變頻調(diào)速技術(shù)是怎樣發(fā)展起來的？

變頻可以調(diào)速這個概念，可以說是交流電動機“與生俱來”的。同步電動機不消說，即使是異步電動機，其轉(zhuǎn)速也是取決于同步轉(zhuǎn)速(即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速)的

n=n1(1-S)………………(1-1)

式中：n——電動機的轉(zhuǎn)速，m/min

n1——電動機的同步轉(zhuǎn)速，r/min

S——電動機的轉(zhuǎn)差率

而同步轉(zhuǎn)速則主要取決于頻率

n1=60f/p………………(1-2)

式中：f——頻率，Hz

p——磁極對數(shù)

所以說，交流電動機從誕生之日起，就已經(jīng)知道改變頻率可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速了。但當時，還不具備改變頻率的手段。

閘流管的問世，使變頻調(diào)速的夢想出現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)的希望。但那設(shè)備的龐大與昂貴，使它無法進入實用的階段。

直到20世紀的60年代，隨著晶閘管的出現(xiàn)及其應用技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速開始進入實用的階段。但由于許多技術(shù)問題解決得還不夠完善，調(diào)速系統(tǒng)的性能指標難以和直流電機相匹敵，因而未能達到推廣應用的階段。

70年代末期以來，一方面，矢量控制理論的提出和實施，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能指標達到了與直流電機調(diào)速系統(tǒng)十分接近的地步；另一方面，電力電子器件的飛速發(fā)展，也使SPWM調(diào)制技術(shù)日臻完善，變頻調(diào)速器的體積越做越小，價格也達到了用戶能夠接受的程度。變頻調(diào)速這才進入了普及應用的階段。

變頻調(diào)速為什么常縮寫成VVVF？

VVVF的全稱是Variable Voltage Variable Frequency，意思是“變壓變頻”。

原來，在交流異步電動機內(nèi)，外加的電源電壓主要和繞組的反電勢相平衡，而繞組的反電勢則與電流的頻率和每極下的磁通量有關(guān)：

U≈E=4.44 W1ff=Keff

可見，磁通量的大小與電壓和頻率的比值有關(guān)：

f≈U/Kef=Ke'·U/f

式中：U——電源相電壓

E1——每相定子繞組的反電勢

W1——每相定子繞組的匝數(shù)

f——每個磁極下的磁通量

Ke、Ke'——常數(shù)

式(1-4)表明：當頻率下降時，如果電壓不變，則磁通量將增加，引起電機鐵心的飽和。這當然是不允許的。因此，為了保持電機內(nèi)的磁通量基本不變，在改變頻率的同時，也必須改變電壓。

交—直—交是什么意思？

變頻裝置有兩大類：一類是由工業(yè)頻率直接轉(zhuǎn)接成可變頻率的，稱為“交—交變頻”。另一類就是“交—直—交變頻”，意思是：先把工業(yè)頻率的交流整流成直流，再把直流“逆變”成頻率可變的交流。

交—直—交的電路結(jié)構(gòu)

SPWM代表什么？

SPWM的全稱是Sine Pulse Width Modulation，意思是正弦脈沖寬度調(diào)制。這是實現(xiàn)改變頻率的同時也改變電壓的一種調(diào)制方式。

變壓變頻的基本方式有兩種：

(1) 在改變頻率的同時也改變幅值，稱為脈幅調(diào)制，簡寫為PAM，如圖1-3a所示。

(2) 在改變頻率時，脈沖的幅值不變，而通過改變脈沖的占空比來改變其平均電壓，稱為脈寬調(diào)制，簡寫為PWM。

SPWM的特點是：脈沖序列中的脈沖寬度和脈沖間的間隔寬度是按正弦規(guī)律安排的。

常用的開關(guān)器件有哪些？

目前，在中、小型變頻調(diào)速器中用得最多的是功率晶體管，為了提高放大倍數(shù)，常做成達林頓管，一般電路圖中仍畫成單管，代表符號是CTR或BTR。

容量較大的變頻調(diào)速器中則常用可關(guān)斷晶閘管，其代表符號是GTO。

已經(jīng)進入實用階段的最新器件有：絕緣柵雙極晶體管，代號IGBT，所示。正在開發(fā)并已經(jīng)取得成果的新品種還有不少。

變頻調(diào)速器的主電路是怎樣構(gòu)成的？

交—直—交電壓型變頻調(diào)速器主電路的基本結(jié)構(gòu)如圖。圖中，DR是三相整流。RA是限流電阻，限制變頻器剛合上電源時，對濾波電容C的充電電流。當C充電到一定程序后，晶閘管VT導通，RA將不再起限流作用。功率晶體管V1~V6組成三相逆變橋，將直流電逆變成三相交流電后供電給電動機M。二極管V01~V06的作用是：在逆變過程中，當晶體管的e極電位高于c集電位時提供續(xù)流回路；在電動機降速過程中提供能量反饋(再生)回路。RB是電動機在再生制動過程中的耗能電阻，VB在電動機降速過程中導通，提供耗能回路。如RB阻值太大，可在接線端P和DB之間接入外接制動電阻。

