danfoss變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)

丹佛斯danfoss變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。

Danfoss丹佛斯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。

Danfoss丹佛斯變頻器采用變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在150%額定電流以下(根據(jù)機(jī)種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以平滑地起動(dòng)(起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng))。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。

丹佛斯變頻器，變頻器頻率下降時(shí)*成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低頻時(shí)給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這種補(bǔ)償稱增強(qiáng)起動(dòng)。可以采用各種方法實(shí)現(xiàn)，有自動(dòng)進(jìn)行的方法、選擇V/f模式或調(diào)整電位器等方法。

Danfoss丹佛斯變頻器的作用

變頻節(jié)能

變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。

電動(dòng)機(jī)使用變頻器的作用就是為了調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個(gè)過(guò)程叫整流。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語(yǔ)為“inverter”(逆變器)。一般逆變器是把直流電源逆變?yōu)橐欢ǖ墓潭l率和一定電壓的逆變電源。對(duì)于逆變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓可調(diào)的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要是用在三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速用，又叫變頻調(diào)速器。對(duì)于主要用在儀器儀表的檢測(cè)設(shè)備中的波形要求較高的可變頻率逆變器，要對(duì)波形進(jìn)行整理，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，叫變頻電源。一般變頻電源是變頻器價(jià)格的15--20倍。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器。

變頻不是到處可以省電，有不少場(chǎng)合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的3-5%）。一臺(tái)1.5匹的空調(diào)自身耗電算下來(lái)也有20-30W,相當(dāng)于一盞長(zhǎng)明燈. 變頻器在工頻下運(yùn)行，具有節(jié)電功能，是事實(shí)。但是他的前提條件是：

*，大功率并且為風(fēng)機(jī)/泵類負(fù)載；

第二，裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）；

第三，長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。

這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個(gè)條件。除此之外，無(wú)所謂節(jié)不節(jié)電，沒(méi)有什么意義。如果不加前提條件的說(shuō)變頻器工頻運(yùn)行節(jié)能，就是夸大或是商業(yè)炒作。知道了原委，你會(huì)巧妙的利用他為你服務(wù)。一定要注意使用場(chǎng)合和使用條件才好正確應(yīng)用，否則就是盲從、輕信而“受騙上當(dāng)”。

功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能

無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

軟啟動(dòng)節(jié)能

電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門(mén)的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，zui大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門(mén)的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動(dòng)機(jī)的機(jī)械設(shè)備中，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，電流會(huì)比額定高5-6倍的，不但會(huì)影響電機(jī)的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)在電機(jī)選型上會(huì)留有一定的余量，電機(jī)的速度是固定不變，但在實(shí)際使用過(guò)程中，有時(shí)要以較低或者較高的速度運(yùn)行，因此進(jìn)行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)、補(bǔ)償功率因素、通過(guò)改變?cè)O(shè)備輸入電壓頻率達(dá)到節(jié)能調(diào)速的目的，而且能給設(shè)備提供過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等保護(hù)功能。

變頻器組成

變頻器通常分為4部分：整流單元、高容量電容、逆變器和控制器。

整流單元：將工作頻率固定的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

高容量電容：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的電能。

逆變器：由大功率開(kāi)關(guān)晶體管陣列組成電子開(kāi)關(guān)，將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波。

控制器：按設(shè)定的程序工作，控制輸出方波的幅度與脈寬，使疊加為近似正弦波的交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。

Danfoss丹佛斯變頻器控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。

1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式

其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出zui大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。

電壓空間矢量(SVPWM)控制方式

它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過(guò)反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒(méi)有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒(méi)有得到*。

矢量控制(VC)方式

矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式

1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車(chē)牽引的大功率交流傳動(dòng)上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

矩陣式交—交控制方式

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此，矩陣式交—交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。其實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體方法是：

——控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器方式；

——自動(dòng)識(shí)別(ID)依靠的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別；

——算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí)際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；

——實(shí)現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào)，對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無(wú)PG反饋)，高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%)；同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(shí)(包括0速度時(shí))，可輸出150%～200%轉(zhuǎn)矩。

變頻器歷史

變頻技術(shù)誕生背景是交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應(yīng)用受限。

20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級(jí)產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需要。

20世紀(jì)70年代開(kāi)始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWM－VVVF)調(diào)速的研究得到突破，20世紀(jì)80年代以后微處理器技術(shù)的完善使得各種優(yōu)化算法得以容易的實(shí)現(xiàn)。

