工程型变频器

随着时代的发展，技术的进步，变频器的应用也愈加广泛。现在造纸机传动控制基本上全部采用交流变频传动控制系统，而市场上变频器品牌众多，功能各异。面对如此众多的变频器产品，如何选择变频器及相应的控制系统成为各厂家的难题，下面简单介绍造纸机对变频器的基本要求，以及如何选择变频器。 首先要考虑纸机传动特性与变频器机械特性；造纸机传动属于恒转矩负载，所以要求电机采用恒转矩调速。要求变频器工作在恒转矩调速控制状态，所以香蕉插座应该选用恒转矩机械负载型的。有的公司对于恒转矩调速和恒功率调速采用不同型号的变频器，有的公司对于恒转矩调速和恒功率调速采用同一型号的变频器，对于同一台变频器采用不同的控制方式所接配的电机不同，变频器内部参数设置不同。所以用户应该了解变频器的机械特性匹配。其次要考虑频率分辨率对纸机传动性能的影响；频率分辨率是衡量变频器的重要指标。频率分辨率包含频率给定分辨率和频率控制分辨率。频率给定分辨率指变频器的给定通道对输入信号的分辨率，一般指模拟输入通道AD的位数。对于通讯通道一般给定精度远远大于模拟通道，所以模拟给定通道若能满足要求，通讯通道是绝对满足的。一般纸机对传动调速的控制精度要求为0.1%，对于一台确定的造纸机从频率分辨率的角度来说，若能在最低速满足给定控制精度，则在高速运行是没有问题的。通常都是通过间隔柱来控制调节。所以我们在选择传动系统时注意纸机低速时变频器能否满足控制精度的要求。而不必担心高速的给定精度。给定精度也可以通过变频器参数来进行调节，但缺点是在改变工作状态时需要重新调整参数。

变频调速系统以其优越于直流传动的特点，在很多场合中都被作为首选的传动方案，现代变频调速基本都采用16位或32位单片机作为控制核心，从而实现全数字化控制，调速性能与直流调速基本相近，但使用变频器时，其维护工作要比直流复杂，一旦发生故障，企业的普通电气人员就很难处理，这里就变频器常见的故障分析一下故障产生的原因及处理方法。 　　一、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。　　1、参数设置　　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个方面进行：　　　　（1）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。　　　　（2）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。　　 　（3）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。　　（4）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。　　2、参数设置类故障的处理　　　　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。　二、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= 1.35 U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变频器，常见的过电压有两类。 1、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。　　2、发电类过电压　　　　这种情况出现的概率较高，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，而变频器又没有安装制动单元，有两起情况可以引起这一故障。　　　　（1）当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设的比较小，在减速过程中，变频器输出的速度比较快，而负载靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量回馈单元，因而变频器支流直流回路电压升高，超出保护值，出现故障，而纸机中经常发生在干燥部分，处理这种故障可以增加再生制动单元，或者修改变频器参数，把变频器减速时间设的长一些。增加再生制动单元功能包括能量消耗型，并联直流母线吸收型、能量回馈型。能量消耗型在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制功率管的通断。并联直流母线吸收型使用在多电机传动系统，这种系统往往有一台或几台电机经常工作于发电状态，产生再生能量，这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收。能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时可逆变流器就将再生能量回馈给电网。　　　　（2）多个电动施动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起故障。在纸机经常发生在榨部及网部，处理时需加负荷分配控制。可以把处于纸机传动速度链分支的变频器特性调节软一些。　　三、过流故障　　　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。四、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。　　五、其他故障 1、欠压　　　　说明变频器电源输入部分有问题，需检查后才可以运行。　　2、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。文章出处：

1 前言： 近十多年来，随着电力技术，微电子技术及现代控制技术发展，变频器已经广泛地应用于交流电动机的速度控制。其中最主要的特点是，具有高效率的驱动性能和良好的控制特性。变频器以调速精度高，响应速度快、保护功能完善、过载能力强、维护方便及节能显著等优点，赢得广大用户的信赖。在机械行业，变频器应用改造传统产业，实现机电一体化的重要手段。在工厂自动化技术中，交流伺服系统正在取代直流伺服系统。在电器行业中变频器应用技术，有效地提高了经济效益和产品质量，同时也减少机械振动和噪声。 平衡机在国内从70年代开始研究开发，多年来，人们一直以一些大型平衡机机械系统的变速机构复杂而麻脑，旋转时启动停车时间比较长，工作效率少，操作繁琐，而且机器庞大。所以为了减少平衡机变速机构，进一步提高平衡机工作效率及使用性能，采用变频器，调速、制动刹车等功能，使机械系统变得更加简单，操作方便。 2系统构成及工作原理： 系统主要由电动机，机械振动系统、控制系统（变频器）、电测箱等组成。系统通过变频器调节电机转速达到工件所需平衡转速，根据交流电机转速特性， 在电机选定之后P 、S为定值，电机转速n与电源频率f成正比，通过变频器改变电机驱动电源频率，来实现对电机的变频进行无级调速。由于变频功能齐全，停车时可通过变频器设定停车时间，使电机立即停车。 电机旋转时通过传动带带动平衡机主轴，主轴与工件相连一起旋转，由于工件本身不平衡，旋转产生振动通过传感器将机械信号转换成电讯号，输入电测箱，经电测箱运算处理后，再由显示器显示工件不平衡量的大小和相位。 3 变频器主要参数设置 3.1频率上限下限设定：本文以Panasonc 变频器为例，最高频率为120Hz，最低0Hz。为了适用不同工件平衡转速，只有通过调整电机转速，达到工件要求。通常设定50-100Hz，即电机最高转速限制在4450rpm以内，以防工件平衡时转速太高，造成平衡机系统某些部件损坏等问题，甚至造成破坏事故。系统设定最低频率为28Hz，即平衡机启动时频率可迅速上升到28Hz，电机转速线性增加到对应的转速。同时避免因频率过低，启动时间过长，启动转矩不足，启动电流过大，损坏电机。 3.2加减速时间设定：启动变频器后，观察加速过程中输出电流，若输出电流过大，则延长加速时间，反之缩小加速时间。在停止变频器运行后，观察减速过程是否出现直流过压，若出现则延长减速时间，否则可缩短减速时间，根据现场试验结果，设定加速时间不超过为30秒。 3.3制动(刹车)设定:由变频器对电机施加直流电来起制动作用。制动有两种方式,一滑行制动，主要适用大、中型工件平衡时刹车，停车时，变频器开始制动并将频率降到3Hz（可调）时滑行停车。二紧急停车，一般用于小、微型工件平衡时刹车，全程制动时间是滑行制动两倍。 4 运行与操作 变频器投入运行后，能自动稳定工件平衡所需的转速，操作简便但必须遵守如下规定：（1）、启动前，检查工件与夹具之间的配合。安全架（安全罩）是否罩上，避免出现故障。 （2）、接通电源，调节变频器控制面板“▲▼”按钮,设定系统所需要的平衡转速频率。 （3）、启动：将变频器控制面板“RUN”按下，或在操作箱上按“启动”按钮，电机即可运转。 （4）、停车：将变频器控制面板“STOP”按下，或在操作箱上按“停止”按钮，电机即可停止。 （5）、各种保护功能齐全，发生故障时，变频器自动跳阐，且具故障自诊功能，减少操作者的重复劳动力。 5 结束语： 变频器在平衡机中应用，完全取代长期以接触器为主半导体元件组成的控制电路，且控制电路结构简单，稳定可靠，调试方便，故障少优点等。同时大大减少机械系统的变速机构和控制机构，使系统更加方便操作，设备工作效率更高。