變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變 交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。它是一種控制交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制器，它把固定頻率的交流電源變成頻率電壓可調(diào)的交流電源，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
變頻調(diào)整系統(tǒng)的原理框圖
由處理器，按V/F恒定原則，產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，令I(lǐng)GBT8了逆變模塊逬行功率放大后輸出，電路中還有電流檢測(cè)等單元，組成保護(hù)。在開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，速度指令可通過(guò)電位器，模擬電壓等形式輸入給DSP；將速度指令轉(zhuǎn)換為頻率，幅值，可變的電機(jī)定子電壓與電流，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 1.頻率給定 在使用一臺(tái)變頻器的時(shí)候，目的是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵是向變頻器提供改變頻率的命令信號(hào)，這個(gè)信號(hào)，就稱為"頻率給定信號(hào)"。所謂頻率給定方式，就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，變頻器常見(jiàn)的頻率給定方式主要有操作器鍵盤給定，接點(diǎn)信號(hào)給定，模擬信號(hào)給定，脈沖信號(hào)給定和通信方式給定等。這些頻率給定方式各有特點(diǎn)，必須按照實(shí)際的需要進(jìn)行選擇設(shè)置，同時(shí)也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。 2.V/F控制 在逬行電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，通常要考慮的一個(gè)重要因素是保持電動(dòng)機(jī)中每極磁通量為額定值如果磁通量太小，則電動(dòng)機(jī)的出力不夠；如果過(guò)分增大磁通量，又會(huì)使鐵心飽和，過(guò)大的勵(lì)磁電流會(huì)使繞組過(guò)熱，從而損壞電動(dòng)機(jī)。V/F控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時(shí)也改變電壓，通常是使V/F為常數(shù)，這樣可使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，功率，功率因數(shù)不下降。 3.PWM調(diào)制 變頻器的調(diào)制方式為PWM。 PWM調(diào)制是保持整流得到的直流，電壓幅值不變的條件下，以一定的規(guī)律，在改變輸出頻率的同時(shí)，通過(guò)改變輸出脈沖的寬度，來(lái)達(dá)到改變等效輸出電壓的一種方式。PWM是一種調(diào)制方式來(lái)控制逆變模塊的通斷。 4.功率放大 目前功率放大的開(kāi)關(guān)器件主要采用大功率晶體管IGBT，功率器件從整體上可以分為不可控器件，半可控器件和全可控器件。不可控器件導(dǎo)通和關(guān)斷無(wú)法通過(guò)控制信號(hào)進(jìn)行控制，完全由其在電路中所承受的電流，電壓情況決定，屬于自然導(dǎo)通和自然關(guān)斷，包括功率二極管；半可控器件指能用控制信號(hào)控制導(dǎo)通J旦不能控制關(guān)斷，關(guān)斷只能由其在主電路中承受的電壓，電流情況決定，屬于自然關(guān)斷，包括晶閘管和由其派生出來(lái)的可控雙向晶閘管。全可控器件指能使用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的器件，包括功率三極管，功率場(chǎng)效應(yīng)管，可關(guān)斷晶閘管，絕緣柵雙極三極管，靜電感應(yīng)晶體管。靜電感應(yīng)晶閘管等等。 全可控器件從控制形式上還可以分為電流控制型和電壓控制型兩大類。屬于電流控制型的有GTR(功率三極管），SCR(可控晶閘管），TRIAC(可控雙向晶閘管），GTO(可關(guān)斷晶體管）等；屬于電壓控制型的有功率MOSFET，IGBT，MCT和SIT。 5.電流檢測(cè) 變頻器電流信號(hào)可以用于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和電流控制，以及過(guò)流保護(hù)。其檢測(cè)方法主要有直接串聯(lián)取樣電阻法霍爾傳感器法。直接串聯(lián)取樣電阻法，簡(jiǎn)單可靠不失真速度快，但是有損耗，不隔離，只適用于小電流且不需要隔離的情況，多用于小容量變頻器中?；魻杺鞲衅鞣ň哂芯雀?，線性好，頻帶款，相應(yīng)快，過(guò)載能力強(qiáng)和不損失測(cè)量電路能量等優(yōu)點(diǎn)。
變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元、微處理單元等組成。
一直都聽(tīng)別人說(shuō)變頻器能省電，說(shuō)的人多了也就接受了，但一直沒(méi)弄懂變頻器為什么能省電，同時(shí)又能省多少，是高頻省的多還是低頻省的多？
而且還有如下幾個(gè)疑問(wèn)：
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下，一個(gè)使用變頻器，一個(gè)沒(méi)有，同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒(méi)有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率，轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ)，有變頻器的那個(gè)能省多少電？
