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變頻器原理范文第1篇

關(guān)鍵詞：變頻器；PID；智能PID調(diào)節(jié)儀

引言

目前，隨著我國科學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器的功能越來越豐富，制造商在開發(fā)、制造變頻器時，充分考慮到用戶需求，設(shè)計了多種可供用戶選擇的功能，其中PID控制技術(shù)是過程控制的一種常用方法，在保證系統(tǒng)平穩(wěn)安全運行方面起著十分關(guān)鍵的作用。

1 變頻器PID控制工作原理分析

1.1 結(jié)構(gòu)原理

PID控制屬于閉環(huán)控制，是指將被控量的檢測信號（即由傳感器測得的實際值）反饋到變頻器，與被控量的目標信號進行比例、積分、微分運算，來調(diào)整變頻器的輸出頻率，如尚未達到，則根據(jù)兩者的差值進行調(diào)整，使被控量始終穩(wěn)定在目標量上，通常適用于流量控制，壓力控制及溫度控制等，過程控制基本原理框圖如下：

1.2 PID控制的工作過程

以空氣壓縮機為例，某變頻調(diào)整系統(tǒng)基本構(gòu)成如下圖所示：圖中BP是壓力變送器，用以測量儲氣罐的實際壓力。

R.S.T為變頻器三相電源進線，U.V.W為變頻器三相電源出線，+5V為頻率設(shè)定用電源，VRF、VPF為模擬量輸入端子，GND為公共端，RP為頻率調(diào)節(jié)電位器，其中，5V、VFRF、GND構(gòu)成變頻器外部頻率給定。

空氣壓縮機變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本要求是保持儲氣罐壓力的恒定，系統(tǒng)工作過程介紹如下。設(shè)XT為目標信號，其大小與所需的儲氣罐壓力相對應(yīng)，XF為壓力變送器的反饋信號，則變頻器輸出頻率f的大小由合成信號（XT-XF）決定。

如儲氣罐壓力超過目標值，則XF>XT（XT-XF）

以上舉例說明為PID輸出特性為正特性，即當反饋信號大于PID的給定量時，要求變頻順輸出頻率下降才能使PID達到平衡，如收卷的張力PID控制。

PID的負特性指當反饋信號大于PID給定，要求變頻器輸出頻率上升，才能使PID達到平衡，如放卷的張力PID控制。

2 PID參數(shù)意義

2.1 比例增益P

決定整個PID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)強度，P越大調(diào)節(jié)強度越大，該參數(shù)為100表示PID反饋量和給定量的偏差為100%時，PID調(diào)節(jié)器對輸出頻率指令的調(diào)節(jié)幅度為最大頻率。

2.2 積分時間I

決定PID調(diào)節(jié)器對PID反饋量和給定量的偏差進行積分調(diào)節(jié)的快慢，積分時間是指當PID反饋量和給定的偏差為100%時，積分調(diào)節(jié)器經(jīng)過該時間連續(xù)調(diào)整，調(diào)整量達到最大頻率。積分時間越短，調(diào)節(jié)強度越大。

2.3 微分時間D

決定PID調(diào)節(jié)器對PID反饋量和給定量的偏差的變化率進行調(diào)節(jié)的強度，微分時間是指若反饋量在該時間內(nèi)變化100%，微分調(diào)節(jié)器的整定量為最大頻率，微分時間越長調(diào)節(jié)強度越大。

3 PID參數(shù)調(diào)試方法

PID調(diào)節(jié)儀雖然具有自整定功能，但是自整定得到的參數(shù)值不一定是最佳值，所以自整定后儀表的控制效果不一定很理想。如不能滿足控制系統(tǒng)的精度要求，可通過微調(diào)這幾個參數(shù)的值，使系統(tǒng)達到滿意的控制效果。

3.1 比例帶P的選取

由于P的大小直接影響到系統(tǒng)的超調(diào)量，過渡時間和穩(wěn)態(tài)誤差，因此，P的選取尤為重要，比例帶P減小，系統(tǒng)動作靈敏度加快。但偏小，超調(diào)量增大，振蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時間越長。P增大，系統(tǒng)會趨向平穩(wěn)定，若P太大，會使系統(tǒng)動作緩慢，P的大小與穩(wěn)態(tài)誤差呈反比關(guān)系。減小比例作用，可減小比例作用，可減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。

3.2 積分時間I的選取

積分作用指在消除穩(wěn)態(tài)誤差，積分時間I與積分作用的強弱是反比關(guān)系，I太小積分作用太強，使系統(tǒng)不穩(wěn)定，振蕩次數(shù)較多，而I太大對系統(tǒng)性能影響減弱，以至不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。

