通用型變頻器主電路

目前市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)變頻器主要以低壓通用型變頻器為主，為下文敘述方便，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹通用型變頻器的主電路結(jié)構(gòu)，從變頻器結(jié)構(gòu)上分有交-交變頻器與交-直-交變頻器，從變頻性質(zhì)分主要電壓源型變頻器與電流源型變頻器，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的變頻器主要以電壓源型交-直-交變頻器為主。

其主電路主要由整流電路、濾波電路、逆變電路及制動(dòng)單元等幾部分構(gòu)成，其中IGBT(絕緣柵雙極晶體管)構(gòu)成了變頻器主要硬件，各部分電路功能簡(jiǎn)述如下:

1.整流電路

由VD1~VD6組成三相橋式全波整流電路將三相交流電整流成直流電。

2.濾波電路

整流電路輸出的直流電壓為脈動(dòng)的直流電壓，因而需濾波電路濾去電壓波紋，同時(shí)它還在整流電路與逆變電路起到儲(chǔ)能作用。

3.逆變電路

由開關(guān)管V1~V6構(gòu)成逆變電路將直流電壓逆變成三相頻率、電壓可調(diào)的交流電以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)，是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4.限流電路

由限流電阻R及開關(guān)K構(gòu)成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過(guò)大的電流可能損壞整流電路，為保護(hù)整流電路在變頻器上電瞬間限流電阻串聯(lián)到直流回路中，當(dāng)電容充電到一定時(shí)間后通過(guò)開關(guān)K將電阻短路。

5.制動(dòng)電路

由制動(dòng)電阻RB及開關(guān)管VB構(gòu)成，主要作用是用于消耗電動(dòng)機(jī)反饋回來(lái)的能量，避免過(guò)高的泵升電壓損壞變頻器。

通用型G/P系列變頻器根據(jù)功率等級(jí)的不同，所選用的IGBT主要有歐派克、三菱、東芝等不同品牌，變頻器功率在18.5kW以下的機(jī)型主電路主要采用集整流、逆變、制動(dòng)電路和溫度檢測(cè)為一體的七單元模塊構(gòu)成，22kW及以上的機(jī)型采用整流模塊和三路兩單元逆變模塊構(gòu)成。

變頻器常見(jiàn)故障及處理方法

隨著應(yīng)用的不斷推廣，方便用戶使用，現(xiàn)將變頻器在使用中常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及處理方法例舉如下:

(1)故障P.OFF

變頻器上電顯示P.OFF延時(shí)1~2s后顯示0，表示變頻器處于待機(jī)狀態(tài)。在應(yīng)用中若出現(xiàn)變頻器上電后一直顯示P.OFF而不跳0現(xiàn)象，主要原因有輸入電壓過(guò)低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測(cè)電路故障，處理時(shí)應(yīng)先測(cè)量電源三相輸入電壓，R、S、T端子正常電壓為三相380V，如果輸入電壓低于320V或輸入電源缺相，則應(yīng)排除外部電源故障。如果輸入電源正?？膳袛酁樽冾l器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路或缺相保護(hù)故障，對(duì)于G1/P1系列90kW及以上機(jī)型變頻器，故障原因主要為內(nèi)部缺相檢測(cè)電路異常，缺相檢測(cè)電路由兩個(gè)單相380V/18.5V變壓器及整流電路構(gòu)成，故障原因大多為檢測(cè)變壓器故障，處理時(shí)可測(cè)量變壓器的輸出電壓是否正常。

(2)故障ER08

變頻器出現(xiàn)ER08故障代碼表示變頻器處于欠壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過(guò)低或缺相、變頻器內(nèi)部電壓檢測(cè)電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實(shí)際應(yīng)用中變頻器滿載運(yùn)行時(shí),當(dāng)輸入電壓低于340V時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)欠壓保護(hù)，這時(shí)應(yīng)提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用;若輸入電壓正常,變頻器在運(yùn)行中出現(xiàn)ER08故障，則可判斷為變頻器內(nèi)部故障，如圖1示可能為主回路中KS接觸器跳開，使限流電阻在變頻器運(yùn)行時(shí)串聯(lián)到主回路中，這時(shí)若變頻器帶負(fù)載運(yùn)行便會(huì)出現(xiàn)ER08故障，這時(shí)可排除是否為接觸器損壞或接觸器控制電路異常;若變頻器主回路正常，出現(xiàn)ER08報(bào)警的原因大多為電壓檢測(cè)電路故障，一般變頻器的電壓檢測(cè)電路為開關(guān)電源的一組輸出，經(jīng)過(guò)取樣、比較電路后給CPU處理器，當(dāng)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，CPU根據(jù)比較信號(hào)輸出故障封鎖信號(hào)，封鎖IGBT，同時(shí)顯示故障代碼。