3、同樣的條件，空載狀態(tài)下能省多少，這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多？
答：變頻器可以省電這是不可磨滅的事實(shí)，在某些情況下可以節(jié)電40%以上，但是某些情況還會(huì)比不接變頻器浪費(fèi)！
變頻器是通過(guò)輕負(fù)載降壓實(shí)現(xiàn)節(jié)能的，拖動(dòng)轉(zhuǎn)距負(fù)載由于轉(zhuǎn)速?zèng)]有多大變化，即便是降低電壓，也不會(huì)很多，所以節(jié)能很微弱，但是用在風(fēng)機(jī)環(huán)境就不同了，當(dāng)需要較小的風(fēng)量時(shí)刻，電機(jī)會(huì)降低速度，我們知道風(fēng)機(jī)的耗能跟轉(zhuǎn)速的1.7次方成正比，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)距會(huì)急劇下降，節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上，就會(huì)因?yàn)樵诜党淌褂弥苿?dòng)電阻白白浪費(fèi)很多電能反而更廢電。
當(dāng)然，如果環(huán)境要求必須調(diào)速，變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。不調(diào)速的場(chǎng)合變頻器不會(huì)省電，只能改善功率因數(shù)。
1、如果兩個(gè)一模一樣的電機(jī)都工作在50HZ的工頻狀態(tài)下，一個(gè)使用變頻器，一個(gè)沒(méi)有，同時(shí)轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機(jī)的額定狀態(tài)下，那么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？
答：對(duì)于這種情況，變頻器只能改善功率因數(shù)，并不能節(jié)省電力。
2、如果這兩個(gè)電機(jī)的扭矩沒(méi)有達(dá)到電機(jī)的額定扭矩狀態(tài)下工作(頻率，轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ)，有變頻器的那個(gè)能省多少電？
答：如果使用了自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行，這個(gè)時(shí)刻變頻器能降壓運(yùn)行，可以節(jié)省部分電能，但是節(jié)電不明顯。
3、同樣的條件，空載狀態(tài)下能省多少，這三種狀態(tài)下哪個(gè)省的更多？
答：拖動(dòng)型負(fù)載空載狀態(tài)也節(jié)省不了多大的電能。
比如關(guān)于“閉環(huán)控制”如是說(shuō)。我認(rèn)為有討論的空間。文中的閉環(huán)概念太狹義了。閉環(huán)控制不僅僅是轉(zhuǎn)速傳感器反饋才算數(shù)。矢量控制時(shí)的頻率控制就是閉環(huán)控制，而且是裝置內(nèi)部的閉環(huán)控制，V/F控制才屬于開(kāi)環(huán)控制，另外還有溫度、壓力、流量等等物理量的PID調(diào)節(jié)器反饋控制，都是閉環(huán)控制的范疇。而且都是可以通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。不應(yīng)該將閉環(huán)控制概念解釋得那么窄。
再比如，制動(dòng)的概念。
1.變頻不是到處可以省電，有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電。
2.作為電子電路，變頻器本身也要耗電(約額定功率的3-5%)。
3.變頻器在工頻下運(yùn)行，具有節(jié)電功能，是事實(shí)。但是他的前提條件是：第一，大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載；第二，裝置本身具有節(jié)電功能(軟件支持)；第三，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。
除此之外，無(wú)所謂節(jié)不節(jié)電，沒(méi)有什么意義。如果不加前提條件的說(shuō)變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應(yīng)用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。
4.采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩怎樣？
采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同，為125%～200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為6～7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2～1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%～120%額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器(公眾號(hào)：泵管家)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。
5.在同一工廠內(nèi)大型電機(jī)一起動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？