3.3 微分時間D的選取

微分作用能夠預(yù)測偏差，產(chǎn)生超前校正作用，可以較好的改善動態(tài)性能。

由以上可以看出，比例作用的快速性，積分作用的徹底性，微分作用的超前性三個參數(shù)相互影響相壓制約，另外，PID的取值與系統(tǒng)慣性大小有很大關(guān)系。因此，很難一次調(diào)定，在許多要求不高的控制系統(tǒng)中，微分功能D可以不用，保持變頻器的出廠值不變，使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來，觀察其工作情況。如壓力下降式上升難以恢復(fù)，說明反應(yīng)太慢，同應(yīng)加大比例增益P，直至比較滿意為止；在增大P后，雖然反應(yīng)快了，卻容易在目標值附近波動，說明系統(tǒng)有振蕩，應(yīng)加大積分時間，直至基本不振蕩為止。

總之，在反應(yīng)太慢時，應(yīng)調(diào)大KP式減小積分時間，在發(fā)生振蕩時，應(yīng)調(diào)小KP式加大積分時間。在某些對反應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)中，可考慮增大微分環(huán)節(jié)D。

4 結(jié)合實際說明PID在恒壓供水的應(yīng)用

以英威騰CHF-100A系列變頻器為例，要求：PID恒壓控制，壓力保持2Mpa，用4-20mA，5Mpa電流型壓力變送器控制線怎么接，參數(shù)如何設(shè)置？

答：壓力變送器約“+”接變頻器“+10V”壓力變送器為“-”接變頻器“AI2”變頻器J16跳線為電流端（I與GND短接）相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下表：

5 再介紹一下PID調(diào)節(jié)儀與變頻器的連接使用

以XMT62X系列智能PID調(diào)節(jié)器為例，簡單的說就是將壓力變送器的電流信號先輸入到PID調(diào)節(jié)儀，經(jīng)內(nèi)部運算處理后，輸出連續(xù)約4-20mA調(diào)節(jié)信號，輸出的信號與變頻器的控制端子相連，其工作原理與外置電位置一樣，不同點就是電位器反饋電壓信號，而PID調(diào)節(jié)儀反饋電流信號，PID調(diào)節(jié)儀能直觀的顯示實際值與設(shè)定值操作更方便簡潔。

由上述分析可知，PID控制是用于過程控制的一種常用方法，通過對被控信號與目標信號的差量進行比例，積分微分運算，來調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，構(gòu)成負反饋系統(tǒng)，使被控量穩(wěn)定在目標量上。可廣泛用于石化，供暖、供水、冶金、食品、熱變換等行業(yè)，對溫度壓力液位流量等參數(shù)進行測量，顯示精確控制，而且具有通訊功能，能方便的與計算機式PIC聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

參考文獻

[1]張燕賓.SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)[M].北京機械工業(yè)出版社，2004.

[2]黃威，黃禹.變頻器的使用與節(jié)能改選[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

變頻器原理范文第2篇

關(guān)鍵詞 高壓變頻器；原理；應(yīng)用

中圖分類號：TN773 文獻標識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-113-01

現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，擁有大量的大功率風機、泵類設(shè)備，例如高爐鼓風機、煉鋼制氧機、除塵風機、石化生產(chǎn)的壓縮機，還有電力工業(yè)的給水泵、引風機，礦山的排水泵、排風扇以及城市供水泵等、這些設(shè)備的驅(qū)動電動機都是400 kW-40000 kW、3 kV-10kV的大功率高壓交流電動機，如果不用調(diào)速裝置，將使電能造成很大的浪費。軋鋼機、電力機車等也常用大功率高壓電動機驅(qū)動或牽引，也需要調(diào)速裝置來進行精確控制。據(jù)統(tǒng)計，高壓電動機用電量占總的電動機用電量的2/3以上。因此，在工作實踐中不斷加強對高壓變頻器的原理及應(yīng)用的分析是十分必要的。

1 高壓變頻器的原理及分類

1.1 原理分析

所謂高壓變頻器，一般情況下是指電壓高于AC380V的變頻器，常見的有0.69 kV、2.3 kV、3kV、6kV和10kV電壓等級。由于和電網(wǎng)電壓相比，只能算作中壓，因此在國外通常也稱這類變頻器為中壓變頻器（MidiumVoltage）。高壓變頻器和低壓變頻器實質(zhì)上區(qū)別不大，在變頻原理、機械特性與負載特性、控制技術(shù)、對周邊電氣設(shè)備的影響等方面基本上是相同的。只是由于開關(guān)器件的耐壓、造價和諧波對周邊設(shè)備影響較大等原因，開發(fā)了新的高壓變頻器主電路拓撲結(jié)構(gòu)。此外因負載對動穩(wěn)態(tài)的要求較高，故對PWM控制方法及控制技術(shù)等方面也有許多新的開發(fā)。

