變頻器的控制電路及幾種常見故障分析(一)
?。薄⑶把?
隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應(yīng)用,了解變頻器的結(jié)構(gòu),主要器件的電氣特性和一些常用參數(shù)的作用,及其常見故障越來(lái)越顯示出其重要性。
2 變頻器控制電路
給異步電動(dòng)機(jī)供電 (電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路,稱為控制電路,如圖1所示??刂齐娐酚梢韵码娐方M成:頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路,以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路。
在圖 1點(diǎn)劃線內(nèi),無(wú)速度檢測(cè)電路為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測(cè)電路,即增加速度指令,可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。
1)運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。2)電壓、電流檢測(cè)電路與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。
3)驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路,它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
4)I/0輸入輸出電路為了變頻器更好人機(jī)交互,變頻器具有多種輸入信號(hào)的輸入 (比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號(hào),還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)信號(hào)。
5)速度檢測(cè)電路以裝在異步電動(dòng)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (TG、PLG等)的信號(hào)為速度信號(hào),送入運(yùn)算回路,根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
6)保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等,當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí),為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
逆變器控制電路中的保護(hù)電路,可分為逆變器保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種,保護(hù)功能如下
(1)逆變器保護(hù)
?、偎矔r(shí)過(guò)電流保護(hù)由于逆變電流負(fù)載側(cè)短路等,流過(guò)逆變器器件的電流達(dá)到異常值 (超過(guò)容許值)時(shí),瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn),切斷電流。變流器的輸出電流達(dá)到異常值,也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。
?、谶^(guò)載保護(hù)
逆變器輸出電流超過(guò)額定值,且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上,為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)需要反時(shí)限特性,采用熱繼電器或者電子熱保護(hù) (使用電子電路)。過(guò)載是由于負(fù)載的GD2(慣性)過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
?、墼偕^(guò)電壓保護(hù)
采用逆變器是電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí),由于再生功率直流電路電壓將升高,有時(shí)超過(guò)容許值??梢圆扇⊥V鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的方法,防止過(guò)電壓。
?、芩矔r(shí)停電保護(hù)
對(duì)于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時(shí)停電,控制電路工作正常。但瞬時(shí)停電如果達(dá)數(shù) 10ms以上時(shí),通常不僅控制電路誤動(dòng)作,主電路也不能供電,所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
?、萁拥剡^(guò)電流保護(hù)
逆變器負(fù)載接地時(shí),為了保護(hù)逆變器有時(shí)要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。但為了確保人身安全,需要裝設(shè)漏電斷路器。
?、蘩鋮s風(fēng)機(jī)異常
有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置,當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升,因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器,檢出異常后停止逆變器。在溫度上升很小對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)妨礙的場(chǎng)合,可以省略。
](2)異步電機(jī)的保護(hù)
?、龠^(guò)載保護(hù)
過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用,但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí),在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器,或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。動(dòng)作頻繁時(shí),可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。
?、诔~ (超速)保護(hù)
逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過(guò)規(guī)定值時(shí),停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。
其它保護(hù)
①防止失速過(guò)電流
急加速時(shí),如果異步電動(dòng)跟蹤遲緩,則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作,運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行 (失速)。所以,在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制,抑制頻率上升或使頻率下降。對(duì)于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流,有時(shí)也進(jìn)行同樣的控制。
隨著變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應(yīng)用,了解變頻器的結(jié)構(gòu),主要器件的電氣特性和一些常用參數(shù)的作用,及其常見故障越來(lái)越顯示出其重要性。
2 變頻器控制電路
給異步電動(dòng)機(jī)供電 (電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路,稱為控制電路,如圖1所示??刂齐娐酚梢韵码娐方M成:頻率、電壓的運(yùn)算電路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路,以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路。
在圖 1點(diǎn)劃線內(nèi),無(wú)速度檢測(cè)電路為開環(huán)控制。在控制電路增加了速度檢測(cè)電路,即增加速度指令,可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。
1)運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。2)電壓、電流檢測(cè)電路與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。
3)驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路,它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。
4)I/0輸入輸出電路為了變頻器更好人機(jī)交互,變頻器具有多種輸入信號(hào)的輸入 (比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號(hào),還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)信號(hào)。
5)速度檢測(cè)電路以裝在異步電動(dòng)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (TG、PLG等)的信號(hào)為速度信號(hào),送入運(yùn)算回路,根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。
6)保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等,當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí),為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞,使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。
逆變器控制電路中的保護(hù)電路,可分為逆變器保護(hù)和異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)兩種,保護(hù)功能如下
(1)逆變器保護(hù)
?、偎矔r(shí)過(guò)電流保護(hù)由于逆變電流負(fù)載側(cè)短路等,流過(guò)逆變器器件的電流達(dá)到異常值 (超過(guò)容許值)時(shí),瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn),切斷電流。變流器的輸出電流達(dá)到異常值,也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。
?、谶^(guò)載保護(hù)
逆變器輸出電流超過(guò)額定值,且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上,為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。恰當(dāng)?shù)谋Wo(hù)需要反時(shí)限特性,采用熱繼電器或者電子熱保護(hù) (使用電子電路)。過(guò)載是由于負(fù)載的GD2(慣性)過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
?、墼偕^(guò)電壓保護(hù)
采用逆變器是電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí),由于再生功率直流電路電壓將升高,有時(shí)超過(guò)容許值??梢圆扇⊥V鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的方法,防止過(guò)電壓。
?、芩矔r(shí)停電保護(hù)
對(duì)于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時(shí)停電,控制電路工作正常。但瞬時(shí)停電如果達(dá)數(shù) 10ms以上時(shí),通常不僅控制電路誤動(dòng)作,主電路也不能供電,所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
?、萁拥剡^(guò)電流保護(hù)
逆變器負(fù)載接地時(shí),為了保護(hù)逆變器有時(shí)要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。但為了確保人身安全,需要裝設(shè)漏電斷路器。
?、蘩鋮s風(fēng)機(jī)異常
有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置,當(dāng)風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升,因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器,檢出異常后停止逆變器。在溫度上升很小對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)妨礙的場(chǎng)合,可以省略。
](2)異步電機(jī)的保護(hù)
?、龠^(guò)載保護(hù)
過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用,但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí),在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度檢出器,或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。動(dòng)作頻繁時(shí),可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。
?、诔~ (超速)保護(hù)
逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過(guò)規(guī)定值時(shí),停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。
其它保護(hù)
①防止失速過(guò)電流
急加速時(shí),如果異步電動(dòng)跟蹤遲緩,則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作,運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行 (失速)。所以,在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制,抑制頻率上升或使頻率下降。對(duì)于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流,有時(shí)也進(jìn)行同樣的控制。
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