(3)故障ER02/ER05

故障代碼ER02/ER05表示變頻器在減速中出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓故障，主要原因?yàn)闇p速時(shí)間過(guò)短、負(fù)載回饋能量過(guò)大未能及時(shí)被釋放。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性較大的負(fù)載時(shí)，當(dāng)變頻器頻率(即電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速)下降時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可能大于同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過(guò)變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過(guò)壓或過(guò)流保護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長(zhǎng)變頻器的減速時(shí)間，若負(fù)載慣性較大，又要求在一定時(shí)間內(nèi)停機(jī)時(shí)，則要加裝外部制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元，G2/P2系列變頻器22kW以下的機(jī)型均內(nèi)置制動(dòng)單元,只需加外部制動(dòng)電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明中標(biāo)準(zhǔn)選用，對(duì)于功率22kW以上的機(jī)型則要求外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。

ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機(jī)過(guò)程中才會(huì)出現(xiàn)，如果變頻器在其它運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內(nèi)部的開關(guān)電源部分，如電壓檢測(cè)電路或電流檢測(cè)電路異常而引起的。

(4)故障ER17

代碼ER17表示電流檢測(cè)故障，通用變頻器電流檢測(cè)一般采用電流傳感器，通過(guò)檢測(cè)變頻器兩相輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行電流的檢測(cè)、顯示及保護(hù)功能，輸出電流經(jīng)電流傳感器(如圖2示中H1、H2為電流傳感器)輸出線性電壓信號(hào)，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)不同信號(hào)判斷變頻器是否處于過(guò)電流狀態(tài)，如果輸出電流超過(guò)保護(hù)值，則故障封鎖保護(hù)電路動(dòng)作，封鎖IGBT脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

變頻器出現(xiàn)ER17故障主要原因?yàn)殡娏鱾鞲衅鞴收匣螂娏鳈z測(cè)放大比較電路異常，前者可通過(guò)更換傳感器解決，后者大多為相關(guān)電流檢測(cè)IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過(guò)更換相關(guān)IC或維修相關(guān)電源解決。

(5)故障ER15

代碼ER15表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因?yàn)檩敵鰧?duì)地短路、變頻器至電機(jī)的電纜線過(guò)長(zhǎng)(超過(guò)50m)、逆變模塊或其保護(hù)電路故障?，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先拆去電機(jī)線,測(cè)量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時(shí)檢查電機(jī)是否對(duì)地短路及電機(jī)線是否超過(guò)允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內(nèi)部IGBT模塊驅(qū)動(dòng)或保護(hù)電路異常。一般IGBT過(guò)流保護(hù)是通過(guò)檢測(cè)IGBT導(dǎo)通時(shí)的管壓降動(dòng)作的。

當(dāng)IGBT正常導(dǎo)通時(shí)其飽和壓降很低，當(dāng)IGBT過(guò)流時(shí)管壓降VCE會(huì)隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時(shí),檢測(cè)二極管DB將反向?qū)?，此時(shí)反向電流信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出,以達(dá)到保護(hù)作用。如果檢測(cè)二極管DB損壞，則變頻器會(huì)出現(xiàn)ER15故障，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)可更換檢測(cè)二極管以排除故障。

(6)故障ER11

ER11故障表示變頻器過(guò)熱，可能的原因主要有:風(fēng)道阻塞、環(huán)境溫度過(guò)高、散熱風(fēng)扇損壞不轉(zhuǎn)及溫度檢測(cè)電路異?！，F(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)先判斷變頻器是否確實(shí)存在溫度過(guò)高情況，如果溫度過(guò)高可先按以上原因排除故障;若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)ER11報(bào)警，則故障原因?yàn)闇囟葯z測(cè)電路故障?？滴?2kW以下機(jī)型采用的七單元逆變模塊，內(nèi)部集成有溫度元件，如果模塊內(nèi)此部分電路故障也會(huì)出現(xiàn)ER11報(bào)警，另一方面當(dāng)溫度檢測(cè)運(yùn)算電路異常時(shí)也會(huì)出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。