1.2 高壓變頻器的分類

高壓變頻器按結(jié)構(gòu)特點可分為兩類結(jié)構(gòu)方式：第一類為高一低一高式高壓變頻器，由降壓變壓器將電網(wǎng)高壓降為市用低壓（如400 V），接人一般低壓變頻器變頻，再經(jīng)升壓變壓器升為高壓，驅(qū)動高壓電動機，包含了高、低、高三個環(huán)節(jié)，故稱為高一低一高式高壓變頻器；第二類為高一高式高壓變頻器，變頻器直接接到電網(wǎng)高壓，變頻后直接接到高壓電動機，只有高、高兩個環(huán)節(jié)，沒有低壓環(huán)節(jié)，故稱為高一高式高壓變頻器。這類變頻器又分開關(guān)器件串聯(lián)式、鉗位式和功率單元串聯(lián)式三種高壓變頻器。所謂開關(guān)器件串聯(lián)是指一般兩電平變頻器每個橋臂用兩個或兩個以上開關(guān)器件串聯(lián)，以適應(yīng)承受高壓的需要。高壓變頻器按輸出電平可分為兩電平和多電平兩類，兩電平變頻器輸出只有兩個電平，包括高一低一高式、開關(guān)器件串聯(lián)式高壓變頻器；多電平變頻器是指輸出多于兩電平的變頻器，包括鉗位式變頻器和功率單元串聯(lián)式變頻器，其中三電平鉗位式變頻器應(yīng)用最廣。

2 電廠應(yīng)用高壓變頻器的問題與對策

2.1 選擇合適的高壓變頻器類型

在電廠實際生產(chǎn)中，特別是100 MW以上的機組，生產(chǎn)輔機中高壓電機占主要地位，這部分的負載用電占廠自用電的比例很大，因此，使用高壓變頻技術(shù)進行節(jié)能改造大有潛力?；痣姀S可以使用高壓變頻器的負載很多，主要有鍋爐引風機、鼓風機、給水泵、循環(huán)水泵、灰漿泵以及給料系統(tǒng)等。目前，結(jié)合電廠負荷實際情況做好選型工作是使用高壓變頻技術(shù)最重要的一步。工程實踐中，通常選用高―低―高型變頻器以及直接高壓型變頻器中的三電平方案和單元串聯(lián)多電平方案。①負載容量小于500 kW這個容量范圍的變頻器占全廠總負荷比例較小，無論是老設(shè)備改造還是新建的項目，當諧波并非主要問題時，完全可以采用6脈沖（或者12脈沖），價格低廉，投資回報快，相比之下如果采用變頻器，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原因，單位價格（元/kW）非常高，有些大材小用。當然更為理想的是能夠采用扃―中方案，變頻器直接驅(qū)動690VAC電機，系統(tǒng)效率和應(yīng)用效果都能處于最佳。②負載容量在500 kW-800 kW之間此段容量的高壓變頻器既可以采用高―低―高方案，也可以采用直接輸出高壓方案，這就需要用戶對裝置性能、諧波影響、裝置尺寸、安裝場地、投資運算、使用維護等多方面綜合進行評估。通常情況下，對于新建項目，采用高―中方案，變頻器直接驅(qū)動690VAC電機，整個系統(tǒng)的綜合性能價格比較高，而對于老設(shè)備改造項目，如果原有電機不做改動，那么采用三電平電壓源型高壓變頻器和單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器比較合適。③負載容量在800 kW以上800 kW以上的高壓變頻器負荷容量相對較大，對于高―低―高或高―中方案來說，690VAC部分的輸出電流比較大，截面積較大的輸出電纜不便于鋪設(shè)和連接，因此適宜選用直接輸出高壓型方案，建議采用三電平電壓源型高壓變頻器或者單元串聯(lián)多電平型高壓變頻器。

2.2 實際應(yīng)用中的問題與對策

高壓變頻器是集電力電子技術(shù)和控制技術(shù)為一體的大型電氣設(shè)備，實際應(yīng)用中可能碰到各種具體問題需要采取不同對策，以保證設(shè)備長期可靠運行。

1）變頻器散熱無論是哪種形式的高壓變頻器，其正常發(fā)熱量大約為容量的4%-6%。對于安裝場所來說，必須做好通風散熱，過高的環(huán)境溫度會使變頻器輸出功率降低，并加速電子元件的老化，影響變頻器使用壽命，因此建議給變頻器加裝通風散熱風道或加裝空調(diào)。

2）變頻電機普通電機通過自有的風扇冷卻，但在變頻調(diào)速過程中其冷卻效果隨著電機轉(zhuǎn)速降低而下降，對于長期運行在較低頻率且需要輸出較大轉(zhuǎn)矩的場合，應(yīng)當考慮采用獨立電源供電的變頻電機。

