矿用变频器原理及常见故障处理.ppt

1、上海华欣电气上海华欣电气晋乐晋乐 目目 录录1.矿用防爆变频器的主要组成2.变频器结构及其组成部分 2.1 变频器结构 2.2 变频器的组成部分3.变频器自身的保护功能 3.1变频器自身的保护功能分类 3.2分类详细介绍4.主回路常见故障现象、原因和处理方法 4.1变频器基本控制回路介绍 4.2变频器基本控制回路常见故障示例及分析 4.3变频器主要电路故障分析和处理 5.主要电路故障分析和处理 5.1 主要电路介绍 5.2 主回路常见故障、原因及处理方法 Con.Con.1 矿用防爆变频器的主要组成散热部分主回路防爆部分矿用防暴矿用防暴变频器变频器防爆外壳防爆外壳散热片、热管等散热片、热管等变

2、频器变频器PLC、继电器等、继电器等散热部分 外围控制部分 Con.Con.2.1 变频器结构 Con.Con.2.2 变频器的主要组成部分 Con.Con.2.2 变频器的主要组成部分它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：开关电 源、输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是：利用信号来开关逆变器的半导体器件；提供操作变频器的各种控制信号；监视变频器的工作状态，提供保护功能。控制电路控制电路将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。逆变器逆变器中间电路，有以下三种作用：使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变 器使用。通过开关电源为各个控制

3、线路供电。可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。中间电路中间电路它与它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型：可控的和不可控的整流器整流器 Con.Con.3.1变频器自身的保护功能分类（1）逆变器保护）逆变器保护（3）其他保护）其他保护（2）异步电动机的保护）异步电动机的保护逆变器控制逆变器控制电路中的保电路中的保护电路，可护电路，可分为三种分为三种 Con.Con.3.2.1 逆变器保护 逆变器输出电流超过额定值，且持续流通超过规定时间，为防止逆变器器件、电线等损坏，要停止运转，恰当的保护需要反时限特性，采用热继电器或电子热保护，过载是由于负载的GD2（惯性

4、）过大或因负载过大使电动机堵转而产生。1.瞬时过电流保护2.过载保护4.瞬时电压保护3.再生过电压保护5.接地过电流保护应用逆变器使电动机快速减速时，由于再生功率使直流电路电压升高，有时超过容许值，可以采取停止逆变器运转或停止快速的方法，防止过电压。对于毫秒级内的瞬时断电，控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数10ms以上时，通常不仅控制电路误动作，主电路也不供电，所以检测出后使逆变器停止运转。逆变器负载接地时，为了保护逆变器，要有接地过电流保护功能。但为了保证人身安全，需要装设漏电保护断路器。用用于逆变电流负载侧短路等，流过逆变电器回件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时停止逆变器运转，切断

5、电流，变流器的输出电流达到异常值也得同样停止逆变器运转。逆变逆变器器保护保护适适用用情情况况6.冷却风机异常有冷却风机的装置，当风机异常时装置内温度将上升，因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，检测出异常后停止逆变电器工作。Con.Con.3.2.2 异步电动机的保护 逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停止逆变器运转。1.过载保护2.超速保护过过载检测装置与逆变器保护共用，但考虑低速运转的过热时，在异步电动机内埋入温度检出器，或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。动作过频时，应考虑减轻电动机负荷，增加电动机及逆变器的容量等。异步电动异步电动机的保护机的保护适用情况适

6、用情况 Con.Con.3.2.3 其他保护减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升，为防止再生过电压电路保护动作，在直流电压下降之前要进行控制，抑制频率下降，防止不能运转（失速）。1.防止失速过电流2.防止失速再生过电压加速时，如果异步电动机跟踪迟缓，则过电流保护电路动作，运转就不能继续进行（失速）。所以，在负载电流减小之前要进行控制，抑制频率上升或使频率下降。对于恒速运转中的过电流，有时也进行同样的控制。其他保护其他保护适用情况适用情况 Con.Con.4.变频器控制回路的抗干扰措施由于变频器主由于变频器主回路的非线性回路的非线性（进行开关动（进行开关动作），作），变频器本身就变频器本身就

7、是谐波干扰源是谐波干扰源其周边控制回其周边控制回路却是小能量，路却是小能量，弱信号回路弱信号回路极易遭受其他极易遭受其他装置产生的干装置产生的干扰扰造成变频器自身造成变频器自身和周边设备无法和周边设备无法正常工作，正常工作，因此因此变频器在安装使变频器在安装使用时，必须对控用时，必须对控制回路采取抗干制回路采取抗干扰措施。扰措施。（2）干扰的基本类型及抗干扰措施 静电耦合干扰，指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合在电缆中产生的电势。当加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就会不太明显，也可在两电缆间设置屏敝导体，再将屏蔽导体接地。静电感应干扰，指周围电气回路产生的磁通变化在

8、电缆中感应出的电势。其强度取决于干扰源电缆产生的磁通大小、控制电缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制电缆间的相对角度。可将控制电缆与主回路电缆或其他动力电缆分离铺设。分离距离通常应在30cm以上（最少不低于10cm）。分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设，也可将控制导体绞合，绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。电波干扰，指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。抗干扰措施同，必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用的铁箱务必接地。接触不良干扰，指变频器控制电缆的电接点及继电器触点接触不良，电阻发生变化在电缆中产生的干扰，对此，采用并联触点或提高电器件等级来解决。对于电缆连接点应

