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變頻器工作原理

變頻器主電路結(jié)構(gòu)詳解

現(xiàn)在主流的變頻器基本使用的都是交-直-交的結(jié)構(gòu),其內(nèi)部的電路原理也基本相同,我們可以通過對主電路分析,來了解變頻器的內(nèi)部原理。

主電路中,我們分三部分介紹,分別是:

  1. 交流轉(zhuǎn)直流電路
  2. 直流轉(zhuǎn)交流電路
  3. 能耗制動電路
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ABB變頻器控制方式詳解

ABB變頻器的控制方式可以分很多種:

從控制方式上看,有本地控制盤控制,控制盤控制就是在變頻器上直接用操作面板控制或者是PC工具軟件控制??刂票P控制是在控制面板上給定,在控制面板上啟動/停止。PC工具是專用的一些軟件,通過傳輸電纜也可以控制變頻器。這些控制也叫作本地控制。

除了本地控制,還有外部控制。外部控制在變頻器之外,由外部發(fā)送控制邏輯控制變頻器。變頻器可以通過控制面板的本地/遠程切換鍵切換本地控制和外部控制。

外部控制也包括很多種類:

1.外部I/O端子控制,外部I/O端子控制包括模擬量輸入端子、數(shù)字量輸入端子、模擬量輸出端子、繼電器輸出端子等

2.現(xiàn)場總線適配器控制。現(xiàn)場總線適配器控制就是通過PIC或者是電腦,通過不同的通訊協(xié)議卡,連接成控制鏈路,具有接線簡單的特點。

3.DDCS通訊模塊控制,DDCS控制也是通過電腦控制變頻器。

4.外部控制也可以通過控制面板完成對變頻器的控制

5.主從鏈路控制,主從控制就是一個主機,多個從機的控制。一般主機是轉(zhuǎn)速控制,從機可以是轉(zhuǎn)速控制,也可以是轉(zhuǎn)矩控制。一個主機最多可以帶10個從機。

參見下面示意圖:

從對電機的控制來看,有對電機的轉(zhuǎn)速控制、對電機的頻率控制以及對電機的轉(zhuǎn)矩控制。

電機的轉(zhuǎn)速控制,就是要保證在一定負載范圍內(nèi),電機的轉(zhuǎn)速是恒定不變的。當負載輕時,變頻器會減小輸出給電機的轉(zhuǎn)矩,當負載重時,變頻器增加給電機的轉(zhuǎn)矩,來保證電機的速度不變。所以,變頻器速度控制就是轉(zhuǎn)矩變化,速度不變的控制。轉(zhuǎn)速控制可以在標量模式下使用,也可以在DTC模式下使用。

電機的頻率控制,就是要保證在一定負載范圍內(nèi),電機的頻率是恒定不變的。當負載輕時,變頻器會減小輸出給電機的轉(zhuǎn)矩,當負載重時,變頻器增加給電機的轉(zhuǎn)矩,來保證電機的頻率不變。所以,變頻器頻率控制就是轉(zhuǎn)矩變化,頻率不變的控制。這種控制只能在標量模式下使用

電機的轉(zhuǎn)矩控制,轉(zhuǎn)矩控制是在一定負載范圍內(nèi),電機的轉(zhuǎn)矩是恒定的,當負載輕時,電機的轉(zhuǎn)速變快。當負載重時,電機的轉(zhuǎn)速變慢。所以,電機轉(zhuǎn)矩控制就是轉(zhuǎn)矩不變,轉(zhuǎn)速變化的控制。轉(zhuǎn)矩控制只能在DTC模式下使用。

從ABB變頻器控制精度上看,變頻器控制分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制就是無外圍編碼器的控制。閉環(huán)控制是帶有外圍編碼器的控制。開環(huán)控制與閉環(huán)控制主要區(qū)別是控制的精度,閉環(huán)控制要比開環(huán)控制的精度高。對于一些控制精度高的場合,要加編碼器控制。