20世紀(jì)80年代中后期，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的 VVVF變頻器技術(shù)實(shí)用化，商品投入市場(chǎng)，得到了廣泛應(yīng)用。 zui早的變頻器可能是日本人買(mǎi)了英國(guó)研制的。不過(guò)美國(guó)和德國(guó)憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品迅速搶占市場(chǎng)。

步入21世紀(jì)后，國(guó)產(chǎn)變頻器逐步崛起，現(xiàn)已逐漸搶占市場(chǎng)。

Danfoss丹佛斯變頻器分類

單元串聯(lián)型變頻器

這是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它主要由輸入變壓器、功率單元和控制單元三大部分組成。采用模塊化設(shè)計(jì)，由于采用功率單元相互串聯(lián)的辦法解決了高壓的難題而得名，可直接驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，無(wú)需輸出變壓器，更不需要任何形式的濾波器。

整套變頻器共有18個(gè)功率單元，每相由6臺(tái)功率單元相串聯(lián)，并組成Y形連接，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。每臺(tái)功率單元電路、結(jié)構(gòu)*相同，可以互換，也可以互為備用。

變頻器的輸入部分是一臺(tái)移相變壓器，原邊Y形連接，副邊采用沿邊三角形連接，共18副三相繞組，分別為每臺(tái)功率單元供電。它們被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有6副三相小繞組，之間均勻相位偏移10度。

Danfoss丹佛斯變頻器的特點(diǎn)如下：

① 采用多重化PWM方式控制，輸出電壓波形接近正弦波。

② 整流電路的多重化，脈沖數(shù)多達(dá)36，功率因數(shù)高，輸入諧波小。

③ 模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，增強(qiáng)了產(chǎn)品的互換性。

④ 直接高壓輸出，無(wú)需輸出變壓器。

⑤ 極低的dv/dt輸出，無(wú)需任何形式的濾波器。

⑥ 采用光纖通訊技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性。

⑦ 功率單元自動(dòng)旁通電路，能夠?qū)崿F(xiàn)故障不停機(jī)功能。

隨 著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢(shì)。交流電機(jī) 變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動(dòng)性 能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外*為zui有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點(diǎn)很多，諧波大， 對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)都有影響。近年來(lái)，發(fā)展起來(lái)的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實(shí) 現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。

按變換的環(huán)節(jié)分類

（1）交-直-交變頻器，則是先把工頻交流通過(guò)整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。

（2）可分為交-交變頻器，即將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱直接式變頻器

按直流電源性質(zhì)分類

（1）電壓型變頻器

電壓型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合。

（2）電流型變頻器

電流型變頻器特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流源型變頻器（電流型）。電流型變頻器的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化。常選用于負(fù)載電流變化較大的場(chǎng)合。

按主電路工作方法

電壓型變頻器、電流型變頻器

按照工作原理分類

可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等

按照開(kāi)關(guān)方式分類

可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器

按照用途分類

可以分為通用變頻器、高性能變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。此外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式分類，按主開(kāi)關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低分類。

按變頻器調(diào)壓方法

PAM變頻器是一種通過(guò)改變電壓源Ud 或電流源Id的幅值進(jìn)行輸出控制的。

PWM變頻器方式是在變頻器輸出波形的一個(gè)周期產(chǎn)生個(gè) 脈沖波個(gè)脈沖，其等值電壓為正弦波，波形較平滑。

按工作原理分

U/f控制變頻器（VVVF控制）、SF控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制）、VC控制變頻器（Vectory Control 矢量控制)

按電壓等級(jí)分類

高壓變頻器、中壓變頻器、低壓變頻器

按電壓性質(zhì)分類

交流變頻器、直流變頻器、

日常維護(hù)

操作人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作常識(shí)。在對(duì)變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷；并且在變頻器顯示*消失的3-30分鐘（根據(jù)變頻器的功率）后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過(guò)加強(qiáng)設(shè)備管理zui大限度地降低變頻器的故障率。

(1)冷卻風(fēng)扇

變頻器的功率模塊是發(fā)熱zui嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh～40kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3～5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。

(2)濾波電容

中間電路濾波電容：又稱電解電容，該電容的作用：濾除整流后的電壓紋波，還在整流與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，還為電動(dòng)機(jī)提供必要的無(wú)功功率，要承受極大的脈沖電流，所以使用壽命短，因其要在工作中儲(chǔ)能，所以必須長(zhǎng)期通電，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會(huì)加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。

(3)防腐劑的使用

因一些公司的生產(chǎn)特性，各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過(guò)大，致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞（包括變頻器）。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