電機(jī)起動(dòng)時(shí)將流過(guò)和容量相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流，電機(jī)定子側(cè)的變壓器產(chǎn)生電壓降，電機(jī)容量大時(shí)此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時(shí)保護(hù)功能(IPE)動(dòng)作，造成停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.裝設(shè)變頻器時(shí)安裝方向是否有限制。
變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對(duì)通風(fēng)也是重要的，因此，對(duì)于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。
7.不采用軟起動(dòng)，將電機(jī)直接投入到某固定頻率的變頻器時(shí)是否可以？
在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動(dòng)的條件相近。將流過(guò)大的起動(dòng)電流(6～7倍額定電流)，由于變頻器切斷過(guò)電流，電機(jī)不能起動(dòng)。
8.電機(jī)超過(guò)60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？
(1)機(jī)械和裝置在該速下運(yùn)轉(zhuǎn)要充分可能(機(jī)械強(qiáng)度、噪聲、振動(dòng)等)。
(2)電機(jī)進(jìn)入恒功率輸出范圍，其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作(風(fēng)機(jī)、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時(shí)也要注意)。
(3)產(chǎn)生軸承的壽命問(wèn)題，要充分加以考慮。
(4)對(duì)于中容量以上的電機(jī)特別是2極電機(jī)，在60Hz以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要與廠家仔細(xì)商討。
9.變頻器可以傳動(dòng)齒輪電機(jī)嗎？
根據(jù)減速機(jī)的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式不同，需要注意若干問(wèn)題。在齒輪的結(jié)構(gòu)上通?？煽紤]70～80Hz為最大極限，采用油潤(rùn)滑時(shí)，在低速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。
10.變頻器能用來(lái)驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)嗎？可以使用單相電源嗎？
機(jī)基本上不能用。對(duì)于調(diào)速器開(kāi)關(guān)起動(dòng)式的單相電機(jī)，在工作點(diǎn)以下的調(diào)速范圍時(shí)將燒毀輔助繞組；對(duì)于電容起動(dòng)或電容運(yùn)轉(zhuǎn)方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。變頻器的電源通常為3相，但對(duì)于小容量的，也有用單相電源運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種。
11.變頻器本身消耗的功率有多少？
它與變頻器的機(jī)種、運(yùn)行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困難。不過(guò)在60Hz以下的變頻器效率大約為94%～96%，據(jù)此可推算損耗，但內(nèi)藏再生制動(dòng)式(FR-K)變頻器，如果把制動(dòng)時(shí)的損耗也考慮進(jìn)去，功率消耗將變大，對(duì)于操作盤設(shè)計(jì)等必須注意。
12.為什么不能在6～60Hz全區(qū)域連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使用？
一般電機(jī)利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進(jìn)行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運(yùn)轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機(jī)組合，或采用專用電機(jī)。
13.使用帶制動(dòng)器的電機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么？
制動(dòng)器勵(lì)磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸出功率時(shí)制動(dòng)器動(dòng)作，將造成過(guò)電流切斷。所以要在變頻器停止輸出后再使制動(dòng)器動(dòng)作。
14.想用變頻器傳動(dòng)帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機(jī)，電機(jī)卻不動(dòng)，清說(shuō)明原因
變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過(guò)電流(OCT)，所以不能起動(dòng)，作為對(duì)策，請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。
15.變頻器的壽命有多久？
變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消耗器件，如果對(duì)它們進(jìn)行定期的維護(hù)，可望有10年以上的壽命。
