变频器资料1

      什么是变频器



      1、什么是变频器？  

         变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。


      2、PWM和PAM的不同点是什么？


      PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。
      　 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制)
      缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。


      3、电压型与电流型有什么不同？
      变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。

      4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？
      异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

      5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？
      频率下降（低速）时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
      6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？
      采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%
      额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为
      100%以上，可以带全负载起动。
      7、V/f模式是什么意思？
      频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择

      8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？
      频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法

      9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？
      在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz.

      10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？
      通常情况下时不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在 高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。

      11、所谓开环是什么意思？
      给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环
      ”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈.
      12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？
      开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。

      13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？
      具有ＰＧ反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的植取决于ＰＧ本身的精度和变频器输出频率的分辨率。
      14、失速防止功能是什么意思？
      如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速功能。

      15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义？
      加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。

      16、什么是再生制动？
      电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。
      17、是否能得到更大的制动力？
      从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%~100%。

      18、请说明变频器的保护功能?
      保护功能可分为以下两类：
      　（1） 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。
      　（2） 检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。
      19、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作？
      用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。
      20、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么？
      电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能（IPE）动作，造成停止运转。

      21、什么是变频分辨率？有什么意义？
      对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。
        变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0
      Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为
      1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。
      22、装设变频器时安装方向是否有限制。
      变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。
      23、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以？
      在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流（6~7倍额定电流），由于变频器切断过电流，电机不能起动。

      24、电机超过60Hz运转时应注意什么问题？
      超过60Hz运转时应注意以下事项
      (1)机械和装置在该速下运转要充分可能（机械强度、噪声、振动等）。
      （2） 电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作（风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意）。
      　(3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。
       （4） 对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。
      25、变频器可以传动齿轮电机吗？
      根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。

      26、变频器能用来驱动单相电机吗？可以使用单相电源吗？
      机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁
      辅助绕组；对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。
      27、变频器本身消耗的功率有多少？
      它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式（FR-K）变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。

      28、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用？
      一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。

      29、使用带制动器的电机时应注意什么？
      制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。
      30、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，清说明原因
      变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。

      31、变频器的寿命有多久？
      变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。
      32、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何？风扇若是坏了会怎样？
      对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护

      33、滤波电容器为消耗品，那么怎样判断它的寿命？
      作为滤波电容器使用的电容器，其静电容量随着时间的推移而缓缓减少，定期地测量静电容量，以达到产品额定容量的85%时为基准来判断寿命。
      34、装设变频器时安装方向是否有限制。
      应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有：
      （1）盘的设计要针对实际装置所需要的散热；
      （2）利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积；
      （3） 采用热导管。
      　此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。
      35、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择？
      设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。像输送带这样的恒转矩特性负载增速时，容量
      需要增大为80/50≈1.6倍。电机容量也像变频器一样增大

