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變頻器主要用途是什么,？一般用于哪些項目上,。

變頻器 （frequency changer / frequency converter）是一種用來改變交流電頻率的電氣設備。此外,，它還具有改變交流電電壓的輔助功能,。 過去，變頻器一般被包含在電動發(fā)電機,、旋轉轉換器等電氣設備中,。隨著半導體電子設備的出現，人們已經可以生產完全獨立的變頻器,。 變頻器通常包含2個組成部分：整流器（rectifier）和逆變器（Inverter）,。其中，整流器將輸入的交流電轉換為直流電,，逆變器將直流電再轉換成所需頻率的交流電,。除了這2個部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池,。其中,，變壓器用來改變電壓并可以隔離輸入/輸出的電路，電池用來補償變頻器內部線路上的能量損失,。 不同的變頻器能夠處理的電源功率是不一樣的,，從幾瓦到幾兆瓦都有。 [編輯本段]變頻器的應用 變頻器除了可以用來改變交流電源的頻率之外,，還可以用來改變交流電動機的轉速和扭矩,。在該應用環(huán)境下，最典型的變頻器結構是三相二級電壓源變頻器,。該變頻器通過半導體開關和脈沖寬度調制（PWM）來控制各相電壓,。 另外，變頻器還可以在航空航天業(yè)中,。例如：飛機上的電力設備通常需要400Hz的交流電,，而地面上使用的交流電一般為50Hz或60Hz,。因此，當飛機停在地面上時,，需要使用變頻器將地面上的50Hz或60Hz的交流電變?yōu)?00Hz的交流電供飛機使用,。 [編輯本段]變頻器的故障原因及預防措施 變頻器由主回路、電源回路,、IPM驅動及保護回路,、冷卻風扇等幾部分組成。其結構多為單元化或模塊化形式,。由于使用方法不正確或設置環(huán)境不合理,，將容易造成變頻器誤動作及發(fā)生故障，或者無法滿足預期的運行效果,。為防患于未然,，事先對故障原因進行認真分析尤為重要。 1.1 主回路常見故障分析 主回路主要由三相或單相整流橋,、平滑電容器,、濾波電容器、IPM逆變橋,、限流電阻,、接觸器等元件組成。其中許多常見故障是由電解電容引起,。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內部溫度所決定,，在回路設計時已經選定了電容器的型號，所以內部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用,。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命,，一般溫度每上升10 ℃，壽命減半,。因此一方面在安裝時要考慮適當的環(huán)境溫度,，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數的交流或直流電抗器可以減少脈動電流,，從而延長電解電容器的壽命,。 在電容器維護時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況,，當靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5 MΩ以下時,，應考慮更換電解電容器,。 1.2 主回路典型故障分析 故障現象：變頻器在加速、減速或正常運行時出現過電流跳閘,。 首先應區(qū)分是由于負載原因,，還是變頻器的原因引起的,。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流,，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設定值,，而三相電壓和電流是平衡的，則應考慮是否有過載或突變,，如電機堵轉等,。在負載慣性較大時，可適當延長加速時間,，此過程對變頻器本身并無損壞,。若跳閘時的電流，在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設定范圍內,，可判斷是IPM模塊或相關部分發(fā)生故障,。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V,、W,， 分別與直流側的P、N端子之間的正反向電阻,，來判斷IPM模塊是否損壞,。如模塊未損壞，則是驅動電路出了故障,。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘,，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅動電路故障；而加速時IPM模塊過流,，則是下半橋的模塊或其驅動電路部分故障,，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進入變頻器內部或環(huán)境潮濕引起,。 1.3 控制回路故障分析 控制回路影響變頻器壽命的是電源部分,，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，其原理與前述相同,，但這里的電容器中通過的脈動電流,，是基本不受主回路負載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定,。由于電容器都焊接在電路板上,，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據電容器環(huán)境溫度以及使用時間,，來推算是否接近其使用壽命,。 電源電路板給控制回路、IPM驅動電路和表面操作顯示板以及風扇等提供電源，這些電源一般都是從主電路輸出的直流電壓,，通過開關電源再分別整流而得到的,。因此，某一路電源短路,，除了本路的整流電路受損外,，還可能影響其他部分的電源，如由于誤操作而使控制電源與公共接地短接,，致使電源電路板上開關電源部分損壞,，風扇電源的短路導致其他電源斷電等。一般通過觀察電源電路板就比較容易發(fā)現,。 邏輯控制電路板是變頻器的核心,，它集中了CPU、MPU,、RAM,、EEPROM等大規(guī)模集成電路，具有很高的可靠性,，本身出現故障的概率很小,，但有時會因開機而使全部控制端子同時閉合，導致變頻器出現EEPROM故障,，這只要對EEPROM重新復位就可以了,。 IPM電路板包含驅動和緩沖電路，以及過電壓,、缺相等保護電路,。從邏輯控制板來的PWM信號，通過光耦合將電壓驅動信號輸入IPM模塊,，因而在檢測?？斓耐瑫r，還應測量IPM模塊上的光耦,。 1.4 冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風扇,。其中冷卻風扇壽命較短，臨近使用壽命時,，風扇產生震動,，噪聲增大最后停轉，變頻器出現IPM過熱跳閘,。冷卻風扇的壽命受陷于軸承,，大約為10000～35000 h。