變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。
變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護功能,如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
發(fā)展歷程
變頻技術(shù)誕生背景是交流電機無級調(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60年代以后,電力電子器件普遍應(yīng)用了晶閘管及其升級產(chǎn)品。但其調(diào)速性能遠遠無法滿足需要。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器,開啟了變頻器工業(yè)化的新時代。
20世紀70年代開始,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現(xiàn)。
20世紀80年代中后期,美、日、德、英等發(fā)達國家的VVVF變頻器技術(shù)實用化,商品投入市場,得到了廣泛應(yīng)用。早的變頻器可能是日本人買了英國專利研制的。不過美國和德國憑借電子元件生產(chǎn)和電子技術(shù)的優(yōu)勢,高端產(chǎn)品迅速搶占市場。
步入21世紀后,國產(chǎn)變頻器逐步崛起,現(xiàn)已逐漸搶占高端市場。上海和深圳成為國產(chǎn)變頻器發(fā)展的前沿陣地。
,首先要搞清楚“OU”報警的原因何在,這是因為變頻器在減速時,電動機轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度加快,轉(zhuǎn)子的電動勢和電流增大,使電機處于發(fā)電狀態(tài),回饋的能量通過逆變環(huán)節(jié)中與大功率開關(guān)管并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié),使直流母線電壓升高所致,所以我們應(yīng)該著重檢查制動回路,測量放電電阻沒有問題,在測量制動管(ET191)時發(fā)現(xiàn)已擊穿,更換后上電運行,且快速停車都沒有問題。
拆下變頻器的模塊后,用數(shù)字表的二極管擋測量模塊內(nèi)所有二極管的正反向電壓,均顯示正常,但P-V接線端間的阻值大于l00kΩ。用晶體管直流參數(shù)測試儀測試發(fā)現(xiàn)V相上管反向耐壓僅為0.5V左右,再用數(shù)字表kΩ,由此判斷變頻器的模塊已壞。
檢查發(fā)現(xiàn),變頻器的氧化地方在b段。上電測量各個IGBT的G、E極間電壓均在0.6V左右。
對新購回的模塊進行“常規(guī)四項”測量,正常后裝入電路,上電測量靜態(tài)電壓無異常,啟動丹佛斯變頻器試機,還沒來得及測量完各相輸出電壓是否平衡,又顯示故障代碼“Err14”。停機后,測得三相輸出端與電源正負端的電壓均正常,難道是檢測電路有誤?隨后多次試機發(fā)現(xiàn):該變頻器有時上電就出現(xiàn)此故障,有時上電后不久才出現(xiàn)故障,有時要啟動后才出現(xiàn)故障。
由于丹佛斯VLT2800系列機器中沒有輸出端電流傳感裝置,所以其過流、短路、接地等故障均是驅(qū)動電路異常,或是IGBT導通壓降檢測部分異常所致,即上述二部分電路中尚有不穩(wěn)定的隱蔽故障存在。
根據(jù)以往的經(jīng)驗,首先懷疑驅(qū)動部分有問題。此時具有示波功能的ET521A視波表就派上用場了。
使用示波功能中的單次掃描功能反復檢測,后在V相上管IGBT的G-E結(jié)間檢測出尖峰脈沖,上電即報故障時所測波形如上圖所示,上電一段時間后才報故障時的波形如下圖所示。
經(jīng)多次測試后發(fā)現(xiàn)問題竟然是b段氧化銅箔處理的不夠徹底,即氧化的邊緣部分仍有較大的導通電阻。幸好此部分沒有完全在模塊下面,從模塊的鏍絲安裝部位缺口處將原來的細銅絲拆除,用更長的一段細銅絲(長度約為原銅絲的2倍),焊接在原氧化銅箔上。檢查無誤后反復上電試機,一切正常,帶上負載后試機也正常。