變頻器的控制電路及幾種常見故障分析
發布時間：2019-07-12 10:24:36來源：
變頻器幾種常見故障。
1 引言
隨著變頻器在工業生產中日益廣泛的應用，了解變頻器的結構，主要器件的電氣特性和一些常用參數的作用，及其常見故障越來越顯示出其重要性。
2 變頻器控制電路
給異步電動機供電 (電壓、頻率可調)的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路，如圖1所示。控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運算電路、主電路的電壓、電流檢測電路、電動機的速度檢測電路、將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路，以及逆變器和電動機的保護電路。
在圖 1點劃線內，無速度檢測電路為開環控制。在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環控制。
1)運算電路將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。
2)電壓、電流檢測電路
與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
3)驅動電路
為驅動主電路器件的電路，它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
4)I/0輸入輸出電路
為了變頻器更好人機交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入 (比如運行、多段速度運行等)信號，還有各種內部參數的輸出“比如電流、頻率、保護動作驅動等)信號。
5)速度檢測電路
以裝在異步電動軸機上的速度檢測器 (TG、PLG等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
6)保護電路
檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，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電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下
(1)逆變器保護
①瞬時過電流保護由于逆變電流負載側短路等，流過逆變器器件的電流達到異常值 (超過容許值)時，瞬時停止逆變器運轉，切斷電流。變流器的輸出電流達到異常值，也同樣停止逆變器運轉。
②過載保護
逆變器輸出電流超過額定值，且持續流通達規定的時間以上，為了防止逆變器器件、電線等損壞要停止運轉。恰當的保護需要反時限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護 (使用電子電路)。過載是由于負載的GD2(慣性)過大或因負載過大使電動機堵轉而產生。
③再生過電壓保護
采用逆變器是電動機快速減速時，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時超過容許值。可以采取停止逆變器運轉或停止快速減速的方法，防止過電壓。
1)變頻器的基本控制回路
同外部進行信號交流的基本回路有模擬與數字兩種：
① 4～20mA電流信號回路(模擬)；1～5V/0～5V電壓信號回路(模擬)。
②開關信號回路，變頻器的開停指令、正反轉指令等 (數字)。
外部控制指令信號通過上述基本回路導入變頻器，同時干擾源也在其回路上產生干擾電勢，以控制電纜為媒體入侵變頻器。
2)干擾的基本類型及抗干擾措施。
①靜電耦合干擾：指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合，在電纜中產生的電勢。
措施：加大與干擾源電纜的距離，達到導體直徑 40倍以上時，干擾程度就不大明顯。
在兩電纜間設置屏蔽導體，再將屏蔽導體接地。
②靜電感應干擾：指周圍電氣回路產生的磁通變化在電纜中感應出的電勢。干擾的大小取決干擾源電纜產生的磁通大小，控制電纜形成的閉環面積和干擾源電纜與控制電纜間的相對角度。
措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其它動力電纜分離鋪設，分離距離通常在 30cm以上(比較低為10cm)，分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設。將控制導體絞合，絞合間距越小，鋪設的路線越短，抗干擾效果越好。
③電波干擾：指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產生電勢。
措施：同 1和2所述。必要時將變頻器放入鐵箱內進行電波屏蔽，屏蔽用的鐵箱要接地。
④接觸不良干擾：指變頻器控制電纜的電接點及繼電器觸點接觸不良，電阻發生變化在電纜中產生的干擾。
2)變頻器無故障顯示，但不能高速運行
我廠一臺變頻器狀態正常，但調不到高速運行，經檢查，變頻器并無故障，參數設置正確，調速輸入信號正常，上電運行時測試出現變頻器直流母線電壓只有 450V左右，正常值為580～600V，再測輸入側，發現缺了一相，故障原因是輸入側的一個空氣開關的一相接觸不良造成的，為什么變頻器輸入缺相不報警仍能在低頻段工作呢?實際上變頻器缺一相輸入時，是可以工作的，多數變頻器的母線電壓下限為400V，即是當直流母線電壓降至400V以下時，變頻器才報告直流母線低電壓故障。當兩相輸入時，直流母線電壓為380*1.2＝452V>400V。當變頻器不運行時，由于平波電容的作用，直流電壓也可達到正常值，新型的變頻器都是采用PWM控制技術，調壓調頻的工作在逆變橋完成，所以在低頻段輸入缺相仍可以正常工作，但因為輸入電壓低輸出電壓低，造成異步電機轉矩低，頻率上不去。
3)變頻器顯示過流
出現這種故障顯示時，首先檢查加速時間參數是否太短，力矩提升參數是否太大，然后檢查負載是否太重。如果無這些現象，可以斷開輸出側的電流互感器和直流側的霍爾電流檢測點，復位后運行，看是否出現過流現象，如果出現的話，很可能是 1PM模塊出現故障，因為1PM模塊內含有過壓過流、欠壓、過載、過熱、缺相、短路等保護功能，而這些故障信號都是經模塊控制引腳的輸出Fn引腳傳送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封鎖脈沖輸出，另一方面將故障信息顯示在面板上，一般更換1PM模塊。
4)變頻器顯示過壓故障
變頻器出現過壓故障，一般是雷雨天氣，由于雷電串入變頻器的電源中，使變頻器直流側的電壓檢測器動作而跳閘，在這種情況下，通常只須斷開變頻器電源 1min左右，再合上電源，即可復位；