變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。

(1)可調(diào)的轉(zhuǎn)矩極限：通過(guò)變頻調(diào)速后，能夠設(shè)置相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩極限來(lái)保護(hù)機(jī)械不致?lián)p壞，從而保證工藝過(guò)程的連續(xù)性和產(chǎn)品的可靠性。目前的變頻技術(shù)使得不僅轉(zhuǎn)矩極限可調(diào)，甚至轉(zhuǎn)矩的控制精度都能達(dá)到3％～5％左右。

(2)受控的停止方式：如同可控的加速一樣,在變頻調(diào)速中,停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以選擇(減速停車、自由停車、減速停車＋直流制動(dòng))，同樣它能減少對(duì)機(jī)械部件和電機(jī)的沖擊，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加可靠，壽命也會(huì)相應(yīng)增加。

(3)節(jié)能：離心風(fēng)機(jī)或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗，這在十幾年的工程經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)得到體現(xiàn)。由于最終的能耗是與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成立方比，所以采用變頻后投資回報(bào)就更快。

(4)可逆運(yùn)行控制：在變頻器控制中，要實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行控制無(wú)須額外的可逆控制裝置，只需要改變輸出電壓的相序即可，這樣就能降低維護(hù)成本和節(jié)省安裝空間。

(5)減少機(jī)械傳動(dòng)部件：由于目前矢量控制變頻器加上同步電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出，從而節(jié)省齒輪箱等機(jī)械傳動(dòng)部件，最終構(gòu)成直接變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。從而就能降低成本和空間,提高穩(wěn)定性。

(6)啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低：電機(jī)功率與電流和電壓的乘積成正比，那么通過(guò)工頻直接啟動(dòng)的電機(jī)消耗的功率將大大高于變頻啟動(dòng)所需要的功率。如果采用變頻器進(jìn)行電機(jī)起停,就不會(huì)產(chǎn)生類似的問(wèn)題。

(7)可控的加速功能：變頻調(diào)速能在零速啟動(dòng)并按照用戶的需要進(jìn)行均勻地加速，而且其加速曲線也可以選擇(直線加速、S形加速或者自動(dòng)加速)。而通過(guò)工頻啟動(dòng)時(shí)對(duì)電機(jī)或相連的機(jī)械部分軸或齒輪都會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。

(8)可調(diào)的運(yùn)行速度：運(yùn)用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過(guò)程，并能根據(jù)工藝過(guò)程迅速改變，還能通過(guò)遠(yuǎn)控PLC或其他控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)速度變化。

(9)控制電機(jī)的啟動(dòng)電流：當(dāng)電機(jī)通過(guò)工頻直接啟動(dòng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生7到8倍的電機(jī)額定電流。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)的壽命。

(10)降低電力線路電壓波動(dòng)：在電機(jī)工頻啟動(dòng)時(shí)，電流劇增的同時(shí)，電壓也會(huì)大幅度波動(dòng)，電壓下降的幅度將取決于啟動(dòng)電機(jī)的功率大小和配電網(wǎng)的容量。而采用變頻調(diào)速后，由于能在零頻零壓時(shí)逐步啟動(dòng)，則能最大程度上消除電壓下降。【詳細(xì)】

變頻器可分為電壓型和電流行兩種變頻器。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。而變頻器的主電路由整流器、平波回路和逆變器三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路。

1、整流器

它的作用是把三相(或單相)交流電源整流成直流電源。在SPWM變頻器中，大多采用全波整流電路。大多數(shù)中、小容量的變頻器中，整流器件采用不可控的整流二極管或者二極管模塊。

2、逆變器

它的作用與整流器相反，是將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可變的交流電，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)變頻調(diào)速。逆變電路由開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，大多采用橋式電路，常稱逆變橋。在SPWM變頻器中，開(kāi)關(guān)器件接受控制電路中SPWM調(diào)制信號(hào)的控制，將直流電逆變成三相交流電。

3、控制電路

這部分電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等組成，一般均采用大規(guī)模集成電路。【詳細(xì)】

