变频器

1、变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。按照变换环节有无直流环节可以分为交－交变频器和交－直－交变频器

2、 交－直－交变频器就是先把频率、电压都固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率、电压都连续可调的三

相交流电源。由于把直流电逆变成交流电的环节比较容意控制，并且在电动机变频后的特性方面比其他方法具有明显优势，所以通用变频器一般采用交－直－交变频器。

3、交－直－交变频器的基本工作原理: 1、整流电路——交－直部分。整流电路通常由二极管或可控硅构成的桥式电路组成。2、中间环节——滤波电路。根据贮能元件不同，可分为电容滤波和电感滤波两种。由于电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变，所以用电容滤波就构成电压源型变频器，用电感滤波就构成电流源型变频器。3、逆变电路——直－交部分。逆变电路是交－直－交变频器的核心部分，其中6个三极管按其导通顺序分别用 VT1～VT6表示，与三极管反向并联的二极管起续流作用。5、变频器的输出端只能接电动机，若把三相交流电源直接接在变频器上，会损坏变频器！

4、如果把一个正弦半波分作n 等份，然后把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，脉冲幅值不变，宽度为δt ，各脉冲的中点与正弦波每一等份的中点重合。这样，有n 个等幅不等宽的矩形脉冲组成的波形就与正弦波的正半周等效，称为SPWM （Sinusoidal Pulse Width Modulation ——正弦波脉冲宽度调制）波形。这种正、负半周分别用正、负半周等效的SPWM 波形称为单极式SPWM 波形。

5、通用变频器电压与频率的关系（如图1.1.11）（1）、基频以下调速（1）曲线n 对于曲线n ，U/f =常数，属于恒压频比控制方式，适合于恒转矩负载。（2）曲线L 曲线L 也适合于恒转矩负载，但频率为零时，电压不为零，在电机并联使用或某些特殊电机选用曲线L 。（3）曲线P 曲线P 适合于可变转矩负载，主要用于泵类负载和风机负载。（2）、基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以从基频往上增高，但电压U 却始终保持为额定电压，输出功率基本保持不变。所以，在基频以上变频调速属于恒功率调速。

6、交－交变频器是指无直流中间环节，直接将电网固定频率的恒压恒频交流电源变换成变压变频交流电源的变频器，因此称之为“直接”变压变频器或交－交变频器，亦称周波变换器。

交－交变频器的工作原理在有源逆变电路中，若采用两组反向并联的可控整流电路，适当控制各组可控硅的关断与导通，就可以在负载上得到电压极性和大小都改变的直流电压。若再适当控制正反两组可控硅的切换频率，在负载两端就能得到交变的输出电压，从而实现交－交直接变频。

7、交－交变频器的运行方式分为无环流运行方式、自然环流运行方式和局部环流运行方式。 8、变频器的分类 按变换的环节分（交－交变频器）（交—直—交变频器）按直流环节的储能方式分（电压源型变频器）（电流源型变频器）按控制方式分（U/f 控制变频器）（转差频率控制变频器）（矢量控制变频器）（直接转矩控制变频器） 按功能分（恒转矩变频器）（平方转矩变频器）按用途分（通用变频器）（高性能专用变频器）（高频变频器）

9、通用变频器的接线端子 变频器与外界的联系靠接线端子相连，接线端子又分主端子和控制端子。变频器的输入端分为三相输入和单相输入两种，而输出端均为三相输出，

变频器的主端子功能

U/T1、 V/T2 、W/T3 接三相异步电动机

直流母线“＋”极性，接外部电抗器

接制动电阻、电抗器

接制动电阻 直流母线“－”极性

O

图1.1.1 变频器的主电路

三相电

额定电压

图1.1.11 电压与频率之间的关系

10、变频器的给定方式1、本机给定2、模拟输入端子给定3、逻辑输入端子给定4、其它给定（1）通过键盘上的▲和▼键给定；（2）通信给定；（3）通过远程终端给定。

11、选择变频器容量的基本原则：最大负载电流不能超过变频器的额定电流。一般情况下，按照变频器使用说明书中所规定的配用电动机容量进行选择。选择时应注意：变频器过载能力允许电流瞬时过载为150％额定电流(每分钟)或120％额定电流(每分钟)，这对于设定电动机的起动和制动过程才有意义，而和电动机短时过载200％以上、时间长达几分钟是无法比拟的。凡是在工作过程中可能使电动机短时过载的场合，变频器的容量都应加大一档。

12、（1）连续运行的场合通常应令变频器的额定输出电流≥（1.05～1.1）倍电动机的额定电流（铭牌值）或电动机实际运行中的最大电流。（2）加减速时变频器容量的选定一般情况下，对于短时间的加、减速而言，变频器允许达到额定输出电流130%-150%（视变频器容量有别），在短时加、减速时的输出转矩也可以增大。（3）频繁加、减速运转时变频器容量的选定Ie=[(I1t1+I2t2+……)/( t1+t2+……)]K0（频繁运行时K0取1.2，一般K0取1.1）。

