通用型變頻器主電路

目前市場上國產(chǎn)變頻器主要以低壓通用型變頻器為主，為下文敘述方便，現(xiàn)簡要介紹通用型變頻器的主電路結構，從變頻器結構上分有交-交變頻器與交-直-交變頻器，從變頻性質分主要電壓源型變頻器與電流源型變頻器，目前國內生產(chǎn)的變頻器主要以電壓源型交-直-交變頻器為主。

其主電路主要由整流電路、濾波電路、逆變電路及制動單元等幾部分構成，其中IGBT(絕緣柵雙極晶體管)構成了變頻器主要硬件，各部分電路功能簡述如下:

1.整流電路

由VD1~VD6組成三相橋式全波整流電路將三相交流電整流成直流電。

2.濾波電路

整流電路輸出的直流電壓為脈動的直流電壓，因而需濾波電路濾去電壓波紋，同時它還在整流電路與逆變電路起到儲能作用。

3.逆變電路

由開關管V1~V6構成逆變電路將直流電壓逆變成三相頻率、電壓可調的交流電以驅動三相電動機，是變頻器實現(xiàn)變頻的關鍵環(huán)節(jié)。

4.限流電路

由限流電阻R及開關K構成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過大的電流可能損壞整流電路，為保護整流電路在變頻器上電瞬間限流電阻串聯(lián)到直流回路中，當電容充電到一定時間后通過開關K將電阻短路。

5.制動電路

由制動電阻RB及開關管VB構成，主要作用是用于消耗電動機反饋回來的能量，避免過高的泵升電壓損壞變頻器。

通用型G/P系列變頻器根據(jù)功率等級的不同，所選用的IGBT主要有歐派克、三菱、東芝等不同品牌，變頻器功率在18.5kW以下的機型主電路主要采用集整流、逆變、制動電路和溫度檢測為一體的七單元模塊構成，22kW及以上的機型采用整流模塊和三路兩單元逆變模塊構成。

變頻器常見故障及處理方法

隨著應用的不斷推廣，方便用戶使用，現(xiàn)將變頻器在使用中常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及處理方法例舉如下:

(1)故障P.OFF

變頻器上電顯示P.OFF延時1~2s后顯示0，表示變頻器處于待機狀態(tài)。在應用中若出現(xiàn)變頻器上電后一直顯示P.OFF而不跳0現(xiàn)象，主要原因有輸入電壓過低、輸入電源缺相及變頻器電壓檢測電路故障，處理時應先測量電源三相輸入電壓，R、S、T端子正常電壓為三相380V，如果輸入電壓低于320V或輸入電源缺相，則應排除外部電源故障。如果輸入電源正?？膳袛酁樽冾l器內部電壓檢測電路或缺相保護故障，對于G1/P1系列90kW及以上機型變頻器，故障原因主要為內部缺相檢測電路異常，缺相檢測電路由兩個單相380V/18.5V變壓器及整流電路構成，故障原因大多為檢測變壓器故障，處理時可測量變壓器的輸出電壓是否正常。

(2)故障ER08

變頻器出現(xiàn)ER08故障代碼表示變頻器處于欠壓故障狀態(tài)。主要原因有輸入電源過低或缺相、變頻器內部電壓檢測電路異常、變頻器主電路異常。通用變頻器電壓輸入范圍在320V~460V，在實際應用中變頻器滿載運行時,當輸入電壓低于340V時可能會出現(xiàn)欠壓保護，這時應提高電網(wǎng)輸入電壓或變頻器降額使用;若輸入電壓正常,變頻器在運行中出現(xiàn)ER08故障，則可判斷為變頻器內部故障，如圖1示可能為主回路中KS接觸器跳開，使限流電阻在變頻器運行時串聯(lián)到主回路中，這時若變頻器帶負載運行便會出現(xiàn)ER08故障，這時可排除是否為接觸器損壞或接觸器控制電路異常;若變頻器主回路正常，出現(xiàn)ER08報警的原因大多為電壓檢測電路故障，一般變頻器的電壓檢測電路為開關電源的一組輸出，經(jīng)過取樣、比較電路后給CPU處理器，當超過設定值時，CPU根據(jù)比較信號輸出故障封鎖信號，封鎖IGBT，同時顯示故障代碼。