3）變壓器幾乎所有形式的高壓變頻器都有進線變壓器，如果采用干式變壓器放置在配電室內(nèi)，最好能配置柜體，并考慮散熱。

4）控制電源某些品牌高壓變頻器需要低壓控制電源，建議對控制電源增設(shè)UPS保證可靠供電，防止因控制電源故障導(dǎo)致變頻器跳閘。

5）旁路刀閘切換對于重要場合的負載，建議增加工頻旁路，可以采用簡單可靠的旁路刀閘（3只刀閘）配置成切換柜，3只刀閘間建立相互聯(lián)鎖的關(guān)系，當變頻器故障跳閘后通過刀閘切換，使工頻電網(wǎng)直接驅(qū)動電機運行。

參考文獻

變頻器原理范文第3篇

關(guān)鍵詞：變頻器；稱重儀表；皮帶輸送機：恒量

一、工作原理與應(yīng)用

封閉式稱重給料機經(jīng)常用于電力或其他行業(yè)鍋爐用煤以及固體物料上料的計量紿料。給料過程為皮帶連續(xù)給料。

給料機將來自于給料倉或其他給料設(shè)備的物料輸送并通過稱重橋架進行重量檢測；同時裝于尾輪的測速傳感器對皮帶進行速度檢測；被檢測的重量信號及速度信號一同送人6150B積算器進行微積分處理并顯示以t/h為單位的瞬時流量及噸為單位的累計量。

其內(nèi)部調(diào)節(jié)器將實測的瞬時流量信號值與經(jīng)過通訊板來自于(工控機)DCS的設(shè)定流量值進行比較，并根據(jù)偏離大小輸出相應(yīng)的信號值，通過變頻器改變電機轉(zhuǎn)速的快慢以改變給料量使之與設(shè)定值一致，從而完成恒定給料流量的控制。累積量信號被送人(工控機)DCS，實現(xiàn)設(shè)定給料總量達標停機功能。運輸機計量均在堅固的耐壓腔體內(nèi)進行。在輸送機計量下部設(shè)有刮板式清掃裝置，撒落料及飛灰都能被清理到出料口。整個系統(tǒng)設(shè)有皮帶跑偏報警、堵料報警和斷鏈報警。

1.1結(jié)構(gòu)特點

稱重給料機的殼體是由鋼板拼焊成的密封槽體，其兩端及側(cè)面開有密封良好，方便安裝、檢修的活動門。輸送、計量各部件均固定在槽體兩側(cè)壁上，整體剛性好，有利于計量。

電子稱重橋架采用N30B型結(jié)構(gòu)全懸浮式，稱重傳感器精度高、穩(wěn)定性能好，具有良好的溫度補償性。秤體不須維護，秤架無物料堆積，由此產(chǎn)生的零點漂移的可能性不復(fù)存在。

頭尾部設(shè)有頭部清掃器和內(nèi)部清掃器，能夠清掃掉皮帶里、外面粘附的粉料，可以避免物料的重復(fù)計量和由于粉料粘結(jié)而導(dǎo)致的皮帶跑偏。頭部清掃器刮板為高分子聚乙烯板，內(nèi)部清掃器刮板為橡膠板。

在底部槽體內(nèi)還設(shè)有鏈傳動式刮板清掃裝置。刮板清掃鏈用于清理飛灰和撒落料。給料機機殼上四周開有觀察窗，頂部裝有照明燈。可以隨時觀察給料機里的運行情況，而不須打開門或停止給料機的運行。

主驅(qū)動和清掃刮板驅(qū)動采用軸裝式減速機，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量可靠、維護量小。

1.2主要配置

每臺含有全封閉稱重給料機主機一臺(含膠帶輸送機及稱重橋架和測速傳感器)，并配置6105B積算器一只。

二、操作及控制原理

2.1手動操作

(1)給料機接通主電源前，要注意檢查各按鈕開關(guān)位置，使之處于斷開位置，在控制柜操作面板上使給料機工作方式選擇開關(guān)處于“就地”位置，控制柜中的總電源開關(guān)及其他電源斷路器置于斷開位置。

(2)檢查機械秤體部分有無異物卡住或其他影響開機故障，檢查皮帶是否跑偏，跑偏開關(guān)是否復(fù)位。

(3)檢查機械部分正常后，閉合總電源開關(guān)，閉合變頻器電源開關(guān)，此時控制柜內(nèi)變頻器得電，變頻器上的LED顯示相關(guān)信息。操作面板上可以顯示變頻器輸出的運行頻率、電流、電壓等相關(guān)參數(shù)，也可以顯示變頻器的輸入狀態(tài)及輸人端連接是否錯誤或斷線等信息。