1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：

負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過(guò)載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高。

2、恒功率負(fù)載：

機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無(wú)限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對(duì)傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。

3、風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載：

在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)速按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過(guò)調(diào)速的

方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)過(guò)快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。【詳細(xì)】

1、環(huán)境溫度

一般適用在-10℃-40℃、濕變?cè)诘子?0%的環(huán)境工作中。環(huán)境溫度若高于40℃時(shí)候，每升高1℃，變頻器應(yīng)降額5%使用。

2、安裝現(xiàn)場(chǎng)的普通要求

1）無(wú)腐蝕、無(wú)易燃易爆氣體、液體

2）無(wú)灰塵、漂浮性的纖維及金屬顆粒。

3）所安裝場(chǎng)所的基礎(chǔ)、墻壁應(yīng)堅(jiān)固無(wú)損傷、無(wú)震動(dòng)

4）要避免陽(yáng)光直射

5）無(wú)電磁干擾

3、變頻器的安裝空間及通風(fēng)

變頻器內(nèi)部裝有冷卻風(fēng)扇以強(qiáng)制風(fēng)冷，為了使冷卻循環(huán)效果良好，所以必須將變頻器垂直安裝。將多臺(tái)變頻器安裝在同一裝置或控制箱里時(shí)，為減少相互熱影響，建議要橫向并列安裝。

4、變頻器蓋板的拆卸

在安裝中，需要對(duì)變頻器進(jìn)行測(cè)試、檢查、接線等，這就需要對(duì)其蓋板進(jìn)行拆卸。要注意不同變頻器的特點(diǎn)，根據(jù)他們的特點(diǎn)來(lái)安裝。

5、變頻器的接線

1）接線是否有誤

2）電線的線屑，尤其是金屬屑、短斷頭及其螺桿、螺母是否掉落在變頻器內(nèi)部

3）螺桿是否擰緊、電線是否有松動(dòng)

4）端子接線的裸露部分是否與別的端子帶電部分相碰，是否觸及了變頻器外殼。

6、控制回路接線的注意事項(xiàng)

1）控制回路與主回路的接線，以及與其他動(dòng)力線、電力線應(yīng)分開(kāi)走線，并保持一定距離。

2）變頻器控制回路中的繼電器觸點(diǎn)端子引線，與其他控制回路端子的連線要分開(kāi)走線，以免觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)造成干擾信號(hào)。

3）為了防止噪聲等信號(hào)引起的干擾，使變頻器產(chǎn)生誤動(dòng)作，控制回路采用屏蔽線。【詳細(xì)】

1、必須正確選擇變頻器。

2、認(rèn)真閱讀產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)，并按說(shuō)明書(shū)的要求接線、安裝和使用。

3、變頻器裝置應(yīng)可靠接地，以抑制射頻干擾，防止變頻器內(nèi)因漏電而引起電擊。

4、注意通風(fēng)冷卻或適當(dāng)減低負(fù)載，以免電機(jī)溫升超過(guò)允許值。

5、供電線路的阻抗不能太小。

6、當(dāng)電網(wǎng)三相電壓不平衡度大于3%時(shí)，變頻器輸入電流的峰值就很大，會(huì)造成變頻器及連接線過(guò)熱或損壞電子元件，這時(shí)也需加裝交流電抗器。

7、不能因?yàn)樘岣吖β室驍?shù)而在進(jìn)線側(cè)裝設(shè)過(guò)大的電容器，也不能在電機(jī)與變頻器間裝設(shè)電容器，否則會(huì)使線路阻抗下降，產(chǎn)生過(guò)流而損壞變頻器。

8、變頻器出線側(cè)不能并聯(lián)補(bǔ)償電容，也不能為了減少變頻器的輸出電壓的高次諧波而并聯(lián)電容器，否則可能損壞變頻器。為了減少諧波，可以串聯(lián)電抗器。