(3)故障ER02/ER05

故障代碼ER02/ER05表示變頻器在減速中出現(xiàn)過流或過壓故障，主要原因為減速時間過短、負載回饋能量過大未能及時被釋放。若電機驅動慣性較大的負載時，當變頻器頻率(即電機的同步轉速)下降時電機的實際轉速可能大于同步轉速，這時電機處于發(fā)電狀態(tài)，此部分能量將通過變頻器的逆變電路返回到直流回路，從而使變頻器出現(xiàn)過壓或過流保護?，F(xiàn)場處理時在不影響生產(chǎn)工藝的情況下可延長變頻器的減速時間，若負載慣性較大，又要求在一定時間內停機時，則要加裝外部制動電阻和制動單元，G2/P2系列變頻器22kW以下的機型均內置制動單元,只需加外部制動電阻即可，電阻選配可根據(jù)產(chǎn)品說明中標準選用，對于功率22kW以上的機型則要求外加制動單元和制動電阻。

ER02/ER05故障一般只在變頻器減速停機過程中才會出現(xiàn)，如果變頻器在其它運行狀態(tài)下出現(xiàn)該故障，則可能是變頻器內部的開關電源部分，如電壓檢測電路或電流檢測電路異常而引起的。

(4)故障ER17

代碼ER17表示電流檢測故障，通用變頻器電流檢測一般采用電流傳感器，通過檢測變頻器兩相輸出電流來實現(xiàn)變頻器運行電流的檢測、顯示及保護功能，輸出電流經(jīng)電流傳感器(如圖2示中H1、H2為電流傳感器)輸出線性電壓信號，經(jīng)放大比較電路輸送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)不同信號判斷變頻器是否處于過電流狀態(tài)，如果輸出電流超過保護值，則故障封鎖保護電路動作，封鎖IGBT脈沖信號，實現(xiàn)保護功能。

變頻器出現(xiàn)ER17故障主要原因為電流傳感器故障或電流檢測放大比較電路異常，前者可通過更換傳感器解決，后者大多為相關電流檢測IC電路或IC芯片工作電源異常，可通過更換相關IC或維修相關電源解決。

(5)故障ER15

代碼ER15表示逆變模塊IPM、IGBT故障，主要原因為輸出對地短路、變頻器至電機的電纜線過長(超過50m)、逆變模塊或其保護電路故障。現(xiàn)場處理時先拆去電機線,測量變頻器逆變模塊，觀察輸出是否存在短路，同時檢查電機是否對地短路及電機線是否超過允許范圍，如上述均正常，則可能為變頻器內部IGBT模塊驅動或保護電路異常。一般IGBT過流保護是通過檢測IGBT導通時的管壓降動作的。

當IGBT正常導通時其飽和壓降很低，當IGBT過流時管壓降VCE會隨著短路電流的增加而增大，增大到一定值時,檢測二極管DB將反向導通，此時反向電流信號經(jīng)IGBT驅動保護電路送給CPU處理器，CPU封鎖IGBT輸出,以達到保護作用。如果檢測二極管DB損壞，則變頻器會出現(xiàn)ER15故障，現(xiàn)場處理時可更換檢測二極管以排除故障。

(6)故障ER11

ER11故障表示變頻器過熱，可能的原因主要有:風道阻塞、環(huán)境溫度過高、散熱風扇損壞不轉及溫度檢測電路異?！，F(xiàn)場處理時先判斷變頻器是否確實存在溫度過高情況，如果溫度過高可先按以上原因排除故障;若變頻器溫度正常情況下出現(xiàn)ER11報警，則故障原因為溫度檢測電路故障?？滴?2kW以下機型采用的七單元逆變模塊，內部集成有溫度元件，如果模塊內此部分電路故障也會出現(xiàn)ER11報警，另一方面當溫度檢測運算電路異常時也會出現(xiàn)同樣故障現(xiàn)象。