節(jié)能降耗是制造業(yè)永恒的目標(biāo)和宗旨，但對(duì)于工業(yè)企業(yè)，應(yīng)該了解在哪些情況下應(yīng)該使用變頻器，哪些場(chǎng)合不適宜使用變頻器，以及綜合考慮變頻器的配置總量，變頻器過(guò)多配置帶來(lái)的諧波危害已成為共識(shí)。因此要合理使用變頻器，從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
變頻器的溫度保護(hù)功能，是保障變頻器穩(wěn)定運(yùn)行不可缺少的一個(gè)條件；今天我們就講一下變頻器常見(jiàn)故障及處理方法，今天的主題“過(guò)溫保護(hù)”。
1、變頻器過(guò)溫保護(hù)及其必要性
變頻器的溫度保護(hù)功能，是保障變頻器穩(wěn)定運(yùn)行不可缺少的一個(gè)條件；在變頻器主回路功率器件中，整流橋、逆變橋都是半導(dǎo)體功率器件，由于半導(dǎo)體器件本身的工作溫度特性所限，不能超出器件本身允許的工作范圍；另外變頻器的電子線路中也不允許溫度過(guò)高。如果變頻器發(fā)生過(guò)溫，可能導(dǎo)致整機(jī)性能下降、器件老化加快、甚至出現(xiàn)炸機(jī)情況，所以溫度保護(hù)環(huán)節(jié)必不可少。
2、變頻器溫度檢測(cè)
?、偻ǔＷ冾l器要檢測(cè)進(jìn)風(fēng)口溫度，可以理解為環(huán)境溫度；整流橋附近的散熱器溫度，逆變橋附近的散熱器溫度，功率不同檢測(cè)點(diǎn)也不完全一樣。
?、谠谧冾l器研發(fā)之初，已經(jīng)通過(guò)了熱平衡的校核，即變頻器在額定負(fù)載下的發(fā)熱量，與變頻器的散熱量是平衡的，也就是說(shuō)變頻器工作于在正常工況下，變頻器不會(huì)發(fā)生過(guò)溫情況。
3、設(shè)計(jì)選型不當(dāng)引發(fā)的過(guò)溫問(wèn)題
?、僮冾l器容量與所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率不匹配，導(dǎo)致運(yùn)行電流大，最終導(dǎo)致變頻器過(guò)溫保護(hù)。
?、谧冾l器選型余量不夠，沒(méi)有充分考慮負(fù)載波動(dòng)、及過(guò)載重復(fù)周期。
?、圩冾l器用于高海拔地區(qū)，沒(méi)有充分考慮變頻器降容使用，原因是高海拔地區(qū)，空氣稀薄，會(huì)導(dǎo)致變頻器散熱效果變差。（當(dāng)然高海拔地區(qū)溫度比低海拔地區(qū)溫度低，這是對(duì)變頻器散熱有利的一方面）。
④變頻器長(zhǎng)期低頻運(yùn)行，導(dǎo)致變頻器自身的開(kāi)關(guān)損耗加大，導(dǎo)致變頻器過(guò)溫，這種情況下，需要將變頻器的運(yùn)行頻率提高，加大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減速比。
?、輰?duì)于環(huán)境溫度高，變頻器的散熱能力就差，需要考慮變頻器機(jī)柜安裝空調(diào)進(jìn)行散熱，或者考慮電控室整體安裝空調(diào)。
4、變頻器本身引發(fā)的過(guò)溫問(wèn)題
?、贉囟葯z測(cè)電路異常，導(dǎo)致過(guò)溫。
?、跍囟?font color="#0268CA">傳感器損壞，導(dǎo)致過(guò)溫。
?、圩冾l器自身的冷卻風(fēng)機(jī)損壞，DC24V風(fēng)機(jī)電源異常，導(dǎo)致的變頻器過(guò)溫。
?、軐?duì)于大功率變頻器，冷卻風(fēng)機(jī)的供電變壓器繞組抽頭電壓選擇不合適，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，不能滿足正常通風(fēng)量的需求。
對(duì)于大功率變頻器，冷卻風(fēng)機(jī)的供電變壓器保險(xiǎn)管熔斷，冷卻風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)。
5、成柜不當(dāng)引發(fā)的過(guò)溫問(wèn)題
①?zèng)]有充分考慮變頻器在機(jī)柜內(nèi)的安裝空間，需要按照變頻器的硬件手冊(cè)規(guī)定留有足夠的散熱空間。
?、谧冾l機(jī)柜通風(fēng)量不夠，導(dǎo)致變頻器產(chǎn)生的熱量不能被空氣帶走。
③變頻機(jī)柜結(jié)構(gòu)不合理，通常變頻機(jī)柜為下部為冷空氣進(jìn)入，頂部為熱空氣排出，一般按照空氣的自然流動(dòng)方向設(shè)計(jì)風(fēng)路。
多臺(tái)變頻器在機(jī)柜內(nèi)安裝，變頻器上下布置，導(dǎo)致上面的變頻器過(guò)溫故障。
6、使用不當(dāng)引發(fā)的過(guò)溫問(wèn)題
?、僮冾l器安裝環(huán)境中，空氣中存在大量的油氣、粉塵，長(zhǎng)時(shí)間工作后，相當(dāng)于在變頻器的散熱器表面涂上了一層油污，這種油污非常不利于散熱。需要在變頻器機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口處加裝過(guò)濾棉。
?、谧冾l器機(jī)柜通常安裝在電纜溝上面，如果機(jī)柜底部沒(méi)有做封堵，電纜溝內(nèi)的塵土、安裝碎屑等細(xì)小東西容易被吸入變頻器，導(dǎo)致散熱風(fēng)道堵塞，熱量不能散出最終導(dǎo)致變頻器過(guò)溫。
③變頻器安裝方向錯(cuò)誤，也可能導(dǎo)致變頻器過(guò)溫，一般變頻器要求垂直安裝，利于散熱。
?、茏冾l器的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置過(guò)高（P1800參數(shù)），導(dǎo)致自身開(kāi)關(guān)損耗加大，也可能導(dǎo)致變頻器過(guò)溫。
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