前言：中文期刊網精心挑選了變頻器原理范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
變頻器原理范文1
中圖分類號：TN773 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
本文筆者試著從高壓變頻器的基本概述進行分析，并進一步分析了高壓變頻器的工作原理以及其應用，希望筆者的分析，對于高壓變頻器的發展具有一定的作用。
二、高壓變頻器概述
高壓變頻器是采用若干個變頻功率單元串聯的方式實現直接高壓輸出。在變頻器中，由多個低壓單元串聯連接，構成驅動系統的高壓輸出。基于這種拓撲結構，使得高壓變頻器具備了在維護、功率品質方面的優點，另外變頻器通過快速功率單元旁路，是系統的可靠性大大增加。該變頻器具有對電網諧波危害小，輸入功率因素高，無需采用輸入諧波濾波器和功率因素補償裝置。輸出波形質量好，不存在諧波引起的電機附加發熱和轉矩脈動，噪音，輸出dv/dt，共模電壓等問題，不必設置輸出濾波器就可以用于普通的異步電機。
傳統的變頻器擁有5個獨立部件，即輸入濾波器、功率因數補償、隔離變壓器、逆變裝置和輸出濾波器。而無諧波高壓變頻器完美的輸入/輸出特性，因此其內部僅需隔離變壓器和變頻器兩個主要部件。與普通采用高壓器件直接串聯的變頻器相比，由于采用整個功率單元串聯，器件承受的最高電壓為單元內直流母線的電壓，可直接使用低壓功率器件，器件不必串聯，不存在器件串聯引起的均壓問題。功率單元中采用的低壓IGBT功率模塊，驅動電路簡單，技術成熟可靠。功率單元采用模塊化結構，同一變頻器內的所有功率單元可以互換，維修業非常方便。由于采用功率單元串聯結構，所以可以采取功率單元旁路技術，當功率單元故障時，控制系統可以將故障單元自動旁路，采用中心點漂移技術，變頻器仍可降額繼續運行，大大提高了系統的可靠性。
三、高壓變頻器的工作原理
1、移相式變壓器
移相變壓器的副邊繞組分為三組，構成X脈沖整流方式；這種多極移相疊加的整流方式可以大大改善網側的電流波形，使負載下的網側功率因數接近1。另外，由于副邊繞組的獨立性，使每個功率單元的主回路相對獨立，這樣大大提高了可靠性。
2、智能化功率單元
所有的功率模塊均為智能化設計具有強大的自診斷指導能力，一旦有故障發生時，功率模塊將故障信息迅速返回到主控單元中，主控單元及時將主要功率元件IGBT關斷，保護主電路；同時在中文人機界面上精確定位顯示故障位置、類別。在設計時已將一定功率范圍內的單元模塊進行了標準化考慮，以此保證了單元模塊在結構、功能上的一致性。當模塊出現故障時，在得到報警器報警通知后，可在幾分鐘內更換同等功能的備用模塊，減少停機時間。
6kV電網電壓經過副邊多重化的隔離變壓器降壓后給功率單元供電，功率單元為三相輸入，單相輸出的交直流PWM電壓源型逆變器結構，相鄰功率單元的輸出端串聯起來，形成Y接結構，實現變壓變頻的高壓直接輸出，供給高壓電動機。6kV電壓等級的高壓變頻器，每相由六個額定電壓為600V的功率單元串聯而成，輸出相電壓最高可達3464V，線電壓達6000V左右。改變每相功率單元的串聯個數或功率單元的輸出電壓等級，就可以實現不同電壓等級的高壓輸出。每個功率單元分別由輸入變壓器的一組副邊供電，功率單元之間及變壓器二次繞組之間相互絕緣。二次繞組采用延邊三角形接法，實現多重化，以達到降低輸入諧波電流的目的。6kV電壓等級的變頻器，給18個功率單元供電的18個二次繞組每三個一組，分為6個不同的相位組，互差10度電角度，形成36脈沖的整流電路結構，輸入電流波形接近正弦波，這種等值裂相供電方式使總的諧波電流失真大為減少，變頻器輸入的功率因數可達到0．95以上。
3、雙DSP控制系統
主控器的核心為雙DSP的CPU單元，使指令能在納秒級完成。這樣CPU單元可以很快的根據操作命令、給定信號及其它輸入信號，計算出控制信息及狀態信息，快速的完成對功率單元的監控。
4、GPRS遠程監控
通過FTU配網裝置，將采集到的'實際頻率'、'定子電壓'、'定子電流'、'壓力'以及系統運行的狀態量和報警信息等等數據，利用GPRS網絡發送到后臺服務器，后臺服務器可根據所收到的數據信息的分析結果作出相應的處理操作，包括監測工作狀態、系統運行參數、電流、電壓的超標報警，這樣就可以對現場進行實時監控，以確定安全情況和運行情況。大幅提高了系統運行的可靠性、操作方式更加靈活、同時也減少了維護費用。
四、高壓變頻器在電廠的應用分析
1、選擇合適的高壓變頻器類型
