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nanjinglufu

    
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发表于:2011-08-26 11:22:15
楼主
1 变频器测量及保护电路
变频器的原理框图如图1 所示。
1.1 电流实际值检测
电流检测电路采用单相电源供电,87C196MC 的A/D 端口高速采样交流电流通过傅里叶分析确定电流的各次谐波分量,并通过求累计平均值的方法计算各次谐波分量的有效值。电流实际值检测电路图如图2 所示。
电流实际检测主要用于输出电压的修正,以及过电流、过载保护。
输出电压的修正分两部分:第一部分用I·R 补偿环节来改变输出电压US 的大小;第二部分用电流限制调节器改变输出电压US的大小。过电流、过载保护功能是为了保证变频器在异常工作情况下(如短路、过载等),不损坏变频器输出电流。当进行过电流过载计算后,若判断为过电流、过载,则立即发出封锁触发脉冲指令,迅速停止PWM 逆变器工作。



1.3 变频器过热检测
变频器功率开关管通/断时,造成功率开关器件的发热,这是功率开关器件损坏的主要原因之一。当检测到变频器温度过高时,封锁功率开关器件,进行停机保护。温度检测电路如图源所示。
图4 中,R+和R-分别接热电偶的两端。
1.4 外部接点信号输入检测
可通过外部接点信号输入进行开、停机控制,外部接点信号输入电路如图缘所示。


1.5 过电压保护电路
过电压保护电路如图6所示。由于本系统的SPWM 逆变器不能向电网回馈能量,当电动机突然停车时,电动机的机械能将转化为电能向直流侧电容C 充电,引起泵升电压。为了限制和消除泵升电压,保护功率器件,设置过电压保护电路是必要的。在图6 中,当电压升高超过设定值后,稳压管VS 击穿,使大功率器件VT 导通,电阻R 与地接通,电容C 中多余的能量将在电阻R 上发热释放掉,使直流环节的电压保持在基准值之下。

1.6 过电流保护电路
过电流保护电路如图7所示。过电流保护通过检测逆变器直流电路中的电流Id,将检测信号回馈给控制系统,当电流超过限定值时,会立即自动封锁6 路触发信号,实现保护。图7 中的R 为取样电阻,LM319 为电压比较器,RP 为电流整定电位器,VL为过电流发光二极管。当出现过电流时,A 点为高电平,自动封锁SLE4520 的输出端,保护主电路。

1.7 过温保护电路
在变频器工作过程中,功率器件会发热,严重时会造成器件的损坏。过温保护电路如图8 所示。
电路的核心是一个电位比较器,温度检测元件采用热敏电阻并将其装在功率器件的散热器上。当温度升高时,比较器输出翻转为低电平。这个信号将立即申请中断,中断服务程序将完成触发脉冲的封锁或停机等功能,实现保护。

1.8 电子热过载断电器
通过设定该项功能有效和具体的保护值后,当电动机出现过电流或过载时,就能避免变频器和电动机的损坏。因电动机的过载倍数比较大,故该值一般均设定为变频器额定值的105%,但当变频器和电动机容量不匹配时,应根据具体情况设定,如图9 所示。
2 变频器的保护功能与故障处理
现代通用变频器不但在产品性能上有很大提高,而且自诊断功能、报警及保护功能也非常齐全,熟悉这些功能对于正确使用变频器极其重要。
变频器的保护功能主要有过电流、过电压、欠电压、散热板过热、外部报警输入、逆变器过热、电动机过载、逆变器过载、熔断器烧断、通信出错、CPU出错和运转出错等。变频器在保护功能动作后,面板上会有相应的显示,指示故障原因。
过电流保护是电动机在加速、减速和恒速运转时,如果逆变器输出电流大于电流保护设定值时,就会引起的电流保护功能动作。
这时应检查电源电压是否在允许的范围内,输出回路是否短路,负载是否突然变化,加速时间是否不够等情况。相应地,可调整电源电压,检查输出回路绝缘,用绝缘电阻表测量电动机绝缘,消除突变负载,延长加速时间,增大变频器容量或查找噪声干扰源并进行清除。
引起过电压的原因与引起过电流的原因基本相同,处理的方法也基本相同。
发生欠电压保护时分两种情况:一种是选择了瞬时停电再起动功能的,变频器会自行起动,不输出报警信号;另一种是电压过低以至不能维持逆变器控制电路电压时,全部保护功能自动复位,这时应检查电源电压是否在允许的极限内、电源是否断相、同一电源系统中是否有大起动电流的负载等,并进行相应故障处理。
对外部报警输入造成的保护动作,应检查接线是否正确、负载是否太大、环境温度是否恰当、制动频率是否太高,并进行故障处理。
对热过载的情况,应根据面板显示的信息,相对应地检查环境温度是否在允许的范围内、电源电压是否在允许的范围内、冷却风扇是否正常工作、负载是否超过允许极限、变频器容量是否太小、电子热继电器的设定是否恰当等。
对通信、存储器等其他一些出错情况,应检查功能单元是否插好、接线是否正常等。
对于自己无法完成故障处理的情况,应通知供应商前来维修。

