻床、传送带、起重机（平移及上升），提升机、吹塑机、搅拌机、印刷机、食品加工机、木材加工机等。4、 恒转矩类负载使用变频器的实际作用？主要是调速和节能。要调速，工作频率fV50Hz是必要的条件（高于50Hz变为恒功率特性，转矩会快速下降）。在调速过程中就存在节能，只要降速就可以有一定的节能效果。但对不同的生产机械，降速是有限制和条件的。这时节能大小就受到制约，例如，空气压缩机节能一般允许在20%以下，再大时对正常运行有影响。总之，要考虑降速幅度对生产机械的工艺条件及生产效率的影响后才可确定。节电率的估算：节电率N%=AnI%，即允许转速下降的百分数，节电率N%xAnl%。五、什么是恒功率负载？常见设备？负载功率恒定、与转速无关；或负载功率为某一定值时，负载转矩与转速成反比的负载特性称为恒功率负载。但，要注意负载的恒功率性质应该是就一定的速度变化范围而言的。当速度很低时，受机械强度的限制，转矩不可能无限增大，在此时负载转变为恒转矩性质。常见有，机床主轴，轧机、造纸、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等。6、恒功率类负载使用变频器的实际作用？由于负载功率恒定，使用变频器不会节能，主要是满足生产工艺上需要调速的场合，工作频率不一定非低于50Hz、有时会在50Hz以上。7、风机、泵类负载的特性与节能各种风机、水泵、油泵类负载，随着叶轮的转动，流体（空气或液体）在一定速度范围内所产生的阻力大致与速度的二次方成正比。随着速度降低转矩成二次方下降，功率呈三次方下降。当需要风量、流量减小时利用变频器来调速，可以大幅度节约电能。但要注意，由于负载功率与转速的三次方成正比，当速度升高时、功率会快速增长，通常不应让风机泵类超过工频运行。五、变频器的选型首先，需要注意使用场合电源的电压等级、电机的额定电压和相数，单相电机不能使用变频器。电机的额定电流、额定功率。其中，额定电流是最主要的。功率可做为参考，一般变频器都是按照4极电机特性来设计，多级电机额定电流要高一些，所以必须按电机额定电流匹配来选取变频器。另外，对于不同类型负载选型也有一定差别。（1）恒转矩类负载变频器的选型恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的100%左右，所以变频器应选择具有恒转矩特性，而且起动和制动转矩都比较大，过载时间和过载能力大的变频器，如G系列通用型。位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。（对于电动机来说，第一象限正转电动状态，第二象限回馈制动状态，第三象限反转电动状态，第四象限反接制动状态。能够具有使得电机工作在四PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建象限的变频器才称得上四象限变频器。）对于需要较高启动转矩的负载要考虑变频器过载能力，适当加大变频器选型。（2）风机泵类负载变频器的选型风机泵类负载是典型的平方转矩负载，低速下负载非常小，并与转速平方成正比，通用变频器与标准电动机的组合最合适。这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和可靠性，所以选择具有V/F控制模式的变频器即可，如F系列。如果将变频器输出频率提高到工频以上时，功率急剧增加，有时超过电动机变频器的容量，导致电动机过热或不能运转，故对这类负载转速，不要轻易将频率提高到工频以上、由于风机、泵类的工作特性也不易速度过低，有些场合需要设置下限频率。注意，一些特殊的风机、水泵。如，罗茨风机、深井泵（潜水泵）、泥浆泵等视作恒转矩负载。（3）恒功率负载选型恒功率负载指转矩与转速成反比，但功率保持恒定的负载，如卷取机、机床等。对恒功率特性的负载配用变频器时，应注意的问题：在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制，所以电动机产生的转矩为恒功率特性，使用标准电动机与通用变频器的组合没有问题。而在工频以下频率范围内为U/f定值控制，电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向，标准电动机与通用变频器的组合难以适应，因此要专门设计。注：高海拔、高温、长距离电缆等要加大变频器选型。电机长期PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建在低速运行时，要考虑电机的散热，推荐采用变频电机或电机外加强制风冷；一拖多选型时变频器要考虑降容，一般按80%额定电流来选，并且要考虑电缆长度累加问题，一拖多时变频器的控制方式只能选择V/F方式，并且变频器无法实现电机的过流、过载保护，要考虑加装热继电器。六、日常故障及判断1、过载故障过载故障包括变频器过载和电机过载，其可能是加速时间过短、电网电压偏低、负载重等原因引起的。可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压（有调压器的可升高电压）来解决。当负载拖不动时，也有可能是机械润滑不良或机械锁死，这是需要先进行机械维修。若上述处理过依然过载，就要考虑加大变频器选型。2、过流故障过流故障分为加速、减速、恒速时过流，其可能是加减速时间过短、负载突变、负荷分布不均匀、输出短路以及转矩提升、V/F曲线设置不当等引起。可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、重新设计负荷分配、对输出线路进行检查（有无外皮破损、对地短路等），重新设置变频器相关参数等排除。如果断开电机负载仍然过流，就是变频器逆变电路损坏，需对变频器进行维修或更换新的变频器。3、过压故障过压故障分为加速、减速、恒速时过压，其可能是输电电网电压偏高、加减速时间设置过短、或者负载受到外力作用引起。可通过检查电网电压、延长加减速时间、检查并排除外力干扰、加装制动单元制动电阻来解决。4、欠压故障其可能是电网电压偏低、变频器电压与电源电压不匹配、电网瞬时掉电、母线电压低等引起。可进行相应检查排除故障源。5、过热故障分为变频器