如電動機驅(qū)動的是連續(xù)恒定負載(如風機)，則可以。但對于連續(xù)變動負載、繼續(xù)負載和短時負載來說，則只能作參考，而不能作依據(jù)。這是因為，在這些負載中，決定電動機容量的主要因素是發(fā)熱問題。只要溫升不超過允許范圍，短時間的過載(在過載能力范圍內(nèi))對電動機來說是正常。例如，一臺3.7kW的電動機，在實際工作中，其輸出功率有時可達4.0kW或4.5kW。而變頻調(diào)速器的過載能力則十分有限。在大多數(shù)情況下，變頻器的容量應放大一檔。

變頻器的頻率調(diào)節(jié)范圍如何？

通用型變頻調(diào)速器的最高輸出頻率一般不高于400Hz；最低輸出頻率不低于0.1Hz。各種變頻器的調(diào)頻范圍各不相同。

我國工業(yè)用的普通電動機，最高工作頻率不宜超過100Hz

什么是頻率精度？

通常，當頻率為數(shù)字量設(shè)定時，精度高些(誤差小些)，而在頻率精度是指變頻器的實際輸出頻率與設(shè)定頻率之間的誤差大小，也叫頻率準確度或頻率穩(wěn)定度。

模擬設(shè)定時，精度高些(誤差小些)，而在模擬量設(shè)定時，精度低些(誤差大些)。

“頻率分辨率”的含義是什么？

頻率分辨率指的是：變頻器輸出的相鄰兩“擋”頻率之間的最小差值。

例如，日本富士FVR-G7S型變頻器的數(shù)字量設(shè)定時的頻率分辨率為0.002Hz。則，對于40Hz來說，比它高一“擋”的最小頻率為40.002Hz；而比它低一“擋”的最大頻率為39.998Hz。

怎樣調(diào)節(jié)和設(shè)定變頻器的輸出頻率？

主要有以下三種方式：

(1) 旋鈕設(shè)定 通過旋動面板上的旋鈕(調(diào)節(jié)面板內(nèi)側(cè)的電位器)來進行調(diào)節(jié)和設(shè)定。屬于模擬量設(shè)定方式。

(2) 按鍵設(shè)定 利用鍵盤上的A鍵(或△鍵)和V鍵(或▽鍵)進行調(diào)節(jié)和設(shè)定。屬于數(shù)字設(shè)定方式。

(3) 程序設(shè)定 在編制驅(qū)動系統(tǒng)的工作程序中進行設(shè)定。也屬數(shù)字量設(shè)定方式。

什么是外接設(shè)定？

在實際工作中，變頻器常被安置在控制柜內(nèi)或掛在墻壁上，而工作人員則通常在機械旁邊進行操作。這時，就需要在機械旁邊另設(shè)一個設(shè)定頻率的裝置，稱為外接設(shè)定裝置。

所有的變頻器都為用戶提供專用于外接設(shè)定的接線端。

變頻器對外接設(shè)定信號有些有什么規(guī)定？

外接設(shè)定信號通常有三種。

(1) 外接電位器設(shè)定 電位器的阻值和瓦數(shù)各變頻器的說明書中均有明確規(guī)定。

(2) 外接電壓信號設(shè)定 各種變頻器對外接電壓信號的范圍也各不相同，通常有：0~+10、0~+5、0~±10、0~±5V等。

(3) 外接電流信號 所有變頻器對外接電流信號的規(guī)定是統(tǒng)一的，都是4~20mA。

為了加強抗干擾能力，所有的外接設(shè)定信號線都應采用屏蔽線

怎樣設(shè)定最大頻率、基本頻率？

最大頻率即最大允許的極限頻率。它根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)的允許最高轉(zhuǎn)速來設(shè)定。

使電動機運行在基本工作狀態(tài)下的頻率叫基本頻率，一般按電動機的額定頻率設(shè)定。例如，對于國產(chǎn)的通用型電動機，基本頻率設(shè)定為50Hz。

如何使工作機械不發(fā)生共振？

任何工作機械都有自己的固有振蕩頻率，變頻調(diào)速系統(tǒng)在無線變速的過程中，有可能出現(xiàn)在某一轉(zhuǎn)速(頻率)下、整個驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)生共振，工作機械激烈振動的現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，變頻器提供了設(shè)定“回避頻率”的功能，使驅(qū)動系避開共振點。回避頻率最多可設(shè)定三個

每個回避頻率都必須設(shè)定兩個數(shù)據(jù)，回避的中心頻率f1和回避寬度△fJ，調(diào)試時，fJ和△fJ的確定，都是通過實際試驗得到的。

電動機是否都是從0Hz開始起動？

對于輕載起動的負載，電動機一般是從0Hz開始起動的。但對于慣性較大的負載，起動時須加一點沖擊力，才易于起轉(zhuǎn)。這時，可適當設(shè)定起動頻率。使起動轉(zhuǎn)矩增加，同時也縮短起動時間。

降速過快會發(fā)生什么現(xiàn)象？

降速時，頻率首先下降，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速將低于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，使電機處于發(fā)電機(再生)狀態(tài)。電動機的動能轉(zhuǎn)變成了電能，通過逆變橋的續(xù)流二極管反饋到直流部分，由制動電阻RB將其消耗掉。