為了解決以上問(wèn)題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng)，用正壓新鮮風(fēng)來(lái)改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對(duì)電路板上元器件的腐蝕，還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對(duì)線路板進(jìn)行防腐加工，維修后也要噴涂防腐劑，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用效率。

在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機(jī)工作在2hz 的低頻約10分鐘，以確保變頻器工作正常。

使用與保養(yǎng)變頻器的注意事項(xiàng)

物理環(huán)境

1)工作溫度。變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為0～55℃，但為了保證工作安全、可靠，使用時(shí)應(yīng)考慮留有余地，控制在40℃以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴(yán)格遵守產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安裝要求，不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。

2)環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時(shí)，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會(huì)大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時(shí)，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。

3)腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會(huì)腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會(huì)加速塑料器件的老化，降低絕緣性能，在這種情況下，應(yīng)把控制箱制成封閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行換氣。

4)振動(dòng)和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機(jī)械振動(dòng)和沖擊時(shí)，會(huì)引起電氣接觸不良。這時(shí)除了提高控制柜的機(jī)械強(qiáng)度、遠(yuǎn)離振動(dòng)源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開(kāi)關(guān)之類產(chǎn)生振動(dòng)的元器件。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查和維護(hù)。

電氣環(huán)境

1)防止電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周?chē)a(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對(duì)附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對(duì)儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。 請(qǐng)登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息

2)防止輸入端過(guò)電壓。變頻器電源輸入端往往有過(guò)電壓保護(hù)，但是，如果輸入端高電壓作用時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使變頻器輸入端損壞。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，要核實(shí)變頻器的輸入電壓、單相還是三相和變頻器使用額定電壓。特別是電源電壓極不穩(wěn)定時(shí)要有穩(wěn)壓設(shè)備，否則會(huì)造成嚴(yán)重后果。

接地

變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子E(G)接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于2mm2，長(zhǎng)度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。變頻器的接地必須與動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。信號(hào)輸入線的屏蔽層，應(yīng)接至E(G)上，其另一端絕不能接于地端，否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng)，使系統(tǒng)振蕩不止。變頻器與控制柜之間應(yīng)電氣連通，如果實(shí)際安裝有困難，可利用銅芯導(dǎo)線跨接。

防雷

在變頻器中，一般都設(shè)有雷電吸收網(wǎng)絡(luò)，主要防止瞬間的雷電侵入，使變頻器損壞 。但在實(shí)際工作中，特別是電源線架空引入的情況下，單靠變頻器的吸收網(wǎng)絡(luò)是不能滿足要求的。在雷電活躍地區(qū)，這一問(wèn)題尤為重要，如果電源是架空進(jìn)線，在進(jìn)線處裝設(shè)變頻避雷器(選件)，或有按規(guī)范要求在離變頻器20m的遠(yuǎn)處預(yù)埋鋼管做接地保護(hù)。如果電源是電纜引入，則應(yīng)做好控制室的防雷系統(tǒng)，以防雷電竄入破壞設(shè)備。實(shí)踐表明，這一方法基本上能夠有效解決雷擊問(wèn)題。

變頻器供電系統(tǒng)的諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)償

隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，變頻器供電系統(tǒng)的諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。變頻器供電電源按傅立葉級(jí)數(shù)可以分解為基波有功電流，基波無(wú)功電流，諧波和間諧波電流。

基波無(wú)功電流占用電網(wǎng)容量；導(dǎo)致網(wǎng)壓波動(dòng)；在供配電設(shè)施產(chǎn)生熱損耗；降低了供配電設(shè)施運(yùn)行可靠性。

諧波和間諧波的集膚效應(yīng)使輸電線等效截面積變小，線路損耗增加；鐵芯中附加高頻渦流損耗；諧波和間諧波電流導(dǎo)致網(wǎng)壓波形畸變和輻射干擾，引起同一電網(wǎng)下其它負(fù)載出力減小，損耗增加，甚至誤動(dòng)作。

變頻器用量較大的車(chē)間，用電容器直接進(jìn)行無(wú)功力率補(bǔ)償雖然可以大副度降低基波無(wú)功電流，但是必然出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時(shí)，供電電流和電容器電流中諧波和間諧波電流大副度增加，電容器由于超溫和過(guò)壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波電流大副度增加，電容器由于超溫和過(guò)壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大，諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)償必須同時(shí)進(jìn)行。

從基波無(wú)功電流，諧波和間諧波電流的危害上可看出：采用就地諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)償可以獲得zui大的效益，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，采用就地諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)嘗，一年或一年半時(shí)間即可從節(jié)能中回收全部投資。