3 使用变频器时的其他注意事项
变频器使用过程中,除了日常维护和检查、保护与故障处理之外,还应注意以下一些事项。
3.1 接线与防止噪声时的注意事项
(1)选用在输出侧最大电流时,电压降在额定电压的2%以内的电缆尺寸。
(2)弱电控制线距离电力电源线至少100 mm以上,绝对不可放在同一导线槽内,并且在控制电路配线与主电路配线相交时,要成直角走线,如图10(a)所示。
(3)控制回路的配线应该采用屏蔽双绞线,双绞线的节距应在15 mm以下,如图10(b)所示。

(4)为了防止多路信号的相互干扰,信号线以分别绞合为宜,如图11 所示。
(5)如果操作指令来自远端,需要控制电路配线加长时,可以采用中间继电器控制,如图11所示。

(6)地线除了可防止触电以外,对防止噪声也很有效,故接地是必需的。
3.2 关于输入与输出的注意事项
虽然变频器有很多优点,但也可能引起一些问题,如产生高次谐波对电源的干扰、功率因数降低、无线电干扰、噪声和振动等。为了避免发生这些问题。必须在变频器的主电路中安装适当的电抗器。图12 所示为变频器的电抗器连接图。说明如下。

(1)在变频器中使用电力晶体管或IGBT高速开关可能会引起噪声,这将对附近10 MHz 以下频率的无线电测量及控制设备等的无线电波产生影响,必要时选用无线电干扰(RFI)抑制电抗器,能降低这类噪声。RFI 抑制电抗器的连接方法因变频器的容量不同而不同。小容量时每相导线按相同方向绕4圈以上,如图13(a)所示;容量变大时,若导线线径太大不好绕,则将4个电抗器固定在一起,三相导线按同方向穿过其内孔,如图13(b)、(c)所示。

(2)图14 所示的电抗器中以电源侧AC 电抗器最为重要。当电源容量大(即电源阻抗小)时,会使输入电流的高次谐波增高,使整流二极管或电解电容器的损耗增大而发生故障。为了减小外部干扰,在电源容量500 kV·A 以上,并且是变频器额定容量的10 倍以上时(见图14 中的容量范围),应连接选购件电源侧AC 电抗器(也称为电源协调用电抗器)。如果配线较长,且电感阻抗超过电源协调用电抗器阻抗值时,就没有必要用了。
另外,如果电源电压的不均衡度超过3%,应考虑使用电源协调用电抗器。不均衡度过大时,可能也会导致输入电缆的异常过热。

(3)功率因数校正DC电抗器用于校正功率因数。校正后的功率因数可达到0.9耀0.95。变频器制造商都有DC 电抗器供用户选用。
(4)由变频器驱动的电动机的振动和噪声比用常规电网驱动的要大,这是因为变频器输出的谐波增加了电动机的振动和噪声。若在变频器和电动机之间加入降低噪声用电抗器,则具有缓和金属音质的效果,噪声可降低5 dB左右。
(5)输入电压不能超过最大值,如果主电路外加输入电压超过极限,即使变频器没运行也会有问题发生。输入电压过低时,会使最大输出电压降低,所以在高速时会造成电动机转矩不足的现象。
(6)功率因数补偿可以使用DC 电抗器(见图12)。绝不可在变频器的输出端连接电容器来补偿功率因数,因为变频器输出的是PWM 电压,含有很多高次谐波,一旦连接电容器,由于谐波的作用,将增加变频器输出电流,可能会损坏变频器的大功率开关器件和连接的电容器。另外,变频器的输入侧功率因数取决于变频器的AC/DC 变换电路系统,绝不取决于电动机的功率因数,所以在变频器的输出侧连接电容器,并不能改善输入功率因数。
(7)当电动机运行于恒转矩调速范围内时,电动机电流(变频器输出电流)基本恒定,所以,铜损耗不变。然而,当电动机转速频率下降时,电动机自冷却风扇的冷却效果将会下降,所以使用时应该注意。换言之,当频率下降时,由于电动机散热效果变差,允许的电动机连续


seanb

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东莞大杨

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东莞大杨

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