目前，結合電廠負荷實際情況做好選型工作是使用高壓變頻技術最重要的一步。工程實踐中，通常選用高―低―高型變頻器以及直接高壓型變頻器中的三電平方案和單元串聯多電平方案。
①負載容量小于500 kW這個容量范圍的變頻器占全廠總負荷比例較小，無論是老設備改造還是新建的項目，當諧波并非主要問題時，完全可以采用6脈沖（或者12脈沖），價格低廉，投資回報快，相比之下如果采用變頻器，由于系統結構的原因，單位價格（元/kW）非常高，有些大材小用。當然更為理想的是能夠采用扃―中方案，變頻器直接驅動690VAC電機，系統效率和應用效果都能處于最佳。
②負載容量在500 kW-800 kW之間此段容量的高壓變頻器既可以采用高―低―高方案，也可以采用直接輸出高壓方案，這就需要用戶對裝置性能、諧波影響、裝置尺寸、安裝場地、投資運算、使用維護等多方面綜合進行評估。通常情況下，對于新建項目，采用高―中方案，變頻器直接驅動690VAC電機，整個系統的綜合性能價格比較高，而對于老設備改造項目，如果原有電機不做改動，那么采用三電平電壓源型高壓變頻器和單元串聯多電平型高壓變頻器比較合適。
③負載容量在800 kW以上800 kW以上的高壓變頻器負荷容量相對較大，對于高―低―高或高―中方案來說，690VAC部分的輸出電流比較大，截面積較大的輸出電纜不便于鋪設和連接，因此適宜選用直接輸出高壓型方案，建議采用三電平電壓源型高壓變頻器或者單元串聯多電平型高壓變頻器。
2、實際應用中的問題與對策
高壓變頻器是集電力電子技術和控制技術為一體的大型電氣設備，實際應用中可能碰到各種具體問題需要采取不同對策，以保證設備長期可靠運行。
1）變頻器散熱無論是哪種形式的高壓變頻器，其正常發熱量大約為容量的4%-6%。對于安裝場所來說，必須做好通風散熱，過高的環境溫度會使變頻器輸出功率降低，并加速電子元件的老化，影響變頻器使用壽命，因此建議給變頻器加裝通風散熱風道或加裝空調。
2）變頻電機普通電機通過自有的風扇冷卻，但在變頻調速過程中其冷卻效果隨著電機轉速降低而下降，對于長期運行在較低頻率且需要輸出較大轉矩的場合，應當考慮采用獨立電源供電的變頻電機。
3）變壓器幾乎所有形式的高壓變頻器都有進線變壓器，如果采用干式變壓器放置在配電室內，最好能配置柜體，并考慮散熱。
4）控制電源某些品牌高壓變頻器需要低壓控制電源，建議對控制電源增設UPS保證可靠供電，防止因控制電源故障導致變頻器跳閘。
5）旁路刀閘切換對于重要場合的負載，建議增加工頻旁路，可以采用簡單可靠的旁路刀閘（3只刀閘）配置成切換柜，3只刀閘間建立相互聯鎖的關系，當變頻器故障跳閘后通過刀閘切換，使工頻電網直接驅動電機運行。
五、結束語
綜上所述，高壓變頻器是隨著現代科技的不斷發展而逐漸發展起來的，其對于我國相關領域的發展具有十分重要的作用，因此，我們需要不斷的加強對其的研究和分析，促進其更大的發展。
參考文獻：
[1]劉鳳袖 高壓變頻器在廣州發電廠給水系統改造中的應用華南理工大學2012-04-01碩士
變頻器原理范文2
【關鍵詞】變頻器;節能原理;應用;探討
近年來，我國的科學技術飛速發展，科學技術帶動著我國的電力技術以及信息技術發展，其中，自動控制技術也因此邁上一個新的臺階。電氣傳動與控制技術的進步注定要掀起一場大的技術革命，就是用新的交流調速技術取代直流調速以及計算機數控技術代替我們傳統的模擬控制技術。當今，科技為很多條件的優化創造了可能，比方說對于電動機的交流變頻調速，由于其出眾的調速范圍和啟動性能，更重要的是在節約電力方面，被很多領域所應用，現階段其已經充當著節能減排、提升生產效率、保護周圍環境的的重要角色。在我國社會生產生活中發揮著至關重要的作用。
1.變頻器的工作原理和基本構成
什么是變頻器？從組成上來講，變頻器通過電力半導體器件的通斷作用，對工頻電源進行變換的裝置，一般將工頻電源轉化為其他頻率的電能控制裝置。這樣的話，就可以對交流異步電機進行功能上的調節，例如軟啟動、過壓、過流、提升運轉精度等等。變頻器基本構成根據其工作方式可分為兩種，即：交―交、交―直―交，一般來說，我們日常接觸到的變頻器，通常是一直一交的構成方式，工作原理就是首先將工頻的交流電，通過整流器的轉換作用變成直流電，然后再利用變頻器將直流電轉化為能夠控制的交流電供電動機使用。
2.變頻器的節能原理
我們都知道，對于變頻器本身來講，其是不會在節約電能方面起作用的，它只不過是節能系統組成的一部分。而利用變頻技術的優勢，就是可以實現對電機的精確控制，比如電機的高精度控制和高特性控制。而變頻器在節能方面的作用，就是可以控制運作電機的轉速來節約電能的不必要使用，從而達到節約能源的最終目的。