降速過快，制動電阻RB將來不及消耗掉電動機的電能，從而使濾波電容器上的直流電壓過高，導致過電壓。

調(diào)試時，怎樣確定降速時間？

首先將降速時間設(shè)定得長一些，在電動機降速過程中觀察直流電壓。在直流電壓的允許范圍內(nèi)，盡量縮短降速時間。

在什么情況下需要外接制動組件？

當工作機械要求快速制動，而在所要求的時間內(nèi)，變頻器內(nèi)接的制動電阻來不及消耗掉再生電能而使直流部分時，需要加接制動組件，以加快消耗再生產(chǎn)電能的速度。

外接制動組件包括哪些部件？

包括兩個部分：(1) 制動電阻，如圖中RB。

(2) 放電單元 即提供放電回路的晶體管，如圖中之VB。

由廠家提供的制動電阻和放電單元內(nèi)，通常還附有熱繼電器，其觸點的接法如圖。

由于VB與VB的導通時間不可能一致，而RB與RB并聯(lián)后的阻值較小，先導通的晶體管很容易損壞。因此，在接入外接組件時，應將PB和DB間的連線去掉，使RB不接入電路。

如何確定外接制動電阻的阻值？

一般可參照說明書提供的數(shù)據(jù)進行選擇。如需加強制動效果、縮短制動時間，也可以自行試驗確定。

試驗時，大體應掌握以下原則：

(1) 制動電流IB不得超過變頻器的額定電流IN。初選時，應按IB≤(1/3~1/2)IN來確定制動電阻值；

RB≤UDmax/(1/3~1/2)IN厖厖厖(3-1)

式中，UDmax是在電源電壓允許波動的范圍內(nèi)，當再生制動開始時，直流電壓可能出現(xiàn)的峰值。在電源電壓為380V時，UDmax可按695V計算。

(2) 在制動效果得到滿足的前提下，RB的值應盡量

多個外接制動組件并用時需注意些什么？

當只用一個外接制動外件不足于滿足所需要的制動效果時，可以使用多個外接組件來加強制動效果。在這種情況下，必須注意：

(1) 各外接制動外件之間是并聯(lián)的，并聯(lián)后的總制動電阻值RBE必須滿足：

RBE≥UDmax/IN

(2) 各制動組件上熱繼電器的觸點之間應該串聯(lián)

什么是直流制動？

當異步電動機的定子繞組中通入直流電流時，所產(chǎn)生的磁場將是空間位置不變的恒定磁場。

如轉(zhuǎn)子因慣性而繼續(xù)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組里的感應電流以及轉(zhuǎn)子繞組所受電磁力的方向?qū)⑿纬膳cn方向相反的制動力矩 。同時，恒定磁場也力圖將轉(zhuǎn)子鐵心牢牢吸住，進一步促使轉(zhuǎn)子迅速停下來。這種在定子繞組中通入直流電流而使電機迅速制動的方法稱為直流制動，也叫能耗制動。

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，直流制動主要用于消除驅(qū)動系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速接近于0時的“爬行”現(xiàn)象

為什么要設(shè)定U/f比？

電機學的分析表明：異步電動機進行變頻調(diào)速時，如果其輸入電壓隨頻率同步下降的話，電機輸出軸上的臨界轉(zhuǎn)矩TK也將有所下降。所得到的機械特性曲線族如圖4－1所示。這是因為，當電壓隨頻率作同步下降時，定子繞組中的功率損失I12R1并無變化，從而，轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子軸上的機械功率所占的份額必然減少的緣故

臨界轉(zhuǎn)矩的減小導致電動機帶負載能力(輸出轉(zhuǎn)矩)的下降，這當然是不受歡迎的。解決的辦法是在電壓與頻率同步調(diào)節(jié)(U/f＝定值，稱為基本U/f比)的基礎(chǔ)上，適當提高電壓，即調(diào)整了U/f比。這種方法也叫轉(zhuǎn)矩補償。

變頻器怎樣實現(xiàn)點動？

在機械調(diào)整過程中，以及金屬切削機床裝上工件后的校整過程中，常常需要“點－動、動－動”，謂之點動，英語是JOG，也有譯成微動或寸動的。

實現(xiàn)點動的方式主要有兩種：

外接控制 在點動接線端JOG與公共端COM之接入按鈕開關(guān)即可，大多數(shù)變頻器都備有點動接線端

鍵盤控制 部分變頻器在面板上專門配置了點動鍵，進行點動控制。

各類變頻器都具有設(shè)定點動頻率的功能。調(diào)試時，點動頻率需視機械的具體需要來進行設(shè)定?？梢韵仍O(shè)定得低一些，再酌情增高。

為什么要進行多擋頻率設(shè)定？

在機械的程序控制中，不同的程序段常常需要不同的轉(zhuǎn)速。為此，變頻器可以預先設(shè)定多種運行頻率，以滿足用戶的需要。

用戶在進行變頻器的預置設(shè)定時，可根據(jù)機械的要求，預先設(shè)定好若干擋運行頻率，供程序控制時選用

電壓型與電流型有什么不同？

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，其直流回路濾波石電感。

為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變？

異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型變頻器。

電動機使用工頻電源驅(qū)動時，電壓下降則電流增加;對于變頻器驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？

頻率下降(低速)時,如果輸出相同的功率,則電流增加,但在轉(zhuǎn)矩一定的條件下,電流幾乎不變。買變頻器首選安邦信15037162627

采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？

采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為6~7倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動。

在說明書上寫著變速范圍60~6hz，即10:1，那么在6hz以下就沒有輸出功率嗎？

在6hz以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等條件，最低使用頻率取6hz左右，此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率(起動頻率)根據(jù)機種為0.5~3hz.

