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1、-ABB变频器培训讲义-第 10 页 ABB变频器工作原理一、基本概念：把电压和频率固定不变的交流电变换为电压和频率可变的交流电的装置称作“变频器”。 所有变频器的工作原理基本上相同。主要工作方式：三相交流电经桥式整流变为直流电，通过限流电阻给电容充电75时，接触器吸合，限流电阻被短接，然后直接充电到变频器的额定电压。变频器的CPU当接到启动信号时，发出触发信号，使驱动电路工作触发LGBT，将直流电压变成频率可调的三相交流电，驱动电机。目前，变频装置有两种 ，一种是交交变频装置，三相感应电动机的每相绕组由两套极性相反的晶闸管整流装置供电，交替地以低于电源频率切换正、反两组整流电路的工作状态，使
2、负载端得到相应频率的交变电压。第二种是交直交变频装置，先用晶闸管整流装置将交流转换成直流，再用逆变器将直流变成频率可调的交流供给电动机。最常见的是后一种，它主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。变频器的调速公式：n=(1-s)n0= (1-s)60f/p n:转速s:转差率n0: 同步转速f: 电源频率p: 电机极对数由上式可看出，电机的转差率及极对数已经固定不变，要想改变电机转速，将电源的频率改变即可。由于电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的，由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适
3、合通过改变该值来调整电机的速度。由上式可以看出，转速n 与频率f 成正比，如果不改变电动机的极数，只要改变频率f 即可改变电动机的转速，当频率f 在050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽，变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动，电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。通常
4、，变频器输出频率在额定频率（如我国额定频率50Hz）以下时，电机产生的转矩要随频率的减小（速度降低）而减小。通过使用磁通矢量控制的变频器，可以改善电机低速时转矩的不足，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。通常的电机是按照额定频率电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速。变频器输出频率大于额定频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。额定频率之上的调速称为恒功率调速。二、ACS550系列变频器基本设置：1、应用宏设置：宏是一组预先定义的参数集。应用宏将现场实际使用过程中所需设定的参数的数量减至最少。选择一个宏会将所有的参数设置为该宏
5、的默认值。除了与电机本身有关的一些参数。同时也定义了端子功能。ACS550系列的变频器共有8种应用宏：ABB标准宏、3-线宏、交变宏、电动电位器宏、手动/自动宏、PID控制宏、PFC控制宏、转矩控制宏。干二线该系列变频器均采用“手动/自动宏”，其端子功能定义如下：端子号端子功能X1：1信号电缆屏蔽端X1：5速度给定X1：6 X1：7速度反馈X1：9X1：8电流反馈X1：9X1：10复位X1：16X1：10驱动X1：18X1：19备妥X1：21X1：22运行X1：24X1：25故障X1：27注意：手动/自动宏方式：参数 2108 START INHIBIT （禁止起动）必须保持为默认设置 0 (
6、OFF)。2、接线举例 :1SCR信号电缆的屏蔽层 ( 屏蔽端 )2AI1外部速度给定 1: 0 10 V ( 手动控制 )3AGND模拟输入电路的公共端410V参考电压 10 VDC5AI2外部速度给定 2: 0 20 mA ( 自动控制 )6AGND模拟输入电路的公共端7AO1电机速度 : 0 20 mA8AO2电机电流 : 0 20 mA9AGND模拟输出电路的公共端1024V辅助电压输出 +24 VDC11GND辅助电压输出的公共端12DCOM所有数字输入的公共端13DI1起动 / 停车 ( 手动 ): 得电起动14DI2正转 / 反转 ( 手动 ): 得电转向为反转15DI3EXT1
7、/EXT2 选择 : 得电选择自动控制16DI4运行允许 : 一旦断开变频器将停车17DI5正转 / 反转 ( 自动 ): 得电转向为反转18DI6起动 / 停车 ( 自动 ): 得电起动19RO1C继电输出 1, 可编程默认动作准备 =19 接至 2120RO1A21RO1B22RO2C继电输出 2, 可编程默认动作运行 =22 接至 2423RO2A24RO2B25RO3C继电输出 3, 可编程默认动作 : 故障 =25 接至 2626RO3A27RO3B3、参数设置：参数代码设定值说明99011语言选择“中文显示”99025应用宏选择“手动/自动宏”99041电机控制模式选择“矢量速度控
8、制”( rpm )9905380电机额定电压( V )9906107.5电机额定电流( A )990750电机额定频率( Hz )99081480电机额定转速( rpm )990955电机额定功率( KW )99100电机辨识运行，初次运行时设置为1辨识结束后自动为010016外部控制1选择“DI6控制远程自动起、停”10021外部控制2选择“DI1控制本地手动起、停”10031转向控制选择“正向”11011在本地方式下，选择控制盘给定方式，取决于990411020选择外部控制111032给定值1选择“给定来自AI2”11040最小的模拟输入信号对应的给定值( rpm )11051480最大的
