马鞍山递恩变频器

变频器两大致命因素

导致变频器损坏的原因很多，主要分为两类：一类为是由于变频器内部电子、电力元件自身原因引起的损坏；另一类是由于外部环境、人为因素和运行参数设定不当引起的损坏。

一、环境原因

变频器主要是电力电子器件的装置，工作环境是非常重要的，因此对安装环境的温度、湿度、粉尘含量、腐蚀性等因素要求较高。

1. 环境温度

由于变频器集成度高，整体结构紧凑，内含大功率电力电子元件，自身散热量较大.变频器与其他电子设备一样，对周围环境温度有一定的要求，一般要求在“0～40℃”的环境下运行。

变频器内部的大功率电子器件，较易受到工作温度的影响，为了保证变频器工作的安全性和可靠性，尽量将环境温度控制在40℃以下；**过50℃时，变频器应该降额使用。如环境温度太高且温度变化大时，变频器的绝缘性会大大降低，影响变频器的寿命，长期在高温下使用，变频器的寿命将大幅缩短。

变频器长期在高温环境下运行，*使元器件的击穿烧毁，特别是大功率器件，如逆变模块。

大量粉尘附着在电路板、电子器件表面，会改变电路特性，影响器件散热，使变频器未在设计参数下工作，久而久之，变频器就会出现工作异常，甚至炸机。粉尘多的场合(水泥厂,面粉厂等)，建议将变频器装入防护柜，加防尘罩，定期清理通风通道，清理变频器内部粉尘。

3. 运行环境腐蚀性太强

很多化工厂生产的产品具有一定腐蚀性，具有腐蚀性的气体、液体进入变频器，会对电路板和电子元器件产生腐蚀作用，从而改变特性，加速其老化，变频器的寿命急剧缩短。

4. 运行环境潮湿

一些化工厂，水厂，漏天设备环境潮湿，变频工作在潮湿的环境中，会使内部金属部件生锈，使电路特性改变，严重会发生短路故障。

二、人为因素和运行参数原因

1. 接线错误

直流母线“N”与接地“PE”控制线

2. 未正确接地

变频器“PE”端没有正确接入大地，导致变频器偶尔受干扰或出现故障，机壳带电或受瞬间高电压(如电网波动,雷击等)炸机。

3. 螺丝未拧紧

变频器大功率部件由于通过的电流大，螺丝一定要拧紧，螺丝松动会造成接触电阻增大，发热量高，甚至产生电弧，会造成接触部位烧坏，输出电流不稳定，久而久之，就会损坏变频器。

4. 电力配线与布置不合理

电力布线不合理，会产生各种干扰，使变频器误动作，影响变频器的正常运行。

5. 加减速时间设置过短

变频器加减速时间应根据负载情况合理设置，如果设置过短，会导致起动电流过大发生跳闸，或者烧坏模块，对于那些频繁起动的负载更是如此。

在大惯量负载，如离心风机、离心搅拌机等，如果设置的减速时间太短，电机处于发电状态使直流母线电压过高而损坏变频器。

6. 合理设置载波频率

当载波频率低时，来自电机的载波噪音虽然会增大，但是泄漏到大地的电流会减小，此时电机损耗增加，电机温升增加，但变频器本身的温升会减小。当载波频率高时，虽然电机噪声会减小，电机损耗降低，电机温升减小，但变频器损耗增加，变频器温升增加，干扰增加。

7. 合理设置转矩补偿

正确设置转矩补偿类型：直线型、平方型补偿。

合理设置补偿值。

变频器基本组成

变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。

整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。

高容量电容：存储转换后的电能。

逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。

控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。

给定方式

变频器常见的频率给定方式主要有：操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点，须按照实际所需进行选择设置

控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。

**代

1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式：

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显着，使输出较大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。

*二代

电压空间矢量(SVPWM)控制方式：

它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

*三代

矢量控制(VC)方式：

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

*四代

直接转矩控制(DTC)方式：

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授**提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了*发展。该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。 直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

矩阵式交—交控制方式：

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：

1、控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

2、自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；

3、算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；

4、实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(2ms)，很高的速度精度(±2%，无PG反馈)，高转矩精度(+3%)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150%～200%转矩。

VVC的控制原理：

VVC的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器。这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。

因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显着的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。

利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。