對于一般電機的組合是在60hz以上也要求轉(zhuǎn)矩一定，是否可以？

通常情況下時不可以的。在60hz以上(也有50hz以上的模式)電壓不變，大體為恒功率特性，在高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意電機與變頻器容量的選擇。

所謂開環(huán)是什么意思？

給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器(pg)，將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán)”，不用pg運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行pg反饋。

實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦？

開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)(1%~5%)變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合，可采用具有pg反饋功能的變頻器(選用件)。

如果用帶有pg的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？

具有ｐｇ反饋功能的變頻器，精度有提高。但速度精度的植取決于ｐｇ本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。

失速防止功能是什么意思？

如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速功能。

有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？

加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。

同的轉(zhuǎn)速運行，形成一個自動的生產(chǎn)流程。

什么情況下需設(shè)定“轉(zhuǎn)差補償”？

大多數(shù)機械都希望當電動機在某一轉(zhuǎn)速(頻率)下運行的，能夠有效“硬”的機械特性。就是說，當負載轉(zhuǎn)矩從0增加到TL時，其“速度降落”△n應盡量地小，如圖。對于要求較高的機械，通常需借助于速度反饋來實現(xiàn)上述要求。

變頻器在什么情況下可能出現(xiàn)過電壓？

主要有兩種情況：

(1) 電源電壓過高 變頻器一般允許電源電壓向上波動的范圍是＋10％，超過此范圍時，應進行保護。

(2) 降速過快 如果將減速時間設(shè)定得太短，在再生制動過程中制動電阻來不及將能量放掉，致使直流回路電壓過高，形成過高壓。

除此以外，由于線路中有電感的原因，在過渡過程中也可能出現(xiàn)時間極短的瞬間過電壓，這種過電壓及其保護，不在本文討論之列。

變頻器怎樣進行過電壓保護？

變頻器的過電壓信號一般是從直流部分取出的。當出現(xiàn)過電壓信號時，微機系統(tǒng)將首先判別是否正在減速？如果是，則自動延長減速時間，減緩制動過程：如還不能使過電壓信號很快消失時，則“跳閘”，以查明原因。

對于電源過電壓，目前市場上的大部分變頻器，一般都沒有穩(wěn)壓裝置，只能“跳閘”。

過流、過載和過熱的保護對象是什么？

過流，是指變頻器過流。即變頻器的輸出電流或直流回路的電流超過了額定值。對于過流保護，變頻器在出廠前已經(jīng)整定好，用戶一般不能自行設(shè)定。

過載，指的是電動機的過載。由于相同的變頻器所帶的電動機容量不一定一樣，電動機所帶負荷的特點也各不相同，故過載保護是由用戶根據(jù)電動機及負載的情形來整定的。

過熱保護的范圍較廣，各種變頻器所設(shè)置的保護內(nèi)容不盡一樣。概括起來，有：大功率晶體管過熱、冷卻風扇的電機過熱以及環(huán)境溫度過高等。過熱保護也是在出廠前整定好的。

變頻器過流的原因有哪些？

非短路性過流

主要原因有：

(1) 電動機嚴重過載

(2) 電動機加速過快

(3) U/f比(轉(zhuǎn)矩補償)設(shè)定過高而電動機處于輕載狀態(tài)，這是因為：

U/f比高時，電機磁路處于飽和狀態(tài)。輕載時，轉(zhuǎn)子電流小，其“反磁勢”也小，磁路飽和程度加深，電機的勵磁電流有可能增大到大大超過額定電流的程度。

短路性過流

主要原因有：

(1) 負載側(cè)短路

(2) 負載側(cè)接地

(3) 變頻器逆變橋同一橋臂的上下兩晶體管同時導通，形成“直通”。因為變頻器在運行時，同一橋臂的上下兩管總是處于交替導通狀態(tài)。在交替導通的過程中，必須保證只有在一個晶體管完全停止后，另一個晶體管才開始導通。但如果由于某種原因(如環(huán)境溫度過高)，使元器件參數(shù)發(fā)生漂移，就可能導致直通。

變頻器如何顯示故障原因？

各種變頻器對故障原因的顯示方法很不一致。大體說來，有兩類三種方式：

(1) 用發(fā)光二極管顯示 不同的故障原因由各自的發(fā)光二極管來顯示。這雖是較為原始的一種顯示方式，但對操作者來說，較易掌握，只須記住哪個燈亮是什么故障即可。