(4)在控制柜中給儀表送電，儀表6105B得電并有顯示，流量為0。

(5)閉合控制電源開關(guān)，此時運行前的準備工作就緒，注意觀察系統(tǒng)及故障情況，如有報警需檢查故障原因并及時排除故障。

(6)設(shè)定變頻器參數(shù)，啟動給料機，在變頻器操作面板上按“頻率增大”按鈕，使變頻器輸出頻率增大，輸出的電壓、電流發(fā)生變化且現(xiàn)場電機的轉(zhuǎn)速也發(fā)生相應(yīng)變化；在輸送機運行過程中要檢查皮帶是否跑偏，若跑偏要及時停輸送機通過螺旋張緊器對皮帶進行跑偏校正。

(7)啟動清掃鏈：通過按鈕啟動、停止清掃鏈。

(8)儀表參數(shù)設(shè)定：在運行一段時間皮帶趨于穩(wěn)定后，可對6105B儀表參數(shù)設(shè)定，如輸入儀表小數(shù)點位置、秤的單位、秤容量、傳感器容量及其靈敏度，皮帶一周長度、標定方式、低流量報警設(shè)定等原始參數(shù)。

(9)稱重給料機的標定：首先獲取測試周期，然后進行零點標定，零點穩(wěn)定后可進行間隔標定。間隔標定有實物標定、鏈碼標定、掛碼標定等方法。經(jīng)過幾次的間隔標定，使秤達到了稱重計量標準，就可以用于物料的正常稱重計量、累計。

(10)秤標定完成后，就可以進行PID自動控制的調(diào)整。首先將變頻器的頻率設(shè)定命令設(shè)置在“電壓和電流輸入”狀態(tài)，6105B儀表處于“自動”狀態(tài)，通過鍵盤設(shè)定給料量設(shè)定值，則系統(tǒng)進行自動恒量給料狀態(tài)，適當調(diào)整PID參數(shù)，使系統(tǒng)響應(yīng)快、超調(diào)小，達到最佳控制狀態(tài)。6105B儀表根據(jù)給料量設(shè)定值，通過輸出4mA～20mA信號控制變頻器自動調(diào)整皮帶機轉(zhuǎn)速，使動態(tài)流量盡可能接近設(shè)定值，同時儀表顯示出控制誤差值。

(11)故障處理及信息顯示：在手動運行時，可能出現(xiàn)的故障會以指示燈量顯示于控制柜上。指示燈分別代表電源指示、輸送機運行指示、清掃鏈運行指示、堵料報警指示、清掃斷鏈報警、變頻器故障指示、跑偏報警指示和斷料報警指示等。

2.2遠程自動控制

進入自動工作方式之前，請注意將所有給料機按上述方法調(diào)試，只有經(jīng)過調(diào)試確認給料機完全工作正常后才可以進行自動工作。

(1)需自動運行，系統(tǒng)全部送電，這時將控制柜的操作旋鈕旋到遠程位置，在接收到遠程啟停指令信號后(在出料閘門開時)，輸送機自動運行。

(2)這時，控制柜上的指示燈表明：系統(tǒng)控制回路得電，輸送機正在運行。

(3)在接到遠程停止指令信號時，系統(tǒng)將停止輸送機運行。

(4)在輸送機運行過程中，如果清掃機控制開關(guān)處于自動運行位置，清掃機將進行間歇自動運行。

(5)在系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備的運行和報警情況都會有顯示，且這些信號按照一定的要求送給DCS使用。

變頻器原理范文第4篇

關(guān)鍵詞 變頻器；電機綜合保護器；抗晃電

中圖分類號TN77 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）119-0069-02

我公司屬于工藝復(fù)雜的連續(xù)性生產(chǎn)的石油化工企業(yè)，對供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性有很高要求，不允許瞬間斷電。但由于雷擊、霧閃或設(shè)備故障等原因，某段供電網(wǎng)絡(luò)的短暫掉電――電網(wǎng)閃絡(luò)現(xiàn)象，每年都要發(fā)生幾次。這種掉電雖然時間很短，一般只有幾十毫秒幾百毫秒，但其后果將使該段電網(wǎng)受電的低壓電動機因交流接觸器失電而停止運行，在電網(wǎng)恢復(fù)后這些電動機需要由人工進行恢復(fù)，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的穩(wěn)定，甚至造成安全事故和巨大的經(jīng)濟損失。另一方面，隨著生產(chǎn)的自動化程度的提高，低壓變頻器在我公司的應(yīng)用越來越廣，達到了200多臺，這些變頻器對我公司生產(chǎn)控制、流量調(diào)節(jié)以及節(jié)約能源做出了重要貢獻。但是，低壓變頻器存在著抗浪涌能力弱、抗晃電功能不易設(shè)置的缺點，在電力系統(tǒng)波動時候會停止運行，造成生產(chǎn)裝置波動。針對該問題，進行了對低壓變頻器控制原理圖的改進，并通過合理設(shè)置變頻器抗晃電相關(guān)參數(shù)，達到了抗晃電、抗浪涌沖擊的目的。