变频器的安装和使用

        一、变频器的安装

        　　1、变频器的安装环境

        （1） 环境温度　－10℃～40℃

        （2） 环境湿度　相对湿度不超过90%（无结露）

        （3） 其它条件　无阳光直射，无腐蚀性气体及易燃气体，尘埃少，海拔低于1000m


        2、安装方式

        （1）墙挂式安装

        　　　变频器与周围物体之间的距离应满足下列条件：

        　　　两侧≥100mm

        上下≥150mm

        （2）柜式安装

        　单台变频器安装应尽量采用柜外冷却方式（环境比较洁净，尘埃少时）；

        　单台变频器采用柜内冷却方式时，应的柜顶安装抽风式冷却风扇，并尽量装在变频器的正上方；

        　多台变频器安装应尽量并列安装，如必须采用纵向方式安装，应在两台变频器间加装隔板。

        　不论哪种方式，变频器应垂直安装。



        二、变频器的接线

        　　1、主电路接线

        （1） 变频器输入（R、S、T）输出（U、V、W）绝对不能接错

        （2） 主电路线径选择

        　①　电源与变频器接线和同容量电机的线径选择方法相同

        　②　变频器与电机间的接线要考虑线路电压降△U，一般要求：

        　　　△U≤（2～3）%Un

        　　　△U的计算公式为：


        　　　
          　　式中： Imn－电机额定电流（A）
        　　　　　　R0 －单位长度（每米）导线的电阻（mΩ/m），可查下表

        　　　　　　 L－导线的长度（m）

        标称截面积/

        1.0 1.5 2.5 4.0 6.0 10.0 16.0 25.0 35.0

         /（mΩ/m）

        17.8 11.9 6.92 4.40 2.92 1.73 1.10 0.69 0.49

        表：电动机引出线的单位长度电阻值


        　2、控制电路的接线

        （1） 模拟量控制线应使用屏蔽线，屏蔽一端接变频器控制电路的公共端（COM），不要接变频器地端（E）或大地，另一端悬空。

        （2） 开关量控制线允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起。



        　　　3、变频器的接地


        　　　多台变频器接地，各变频器应分别和大地相连，不允许一台变频器的接地和另一台变频器的接地端连接后再接地。




        三、改善变频器的功率因数


        加直流电抗器和交流电抗器。除改善功率因数外，还有以下作用：

        （1） 抑制输入中的浪涌电流

        （2） 削弱电源电压不平衡所带来的影响

        电抗的选用：

        （1） 电抗器电压降不大于额定电压的3%。

        （2） 当变压器容量大于500KVA或变压器容量超过变频器容量10倍以上时，应配电抗器。



        四、变频器的抗干扰

        1、 外界对变频器的干扰

        主要来源于电源进线。当电源系统投入其它设备（如电容器）或由于其它设备的运行（如晶闸管等换相设备）时，容易造成电源的畸变，而损坏变频器的开关管。在变频器的输入电路中串入交流电抗器可有效抑制来源于进线的干扰。