變頻器技術是一項具有較強綜合性的技術，它把電力電子技術與變頻技術緊密結合，通過控制電動機電源頻率的工作方式實現對電動機機械設備的控制。其中，變頻技術包括電力電子技術、計算機應用技術等，在確保電動機穩定運行的條件下，能有效控制電動機的自動加速與減速運行，從而提高電動機的工作效率，降低能源的消耗。此外，變頻器技術還具有較強的過電流、過電壓等保護功能。變頻器的節能方式是根據實際需求的不同來劃分，主要分為軟啟動節能方式和變頻節能方式兩種節能方式，不同的節能方式具有不同的節能原理。
3.變頻器的節能應用
對于變頻器在我國的應用，廣泛來說應用十分廣，但是主要還是集中在風機和泵類的機械設備身上，通過變頻器的變頻作用可以進一步節約電能。由于其在節能減排方面的突出作用，變頻技術被我國所重視，并在近幾年進行了很大范圍的推廣。變頻技術的應用取得了顯著的成效，有其是風機和泵類等設備的控制方面，節約了大量的能源，在現代生產中扮演越來越重要的角色。與此同時，在交流異步電動機方面，變頻技術整合進變頻系統被廣泛應用于我國的數控機床、傳送帶給料系統的啟動源。
近幾年，科技的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，變頻技術的身影遍布我們生活的方方面面，并且隨著時間的不斷推移而不斷成熟，在不同的生產領域都發揮著極其重要的作用。在高耗能產業，比如說煤礦企業，變頻器能夠在節約電能方面起到十分顯著的作用，同時可以進一步提高企業的機械設備自動化程度，進一步對煤礦企業的生產效率提升以及提升煤炭質量起到推動作用。同時，變頻技術應用于煤礦企業的通風環節，可以大大增強礦區的空氣流通效率，進一步保證煤礦安全。總而言之，變頻器技術能夠廣泛應用于各種不同的領域，并充分發揮其節能效果，最大限度地為生產機械做出重要貢獻。
4.結束語
總而言之，變頻器的使用可以在很大程度上節約各種設備的能源消耗，還可以進一步減少設備啟動時不可避免的電路損耗，這樣便增長了設備的使用壽命，減少不必要的維修開支。合理運用變頻器，其節電率可以達到30%以上，其中發展潛力巨大，十分值得推廣與應用。同時，變頻器的合理利用在維護企業經濟效益方面也同樣扮演著重要的角色，所以，針對變頻器的重要作用，我們技術研究人員應該進一步抓緊對變頻技術的研究，讓變頻技術更有效為社會服務，大大提高企業的經濟效益和經營利潤。
參考文獻
[1]吳爽.淺談變頻器節能的原理及應用[J].廣東科技，2007 （S2）.
[2]李永鑫.變頻器節能技術原理及應用分析[J].電子制作，2013（05）.
變頻器原理范文3
【關鍵詞】 變頻器 同步控制 港口
在大量的電機驅動工程實踐應用中，為了確保多個電機負載分配的均衡，電機動作的同步，就需要引入同步控制的工作概念，這對于提高驅動系統的控制精度與穩定性而言都是至關重要的。正確把握變頻器同步控制的基本工作原理對于促進其實踐價值的發揮有重要意義，望引起重視。本文即針對該問題做系統分析與研究。
一、變頻器同步控制原理
對于變頻器而言，可以說其是最為常見的變頻器控制模式之一。主驅動的控制模式以速度性控制為主，從驅動的控制模式則以轉矩控制為主。同步控制可能涉及到的工況有如下幾個方面：其一，在變頻器主驅動與從驅動的電機軸通過傳輸帶，以柔性方式連接的情況下，兩者之間不可避免的會發生一定的速度差。此情況下，傳輸帶自身的張力能夠縮短主從電機之間的轉矩差距，驅動可以速度控制方式運行，確保轉速的穩定與可靠。其二，在變頻器主驅動與從驅動的電機軸通過齒輪（或者是鏈條），以剛性方式連接的情況下，由于連接方式已經排除了發生電機速度差的問題。故而，在從驅動以轉矩控制方式運行的過程當中，其可以直接通過輸出轉矩的方式來維持主驅動負荷水平的平穩，而主驅動則負責以速度控制方式完成控制作業。其三，無論采取的柔性還是剛性連接方式，若主從電機在正常運行狀態下無法從機械角度確保轉動速度的穩定與一致，對于從驅動而言，除要求以速度控制方式運行以外，還需要支持轉矩控制模式，實現變頻器在速度控制與轉矩控制模式之間的靈活切換。
二、變頻器同步控制在港口中的應用
港口二期翻車機系統中每次進行2節車皮的翻卸作業，主要構成結構包括前后梁、平臺、底梁、以及端環這幾個方面。主體結構直接設置在翻車機回轉支撐輪上，受驅動電機的影響執行旋轉動作，該港口翻車機通過變頻器完成驅動。本設計方案，翻車機運行期間可能存在以下幾個方面的問題：其一，主驅動出力以及從驅動出力存在較大的偏差問題，主變頻器對應運行電流較從變頻器而言明顯較高；其二，同樣是受主變頻器與從變頻器受力不均的因素影響，導致變頻器相關電器元件使用壽命受到嚴重不良影響，增大主驅動機械結構受力，加劇磨損，最終導致翻車機驅動常見振動問題；其三，由于變頻器的控制模式為轉速控制，故無法及時針對驅動力矩的變化做出響應，由此導致翻車機在力矩分配上存在嚴重的問題，電機正常運行期間還可能發生異常抖動方面的問題。