改進的主要關(guān)鍵點：

對控制原理圖進行改進，實現(xiàn)工頻和變頻的切換并利用低壓電動機綜合保護器的再啟動功能實現(xiàn)變頻器的晃電再啟動。低壓電動機綜合保護器是電力系統(tǒng)重要設(shè)備，研究低壓電動機綜合保護器，采用寬幅電壓型和具有再啟動功能的保護器，提高了保護器自身的抗晃電性能，并實現(xiàn)了重要低壓電機（例如機組輔助油泵、裝置進料泵、加熱爐鼓風機和引風機等A類設(shè)備電機）的晃電后再啟動。

建立晃電判斷依據(jù)，區(qū)分人為停機與晃電，如果綜合保護器電壓輸入從有到無再到有，綜合保護器電流輸入從有到無，接觸器輔助觸點從合到分，則判斷為晃電，實施再啟動，否則認為是人為停機，該判據(jù)準確合理；這項改造很重要，體現(xiàn)在變頻器控制原理圖上，就是把控制變頻器啟停的中間繼電器KA1的常開點狀態(tài)引入電機綜合保護器，并且在啟動按鈕SBC2旁并聯(lián)了電機綜合保護器的一對常開點MCU，相當于在晃電時，自動模擬操作人員再次啟動電機。這兩項改動在下面的變頻器控制原理圖上已經(jīng)標出，見下圖：

圖紙改進了以后，還要對變頻器和電機綜合保護器的涉及抗晃電功能參數(shù)進行設(shè)置。結(jié)合我公司廣泛使用的變頻器品牌和型號是SIEMENS 6SE6440、SIEMENS 6SE6430、SIEMENS G120 、ABB ACS800和AB PowerFlex750 、AB PowerFlex400P系列交流變頻器，分別對變頻器抗晃電設(shè)置，并且已經(jīng)通過試驗驗證。減粘和西蒸餾裝置的AB PowerFlex750變頻器，通過設(shè)置飛速啟動模式為增強，即P356=1成功實現(xiàn)抗晃電自啟功能。重整和新建柴油加氫裝置的AB PowerFlex400P變頻器通過設(shè)置自動重啟次數(shù)A163和自動重啟延時A164的合理設(shè)置后實現(xiàn)晃電自啟功能。新建汽油加氫的ABB ACS800變頻器通過激活直流母線的欠壓保護實現(xiàn)抗晃電功能。東蒸餾的SIEMENS G120通過設(shè)置應(yīng)答所有故障、收到接通指令后自動重啟，即P1210=26實現(xiàn)抗晃電自啟功能。東蒸餾還有一款SIEMENS 430變頻器，設(shè)置了自動再啟動為電源消隱P1210=3，第一次啟動時間和再啟動時間增量為零，實現(xiàn)了抗晃電自起功能。對于SIEMENS 440變頻器，只要設(shè)置了自動再啟動為電源消隱P1210=3即可實現(xiàn)抗晃電功能。

我公司利用低壓電動機綜合保護器的再啟動功能，配合低壓變頻器抗晃電參數(shù)的合理設(shè)置，達到抗晃電實現(xiàn)再啟動的目的，是目前解決低壓變頻器抗晃電最簡單、不需要投資、最有效的方法。目前，根據(jù)我們的了解，我公司是為數(shù)很少的實現(xiàn)低壓變頻器抗晃電的公司之一。

二將變頻器運行狀態(tài)、故障報警信號引出到DCS，以便操作人員隨時掌握變頻器拖動電動機的運行狀態(tài)。

三對儀表4-20mA控制信號加輸入隔離模塊，有效防止雷電感應(yīng)沖擊對變頻器的損壞。以前曾經(jīng)多次出現(xiàn)過打雷時擊穿變頻器I/O接口板，導(dǎo)致調(diào)節(jié)速度信號失靈的現(xiàn)象，后來，我們增加了變頻器4-20mA控制信號的輸入隔離模塊后，消除了這一現(xiàn)象。同時在變頻器參數(shù)中，將4-20mA控制信號丟失設(shè)置為動作于最后轉(zhuǎn)速（ABB系列變頻器）或最小轉(zhuǎn)速（AB、SIEMENS系列變頻器），提高了變頻器的穩(wěn)定運行。

對公司傳統(tǒng)低壓變頻器的控制原理圖進行了修改后，形成了我公司典型的變頻器控制原理圖，對抵抗電網(wǎng)波動，穩(wěn)定生產(chǎn)裝置運行意義重大，已經(jīng)在電力系統(tǒng)晃電時發(fā)揮了巨大作用，得到了實踐的檢驗，對石油化工企業(yè)防范晃電造成煉油和化工裝置非計劃停工具有重要意義，已經(jīng)在我公司西蒸餾、重整裝置、東蒸餾裝置的80多臺變頻器上使用，應(yīng)用效果非常好。

參考文獻

[1]SIEMENS MicroMaster 440 0.12KW-250KW標準變頻器使用大全.