變頻器運行中電機振動的原因及對策

變頻器帶電機運行期間,如果電動機產(chǎn)生振動,會使繞組絕緣和軸承壽命縮短,影響滑動軸承的正常潤滑,而且振動力促使絕緣縫隙擴大,使外界粉塵和水分入侵其中,造成絕緣電阻降低和泄露電流增大,甚至形成絕緣擊穿等事故。

另外,電動機產(chǎn)生振動,也容易使冷卻器水管振裂,焊接點振開,同時會造成負載機械的損傷,降低工件精度,導(dǎo)致所有遭到振動的機械部分的疲勞,使地腳螺絲松動或斷掉,并使電動機產(chǎn)生很大噪音。

電機產(chǎn)生振動的原因很多,主要有三種情況:電磁方面原因;機械方面原因;機電混合方面原因。本文主要介紹一下與變頻器相關(guān)的原因及處理方法。

一、變頻器輸出不平衡變頻器三相電壓輸出不平衡,導(dǎo)致電機三相電流不平衡,從而導(dǎo)致電機振動。這種情況有可能是變頻器IGBT、或控制IGBT觸發(fā)的回路出現(xiàn)問題,將故障元件更換就可解決問題。

二、電機發(fā)生共振這種情況,可以在變頻器中設(shè)定跳躍頻率來避免。以ACS510變頻器為例,假如電機的共振頻率為10-14HZ,則將參數(shù)2502危險頻率低限設(shè)為10HZ,2503危險頻率高限設(shè)為14HZ,如此變頻器將不會運行在10-14HZ區(qū)間,從而避免電機發(fā)生共振。

三、諧波影響在變頻器中,通常使用晶閘管、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等開關(guān)元件來控制電源的輸出電壓和頻率。這些開關(guān)元件在開關(guān)過程中會引入非線性特性,從而導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生。當電機受到諧波的作用時,會產(chǎn)生額外的力矩,導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)子振動。高次諧波的產(chǎn)生與頻率范圍、傳輸路徑、環(huán)摬條件等相關(guān)。

我們通常可以通過加裝輸入、輸出電抗器等濾波裝置來減少諧波的產(chǎn)生。

四、參數(shù)設(shè)置問題變頻器的參數(shù)設(shè)置不合理會導(dǎo)致電機運行時產(chǎn)生抖動。解決辦法是根據(jù)電機的特性和工作要求,合理設(shè)置變頻器的參數(shù),如加速時間、減速時間等,如大力矩負載應(yīng)使用矢量控制或DTC控制等。

變頻器IGBT維修時屏蔽檢測電路報警的方法

在變頻器的IGBT模塊損壞時,為了防止新的IGBT安裝后再次短路燒壞,在裝IGBT前需要對電源板單獨供電,以檢測各驅(qū)動光耦發(fā)出的驅(qū)動信號是否正常。這時往往需要先屏蔽溫度檢測報警和母線電壓過低報警故障(用310V直流電壓給AC380V供電的變頻器母線供電),才能讓CPU輸出PWM驅(qū)動波形。

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變頻器諧波干擾的發(fā)生原因和解決辦法

隨著工業(yè)自動化的飛速發(fā)展,交流調(diào)速控制系統(tǒng)因其具有的起動平穩(wěn)、功率因數(shù)高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點,在各個行業(yè)均已成功應(yīng)用,雖然變頻器在工業(yè)生產(chǎn)及自動化控制方面具有無可比擬的優(yōu)越性,但是由于變頻器本身的結(jié)構(gòu)中要進行三相橋式整流、大功率晶體管(IGBT)逆變,結(jié)果導(dǎo)致在輸入輸出回路產(chǎn)生高次諧波電流,對交流電網(wǎng)、負載及同電網(wǎng)中其他電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾,尤其是在對抗干擾水平要求比較高的儀表、計算機控制系統(tǒng)等應(yīng)用中,諧波干擾問題尤為突出。

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