        2、 变频器对外界的干扰

        （1） 干扰信号的传播方式

        空中辐射方式　以电磁波的方式对外辐射

        电磁感应方式　通过线间电感而感应

        静电感应方式　通讯线间电容而感应

        线路传播方式　通过线源网络而传播


        （2） 抗干扰措施

        ①　变频器侧

        感应方式传播的干扰信号，通过正确的布线和采用屏蔽线来消弱

        线路传播的干扰信号，可以在线路中串入小电感来消弱

        辐射传播的干扰信号，通过吸收方法来消弱（无线电抗干扰滤波器）

        在变频器输出侧和电机间串入滤波电抗器，可以不仅起到抗干扰作用，还可以消弱由于高次谐波引起的附加转矩，改善电动机的运行特性。

        在变频器的输出侧，绝对不允许用电容器来吸收谐波电流。


        ②　仪器侧


        电源隔离法　仪器电源侧接入隔离变压器

        信号隔离法　信号侧用光电耦合器隔离



        五、变频器的测量

        　　1、输入侧

        输入电压　各类仪表均可使用

        输入电流　以采用电磁式仪表为宜，热电式仪表也可使用

        输入功率　可用电动式仪表



        2、输出侧



        输出电压　选用整流式仪表，如采用电磁式仪表，则测得的是基波电压值，数值偏低。绝对不采用数字式仪表。

        输出电流　以选用电磁式仪表为宜，热电式仪表也可使用

        输出功率　可用电动式仪表



        3、绝缘电阻的测量

        测量外接线路的的绝缘电阻时，必须把外接线路和变频器的一切联系断开。

        变频器主电路绝缘电阻的测量，必须把变频器的输入输出端都连接起来（R，S，T，U，V，W连成一条线）

。

变频器维修检测常用方法
        　　在变频器日常维护过程中,经常遇到各种各样的问题,如外围线路问题,参数设定不良或机械故障。如果是变频器出现故障，如何去判断是哪一部分问题，在这里略作介绍。
        　　一、静态测试
        　　1、测试整流电路
        　　 找到变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑
        　　 表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P
        　　 端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复
        　　 以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值
        　　 三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥
        　　 故障或起动电阻出现故障。
        　　2、测试逆变电路
        　　 将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基
        　　 本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则
        　　 可确定逆变模块故障
        　　二、动态测试
        　　 在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意
        　　 以下几点:
        　　1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机
        　　 （炸电容、压敏电阻、模块等）。
        　　2、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器
        　　 出现故障,严重时会出现炸机等情况。
        　　3、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。
        　　4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下
        　　 启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模
        　　 块或驱动板等有故障
        　　5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载
        　　 测试。
        　　三、故障判断
        　　1、整流模块损坏
        　　 一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现
        　　 场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染
        　　 的设备等。
        　　2、逆变模块损坏
        　　 一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后，测驱动波
        　　 形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连
        　　 接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。
        　　3、上电无显示
        　　 一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻
        　　 损坏，也有可能是面板损坏。
        　　4、上电后显示过电压或欠电压
        　　 一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，
        　　 更换损坏的器件。
        　　5、上电后显示过电流或接地短路
        　　 一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。
        　　6、启动显示过电流
        　　 一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。
        　　7、空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流
        　　 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起。

变频器基本参数的调试(转载)

        黄文鑫先生         　　
        　　
        　　　　变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。
        　　　　因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便，本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有的，完全可以做到触类旁通。
        　　
        　　一 加减速时间
        　　
        　　　　加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。
        　　　　加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。
        　　
        　　二 转矩提升
        　　
        　　　　又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
        　　
        　　三 电子热过载保护
        　　
        　　　　本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动机上加装热继电器。
        　　　　电子热保护设定值(%)=[电动机额定电流(A)/变频器额定输出电流(A)]×100%。
        　　
        　　四 频率限制
        　　
        　　　　即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。
        　　
        　　五 偏置频率
        　　
        　　　　有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号(电压或电流)进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低，如图1。有的变频器当频率设定信号为0%时，偏差值可作用在0～fmax范围内，有的变频器(如明电舍、三垦)还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为0%时，变频器输出频率不为0Hz，而为xHz，则此时将偏置频率设定为负的xHz即可使变频器输出频率为0Hz。
        　　

        　　六 频率设定信号增益
        　　
        　　　　此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压(+10v)的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时(如10v、5v或20mA)，求出可输出f/V图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为0～5v时，若变频器输出频率为0～50Hz，则将增益信号设定为200%即可。
        　　
        　　七 转矩限制
        　　
        　　　　可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经CPU进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。
        　　　　驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为80～100%较妥。
        　　　　制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为0%，可使加到主电容器的再生总量接近于0，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为0%时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。
        　　
        　　八 加减速模式选择
        　　
        　　　　又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和S三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为S曲线后就正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样选取了S曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。
        　　
        　　九 转矩矢量控制
        　　
        　　　　矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。
        　　　　现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特性，对于多数场合已能满足要求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定，可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。
        　　　　与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。
        　　
        　　十 节能控制
        　　
        　　　　风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。
        　　　　要说明的是，九、十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中，根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。究其原因有：(1)原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。(2)对设定参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控制方式中。(3)启用了矢量控制方式，但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作，或读取方法不当。
        　　

         
        变 频 器 的 参 数 设
        置变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的。由于参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。变频器的品种不同，参数量亦不同。一般单一功能控制的变频器约50～60个参数值，多功能控制的变频器有200个以上的参数。但不论参数多或少，在调试中是否要把全部的参数重新调正呢？不是的，大多数可不变动，只要按出厂值就可，只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可，例如外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、失速保护和过压保护等是必须要调正的。当运转不合适时，再调整其他参数。
        　
        　现 场 调 试 常 见 的 几 个 问 题 处 理:
            
        起动时间设定原则是宜短不宜长，具体值见下述。过电流整定值OC过小，适当增大，可加至最大150％。经验值1.5～2s/kW，小功率取大些；大于30kW，取>2s/kW。按下起动键*RUN，电动机堵转。说明负载转矩过大，起动力矩太小(设法提高)。这时要立即按STOP停车，否则时间一长，电动机要烧毁的。因电机不转是堵转状态，反电热E=0，这时，交流阻抗值Z=0，只有直流电阻很小，那么，电流很大是很危险的，就要跳闸OC动作。
              