針對該問題，認為改進設計方案的關鍵在于：對變頻驅動控制系統進行調整與優化。改進的目標在于：提高驅動控制的精度以及控制動作的響應時間。確保主變頻器、次變頻器對應的電機轉動速度完全一致，輸出轉矩完全一致。故而所采取的設計方案為：其一，從主驅動變頻器的角度上來說，運行功率設定為200.0kW，以轉矩方式進行控制，速度給定方式為PLC模擬量輸出，轉矩給定方式為負載以及驅動轉矩；其二，從從驅動變頻器的角度上來說，運行功率設定為200.0kW，以頻率方式進行控制，速度給定方式為力矩計算與機械結構，轉矩給定方式為主驅動轉矩取值。
變頻驅動改造期間，在驅動電機上增設了獨立運行的測速編碼器，同時采取軟件形式設定變頻器參數并進行調整。同時，從機械對稱的角度上來說，將所對應的編碼器接線線路進行對換處理，借助于此種方式確保變頻器所檢測得出的電機旋轉方向與實際方向完全一致，降低運行期間發生編碼器錯誤的故障。通過以上改造，該港口翻車機運行平穩，未再次發生電機抖動方面的問題。變頻器輸出電流基本一致，能夠伴隨工作負載變化對應發生變動，證實改造效果確切。
三、結束語
總而言之，變頻器同步控制需要在電機負載連接以及控制精度的靈活選擇上來實現。通過對變頻器同步工作原理的嚴格控制，能夠使包括港口在內的各種設備驅動系統對變頻器的應用更加可靠與穩定。
參 考 文 獻
[1] 李鳳閣，林景波，佟為明等. 基于PLC和變頻器的同步控制實驗系統[J]. 實驗技術與管理，2011，28（11）：32-35，40
變頻器原理范文4
關鍵詞：變頻器；PLC通訊；交流電機
前言
交流電機是現今采用較多也是較為廣泛的電機形式.通過在交流電機的控制中使用變頻器可以實現對于交流電機的變頻控制，以更好的對交流電機的轉速、扭矩進行精確的控制。而對于變頻器數量較多、電機分布較為廣發內的場合由于需要控制的變頻器較多而PLC中需要控制的I/O輸出點數和DA數模的轉換通道將較多將極大的影響PLC對于變頻器控制的可靠性和穩定性。通過在PLC與變頻器的控制中采用PLC與變頻器的控制中采用PLC以RS-485的通訊方式來實現對于變頻器的方便控制。
1 RS-485控制通訊系統的組成及通訊參數的設置
RS-485串行通訊采用的是典型的無協議通信，在通訊的過程中無須經過固定協議、無須數據交換而是主要通過通信端口來進行指令的傳輸。某型CPIH型PLC中采用的是兩個RS-485通信解接口，在使用RS-485通信協議中需要對所使用的串口進行預置。通過使用RS-485通信方式所能控制的變頻器最多可以能夠實現對于32臺交流變頻器的控制，因此在進行通信前首先需要對通訊端口進行正確的硬件連接和相應的參數設置。在使用PLC對多臺變頻器進行通訊控制時，需要在最末端的變頻器添加阻值為100Ω的阻抗，并將撥碼開關引腳為1的撥碼撥為ON狀態。顯示為變頻器的終端有電阻的存在。再使用CPIH串口通信來對RS-485通訊進行硬件設置時首先要在PLC的通信接口上外接RS-485通訊選件板，并同時將撥碼開關中的SW4撥碼開關撥置到OFF狀態，將串口1置于通訊狀態。在使用PLC與變頻器的RS-485串行通訊控制中首先需要對兩者的參數進行正確的設置，設置兩者之間能夠相互認可的參數能夠使得通訊的數據幀能夠保持一致，通過使用FR-E540的變頻器的通訊參數通過使用控制面板來進行設置可以使得通訊控制較為簡單。在使用CPIH的通訊并進行通訊參數的設置時可以較為簡單的進行設置，在設置時無需使用專用的通訊寄存器對CPIH的通訊參數來進行設置可以直接使用OMRON中所配用的專用的CX-Programmer通訊軟件按照其所說明的參數來進行設置，在進行參數設置時要按照PLC設定-串口1-通信設置這一順序來對PLC于變頻器之間的RS-485的通信進行參數的設置，要注意的是，在設置時需要保持PLC串口通信所設置的參數要與變頻器端所設置的參數保持一致，如參數設置不一致將會導致兩者之間無法進行正常的數據通信。在進行通信參數的設置時主要有以下幾個通信參數：（1）通信速率，包含有4800波特率/9600波特率/和19200波特率等多個通信速率，在進行參數的選擇時要與變頻器端保持一致。（2）停止位長，根據停止位長的不同來進行參數的設置。（3）奇偶校驗位，根據奇偶校驗的不同來進行相應參數的設置，此外還有通訊的參數、通訊校驗時間間隔和通訊更待時間等的參數。
