1 引言 随着
变频器在工业生产中日益广泛的应用,了解
变频器的结构,主要器件的电气特性和一些常用参数的作用,及其常见故障越来越显示出其重要性。 2
变频器控制电路 给异步电动机供电 (电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,称为控制电路。
控制电路由以下电路组成:频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路,以及逆变器和电动机的保护电路。 无速度检测电路为开环控制。
在控制电路增加了速度检测电路,即增加速度指令,可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。 1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路 与主回路电位隔离检测电压、电流等。 3)驱动电路 为驱动主电路器件的电路,它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路 为了变频器更好人机交互,变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号,还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。 5)速度检测电路 以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路 检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 逆变器控制电路中的保护电路,可分为逆变器保护和异步电动机保护两种,保护功能如下 (1)逆变器保护 ①瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等,流过逆变器器件的电流达到异常值 (超过容许值)时,瞬时停止逆变器运转,切断电流。
变流器的输出电流达到异常值,也同样停止逆变器运转。 ②过载保护 逆变器输出电流超过额定值,且持续流通达规定的时间以上,为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。
恰当的保护需要反时限特性,采用热继电器或者电子热保护 (使用电子电路)。过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
③再生过电压保护 采用逆变器是电动机快速减速时,由于再生功率直流电路电压将升高,有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的方法,防止过电压。
④瞬时停电保护 对于数毫秒以内的瞬时停电,控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数 10ms以上时,通常不仅控制电路误动作,主电路也不能供电,所以检出后使逆变器停止运转。
⑤接地过电流保护 逆变器负载接地时,为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人身安全,需要装设漏电断路器。
⑥冷却风机异常 有冷却风机的装置,当风机异常时装置内温度将上升,因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器,检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无妨碍的场合,可以省略。
(2)异步电动机的保护 ①过载保护 过载检出装置与逆变器保护共用,但考虑低速运转的过热时,在异步电动机内埋入温度检出器,或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。动作频繁时,可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及逆变器容量等。
②超额 (超速)保护 逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时,停止逆变器运转。 其它保护 ①防止失速过电流 急加速时,如果异步电动跟踪迟缓,则过电流保护电路动作,运转就不能继续进行 (失速)。
所以,在负载电流减小之前要进行控制,抑制频率上升或使频率下降。对于恒速运转中的过电流,有时也进行同样的控制。
②防止失速再生过电压 减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升,为了防止再生过电压电路保护动作,在直流电压下降之前要进行控制,抑制频率下降,防止不能运转 (失速)。 3 变频器控制回路的抗干扰措施 由于主回路的非线性 (进行开关动作),变频器本身就是谐波干扰源,而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路,极易遭受其它装置产生的干扰,造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。
因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施。 1)变频器的基本控制回路 同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种: ① 4~20mA电流信号回路(模拟);1~5V/0~5V电压信号回路(模拟)。
②开关信号回路,变频器的开停指令、正反转指令等 (数字)。 外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器,同时干扰源也在其回路上产生干扰电势,以控制电缆为媒体入侵变频器。
2)干扰的基本类型及抗干扰措施。 ①静电耦合干扰:指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合,在电缆中产生的电势。
措施:加大与干扰源电缆的距离,达到导体直径 40倍以上时,干扰程度就不大明显。 在两电缆间设置屏蔽导体,再将屏蔽导体接地。
②静电感应干扰:指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小