變頻器原理范文第5篇

通用變頻器，大到國際大公司，小到工廠家庭乃至在各種設(shè)備中都有應(yīng)用，而其主要的區(qū)別只是在品牌和功率的大小。在經(jīng)過幾年的使用后不管是國產(chǎn)的還是進口的變頻器故障就陸續(xù)出現(xiàn)。其中變頻器故障主要有上電無反應(yīng)、報過流、報過壓、報過溫或三相負載輸出不平衡等等，尤其以三相輸出不平衡故障為多，而最終表現(xiàn)出過流、過壓故障的實質(zhì)也就是三相不平衡。但因變頻器維修資料圖紙等也相當缺乏，出現(xiàn)故障后，用戶要么直接換新變頻器，要么通過廠家維修，但這樣費用較高，周期又長。為打破這一瓶頸，校企工作室通過探索研究自主檢修技改，將解決變頻器三相輸出不平衡的問題。

本文以校企工作室檢修過的變頻器為例，結(jié)合機械工況對其內(nèi)部電子電路原理，進行分析和歸納，最終把三相輸出不平衡的問題在技術(shù)上攻破。

【關(guān)鍵詞】變頻器；逆變器；不平衡；驅(qū)動電路；

1 引言

現(xiàn)行變頻器，進口的有ABB、西門子、三菱、安川、丹佛斯，國產(chǎn)的有英威騰、森蘭、阿爾法等，臺灣的有東元、臺達等變頻器。

變頻器是弱電和強電的有機結(jié)合，是軟件和硬件的有機結(jié)合，更是微電子技術(shù)和電力半導(dǎo)體器件的結(jié)合應(yīng)用。它控制上的智能化和靈活多變及完善的檢測和保護電路，電路元器件的非通用性和特殊要求，說明了這類機器的智能化電氣設(shè)備的特點。特別是國外的一些變頻器在穩(wěn)定性、可靠性上都有較好的口碑，但是這些變頻器隨著使用時間的增長，再好的產(chǎn)品也會損壞。國外進口產(chǎn)品正因為是在質(zhì)量上有較好的口碑，不易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致用戶對其產(chǎn)品內(nèi)部的電控系統(tǒng)感到非常神秘，一旦出現(xiàn)故障只能有求于生產(chǎn)廠家，所以在技術(shù)上一直比較被動。

當今通用變頻器一般是由整流、濾波、逆變、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元、微處理單元等模式組成。市場上基本以這種交直交電壓型變頻器為主。它主要有三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外，異步電動機需要制動時，有時要附加“制動回路”。

因此“逆變單元”是變頻器要將直流功率變換為所要求頻率的交流功率的關(guān)鍵器件，以有序的時間控制六個IGBT導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到三相交流輸出。本文以PWM控制方式中市場擁有量最大的交直交變頻器進行分析、研究，對經(jīng)常出現(xiàn)三相輸出不平衡故障的原因進行探索及列出對策，主電路見下圖：

2變頻器輸出不平衡的原因與處理

（一）變頻器的逆變器基本工作原理

變頻器三相（U、V、W）交流輸出頻率波形質(zhì)量和電壓平衡的程度直接影響電動機調(diào)速運行的狀態(tài)與電動機的使用壽命，同時影響變頻器的壽命，正常的變頻器，其交流輸出的波形應(yīng)該符合要求和電壓平衡，否則引起輸出不平衡，如過流、過壓、三相負載不平衡等故障出現(xiàn)。

逆變器主要是由主電路中的IGBT等功率開關(guān)器件構(gòu)成，給電動機提供電壓、頻率可變的電源，由控制回路的控制指令進行控制。而控制指令是由CPU主板產(chǎn)生的脈沖信號，通過驅(qū)動該脈沖信號的傳輸電路：先將脈沖信號加到驅(qū)動光耦的輸入腳，一般在輸入信號低電平期間使光耦內(nèi)部發(fā)光二極管發(fā)光耦合，輸出高電平信號，然后去驅(qū)動后置放大電路，提供正向偏流，經(jīng)兩級互補式電壓跟隨器的功率放大，最后引入IGBT的G極，IGBT開通；在輸入信號的高電平期間，當轉(zhuǎn)為負壓輸出時，也經(jīng)驅(qū)動后置放大電路提供了正向偏流，IGBT截止關(guān)斷。