在使用RS-485通訊方式作為通訊方式時，使用RS-485作為連接通訊時，通訊線主要采用的是雙絞屏蔽電纜，并需要在主機端和最末一個從機端連接一個110Ω左右的終端電阻，在使用雙絞線連接時PLC端口處主要接通的是SDA、SDB、RDA、RDB在變頻器端口中連接著R+、R-、S+、S-等幾個端子，并在所串聯的多個變頻器的終端串聯一個110Ω的終端電阻。
在變頻器與PLC的連接中變頻器主要采用的是MEMOBUS協議，在MEMOBUS協議中其主要通過的是使用主站對從站發出指令并使用從站進行響應的形式，在傳輸的指令中根據所傳輸的指令的內容和功能的不同所傳輸的數據的長度也會產生相應的變化。在所傳輸的數據中主要包含有：從站地址、所傳輸的功能碼、通信數據和故障檢出這些部分所構成。同時在進行數據通信時還需要確保所傳輸的信息之間保持有一定的時間間隔，以確保所傳輸數據的信息響應。在所傳輸輸中的從站的地址可設置為（0-20Hex）之間，如將從站地址設置為0則表示為主站以廣播的形式發送，而無需變頻器做出反饋響應。對于數據傳輸中的功能碼則主要傳輸的是指定的代碼，其中功能碼主要分為：讀取存儲寄存器中的內容、回路測試以及讀多個存儲器的寫入等主要幾個功能。而所傳輸的數據主要指的是由存儲寄存器編號與數據所組成組合構成的一系列的數據，根據所傳輸的指令內容的不同也會使得指令數據的長度有所改變，在傳輸變頻器故障狀態時對采用的是CRC-16的形式，一般情況下，計算出的CRC-16時所默認的數值為0，在對變頻器進行參數設置時需要將MEMOBUS系統中的相應參數設置為1，對于主站所連接的從站地址中的LSB主要作為MSB，而將所傳輸的最后數據的MSB來作為LSB以此為數據來完成對于CRC-16的計算，此外對于CRC-16的計算也可以使用來自于從站的響應信息來進行相應的計算，并將計算后的結果與響信息中的CRC-16中的CRC-16的數據進行比對校驗。
2 PLC與變頻器之間的通訊控制的PLC程序的設計
在完成了對于PLC與變頻器的硬件連接后為實現兩者之間的數據通信與控制還需要對PLC進行程序編程，通過使用PLC程序來實現對于變頻器中的各種運行控制和數據寫入、各種監控數據的讀取等。在使用PLC程序進行設計編寫時首先需要完成的是需要對于RS-485通信接口及相應的硬件通訊適配器的初始化、控制命令字的組合以及代碼轉換和變頻器應答數據的處理。此外在PLC程序的編寫中還需要注意的是需要對變頻器中的各種運行控制和運行數據的采集和控制，此外，在PLC通訊程序的設計中使用RS指令來作為使用來實現對于RS-485功能擴展板及特殊適配器進行調用，同時通過使用RS指令將串行數據的指令數據的格式通過特殊寄存器D8120來對其進行相應的設定，在參數設定時需要注意的是所設定的數據需要與變頻器的數據格式類型完全的相匹配以避免兩者之間無法匹配從而無法進行數據的傳輸。在使用RS-485通訊時PLC通過傳送指令將所需要通訊的數據傳輸裝載到D200開始的連續的數據單元中，D200發送數據的首地址（指針），D0：完成對于所需傳輸數據的字節數（點數）的傳輸，此外，在程序編制時還需要注意的是可以根據傳輸通信協議使用常數直接來對字節數進行指定，在不進行發送的系統中，將所需發送的數據發送點數設定為K0，D500為PLC與變頻器控制通信中PLC接收數據的首地址（指針），D1數據接收的字節數，與發送相同的是可以根據傳輸通信協議而將常數直接指定字節數。在編程中需要注意的是數據的傳輸發送使用的是脈沖執行方式，使用SETM8122即可。在RS-485串行通訊中發送指令為TXD和接受指令RXD。參數“S”為設置發送信息的首地址，“D”為接收首地址，“C”為控制字。由于一個字占據ASCⅡ字符且為兩個字節，因此，在信息發送接收時需要按照“S（D）～S（D）+（N÷2）-1”重的內容，指令設置為：S=DM0001，C=#0100，N=#0014的形式，在PLC程序編制時程序發送成功后將頻率寫入到變頻器中，但此時交流電機仍無法運轉而需要通過向變頻器中發送HFA指令來控制電機的轉動狀態和轉動方向。
3 結束語
變頻器在工業領域應用極為廣泛，使用變頻器可以有效的降低電機的能耗同時可以對電機的啟停進行保護。文章在分析PLC與變頻器通訊控制原理的基礎上對如何做好使用PLC對變頻器進行通訊控制進行了分析闡述。
參考文獻
[1]馮敬璞.PLC通過自由通訊口方式與變頻器通訊[J].可編程控制器與工廠自動化，2006（11）：75-77.