9、定期做拧紧加固处理。电源线传导干扰：指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其它设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器；装设绝缘变压器，且屏蔽接地。接地干扰：指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会产生电位差，产生干扰。措施：速度给定的控制电缆取 1点接地，接地线不作为信号的通路使用。电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其它接地端子共用，并尽量减少接地端子引接点的电阻，一般不大于100d。Con.Con.4.1 变频器基本控制回路介绍变频器

10、变频器的基本的基本控制回控制回路路 一般一般而言，而言，同外部同外部进行信进行信号交流号交流的基本的基本回路分回路分为为420MA电流信号回路（模拟）；电流信号回路（模拟）；010V/05V电压信号回路（模拟）。电压信号回路（模拟）。开关信号回路，变频器的开停指令，正反转指令开关信号回路，变频器的开停指令，正反转指令等（数字）等（数字）模模拟拟数数字字外部控制，指令信号通过上述外部控制，指令信号通过上述基本回路导入变频器，同时干基本回路导入变频器，同时干扰源也在其回路上产生干扰电扰源也在其回路上产生干扰电势，以控制电缆为媒介侵入变势，以控制电缆为媒介侵入变频器。频器。Con.Con.4.2 变

11、频器基本控制回路常见故障示例及分析1变频器无故障显示，但不能高速运行变频器无故障显示，但不能高速运行 我厂一台变频器状态我厂一台变频器状态正常，但调不到高速运行，经检查，变频器并无故障，参数设置正常，但调不到高速运行，经检查，变频器并无故障，参数设置正确，调速输入信号正常，上电运行时测试出现变频器直流母线正确，调速输入信号正常，上电运行时测试出现变频器直流母线电压只有电压只有 450V左右，正常值为左右，正常值为580600V，再测输入侧，发现，再测输入侧，发现缺了一相。缺了一相。故障示例故障示例故障原因是输入侧的一个空气开关的一相接触不良造成的，为什故障原因是输入侧的一个空气开关的一相接触不

12、良造成的，为什么变频器输入缺相不报警仍能在低频段工作呢么变频器输入缺相不报警仍能在低频段工作呢?实际上变频器缺一实际上变频器缺一相输入时，是可以工作的，多数变频器的母线电压下限为相输入时，是可以工作的，多数变频器的母线电压下限为400V，即是当直流母线电压降至即是当直流母线电压降至400V以下时，变频器才报告直流母线低以下时，变频器才报告直流母线低电压故障。当两相输入时，直流母线电压为电压故障。当两相输入时，直流母线电压为380*1.2452V400V当变频器不运行时，由于平波电容的作用，直流电压也可达到正常当变频器不运行时，由于平波电容的作用，直流电压也可达到正常值，新型的变频器都是采用值，

13、新型的变频器都是采用PWM控制技术，调压调频的工作在逆控制技术，调压调频的工作在逆变桥完成，所以在低频段输入缺相仍可以正常工作，但因为输入电变桥完成，所以在低频段输入缺相仍可以正常工作，但因为输入电压低输出电压低，造成异步电机转矩低，频率上不去。压低输出电压低，造成异步电机转矩低，频率上不去。原因分析原因分析及解决方案及解决方案1 1Con.Con.4.2 变频器基本控制回路常见故障示例及分析2变频器显示过流变频器显示过流故障示例故障示例出现这种故障显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力出现这种故障显示时，首先检查加速时间参数是否太短，力矩提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。如果无这些矩

14、提升参数是否太大，然后检查负载是否太重。如果无这些现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检现象，可以断开输出侧的电流互感器和直流侧的霍尔电流检测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，测点，复位后运行，看是否出现过流现象，如果出现的话，很可能是很可能是 1PM模块出现故障，因为模块出现故障，因为1PM模块内含有过压过模块内含有过压过流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能，而这些故流、欠压、过载、过热、缺相、短路等保护功能，而这些故障信号都是经模块控制引脚的输出障信号都是经模块控制引脚的输出Fn引脚传送到微控器的，引脚传送到微控器的，微控器接收到故障信息后，一方面封锁脉

15、冲输出，另一方面微控器接收到故障信息后，一方面封锁脉冲输出，另一方面将故障信息显示在面板上，一般更换将故障信息显示在面板上，一般更换1PM模块。模块。原因分析原因分析及解决方案及解决方案2 2Con.Con.4.2 变频器基本控制回路常见故障示例及分析3变频器显示过压故障变频器显示过压故障故障示例故障示例变频器出现过压故障，一般是雷雨天气，由于雷电串入变频器变频器出现过压故障，一般是雷雨天气，由于雷电串入变频器的电源中，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸，在这种的电源中，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸，在这种情况下，通常只须断开变频器电源情况下，通常只须断开变频器电源 1min左右，再

16、合上电源，左右，再合上电源，即可复位；另一种情况是变频器驱动大惯性负载，就出现过压即可复位；另一种情况是变频器驱动大惯性负载，就出现过压现象，因为这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在现象，因为这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，当这种能量足化为电能，并被变频器直流侧的平波电容吸收，当这种能量足够大时，就会产生所谓的够大时，就会产生所谓的“泵升现象泵升现象”，变频器直流侧的电压，变频器直流侧的电压会超过直流母线的最大电压而跳闸，对于这种故障，一是将减会超过直流母线的最大电压而跳闸，对于这种故障，一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元；二是将速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。变频器的停止方式设置为自由停车。原因分析原因分析及解决方案及解决方案3 3Con