變頻器供電系統(tǒng)的諧波治于是與無(wú)功功率補(bǔ)償方法

根據(jù)變頻器分類，變頻器供電系統(tǒng)的就地諧波治理與無(wú)功功率補(bǔ)償裝置分為：

含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置；6%電抗的TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置固定投入各次濾波器的裝置，由于有源濾波器技術(shù)和價(jià)格的原因，目前還難在國(guó)內(nèi)推廣。

交-直-交電流型變頻器

電網(wǎng)通過(guò)可控硅三相全控橋給變頻器供電，功率因數(shù)角約等于控制角a。供電電流包含6±1次諧波(K=1、2、3…)，并且在直流電流無(wú)脈動(dòng)的理想情況下，n次諧波電流含量是基波電流的1/n。實(shí)際上，直流電流脈動(dòng)導(dǎo)致五次諧波和七次諧波含量增加，大于七次諧波的高次諧波含量減少。就地實(shí)現(xiàn)諧波治理和無(wú)功功率補(bǔ)嘗是安裝含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。裝置中計(jì)算機(jī)根據(jù)基波無(wú)功功率投入一定數(shù)量的五次、七次、十一次和十三次濾波器。濾波器對(duì)基波呈容性，補(bǔ)償基波無(wú)功功率；濾波器對(duì)諧波呈現(xiàn)很小的電感，濾除各次諧波無(wú)功功率。

交-交變頻器

電網(wǎng)通過(guò)可控硅三相可逆整流橋給變頻器供電，功率因數(shù)很低。從電電流不僅包含6K±1次諧波(K=1、2、3…)，還在諧波附近出現(xiàn)間隔為變頻器輸出頻率的間諧波。用五次、七次、十一次和十三次濾波器可以濾除諧波，但是濾波器器對(duì)一些間諧波呈容性，必然產(chǎn)生間諧波放大現(xiàn)象。

來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng)

就地實(shí)現(xiàn)諧波、間諧波治理和無(wú)功功率補(bǔ)償是安裝6%電抗的TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。特點(diǎn)是對(duì)五次和五次以上諧波和間諧波都呈感性，沒(méi)有諧波放大現(xiàn)象。對(duì)五次、七次諧波和五次、七次諧波附近的間諧也有一定的濾波效果。

交-直-交電壓型變頻器

電網(wǎng)通過(guò)三相二極管整流橋給變頻器供電，功率因數(shù)大于0.97。由于二極管整流橋僅在網(wǎng)壓峰頂開(kāi)通，對(duì)電容器充電，電流波形是導(dǎo)通角較窄的尖鋒。供電電流包含6K±1次諧波(K=1、2、3…),諧波含量隨進(jìn)線電抗和直流濾波電抗的電感量增加而減少。一般來(lái)說(shuō)，加電抗器后五次諧波、七次諧波十一次諧波和十三次諧波仍然占40%、35%、25%和20%。

對(duì)供電變壓器還有其它感性負(fù)載的場(chǎng)合，可以安裝含各次濾波器的TSC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置；對(duì)幾乎全是交-直-交電壓型變頻器的車(chē)間由于不需要補(bǔ)償基波無(wú)功功率需要濾除諧波無(wú)功功率，應(yīng)安裝固定投入各次濾波器的裝置。為了防止輕載過(guò)補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)電壓的提升，該濾波器應(yīng)該具有提供的基波容性抗器應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮諧波發(fā)熱和過(guò)壓?jiǎn)栴}。

danfoss變頻器控制電路故障分析

給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，稱為控制回路，控制電路由頻率，電壓的運(yùn)算電路，主電路的電壓，電流檢測(cè)電路，電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電路等組成。無(wú)速度檢測(cè)電路為開(kāi)環(huán)控；在控制電路增加了速度檢測(cè)電路，即增加速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行更的閉環(huán)控制。

（1）運(yùn)算電路將外部的速度，轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流，電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。

（2）電壓、電流檢測(cè)電路為與主回路電位隔離檢測(cè)電壓，電流等。

（3）驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路，它與控制電路隔離，控制主電路器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。

（4）I/O電路使變頻更好地人機(jī)交互，其具有多信號(hào)（比如運(yùn)行多段速度運(yùn)行等）的輸入，還有各種內(nèi)部參數(shù)（比如電流，頻率，保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等）的輸入。

（5）速度檢測(cè)電路將裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（TG、PLG等）的信號(hào)設(shè)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。

（6）保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等。當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓，電流值。

danfoss變頻器基礎(chǔ)原理知識(shí)