13、通用变频器分为三种类型普通功能型U/f控制变频器，具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器和矢量控制高性能型变频器。选择要根据负载的要求来进行。1、风机和泵类负载在过载能力方面要求较低，负载转矩TL∝n2 ，低速下TL较小，负载较轻，故选型时通常以价廉为主要原则，选择普通功能型通用变频器。2、恒转矩负载挤压机、搅拌机、传送带、厂内运输电车、吊车的平移机构、吊车的提升机构和提升机等3、被控对象具有较低的动、静态指标要求这类负载一般要求低速时有较硬的机械特性，才能满足生产工艺对控制系统的动、静态指标要求，如果控制系统采用开环控制，可选用具有无转速反馈矢量控制功能的变频器。一般用途大多采用通用变频器，不需要选择变频器的类型，只需根据负载类型进行设置就行

14、变频器对外产生干扰的方式有：（1）通过电磁波的方式向空中辐射；（2）通过线间电感向周围线路产生电磁感应；（3）通过线间电容向周围线路及器件产生静电感应；（4）还可以通过电源网络向电网传播。

15、1、输入电流波形的畸变2、配电网络三相电压不平衡时变频器输入电流波形的畸变当配电网络电源电压不平衡时，变频器输入电压、电流波形都将发生畸变。3、配电网络同时接有功率因数补偿电容器及晶闸管整流器时变频器输入电流波形的畸变

16、防止变频器输入侧干扰的措施（1）配电变压器容量非常大的情况在变频器输入侧加装交流电抗器AL（2）电源三相电压不平衡的情况需要加装交流电抗器。特别是变压器是Y形接法时更为严重，除在变频器交流侧加装电抗器外，还需在直流侧加装直流电抗器（3）配电变压器接有功率因数补偿电容的情况在变频器交流侧连接交流电抗器

17、防止干扰1）变频系统的供电电源与其它设备的供电电源尽量相互独立，或在变频器和其它用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。（2）为了减少对电源的干扰，可以在输入侧安装交流电抗器和输入滤波器（要求高时）或零序电抗器（要求低时）。（3）为了减少电磁噪声，可以在输出侧安装输出电抗器，可以单独配置或同时配置输出滤波器。（4）变频器本身用铁壳屏蔽为好，电动机与变频器之间的电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，电缆尺寸应保证在输出侧最大电流时电压降为额定电压的2%以下。（5）弱电控制线距离主电路配线至少100mm以上，绝对不能与主回路放在同一行线槽内，以避免辐射干扰，相交时要成直角。（6）控制回路的配线，特别是长距离的控制回路的配线，应该采用双纹线，双纹线的纹合间距应在15mm以下。（7）为防止各路信号的相互干扰，信号线以分别纹合为宜。（8）如果操作指令来自远方，需要的控制线路配线较长时，可采用中间继电器控制。（9）接地线除了可防止触电外，对防止噪声干扰也很有效，所以务必可靠接地。接地必须使用专用接地端子，并且用粗短线接地，不能与其它接地端共用接地端子。（10）模拟信号的控制线必须使用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层一端接在变频器的公共端子（如COM）上，另一端必须悬空。

18、（1）变频器应垂直安装，在正前方能看到变频器正面的文字位置，请勿斜装、倒装或水平安装。应使用螺栓安装在坚固的物体上。（2）变频器运行中会发热，为确保冷却空气的通路，设计留有一定的空间。由于热量向上散发，所以不要安装在不耐热设备的下方。（3）变频器运行中散热片的温度可能达到90℃，变频器背面的安装面板必须要用能承受较高温度的材料。（4）将多台变频器安装在同一控制箱内时，为减少相互热影响，应横向并列安放。（5）变频器安装在控制箱内，要考虑通风散热，以保证变频器的周围温度不超过规范值。（6）对于30kW以上的变频器建议用外部冷却的方式安装，使散热片装在柜外，这样70%的热量散发在柜外。

19、接线方法（1）电源输入端子（L1/R、L2/S、L3/T）主电路电源端子L1/R、L2/S、L3/T通过线路保护用断路器或带漏电保护的断路器连接至3相交流电源。不需考虑连接相序。（2）变频器的输出端子（U、V、W）变频器的输出端子按正确相序连接至3相电动机。如电动机旋转方向不对，则可交换U、V、W中任意两相的接线即可。（3）控制电源辅助输入（RO、TO）连接有无线干扰滤波器时，控制电源辅助输入（RO、TO）应连接于滤波器输出侧的电源上。如连接于滤波器前，则滤波器的抗干扰效果将变差。（4）直流电抗器连接端子[P1、P（+）]当需要连接直流电抗器时，先去掉此短路导体，接直流电抗器。（5）外部制动电阻连接端子[P（+），DB]小容量的变频器内部装有制动电阻，连接于P（+）、DB端子上。（6）直流中间电路端子[P（+）、N（-）]制动单元端子P（+）、N（-）对应连接于变频器端子P（+）、N（-）。配线长度应小于5米，用双绞线或双线密着并行配线。（7）变频器接地端子。为了安全检查和减少噪声，变频器的接地端子必须良好接地。为了防止电击和火警事故，电气设备的金属外壳和框架均应按有关标准要求接地。变频器接地线要粗而短，采用专用接地极，禁止与其它机器或变频器共用接地线