        制动时间设定原则是宜长不宜短，易产生过压跳闸OE。具体值见表1的减速时间。对水泵风机以自由制动为宜，实行快速强力制动易产生严重“水锤”效应。
        起动频率设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动频率值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动频率从0开始合适。
              
        起动转矩设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动转矩值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流OC，一般起动转矩从0开始合适。
              
        基底频率设定基底频率标准是50Hz时380V，即V/F=380/50=7.6。但因重载负荷(如挤出机，洗衣机，甩干机，混炼机，搅拌机，脱水机等)往往起动不了，而调其他参数往往无济于事，那么调基底频率是个有效的方法。即将50Hz设定值下降，可减小到30Hz或以下。这时，V/F>7.6，即在同频率下尤其低频段时输出电压增高(即转矩∝U2)。故一般重载负荷都能较好的起动。
        制动时过电压处理制动时过电压是由于制动时间短，制动电阻值过小所引起的，通过适当增长时间，增加电阻值就可避免。制动方法的选择(1)能耗制动。使用一般制动，能量消耗在电阻上，以发热形式损耗。在较低频率时，制动力矩过小，要产生爬行现象。(2)直流制动。适用精确停车或停位，无爬行现象，可与能耗制动联合使用，一般≤20Hz时用直流制动，>20Hz时用能耗制动。(3)回馈制动。适用≥100kW，调速比D≥10，高低速交替或正反转交替，周期时间亦短，这种情况下，适用回馈制动，回馈能量可达20％的电动机功率。更具体详情分析以及参数选取。
        空载(或轻载)跳OC按理在空载(或轻载)时，电流是不大的，不应跳OC，但实际发生过这样的现象，原因往往是补偿电压过高，起动转矩过大，使励磁饱和严重，致使励磁电流畸变严重，造成尖峰电流过大而跳闸OC，适当减小或恢复出厂值或置于0位。
              起动时在低频≤20Hz时跳OC原因是由于过补偿，起动转矩大，起动时间短，保护值过小(包括过流值及失速过流值)，减小基底频率就可。
              
        起动困难，起动不了一般的设备，转动惯量GD2过大，阻转矩过大，又重载起动，大型风机、水泵等常发生类似情况，解决方法：①减小基底频率；②适当提高起始频率；③适当提高起动转矩；④减小载波频率值2.5～4kHz，增大有效转矩值；⑤减小起动时间；⑥提高保护值；⑦使负载由带载起动转化为空载或轻载，即对风机可关小进口阀门。使用变频器后电动机温升提高，振动加大，噪声增高我公司载波频率设定值是2.5kHz，比通常的都低，目的是从使用安全着眼，但较普遍反映存在上述三点问题，通过增高载波频率值后，问题就解决了。送电后按起动键RUN后没反应(1)面板频率没设置；(2)电动机不动，出现这种情况要立即按“停止STOP”并检查下列各条：①再次确认线路的正确性；②再次确认所确定的代码(尤其对与起动有关的部分)；③运行方式设定对否；④测量输入电压，R，S，T三相电压；⑤测量直流PN电压值；⑥测量开关电源各组电压值；⑦检查驱动电路插件接触情况；⑧检查面板电路插件接触情况；⑨全面检查后方可再次通电。EA

      


         
        基底频率设定基底频率标准是50Hz时380V，即V/F=380/50=7.6。但因重载负荷(如挤出机，洗衣机，甩干机，混炼机，搅拌机，脱水机等)往往起动不了，而调其他参数往往无济于事，那么调基底频率是个有效的方法。即将50Hz设定值下降，可减小到30Hz或以下。这时，V/F>7.6，即在同频率下尤其低频段时输出电压增高(即转矩∝U2)。故一般重载负荷都能较好的起动。
        降低基频会烧电机！！
     

                  变频器原理



一、基础知识


1、概述


　　各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。



2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
　　r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500
[r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。


　　本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n
= 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法
。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。?例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。


如果要正确的使用变频器,

必须认真地考虑散热的问题。变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题啊！在变频器工作时，流过变频器的电流是很大的,
变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。


　　通常，变频器安装在控制柜中。我们要了解一台变频器的发热量大概是多少. 可以用以下公式估算: 发热量的近似值＝ 变频器容量（KW）×55 [W]在这里,
如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150% × 60s) 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。


电抗器安装在变频器侧面或测上方比较好。这时可以用估算: 变频器容量（KW）×60 [W]因为各变频器厂家的硬件都差不多, 所以上式可以针对各品牌的产品. 注意：
如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开， 如装在柜子上面或旁边等。那么, 怎样采能降低控制柜内的发热量呢?