驅(qū)動電路工作狀態(tài)的正常與否，有著至關(guān)重要的作用，它只有一個判斷標準：能正常地傳輸和放大六路驅(qū)動脈沖，輸出的六路驅(qū)動脈沖，應(yīng)具備符合要求的電壓幅度和電流供給能力。否則逆變器工作狀態(tài)將直接影響三相輸出主電路的輸出平衡。

通過有序的導(dǎo)通與關(guān)斷六個功率IGBT，則可將直流功率變換為所要頻率的交流功率，見圖1等效圖。

圖1

圖1中，S1-S6組成了橋式逆變電路，IGBT工作必須經(jīng)逆變PWM脈沖傳輸驅(qū)動電路。其PWM脈沖傳輸電路一般由CPU輸出的PWM信號、驅(qū)動器/反相器電路、光耦、驅(qū)動功率電路等部分組成。這六個IGBT通過驅(qū)動電路，將主控電路中CPU產(chǎn)生的六個PWM信號，經(jīng)光電隔離和放大后，通過有序控制為逆變電路的換流器件（IGBT模塊）提供驅(qū)動信號。經(jīng)過驅(qū)動電路后通過有序控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，使其導(dǎo)通與關(guān)斷時波形保持一致，這對輸出電壓的平衡尤其重要。

圖2是驅(qū)動IGBT柵極的典型電路圖之一。

圖2

從主板過來的PWM脈沖信號，通過光電耦合器模塊產(chǎn)生信號，加到IGBT的柵極，使柵極驅(qū)動電路開啟，輸出一個15V的正柵極電壓。這個值足夠使IGBT飽和，并使導(dǎo)通損耗最小。當柵極電壓處于零時，為了保證IGBT可靠關(guān)斷，需要在柵極施加個一個關(guān)斷的反向偏壓，而應(yīng)用推挽式放大電路來提高輸出電流的能力，去匹配IGBT驅(qū)動要求，以保證IGBT的開通關(guān)斷過程按時按序。

（二）變頻器輸出不平衡原因分析

在與企業(yè)的合作交流中，在保護檢測電路、負載正常情況下，U、V、W三相輸出不平衡主要可分為兩種情況：

1、當電機抖動，用萬用表測其三相輸出電壓是否平衡，如不平衡有可能是IGBT模塊損壞。IGBT模塊損壞的原因有多種，首先是外部負載發(fā)生故障而導(dǎo)致IGBT模塊的損壞，其次驅(qū)動電路老化也有可能導(dǎo)致驅(qū)動波形失真，此時驅(qū)動電路一般都有問題，查找相應(yīng)的光耦、對管、穩(wěn)壓管、電解電容等元件。

2、變頻器操作面板顯示輸出缺相或報三相負載不平衡故障時，我們可以通過萬用表測量U、V、W對P之間的電壓比較，查找出哪相電壓不一致，然后用示波器和萬用表進一步確認導(dǎo)致這路驅(qū)動電壓和驅(qū)動信號波形不正常的原因。

（三）變頻器三相輸出不平衡的處理

總之，解決以上情況的步驟是先檢查六路驅(qū)動電路電壓是否正常，如哪路電壓不正常，再檢查相關(guān)的電解電容、光耦等，最后用示波器檢查六路波形是否符合技術(shù)要求，六路波形一致則三相輸出不平衡問題也就解決了。

1：考慮到推挽式輸出觸發(fā)電路中的電解電容一直處在脈沖高頻的工作環(huán)境下，在使用了幾年后其壽命終結(jié)期也快到了，再者電容異常引起波形失真的幾率較高，為了更有把握，可以把所有起平滑作用的電容全部更換。

2：當逆變模塊損壞時，驅(qū)動信號電路、驅(qū)動電源也會出現(xiàn)不同程度的損壞。先需確定驅(qū)動電路令其正常輸出六路脈沖信號后，再更換逆變模塊。

3：用示波器檢查有關(guān)IGBT的驅(qū)動波形，這是用V-695示波器測出的驅(qū)動IGBT正常波形，這個值足夠使IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，此為最直觀檢查IGBT逆變工作是否正常的手段，波形正常，則輸出必平衡。

3 結(jié)論

通過對變頻器三相輸出不平衡的原因的分析、研究，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動信號及傳輸電路對IGBT有著至關(guān)重要的作用，驅(qū)動信號的不良直接導(dǎo)致逆變電路的不正常。

IGBT驅(qū)動信號電路是保障整臺變頻器正常運行的關(guān)鍵，維修時一定要做到膽大心細，不能盲目的檢修。雖在檢修第一臺變頻器的三相輸出不平衡故障時，花費了大量的時間和精力去分析探索電路的工作原理，但是通過一次次故障維修逐漸積累了第一手難得的資料，為今后維修各種品牌的變頻器提供了參考依據(jù)。

參考文獻：

[1] 張選正 史步海.變頻器故障診斷與維修.電子工業(yè)出版社，2008年4月