當變頻器連續(xù)運轉時,，需要2～3年更換一次風扇或軸承,。為了延長風扇的壽命,，一些產品的風扇只在變頻器運轉時而不是電源開啟時運行。 1.5 外部的電磁感應干擾 如果變頻器周圍存在干擾源,，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內部，引起控制回路誤動作,，造成工作不正?；蛲C，嚴重時甚至損壞變頻器,。減少噪聲干擾的具體方法有：變頻器周圍所有繼電器,、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置,，如RC浪涌吸收器,，其接線不能超過20 cm；盡量縮短控制回路的配線距離,，并使其與主回路分離,；變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距,；變頻器距離電動機很遠時（超過100 m）,，這時一方面可加大導線截面面積，保證線路壓降在2%以內,，同時應加裝變頻器輸出電抗器,，用來補償因長距離導線產生的分布電容的充電電流。變頻器接地端子應按規(guī)定進行接地,，必須在專用接地點可靠接地,，不能同電焊、動力接地混用,；變頻器輸入端安裝無線電噪聲濾波器,，減少輸入高次諧波，從而可降低從電源線到電子設備的噪聲影響,；同時在變頻器的輸出端也安裝無線電噪聲濾波器,，以降低其輸出端的線路噪聲。 1.6 安裝環(huán)境 變頻器屬于電子器件裝置,，對安裝環(huán)境要求比較嚴格,，在其說明書中有詳細安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下,，若確實無法滿足這些要求,，必須盡量采用相應抑制措施：振動是對電子器件造成機械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合,，應采用橡膠等避振措施,；潮濕,、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良,、絕緣降低而形成短路,，作為防范措施，應對控制板進行防腐防塵處理,，并采用封閉式結構,；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導體器件,，應根據裝置要求的環(huán)境條件安裝空調或避免日光直射,。 除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風扇也是非常必要的,。對于特殊的高寒場合,，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應采取設置空氣加熱器等必要措施,。 1.7 電源異常 電源異常大致分以下3種,，即缺相、低電壓,、停電,，有時也出現它們的混合形式。這些異?，F象的主要原因,，多半是輸電線路因風、雪,、雷擊造成的,，有時也因為同一供電系統(tǒng)內出現對地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異,。除電壓波動外,，有些電網或自行發(fā)電的單位，也會出現頻率波動,，并且這些現象有時在短時間內重復出現,，為保證設備的正常運行，對變頻器供電電源也提出相應要求,。 如果附近有直接啟動的電動機和電磁爐等設備,，為防止這些設備投入時造成的電壓降低，其電源應和變頻器的電源分離,，減小相互影響,。 對于要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設備，除選擇合適價格的變頻器外,，還應預先考慮電機負載的降速比例,。當變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時,，失壓回復后，通過測速電機測速來防止在加速中的過電流,。 對于要求必須連續(xù)運行的設備,，應對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器,，雖然在缺相狀態(tài),，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大,，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響,，應及早檢查處理,。 1.8 雷擊、感應雷電 雷擊或感應雷擊形成的沖擊電壓,，有時也會造成變頻器的損壞,。此外，當電源系統(tǒng)一次側帶有真空斷路器時,，短路開閉會產生較高的沖擊電壓,。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件,。真空斷路器應增加RC浪涌吸收器,。若變壓器一次側有真空斷路器，應在控制時序上,，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開,。 2 變頻器本身的故障自診斷及預防功能 老型號的晶體管變頻器主要有以下缺點：容易跳閘、不容易再啟動,、過負載能力低,。由于IGBT及CPU的迅速發(fā)展，變頻器內部增加了完善的自診斷及故障防范功能,，大幅度提高了變頻器的可靠性,。 如果使用矢量控制變頻器中的“全領域自動轉矩補償功能”，其中的“啟動轉矩不足”,、“環(huán)境條件變化造成出力下降”等故障原因,，將得到很好的克服。該功能是利用變頻器內部的微型計算機的高速運算,，計算出當前時刻所需要的轉矩,，迅速對輸出電壓進行修正和補償，以抵消因外部條件變化而造成的變頻器輸出轉矩變化,。 此外,，由于變頻器的軟件開發(fā)更加完善,，可以預先在變頻器的內部設置各種故障防止措施，并使故障化解后,，仍能保持繼續(xù)運行,，例如：對自由停車過程中的電機進行再啟動；對內部故障自動復位并保持連續(xù)運行,；負載轉矩過大時,，能自動調整運行曲線，能夠對機械系統(tǒng)的異常轉矩進行檢測,。 造成變頻器故障的原因是多方面的,，只有在實踐中，不斷摸索總結,，才能及時消除各種各樣的故障,。 [編輯本段]變頻器的構成 變頻器主要是由主電路、控制電路組成,。 主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容,。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構成,，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”,。 （1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器,，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器,，由于其功率方向可逆,，可以進行再生運轉。 （2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中,，含有電源6倍頻率的脈動電壓,，此外逆變器產生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動,，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）,。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量,，可以省去電感采用簡單的平波回路,。 （3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率,，以所確定的時間使6個開關器件導通,、關斷就可以得到3相交流輸出,。以電壓型PWM逆變器為例示出開關時間和電壓波形。 控制電路是給異步電動機供電（電壓,、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路,，它有頻率、電壓的“運算電路”,，主電路的“電壓,、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”,，將運算電路的控制信號進行放大的“驅動電路”,，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。 （1）運算電路：將外部的速度,、轉矩等指令同檢測電路的電流,、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓,、頻率。 （2）電壓,、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓,、電流等。 （3）驅動電路：驅動主電路器件的電路,。它與控制電路隔離使主電路器件導通,、關斷。 （4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg,、plg等)的信號為速度信號,，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉,。 （5）保護電路:檢測主電路的電壓,、電流等，當發(fā)生過載或過電壓等異常時,，為了防止逆變器和異步電動機損壞,，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值,。 [編輯本段]變頻器應用維護保養(yǎng) 由于變頻器能適應生產工藝的多方面要求,，尤其是在工業(yè)自動化控制應用上，交流變頻調速技術已經上升為工業(yè)自動化控制的主流,。交流調速系統(tǒng)的性能已經可以和直流調速系統(tǒng)相匹敵,，甚至可以超過直流系統(tǒng)。它采用的全數字控制方式,，使信息處理能力大幅度地增強,。同時它將實用經驗和技巧不斷地融入軟件功能中,，采用模擬控制方式無法實現的復雜控制在今天都已成為可能，使變頻器的可靠性,、可使用性,、可維護性功能得以充實。由于變頻器具有調速性能好,、調速范圍寬和運行效率高,，使用操作方便，且宜于同其它設備接口等一系列優(yōu)點,，所以應用越來越廣泛,。多年來，我們在生產實際應用中不斷學習,，積累了一些變頻器的維護保養(yǎng)和維修的經驗,。 2、維護保養(yǎng) 由于電力電子技術和微電子技術的快速發(fā)展,，變頻器改型換代速度也比較快,，不斷推出新型產品，性能不斷提高,，功能不斷充實,、增強。現在國內市場銷售的變頻器品牌比較多,，如Danfoss,、ABB、SIEMENS,、GE,、Schneider等等，國產變頻器品牌比較多,，雖然種類繁多,，但功能及使用上卻基本類似?？偟膩碇v,，其使用、維護保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的,。在實際應用中,，變頻器受周圍的溫度、濕度,、振動,、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會有一些變化,。如使用合理,、維護得當，則能延長使用壽命,，并減少因突然故障造成的生產損失,。如果使用不當，維護保養(yǎng)工作跟不上去,，就會出現運行故障,，導致變頻器不能正常工作，甚至造成變頻器過早的損壞,，而影響生產設備的正常運行,。因此日常維護與定期檢查是必不可少的。 2.1日常維護與檢查 對于連續(xù)運行的變頻器,，可以從外部目視檢查運行狀態(tài),。定期對變頻器進行巡視檢查，檢查變頻器運行時是否有異?，F象,。通常應作如下檢查： (1)環(huán)境溫度是否正常，要求在-10℃～+40℃范圍內,，以25℃左右為好,； (2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓,、頻率等各種數據是否正常,； (3)顯示面板上顯示的字符是否清楚,，是否缺少字符,； (4)用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味,； (5)變頻器風扇運轉是否正常,，有無異常，散熱風道是否通暢,； (6)變頻器運行中是否有故障報警顯示,； (7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值。極限是418V(380V×1.1),，如果主電路外加輸入電壓超過極限,，即使變頻器沒運行，也會對變頻器線路板造成損壞,。

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源,，以實現電機的變速運行的設備。其中控制電路完成對主電路的控制,，整流電路將交流電變換成直流電,，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波,，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說,，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路,。 1. 整流器 ，它與單相或三相交流電源相連接,，產生脈動的直流電壓,。 2. 中間電路，有以下三種作用： a. 使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑,，供逆變器使用,。 b. 通過開關電源為各個控制線路供電。 c. 可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能,。 3. 逆變器 ,，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。 4. 控制電路 ,，它將信號傳送給整流器,、中間電路和逆變器，同時它也接收來自這些部分的信號,。其主要組成部分是：輸出驅動電路,、操作控制電路。主要功能是： a. 利用信號來開關逆變器的半導體器件,。 b. 提供操作變頻器的各種控制信號,。 c. 監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護功能,。