当变频器安装在控制机柜中时，要考虑变频器发热值的问题。根据机柜内产生热量值的增加，要适当地增加机柜的尺寸。因此，要使控制机柜的尺寸尽量减小，就必须要使机柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时，把变频器的散热器部分放到控制机柜的外面，将会使变频器有70％的发热量释放到控制机柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量，所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开,
使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果也很好。变频器散热设计中都是以垂直安装为基础的，横着放散热会变差的! 关于冷却风扇一般功率稍微大一点的变频器，


都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。 注意控制柜和变频器上的风扇都是要的，不能谁替代谁。



二、其他关于散热的问题


　　1.在海拔高于1000m的地方，因为空气密度降低，因此应加大柜子的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容，1000m每-5%。但由于实际上因为设计上变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大，
所以也要看具体应用。 比方说在1500m的地方，但是周期性负载，如电梯，就不必要降容。
　　2.开关频率：变频器的发热主要来自于IGBT，IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。
因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大了。有的厂家宣称降低开关频率可以扩容，就是这个道理。
　　3.矢量控制是怎样使电机具有大的转矩的？
　　转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。
因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。"矢量控制"把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。"矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。




三、变频器制动的情况


　　制动的概念:指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧）,这时电机的转速高于同步转速.负载的能量分为动能和势能.
动能(由速度和重量确定其大小）随着物体的运动而累积。当动能减为零时，该事物就处在停止状态。机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程.
由制动产生的功率将返回到变频器侧。这些功率可以用电阻发热消耗。在用于提升类负载,在下降时,
能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧,进行制动.这种操作方法被称作"再生制动"，而该方法可应用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做"功率返回再生方法"。在实际中，这种应用需要"能量回馈单元"选件。





四、怎样提高制动能力？

　　为了用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻。为了改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。请选用"制动电阻"、"制动单元"或"功率再生变换器"等选件来改善变频器的制动容量。

　　当电机的旋转速度改变时，其输出转矩会怎样？
　　我们经常听到下面的说法："电机在工频电源供电时（*2）时，电机的起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些"。如果用大的电压和频率起动电机，例如使用工频电网直接供电，就会产生一个大的起动冲击（大的起动电流


）。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机产生的转矩要小于工频电网供电的转矩值。所以变频器驱动的电机起动电流要小些。通常，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减些?减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。当变频器调速到大于60Hz频率时，电机的输出转矩将降低。通常的电机是按50Hz(60Hz)电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.
(T=Te,P<=Pe)

变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。当电机以大于60Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速.(P=Ue*Ie)

参考：


转矩提升:此功能增加变频器的输出电压，以使电机的输出转矩和电压的平方成正比的关系增加，从而改善电机的输出转矩。改善电机低速输出转矩不足的技术,使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做"转矩提升"

变频器的工作原理和控制方式



            近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中，是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式：




            1　变频器的工作原理
            我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：
            n＝60 f(1－s)/p (1)
            式中　n———异步电动机的转速；
            f———异步电动机的频率；
            s———电动机转差率；
            　 　p———电动机极对数。
            　　由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。





            2变频器控制方式

            　　低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。




            2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

            其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器※区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。




            2.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式


            它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。




            2.3矢量控制（VC）方式

            矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。




            2.4直接转矩控制（DTC）方式

            1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
            直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。




            2.5矩阵式交—交控制方式

            VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
            ——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
            ——自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
            ——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
            ——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
            矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（<2ms），很高的速度精度（±2％，无PG反馈），高转矩精度（<＋3％）；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。