(2) 由數(shù)碼顯示屏顯示 又分兩種：

1) 用代碼顯示 不同的故障原因由不同的代碼來顯示。如日本三肯公司生產(chǎn)的SVF系列變頻器中，代碼3表示過載過流；4表示沖擊過流；5表示過壓等等。

2) 用字符表示 針對各種過載原因，用縮寫的英語字符。如過流為OC(over current)：過壓為OV(over voltage)；欠壓為LV(low voltage)；過載是OL(over load)；過熱是OH(over heat)等等。操作者只須稍具英語知識便可一目了然，故新系統(tǒng)變頻器普遍采用這種方式。

為什么說變頻器的輸入與輸出端絕對不允許接反？

一旦將電源線接到變頻器的輸出端(U、V、W)時，則任意一個送變晶體管因得到信號而導通，都將形成短路，所以，在設(shè)計變頻器的主電路時，必須絕對避免電源通入輸出端的可能性。

變頻器的輸出端為什么不能接入電容器以改善通入電機的電流波形？

因為變頻器的輸出電壓是矩形脈沖序列，含有很多高次諧波成分。由于電容器在高次諧波下的容抗較小，高次諧波電流較大，這一方面加重了逆變晶體管的負擔，另一方面電容器本身也容易因過熱而損壞。

對控制線的布置有些什么要求？

由于主電路的電流具有較強的高次諧波成分，容易干擾控制電路的工作。所以：

(1) 控制線與主電路間的距離應不小于100mm 。

(2) 控制線應互相絞繞，并盡量使用屏蔽線。

(3) 當控制線與主電路交叉時，應盡量垂直相交

驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)試變頻器輸出端未接電動機之前，應調(diào)試哪些內(nèi)容？

(1) 首先要熟悉變頻器的各種操作。檢驗的方法之一，可任意設(shè)定一個加速時間和減速時間，然后令變頻器進入運行狀態(tài)并按起動鍵或停止鍵，觀察變頻器是否按所設(shè)定的時間"加速"或"減速"。

(2) 如有外接設(shè)定和外接儀表，則在通電后進行校準。

電動機輸出軸未接負載前調(diào)試些什么？

(1) 觀察基本操作的實施情況，如起動、停止、反轉(zhuǎn)及點動等，并注意"正轉(zhuǎn)"方向是否正確。

(2) 如果是多擋轉(zhuǎn)速的程序控制系統(tǒng)的話，則應在空車狀態(tài)下讓程序控制運行一遍，觀察各程序段的工作是否準確。

電動機帶負載運行時，應注意觀察和調(diào)整哪些項目？

(1) 將加、減速時間調(diào)整到最佳位置。原則是：在不過流或不過壓的前提下，盡量縮短加、減速時間。

(2) 調(diào)整U/f比：在最低頻時帶負載能力滿足要求前提下，盡量減小U/f比。

(3) 觀察當負載最大的電動機電流及其持續(xù)時間，是否在變頻器正常工作的允許范圍內(nèi)。

(4) 在工作頻率范圍內(nèi)緩慢地進行調(diào)節(jié)，觀察機器是否有劇烈振動的現(xiàn)象，以確定是否需要設(shè)定回避頻率以及回避頻率的大小和寬度。

怎樣描述電動機的帶載能力？

一般情況下，電動機的帶載能力由額定轉(zhuǎn)矩TMN來描述。由于只有一擋轉(zhuǎn)速，故也可以額定功率P MN來描述。兩者之間的關(guān)系是：

PMN＝TMN·nMN/9550……………………(8-1)

式中：TMN－－額定轉(zhuǎn)矩，N·m

nMN－－額定轉(zhuǎn)速，r/s

PMN－－額定功率，kW

變頻時，對應于每一擋頻率fx，電動機都有一個允許長時間輸出的有效轉(zhuǎn)矩T MX。將不同頻率下的有效轉(zhuǎn)矩聯(lián)接成線，即為電動機在變頻后的帶載能力線，或稱作有效轉(zhuǎn)矩線。

為什么說平方律負載應用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果特好？

平方律負載調(diào)速的主要目的是為了調(diào)節(jié)液體或氣體的流量。用調(diào)節(jié)閥門的方法來實現(xiàn)時，電動機的輸出功率減小得十分有限，而采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式來實施時，由(8-1)式和(8-6)式知，負載消耗的功率為：

PL＝TLnL/9550=KPL·nL3

可見，PL與n L的三次方成正比(式中，KPL為常數(shù))。

設(shè)n'L＝n LN/2，則：P'=PLN/8。節(jié)能效果由此可見。

變頻調(diào)速應用于恒轉(zhuǎn)矩負載時，應注意哪些問題？

恒轉(zhuǎn)矩負載的主要特點是什么？

主要特點是：當轉(zhuǎn)速改變時，負載的阻轉(zhuǎn)矩基本保持不變：

TL ≈ const

2) U/f比 這是調(diào)試工作中比較關(guān)鍵的一環(huán)，基本原則是：在最低頻率時(1) 頻率范圍 由于在額定頻率以上調(diào)節(jié)時，電動機的轉(zhuǎn)矩將下降很多，與恒轉(zhuǎn)矩的要求不符，故只能在額定頻率以下進行調(diào)節(jié)。