變頻器原理范文5
關鍵詞：變頻器；過流故障；電動機
中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A
變頻器的過流故障是最常見也是較復雜的故障，當過流故障發生時，變頻器保護電路會立即動作并停機，同時變頻器顯示故障代碼或故障類型。大多數情況下可以根據變頻器顯示的故障代碼迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些過流故障的原因是多方面的，并不是單一的，而是包含了加速、減速、恒速過流、負載發生突變、輸出短路等各種可能導致過流保護的因素。下面分析變頻器過流故障原因以及提出過流故障處理方法。
1 變頻器過流原因的分析
變頻器中過流保護的對象主要指峰值超過了額定電流的200%且帶有突變性質的電流檢測值，變頻器就會顯示OC（Over Current）表示已經過流，由于變頻器中逆變器件的過載能力比較差，因此變頻器的過流保護是變頻器使用過程中最重要的一環。變頻器過流故障分為加速過流、減速過流、恒速過流等，其引起原因可能是變頻器的加減速時間太短、負載發生了突變、負荷分配不均、輸出端有短路等。
根據變頻器顯示屏顯示，原因有以下幾方面：
（1）變頻器工作中過流，即電機拖動系統在工作過程中出現過流，其原因大致有以下幾方面：
a.電動機傳動機構出現“卡住”現象或遇到沖擊負載，電動機工作電流突然增加而出現過流。
b.變頻器輸出端短路（如圖1所示），如輸出端連接線發生相互短路，或電動機內部短路、接地（電機繞組燒毀、繞組絕緣劣化、電纜破損而引起的短路）等，變頻器輸出端電流大增而出現過流。
圖1 變頻器輸出端短路
c.變頻器本身工作異常，如逆變橋中同一橋臂的兩個逆變器件在交替的工作中出現不正常。如環境溫度太高或逆變器元器件老化等原因，使逆變器的參數發生變化，導致在交替過程中，一個器件卻還未來得及關斷，而另一個器件已經導通，引起同一個橋臂的上、下兩個器件的“同時導通”（如圖2所示），使直流電壓的兩極間處于短路狀態，使變頻器內部電流大增而過流。
圖2 橋臂“同時導通”的故障
（2）變頻器升速或降速時過流。如果負載的慣性比較大，而變頻器設定升速時間或降速時間太短時，就會引起過流。在升速過程中，如果變頻器工作頻率上升太快，電動機的同步轉速也迅速上升，而電動機轉子的轉速因負載慣性比較大而跟不上去，結果就會使升速電流太大，引起變頻器過流保護；在降速過程中，如果變頻器設定降速時間太短，電動機的同步轉速迅速下降，而電動機轉子因負載的慣性大，電動機轉速仍維持較高的狀態，這時轉子繞組切割磁力線的速度太大而產生過流，引起變頻器過流保護。
（3）變頻器一通電或者一開始運行就出現過流。這種過流保護一般是因變頻器內部故障引起的，如果負載正常，變頻器還是出現過流保護，大部分是過流檢測電路引起，如電流檢測電路、取樣電阻或傳感器等。變頻器過流保護用的檢測電路一般是模擬運放電路，如圖3所示。在靜態時，測量A點的工作電壓為2.4V，如果電壓不對即為該電路可能有問題，應查找原因并排除故障。R4為過流檢測電路的取樣電阻，若阻值有變應更換。
2 變頻器過流故障診斷流程圖（圖4）
3 過流故障處理方法
變頻器顯示過流故障，有二種類型：一種是運行過程中出現過流故障顯示；另一種是變頻器接通電源后就顯示過流故障，或運行停止后仍出現過電流故障顯示，并且不能復位。運行過程中變頻器出現過流故障顯示，多半是外部原因或設置參數不合理引起的。例如電動機電纜損壞或電動機線圈相間、對地短路引起的電動機側端子短路；電動機過負載非常嚴重引起過電流；加速或減速時間設置過短，變頻器在加速或減速過程中，由于負載電流過大，出現變頻器過電流顯示等等。這些過電流故障當外部故障排除后，按復位按鈕就能復位，或自動復位，變頻器是正常的。
變頻器接通電源后就顯示過流故障，變頻器自動停止運行后，過流故障無法復位，是假過流故障：因為變頻器是在根本沒有輸出電流的狀況下，而顯示過流故障的。這是變頻器的電流檢測保護電路出了故障：通常是由于電流取樣器件，如取樣電阻、電流互感器及霍爾元件損壞或參數值改變，放大電路損壞和比較電路運行不正常等等引起的。修理時可以從這些環節上去檢查、分析和找出故障點。
變頻器過流故障的檢查步驟：
第一，確定負載是否符合正常運行條件；
第二，確定變頻器自身是否正常；
第三，確定變頻器的設置參數是否與加減速過程或負載運行的工藝條件匹配；
第四，確定變頻器接線是否正常。
（1）負載側過流原因檢查
負載側的過流原因是引起變頻器過流的最主要因素，因此一旦變頻器發生過流故障，先要檢查：
a.機械部分檢查：負載側機械有沒有卡住，引起電機不轉，導致過流；
b.短路檢查：檢查負載有沒有短路現象，用兆歐表檢查電機和電機電纜相間或每相對地的絕緣電阻是否為零，如果絕緣電阻為零，說明電機或電機電纜匝間或相間對地短路；