9、模拟输入信号对应的给定值( rpm )11062给定值2选择“给定来自AI2”130420%以模拟信号满量程的的百分比定义AI2低限1305100%以模拟信号满量程的的百分比定义AI2高限14011定义输出继电器1为“备妥”14022定义输出继电器2为“运行”14034定义输出继电器3为“故障”1501102定义模拟输出1（AO1）的内容为速度反馈15020与最小的模拟输出值对应的AO1速度反馈最小值( rpm ) 15031480与最大的模拟输出值对应的AO1速度反馈最大值( rpm )15044设定AO1最小的模拟输出电流( mA )150520设定AO1最大的模拟输出电流( mA )15
10、07104定义模拟输出2（AO2）的内容为速度反馈15080与最小的模拟输出值对应的AO2电流反馈最小值( A )1509107.5与最大的模拟输出值对应的AO2电流反馈最大值( A )15104设定AO2最小的模拟输出电流( mA )151120设定AO2最大的模拟输出电流( mA )16010允许变频器不需要连接外部允许运行信号就可以起动16021允许通过操作面板修改参数值16044定义DI4为变频器复位信号16080允许变频器不需要连接外部允许运行信号就可以起动16090允许变频器不需要连接外部允许运行信号就可以起动16101允许2001、2002、2003、2009报警信息显示2001
11、0最小转速( rpm )20021480最大转速( rpm )2003161.25最大电流( A )“额定电流的1.5倍，允许1.8倍20051激活过压控制20062激活欠压控制20070最小频率( Hz )200850最大频率( Hz )21011选择自动起动方式21021选择自由停车方式，直接切断电机电源，电机自由停车2201-6定义DI6得电选择加速曲线、失电选择减速曲线220260定义加速时间（由最小频率到最大频率的时间）( s )220360定义减速时间（由最大频率到最小频率的时间）( s )22040.0定义加减速曲线形状为线性三、常见故障变频器本身具有异常故障显示、报警和保护功能
12、。当故障发生时，变频器将异常故障代码显示在屏幕上,或者将故障信息储存在程序的某个参数内，以便维修检查。变频器异常故障分为软故障和硬故障两大类，软故障多是因操作或参数设置不当造成的，而硬故障则是由于变频器本身器件损坏造成的，维修起来难度大。1、参数设置类故障常用变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设置非常重要，如果参数设置不正确，会导致变频器不能正常工作。常用变频器，一般出厂时，厂家对每一个参数都有一个默认值，这些参数叫工厂值。在这些参数值的情况下，用户能以面板操作方式正常运行的，但以面板操作并不满足大多数传动系统的要求。所以，用户在正确使用变频器之前，要对变频器参数时从以下几
13、个方面进行：a、确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。b、变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。c、设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，用户可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等几种。d、给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式：面板给定、外部给定、外部电压或电流给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定也可以是这几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常
14、工作，如要获得更好的控制效果则只能根据实际情况修改相关参数。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，然后按上述步骤重新设置，对于每一个公司的变频器其参数恢复方式也不相同。2、过压类故障变频器的过电压集中表现在直流母线的支流电压上。正常情况下，变频器直流电为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线513V。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，当电压上至760V左右时，变频器过电压保护动作。因此，变频器来说，都有一个正常的工作电压范围，当电压超过这个范围时很可能损坏
15、变频器，常见的过电压有两类。一是输入交流电源过压， 这种情况是指输入电压超过正常范围，一般发生在节假日负载较轻，电压升高或降低而线路出现故障，此时最好断开电源，检查、处理。第二种是发电类过电压，主要是电机的同步转速比实际转速还高，使电动机处于发电状态。 3、过载故障 过载故障包括变频过载和电机器过载。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。负载过重，所选的电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机和变频器；如后者则要对生产机械进行检修。4、其他故障如欠压：说明变频
16、器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。温度过高：如电动机有温度检测装置，检查电动机的散热情况；变频器温度过高，检查变频器的通风情况。外部的电磁感应干扰 ：如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。 雷击、感应雷电：雷击或感应雷击形成的冲击电压，有时也会造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。四、维护1.检查散热器温度并清洁散热器：散热器会因冷却空气流过而积尘。由于散热器积尘，冷却效率会降低，就有可能发生过温故障。在正常环境（无灰尘、清洁的）下，散热器应每年检查一次，在灰尘多的环境下，散热器应经常清扫。断开变频器电源、拆下冷却风机、使用清洁干燥的压缩气体从下往上吹扫散热器，同时使用吸尘器在空气出口吸收灰尘、恢复冷却风机、恢复上电。2.变频器控制柜顶部过滤网在灰尘多的情况下须经常使用吸尘器除尘。3.变频器控制柜内下部容易积尘，须经常使用吸尘器除尘。以免因积尘引起短路或接触不良。