也能帶動負載的前提下，盡量降低U/f比。一般來說，調(diào)速范圍越密，最低頻率越低，U/f比設(shè)定得越大。

(3) 升速與降速 恒轉(zhuǎn)矩負載的類型較多，各種類型的差異較大，應根據(jù)具體情況來進行設(shè)定，不能一概而論。

變頻調(diào)速用于恒功率負載

恒功率負載的典型代表是：主運動為旋轉(zhuǎn)運動的金屬切削機床，如車床、銑床、磨床等。其工作特點主要有：

(1)在不同轉(zhuǎn)速下，允許的最大切削速度(線速度)是相同的。因此，當工件(或切具)的直徑較大時，轉(zhuǎn)速應較低，而切削時的阻轉(zhuǎn)矩則是增大的。結(jié)果是切削功率P L維持不變。

(2)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系是：

nL=9550PL/TL≈KLT/TL…………………………(8-10)

其機械特性為雙曲線，如圖8－6。該曲線上任意一點的TLnL乘積都是相等的，如圖中之面積OABC和O'A'B'C'。

(3)速度選定后，在切削過程中是不進行調(diào)速的。因此，其無級調(diào)速的概念是：能夠得到任意的速度，而不是在工作過程中任意地變更速度。這一特點變頻調(diào)速和機械調(diào)速的配合使用提供了方便。

干擾信號可能產(chǎn)生哪些后果？

當變頻調(diào)速系統(tǒng)的容量足夠大時，所產(chǎn)生的高頻信號將足以對周圍各種電子設(shè)備的工作形成干擾，其主要后果有：

(1) 影響無線電設(shè)備的正常接收。

(2) 影響周圍機器的正常工作，使它們因接受錯誤信號而產(chǎn)生誤動作，或因影響傳感電路的檢測精度而引起判斷失誤。

干擾的產(chǎn)生與傳播情況如何？

變頻器的輸入和輸出電流中，都含有很多的高次諧波成分(輸出電流波形見前)，除上述的能構(gòu)成電源無功損失的較低次諧波外，也還有許多頻率很高的諧波成分。它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對其他設(shè)備的干擾信號。

干擾信號的傳播方式主要有以下幾種：

(1) 空中輻射方式

(2) 電磁感應方式，即通過線間電感而感應

(3) 靜電感應方式，即通過絲間電容而感應

(4) 線路傳播方式，主要通過電源網(wǎng)絡而傳播

IGBT及其變頻器有哪些主要優(yōu)點？

由于IGBT把GTR和功率場效應管的特點結(jié)合起來了，從而兼?zhèn)淞藘烧叩膬?yōu)點：

(1) 具有較強的對電壓和電流的承受能力(和GTR一樣)

(2) 輸入阻抗高，故驅(qū)動電路的功率小，可由IC(集成電路)直接驅(qū)動(和功率場效應管一樣)。

(3) 最高工作頻率(變頻器的載波頻率)介于GTR和功率場效應管之間，達15－20kHz。

(4) 安全工作區(qū)較寬。

130、用IGBT作逆變管的變頻調(diào)速器有些什么優(yōu)點？

(1) 由于載波頻率可達15kHz左右，故：

1) 電機運行的噪聲??；

2) 電流的連續(xù)性好，諧波成分小，從而對其他設(shè)備的干擾小。

(2) 由于安全工作區(qū)較寬，故過載能力強。

變頻器配置了哪些操作鍵？

各種變頻器對操作鍵的配置及各鍵的名稱差異很大，歸納起來，有以下幾類：

(1) 模式轉(zhuǎn)換鍵：用來更改工作模式。常見的符號有：MOD(Mode)、PRG(Program)等。

(2) 增減鍵：用于增加或減小數(shù)據(jù)。常見符號是△或▽、△或▽。有的變頻器還配置了橫向移位鍵( 或 )，用以加速數(shù)字的更改。

(3) 讀出、寫入鍵：在編程設(shè)定模式時，用于“讀出”和“寫入”數(shù)據(jù)碼。讀出和寫入兩種功能，有的用同一個按鍵來完成，也有的分別用不同的鍵來完成。常見的名稱有：READ、WRITE、SET、DATA等。

(4) 運行操作鍵：在按鍵運行模式下，用來進行“運行”、“停止”等操作。主要有：RUN(運行)、FWD(正轉(zhuǎn))、REV(反轉(zhuǎn))、STOP(停止)、JOG(點動)等。安邦信變頻器誠招各地經(jīng)銷商及合作伙伴15037162627

(5) 復位鍵：用于在故障跳閘后，使變頻器恢復成正常狀態(tài)。鍵的名稱是：RESET。

(6) 數(shù)字鍵：有的變頻器配置了“0～9 ” 和小數(shù)點“·”等數(shù)字鍵。在設(shè)定數(shù)據(jù)碼時，可直接鍵入所需的數(shù)據(jù)。

