高岭土回转窑价格:基于变频器的基本原理实现系统自动调频控制

基于变频器的基本原理实现系统自动调频控制  

2010-12-20 20:47:13|  分类： 运动控制系统实例 |  

目前，变频器在化工、电力、冶金以及民用等各个领域的应用已经日益广泛，变频器的使用不仅仅局限于电气技术人员的应用范畴。作为一名服务生产现场的仪表自控人员，了解变频器，掌握变频器的基本原理以及常见故障的处理，在实际生产中尤为重要。同时，它又是提升自身自控系统能力的一种工具。

一、变频器的简单介绍

变频器是把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机变速运行的设备。

1. 变频器的基本结构

2. 其中各个电路的作用

a. 控制电路

控制电路完成对主电路的控制。它将信号传给整流器、中间电路和逆变器，同时接受来自这些部分的信号。变频器都是由控制电路利用信号来开关逆变器的半导体器件，这是所有变频器的共同点。

b. 整流器

整流器与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的支流电压。整流电路将交流电变换成直流电（交—直变换）。

c. 中间电路

直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波。将整流电压变换成支流电流；使脉动的支流电压变得稳定平滑，供逆变器使用；将整流后固定的支流电压变换成可变的交流电压。

d. 逆变器

逆变器产生电动机电压的频率，逆变电路将直流电再逆变成交流电（直—交变换）。

二、变频器在生产中的应用（以富士G7变频器为例）

1. 变频器的控制原理（见图2）

变频调速装置电路由空气开关QF2，交流接触器KM1和变频器U1组成，由安装在电气控制柜面板上的转换开关按钮S1，启动开关按钮S2；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮和停止按钮；以及DCS控制系统的启动、停止按钮来控制U1的运行。 

启动U1时必须先闭合QF1和QF2，以及控制回路上的QF12（见图3）：

（1）电动机上PTC1处于得电状态，用于电动超温保护；

（2）电气控制柜面板上的启动开关按钮S2置于启动位置，空气开关QF2得电时，其联动常开触点闭合，使得交流接触器KM1得电；则KM1常开触点闭合，变频器处于受电状态；

（3）此时按下DCS系统画面上的启动按钮或现场防爆操作柱上的启动按钮，则K1得电，同样，K1的常开触点闭合；这样，变频器处于运行状态，同时K1的常开触点闭合将DCS启动按钮或现场的启动按钮进行自保。

2. 变频器频率调节回路（见图2、图4）

（1）QF11闭合，通过交—直流电源转换，提供24V电源分别供给“电压U/电流I”和“电流I/电流I”转换器。DCS系统画面上以0～100%的信号，控制系统通过模拟输出卡FM151输出4～20mA电流信号，以及“电流I/电流I”转换器的转换为变频器提供适当的电流信号，作为变频器的模拟输入端（AM、AC）的输入。

（2）变频器经过内部转换，其模拟量输出端（FM、AC）的输出信号通过“电压U/电流I”转换器变换成相应的4～20mA电流信号；通过DCS控制系统模拟输入卡FM148A在DCS系统画面上显示变频器的运行频率百分数（%），可对应计算频率值。目前DCS系统的组态软件功能已经十分强大，通过DCS程序组态，可直接在画面上显示变频器的运行频率。

3. 变频器应用扩展

通常为了生产安全，在变频器回路上均加一旁路接触器KM2；如果KM1或变频器本身发生故障时保证电动机仍能正常运行。也可通过变频器的外接频率给定端提供10V电源（A1，A3）和4～20mA电流信号（A1，A2），通过电压或电流信号的大小变化来控制变频器的频率变化。

三、变频器常见故障的分析与处理

造成变频器故障的原因不外乎外部干扰与内部本身故障。外因包括外部的电磁感应干扰，安装环境恶劣，电源出现缺相、低电压、停电的异常状况，以及雷击形成的感应雷电等。

1. 过流故障（OC）

过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其可能是由于变频器的加减速时间太短、负载发生突变、负荷分配不均，输出短路等原因引起的。这时，一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已环，需要更换变频器。 

如果无这些现象，可能是误报警，按复位键后重新运行，看是否还出现过流现象。

2. 过载保护（OL）

过载故障包括变频器过载和电动机过载。其可能是加速时间太短，直流制动量过大、电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等来解决。负载过重，所选的电动机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电动机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。 

此外，还可通过检查电动机温度是否正常，三相电压是否平衡：不平衡则检查变频器的输出，平衡则考虑变频器的U/f曲线设置不当或电动机参数设置有问题。

3. 过热保护（OH）

唯一的解决办法是通风。

4. 过压故障（OU）

变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。变频器出现过压故障，一般是雷雨天气，由于雷电串入变频器的电源中，使变频器直流侧的电压检测器动作而跳闸，在这种情况下，通常只须断开变频器电源1min左右，再合上电源，即可复位；另一种情况是变频器驱动大惯性负载，就出现过压现象，对于这种故障，一是将减速时间参数设置长些或增大制动电阻或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。 

5. 其他故障

参数设置类故障：一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，一般可根据说明书进行修改参数。如果以上不行，最好是能够把所有参数恢复出厂值，对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。有一键恢复的，也有一步一步重新设置的。总的来说，越是先进的变频器，其恢复参数的功能越是方便快捷。

此外还有欠电压（LU）、温度过高、硬件故障、通信故障等现象。

四、结束语

变频器的应用范围很广，虽然在实际使用过程中变频器故障率非常低，但是要想在生产中利用好、使用好变频器、熟悉变频器的结构原理、了解其常见故障。对技术人员特别是与之相关联的仪表自控人员，更有利于自控系统的设计与应用。在满足工艺的前提下，合理有效配置变频系统，才能使设备发挥更大的效率。