c.電動機的啟動轉矩是否過小檢查：如果啟動轉矩過小，拖動系統轉不起來，引起過流；
d.電機電纜是否符合要求檢查：選擇電機電纜一定按照要求去選，因為電機的漏抗、電機電纜的耦合電抗大小和過流故障有關。
（2）變頻器自身檢查
變頻器自身硬件問題一般是模塊壞、驅動電路壞、電流檢測電路壞等。
主要檢查幾方面內容：
a.連接插件檢查：由于電流或電壓反饋信號線連接不緊、不牢而造成接觸不良，會出現過流故障時有時無的現象。
b.檢測通道檢查：如果主電路接口板電壓、電流檢測通道損壞，也會出現過流。
c.電流互感器檢查：當變頻器主回路送電還未啟動時，變頻器有電流顯示且電流在變化，這樣可判斷電流互感器已損壞，應更換互感器損壞。
d.電路板檢查：電路板損壞的原因可能有：第一，由于變頻器工作環境太差，導電性煙塵附在電路板上，造成損壞。第二，電路板的零電位與機殼短路。第三，由于接地不良，變頻器電路板的零伏受到干擾，也會損壞電路板。
（3）變頻器設定參數檢查
變頻器參數設定問題是在負載、變頻器都沒有問題的情況下才懷疑的因素，參數設定包括加速、減速時間太短、PID調節器的比例P和積分時間I參數不合理、超調過大等，這些參數的設置錯誤都將造成變頻器輸出電流不穩定或直接過流。
針對變頻器參數設定問題，主要檢查：
a.升速時間檢查：時間設定太短，加長加速時間；
b.減速時間檢查：時間設定太短，加長減速時間；
c.轉矩補償（U/f比）設定檢查：轉矩補償設定太大，引起低頻時空載電流過大；
d.電子熱繼電器整定檢查：熱繼電器整定不當，動作電流設定得太小，引起變頻器誤動作。另外，如果負載不穩定時，建議使用矢量控制模式或DTC模式，有利于抑制過流。同時使用速度環的自適應功能來自動調整PID參數，可以使變頻器輸出電機電流平穩。
（4）輸入輸出線路電壓檢查
缺相是過流保護的其中一個原因。如果變頻器輸入電壓缺相時，勢必引起另外兩相輸入電壓降低，負載電流急劇加大，引起變頻器過流保護。而當變頻器輸出端缺相時，會使電動機的另外兩相電流加大從而引起變頻器過流保護。所以對變頻器輸入及輸出端電壓都應進行檢查，排除缺相引起過流故障。
4 自動限流功能
針對變頻器容易過流的現象，很多變頻器都推出了自動限流功能，即通過對負載電流進行實時控制，自動限定其不超過設定的自動限流水平值（通常以額定電流的百分比來表示），來防止電流過沖而引起的故障跳閘，這對于一些慣量較大或變化劇烈的負載場合，尤其適用。
當然，自動限流功能動作時，變頻器輸出頻率可能會有所變化，所以對要求恒速運行時輸出頻率較穩定的場合，不宜一直使用該功能，僅僅在啟動或停機時才用到。
5 維修實例
實例：富士FVRl50G7S 7.5kW
故障現象：變頻器顯示OC3（過流故障）。
分析與判斷：變頻器接通電源后便顯示過電流故障，問題可以鎖定在電流檢測保護電路上。這種變頻器的三相輸出都裝有電流檢測放大電路，其檢測的電流信號通過接插件送到保護電路。可以通過拔掉三個插頭來判斷問題在電流檢測放大電路，還是保護電路。把三個插頭拔掉后，過流故障現象消失，說明故障就在電流檢測放大電路。然后再把電流檢測放大電路的插頭逐個插上去。插第一個，未顯示過流故障；插第二個，顯示過流故障，拔下后又正常，插第三個也正常。說明第二個電流檢測放大電路損壞。為了進一步確定，將第二個插頭插入、拔出，插入顯示過流故障，拔出就正常。細查第二個電流檢測放大電路時，發現只要接上直流供電電源，其輸出就為高電平。（正常的電流檢測放大電路在被檢測電流為零時，輸出低電平）經檢查運放集成電路損壞。
故障處理：更換集成電路，變頻器恢復正常。
故障原因：這臺變頻器的三相輸出電流的檢測放大電路中，有一相電流檢測放大電路的集成放大電路損壞，放大電路輸出一個不變的高電平，保護電路接收到這個錯誤信號后，向有關電路發出過電流故障信號，使變頻器接通電源就出現過電流顯示。
結語
在維修變頻器經驗的基礎上，對變頻器過流故障的原因進行的一些分析與探討，提出了過流故障處理對策，由于變頻器在運行中出現過流故障形式多樣，和維修其他電器一樣，有很多過流故障是意想不到的，這不僅要求我們要深入了解具體變頻器的工作原理及其過流保護電路設計的原則，分清過流故障的原因，結合變頻器本身參數、控制系統狀況和工藝流程等情況，對過流故障進行深入認真的分析，制定相應的對策，以便快速而準確地處理過流故障問題，提高維修效率。
參考文獻
[1]李自先，等.變頻器應用維護與修理[M].北京：地震出版社.
[2]張選正，等.變頻器故障診斷與維修[M].北京：電子工業出版社.
[3]李方園.變頻器故障排除[M].北京：化學工業出版社.
[4]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練[M].北京：中國勞動社會保障出版社.