變頻器有幾種運行模式？

主要有兩種：

(1) 按鍵操作模式：即通過按鍵操作用來控制電動機的運行和停止。

(2) 外控運行模式：即通過外接控制信號如：電位器：0～±10V電壓信號，4～20mA電流信號等來完成對電動機的運行操作。

究竟用哪種模式，是在編程設(shè)定時預先設(shè)定好了的。

按鍵操作板拔掉后，變頻器能否運行？

在下列條件下，按鍵操作板可以拔掉：

(1) 對各種功能的預置設(shè)定已經(jīng)進行完畢。

(2) 在預置設(shè)定時，已經(jīng)設(shè)定為外控運行模式。

(3) 經(jīng)試運行證明，外控運行正常。

按鍵操作板拔掉(有的變頻器是不能拔的)后，接口處應用絕緣物封住

異步電動機調(diào)速時難以控制的原因是什么？

主要原因有：

(1) 勵磁電流和負載電流都在定子回路內(nèi)，無法分開。

(2) 定、轉(zhuǎn)子電流都是周期性變化的時間矢量，而定、轉(zhuǎn)子磁通又是繞轉(zhuǎn)的空間矢量，難以準確地進行控制。

變頻調(diào)速系統(tǒng)能否長時間在低速情況下運行？

這和電動機的種類有關(guān)：如果是變頻調(diào)速的專用電機，則長時間低速運行不存在任何問題。如果是普通電機，則因為低速時電動機內(nèi)部的散熱情況變差，其負載能力有所下降。一般說來：當工作頻率為20Hz時，負載能力只有額定值的90％；而當工作頻率為1Hz時，負載能力只有額定值的60％左右。

低速運行時能保證頻率精度嗎？

由于變頻器內(nèi)都是用計算機系統(tǒng)進行數(shù)字量控制的，故頻率精度不會有問題。

低速運行時，在空載情況下反容易因過流而跳閘，是什么原因？

這是因為，為了能帶動負載，轉(zhuǎn)矩補償(U/f)設(shè)定得較大?？蛰d時，轉(zhuǎn)子電流很小，轉(zhuǎn)子電流的去磁作用也很小，電機磁路處于高度飽和狀態(tài)，其勵磁電流將出現(xiàn)很大的尖峰，有可能導致過流跳閘。

對于需要低速運行的負載，應選用什么樣的變頻器？

最好選用具有“無反饋矢量控制”功能的變頻器。至少也應選用具有“自動轉(zhuǎn)矩補償”功能的變頻器，可避免上面所說的空載時流跳閘的問題。

外接給定信號為最大值(+10V)時，輸出頻率只有48.5Hz(要求50Hz)，怎么辦？

這種情形比較普遍。因外接信號的＋10V和變頻器內(nèi)的＋10V之間很難完全一致。解決的辦法是調(diào)整頻率增益。針對上述具體例子，調(diào)整方式如下：

fmax%=50/48.5=103.9%

或fma=1.039×50=50.55Hz

式中fmax－－頻率增益的調(diào)整值；f max%是其百分比值

鼓風機在起動前，其風葉常常因自然風而自行轉(zhuǎn)動，有時甚至引起因起動電流過大而跳閘，怎么辦？

鼓風機的風葉在起動前因自然風而轉(zhuǎn)動時，其轉(zhuǎn)向往往是反方向的，這使電動機在起動時處于“反接”狀態(tài)。如果起動時間設(shè)定得較短，并且自轉(zhuǎn)動的速度又較大時，有可能出現(xiàn)起動電流過大的情形。解決的方法如下：

(1) 新系列的變頻調(diào)速器中，針對上述現(xiàn)象，專門設(shè)置了起動前直流制動的功能，目的是：在起動前，使電動機的轉(zhuǎn)子處于停止狀態(tài)。調(diào)試時，可根據(jù)具體情況，設(shè)定需要進行直流制動的時間即可

(2) 如所選變頻調(diào)速器沒有起動前的直流制動功能，則：1) 延長起動時間；2) 選擇S形起動方式。使剛起動時頻率上升的速度盡量地延緩

水泵停機時，因有水的阻力的原因，不存在慣性，制動時間可否設(shè)定得很短？

就變頻調(diào)整速系統(tǒng)而言，在上述情況下，制動時間設(shè)定得短些，不存在任何問題。但對于供水的管道系統(tǒng)來說，如水壓變化過快，會引起“水錘效應”等問題，故制動時間不宜設(shè)定得太短。

對于風機和泵類負載，U/f比(轉(zhuǎn)矩補償)選大了，有什么害處？

當運行頻率低于額定頻率(fx<fN)時，變頻調(diào)速器的輸出電壓比鼓風機實際面要的高，將出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，浪費了電能。

一開機，制動電阻就發(fā)熱，是什么原因？

制動單元(外接的或內(nèi)在的，已經(jīng)損壞，應立即更換。因為在正常情況下，制動回路只有在降速過程中才被接通。在升速和運行過程中，制動單元應處于截止狀態(tài)，制動電阻是不接入電路的，不應該發(fā)熱。只有當制動單元VB已經(jīng)短路(擊穿)時，制動電阻才可能一開機就發(fā)熱。

由于起、制動較頻繁，制動電阻發(fā)熱嚴重，怎么辦？

由于降速過程通常都很短，所以，制動電阻RB的功率(瓦數(shù))是按短時運行設(shè)計的。通電時間長了，或通電比較頻繁的，就會出現(xiàn)發(fā)熱嚴重的現(xiàn)象。