20、日常检查（1）显示的常用技术参数是否正常。（2）温度、湿度、灰尘污垢等周围环境是否符合要求。（3）冷却风扇是否有异常振动和噪音等异常现象。（4）变频器、电动机是否有异常振动和声音。（5）变频器、电动机、变压器、电抗器是否过热、变色或有异味。（6）滤波电容器是否有液体漏出、异味，安全阀是否突出和膨胀。

21、通用变频器故障原因的分析1、过电流跳闸的原因分析重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流十分严重的表现。主要原因有：负载侧短路；工作机械卡住；逆变器损坏；电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来。重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过程(包括升速和降速运行)中跳闸，可能的原因有：升速时间设定太短；降速时间设定太短；转矩补偿(u／f比)设定较大，引起低频时空载电流过大。电子热继电器整定不当，动作电流设定得太小，引起误动作。2、过电压跳闸的原因分析过电压跳闸，主要原因有：电源电压过高，降速时间设得太短，再生制动过程中，制动单元工作不理想。3、欠电压跳闸的原因分析欠电压跳闸，可能的原因有：电源电压过低；电源缺相；整流桥故障。4、电动机不转的原因分析

功能预置不当，其它原因有：机械有卡住现象；电动机的起动转矩不够；变频器发生电路故障。5、变频器过热、散热片过热的原因分析冷却风扇损坏；散热器堵塞；环境温度过高；负载过大等。检查处理方法6、电动机能运行但不变速的原因分析参数设置错误；频率给定信号丢失；接线不正确等。

例3.5.1 按下起动按钮SB2，变频器依次按10Hz、20Hz、25Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz各运行10s，然后重新循环。按下停车按钮SB1，变频器停止运行。

使用PLC直接控制，操作步骤如下：

1、按图3.5.7接线。

2、打开电源开关QS，给变频器通电，完成参数设置。

1）drC－FCS＝InI——恢复出厂设置；2）FLt－OPL＝nO——电机缺相不检测；3）I-O－tCC＝2C——设置控制方式；4）FUn－PSS－PS2＝LI3——给2段速度控制分配端子；5）FUn－PSS－PS4＝LI4——给4段速度控制分配端子；6）FUn－PSS－PS8＝LI5——给8段速度控制分配端子；7）FUn－PSS－PS16＝LI6——给16段速度控制分配端子；8）FUn－PSS －SP2＝10——设置第2个预置速度为10Hz；9）FUn－PSS－SP3＝20——设置第3个预置速度为20Hz；10）FUn－PSS－SP4＝25——设置第4个预置速度为25Hz；11）FUn－PSS－SP5＝30——设置第5个预置速度为30Hz；12）FUn－PSS－SP6＝35——设置第6个预置速度为35Hz；13）FUn－PSS－SP7＝40——设置第7个预置速度为40Hz；14）FUn－PSS－SP8＝45——设置第8个预置速度为45Hz；15）FUn－PSS－SP9＝50——设置第9个预置速度为50Hz；

按一下起动按钮SB2，变频器运行并自动升速到最低速（如10Hz）；按一下升速按钮SB3，变频器自动升速到一个常用速（如30Hz）；若要继续升速，应按住按钮SB3升速，松开按钮停止升速；在常用速以上，按一下降速按钮SB4，变频器自动降速到一个常用速（如30Hz）；若要继续降速，应按住按钮SB4降速，松开按钮停止降速。最低速用变频器SEt－LSP设置，常用速设置为频率阈值，让变频器的内部继电器动作。变频器的参数设置如下：

1）drC－FCS＝InI——恢复出厂设置；2）FLt－OPL＝nO——电机缺相不检测；3）I-O－tCC＝2C——设置控制方式；4）CtL－LAC＝L2或L3功能访问等级；5）CtL－Fr2＝UPdt——设置给定方式；6）CtL－rFC＝Fr2——选择给定通道；7）FUn－UPd－USP＝LI5——设置升速端子；8）FUn－UPd－dSP＝LI6——设置降速端子；9）SEt－LSP＝10——设置最低速为10Hz；10）SEt－FtA＝30——设置频率阈值为30Hz；11）I-O－r1＝FtA——设置内部继电器功能。