變頻器原理范文6
[關鍵詞]高壓 變頻器 過電壓故障 危害 原因 解決
中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）01-0063-01
正常情況下，直流母線電壓為三相交流輸入線電壓的峰值。以AC700V輸入電壓等級的功率單元為例計算，直流母線電壓1.414x700=989V。在過電壓發生時，直流母線的儲能電容電壓將上升，當電壓上升至一定的值時〔通常為正常值的10%-20%），高壓變頻器過電壓保護動作。因此，對于變頻器來說，有一個正常的工作電壓范圍，當電壓超過這個范圍時很可能損壞功率單元。
1.過電壓故障的危害
高壓變頻器過電壓主要是指其中間直流回路過電壓，中間直流回路過電壓的主要危害表現在以下幾方面。
1.1 對功率單元直流回路電解電容器的壽命有直接影響，嚴重時會引起電容器爆裂。因而高壓變頻器廠家一般將中間直流回路過電壓值限定在一定范圍內，一旦其電壓超過限定值，變頻器將按限定要求跳閘保護。
1.2 對功率器件如整流橋、IGBT、SCR的壽命有直接影響，直流母線電壓過高，功率器件的安全裕量減少。例如對AC700V輸入電壓等級的功率單元來說，其功率器件的額定耐壓一般選定在DV1700V左右，考慮器件處在開關狀態時dv/dt比較大，因此在直流母線電壓過高時再疊加功率器件開關過程中產生的過電壓，很有可能超過器件的額定耐壓而造成器件擊穿損壞。
1.3 對功率單元的控制板造成損壞。一般功率單元中控制板上的。DC/DC變換器需從直流母線取電，DC/DC變換器的輸入電壓也有一定的范圍，直流母線電壓過高，則變換器中開關管如MOSFET也會擊穿。
2.引起過電壓故障的原因
一般能引起中間直流回路真正過電壓的原因主要來自以下兩個方面。
2.1 來自電源輸入側的過電壓
正常情況下電網電壓的波動在額定電壓的-10%―+10%以內，但是，在特殊情況下，電源電壓正向波動可能過大。由于直流母線電壓隨著電源電壓上升，所以當電壓上升到保護值時，變頻器會因過電壓保護而跳閘。
2.2 來自負載側的過電壓
由于某種原因使電動機處于再生發電狀態時，即電動機處于實際在速比變頻頻率決定的同步轉速高的狀態時，負載的傳動系統中所儲存的機械能經電動機轉換成電能，通過各個功率單元逆變橋中的四個IGBT中的續流二極管回饋到功率單元的直流母線回路中。此時的逆變橋處于整流狀態，如果功率單元中沒有采取消耗這些能量的措施，這些能量將會導致中間直流回路的電解電容器的電壓上升，達到保護值即會報出過電壓故障而跳閘。
3.避免過電壓故障的方法
根據以上針對高壓變頻器過電壓帶來的危害及幾種可能的產生原因的分析，可以從以下四個方面來盡最大可能避免過電壓故障的產生：一是避免電網過電壓進入到變頻器輸入側；二是避免或減少多余能量向中間直流回路饋送，使其過電壓的程度限定在允許的限值之內；三是提高過電壓檢測回路的抗干擾性；四是中間直流回路多余能量應及時處理。下面介紹主要的處理方式。
3.1 在電源榆入側增加吸收裝置，減少變頻器榆入過電壓因素
對于電源輸入側有沖擊過電壓、雷電引起的過電壓、補償電容在合閘或斷開時形成的過電壓可能發生的情況下，可以采用在輸入側并聯浪涌吸收裝置或串聯電抗器等方法加以解決。
3.2 從變頻器已設定的參數中尋找解決辦法
在變頻器中可設定的參數主要有兩個：減速時間參數和變頻器減速過電壓自處理功能。在工藝流程中如不限定負載減速時間時，變頻器減速時間參數的設定不要太短，而使得負載動能逐漸釋放；該參數的設定要以不引起中間回路過電壓為限，特別要注意負載慣性較大時該參數的設定。如果工藝流程對負載減速時間有限制，而在限定時間內變頻器出現過電壓跳閘現象，就要設定變頻器失速自整定功能或先設定變頻器不過電壓情況下可減至的頻率值，暫緩后再設定下一階段變壓器不過電壓情況下可減至的頻率值，即采用分段減速方式。
3.3 采用在中間直流回路上增加適當電容的方法
中間直流回路電容對其電壓穩定、提高回路承受過電壓的能力起著非常重要的作用。適當增大回路的電容量或及時更換運行時間過長且容量下降的電容器#解決變頻器過電壓的有效方法。這里還包括在設計階段選用較大容量的變頻器的方法，是以增大變頻器容量的方法來換取過電壓保護能力的提高。
3.4 在條件允許的情況下適當降低功率單元輸入電壓
目前變頻器功率單元整流側采用的是不可控整流橋，電源電壓高，中間直流回〖路電壓也高，有些用戶處電網電壓長期處于最大正向波動值附近。電網電壓越高則變頻器中間直流回路電壓也越高，對變頻器承受過電壓能力影響很大。可以在高壓變頻器內配置的移相整流變壓器高壓側預留5%、 0分接頭，一般出廠時移相變壓器輸入側都默認接在0分接頭處。在電壓偏高時，可以將輸入側改接在+5%分接頭上，這樣可適當降低功率單元輸入側的電壓，達到相對提高變頻器過電壓保護能力的目的。
3.5 增強過電壓檢測電路的可靠性和抗干擾性
前面提到過電壓檢測電路分為高壓采樣部分和低壓隔離比較部分，因此提高整個電路的可靠性和抗干擾性要從以下兩方面入手。
3.5.1 中間直流母線到電路板上的兩根連接導線要采用雙絞線，并且線長應盡量短，電路板檢測回路的入口處要增加濾波電容；降壓電阻應選用功率裕性好、溫漂小的電阻。
3.5.2 低壓部分要采用工業等級的基準源，采用高共模抑制比的光耦參數以提高光耦一、二次側的抗干擾能力。
3.6 在輸入增加逆變電路的方法
處理變頻器中間直流回路能量最好的方法就是在輸入側增加可控整流電路，可以將多余的能量回饋給電網。但可控整流橋價格昂貴，技術復雜，不是較經濟的方法。這樣在實際中就限制了它的應用，只有在較高級的場合才使用。
3.7 采用增加泄放電阻的方法