處理方法：在不改變RB的阻值的前提下，增大R B的功率。只要RB的阻值未變，制動單元可不變。這是因為：制動時間相對于發(fā)熱過程來說，是十分短暫的，但對于晶體管來說，已經(jīng)是足夠長的時間了。所以在設(shè)計時，制動單元VB是按“長期運行”選定的。

下運皮帶機常因過壓的跳閘，怎么辦？

當皮帶運輸機向下運送重物時，由于重物本身具有重力加速度，電動機的轉(zhuǎn)速將超過同步轉(zhuǎn)速而處于再生狀態(tài)。但變頻調(diào)速系統(tǒng)因并不處于降速狀態(tài)，制動回路不接通，再生的電能無處釋放，故而很容易過壓。

解決的方法有：

(1) 選用“四象限變頻調(diào)速器”，其特點是：三相整流由晶閘管組成。當直流電壓過高時，使晶閘管處于有源逆變狀態(tài)，將直流電能逆變成三相交流電反饋給電網(wǎng)。這是一種十分經(jīng)濟的方法，但四象限變頻器價格昂貴，常超過普通變頻器價格的一倍以上，而使用戶卻步。

(2) 在普通的變頻調(diào)速器中增加再生能耗回路，將再生電能消耗掉。這和降速時，制動電阻和制動單元的功能完全一樣。所不同的是，它是在運行過程中，當直流電壓超出一定限值時被接通。

“再生能耗電路”如何構(gòu)成？

主要由三個部分構(gòu)成：

(1) 能耗電阻：用于消耗掉再生電能。

(2) 能耗單元：用于接通和斷開能耗電路。

(3) 電壓采樣電路：用于使能耗回路根據(jù)直流電壓的高低來決定何時接通或斷開。

能不能快一點結(jié)束欠壓故障狀態(tài)，以便接觸器再接通時，快一點投入工作？如果電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，能否撤消欠電壓保護？

從原理上講是可能的，只需要按一下“復位(RESET)”按鈕即可。但在實際工作中常常是行不通的。因為停電時，電動機將處于自由制動狀態(tài)。而復位后，變頻器的輸出頻率是從0Hz開始的。這時，電動機的實際轉(zhuǎn)速將大大高于同步轉(zhuǎn)速，而處于強烈的再生狀態(tài)，很容易引起過流或過壓而跳閘。個別情況下，如停電時，電動機能立即停住的，則可以。

在本單位電網(wǎng)電壓比較穩(wěn)定情況下也不可撤消欠電壓保護。因為欠壓保護不僅僅是保護電網(wǎng)電壓的不足，更重要的是進行停電保護。原因如下：

(1) 逆變用的功率模塊，只允許工作在飽和導通和截止兩種狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)下，其功率是很小的。例如，飽和導通時的電流為100A ，模塊的飽和壓降為2V，則功耗為：PO=100×2＝200W，截止時的功耗則更小。

如果模塊工作在放大狀態(tài)，假設(shè)其管壓降為100V，工作電流仍為 100A ，則其功耗為：Po'=100×100＝10000W＝10kW，這將遠遠超過模塊的額定功率，而使模塊迅速損壞。

所以，逆變用的功率模塊是絕對不允許在放大區(qū)稍有停留的。

(2) 變頻器在突然停電時，由于各部分都有容量很大的儲能元件(電解電容器)，其工作并不能立即停止。而在各部分中：

1) 控制系統(tǒng)的儲能容量最大，輸出阻抗也最大，故衰減最慢。停電后，能維持工作的時間也最長。

2) 主回路的高壓電容的容量也很大，且因電壓很高(500~600V)，要衰減最快。而驅(qū)動電流的衰減將導致功率模塊進入放大狀態(tài)而損壞。

3) 驅(qū)動電路的儲能容量要小得多，且其輸出阻抗也小，所以衰減最快。而驅(qū)動電流的衰減將導致功率模塊進入放大狀態(tài)而損壞。

因此，欠壓保護的第一個反應就是首先將逆變管的工作迅速封鎖。

所以，欠壓保護是絕對不允許撤消的！

變頻器具有重合閘功能，但當進線處的接觸器斷開后，立即再接通時，卻出現(xiàn)“欠壓”顯示，需等直流電路放電完畢后才能重新工作，是什么原因？

(1) 瞬時停電后的重合閘，允許停電的時間只有數(shù)秒鐘，手控接觸器時，觸點斷開與再接通之間的間隔，很容易超過規(guī)定的時間，重合閘功能已經(jīng)失效。

(2) 重合閘功能是需要預置的，如事先未曾預置，則即使接觸器觸點的斷開與接通之間的時間間隔的確很短，也不能重合閘。這是因為：如未曾預置的話，則一旦斷電，其欠壓保護功能將迅速結(jié)束控制系統(tǒng)的所有工作，并顯示“欠壓”信號；如果事先預置了的話，則斷電時，欠壓信號將只封鎖逆變管的工作，控制系統(tǒng)的其他工作則并不中斷，電源恢復時，可以繼續(xù)工作。