9、用變頻器調(diào)速的起動(dòng)和停止，不能用斷路器及接觸器直接操作，而應(yīng)用變頻器的控制端子來(lái)操作，否則會(huì)造成變頻器失控，并可能造成嚴(yán)懲后果。

10、變頻器與電機(jī)間一般不宜加裝交流接觸器，以免斷流瞬間產(chǎn)生過(guò)電壓而損壞變頻器。若需加裝，在變頻器運(yùn)行前，輸出接觸器應(yīng)先閉合；而在斷開(kāi)前，變頻器應(yīng)先停止輸出。【詳細(xì)】

1、電源應(yīng)接到變頻器輸入端R、S、T接線端子上，一定不能接到變頻器輸出端（U、V、W）上，否則將損壞變頻器。接線后，零碎線頭必須清除干凈，零碎線頭可能造成異常，失靈和故障，必須始終保持變頻器清潔。在控制臺(tái)上打孔時(shí)，要注意不要使碎片粉末等進(jìn)入變頻器中。

2、在端子+，PR間，不要連接除建議的制動(dòng)電阻器選件以外的東西，或絕對(duì)不要短路。

3、電磁波干擾，變頻器輸入／輸出（主回路）包含有諧波成分，可能干擾變頻器附近的通訊設(shè)備。因此，安裝選件無(wú)線電噪音濾波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF線路噪音濾波器，使干擾降到最小。

4、長(zhǎng)距離布線時(shí)，由于受到布線的寄生電容充電電流的影響，會(huì)使快速響應(yīng)電流限制功能降低，接于二次側(cè)的儀器誤動(dòng)作而產(chǎn)生故障。因此，最大布線長(zhǎng)度要小于規(guī)定值。不得已布線長(zhǎng)度超過(guò)時(shí)，要把Pr．156設(shè)為1。

5、在變頻器輸出側(cè)不要安裝電力電容器，浪涌抑制器和無(wú)線電噪音濾波器。否則將導(dǎo)致變頻器故障或電容和浪涌抑制器的損壞。

6、為使電壓降在2%以內(nèi)，應(yīng)使用適當(dāng)型號(hào)的導(dǎo)線接線。變頻器和電動(dòng)機(jī)間的接線距離較長(zhǎng)時(shí)，特別是低頻率輸出情況下，會(huì)由于主電路電纜的電壓下降而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降。

7、運(yùn)行后，改變接線的操作，必須在電源切斷10min以上，用萬(wàn)用表檢查電壓后進(jìn)行。斷電后一段時(shí)間內(nèi)，電容上仍然有危險(xiǎn)的高壓電。【詳細(xì)】

1、日常維護(hù)與檢查

對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的變頻器，可以從外部目視檢查運(yùn)行狀態(tài)。定期對(duì)變頻器進(jìn)行巡視檢查，檢查變頻器運(yùn)行時(shí)是否有異?，F(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查：

(1)環(huán)境溫度是否正常，要求在-10℃～+40℃范圍內(nèi)，以25℃左右為好；

(2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常；

(3)顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符；

(4)用測(cè)溫儀器檢測(cè)變頻器是否過(guò)熱，是否有異味；

(5)變頻器風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無(wú)異常，散熱風(fēng)道是否通暢；

(6)變頻器運(yùn)行中是否有故障報(bào)警顯示；

(7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過(guò)最大值。極限是418V(380V×1.1)，如果主電路外加輸入電壓超過(guò)極限，即使變頻器沒(méi)運(yùn)行，也會(huì)對(duì)變頻器線路板造成損壞。

2、變頻器本身的保護(hù)

（1）變頻器本身具有各種保護(hù)功能，如：負(fù)載側(cè)接地保護(hù)、短路保護(hù)、電流限制、逆變器過(guò)熱、過(guò)載等，其自診斷功能、報(bào)警警告功能也特別完善。了解這些功能對(duì)于正確使用變頻器及故障查找是非常重要的。

（2）變頻器運(yùn)行時(shí)，如頻繁出現(xiàn)限流報(bào)警或過(guò)流保護(hù)，應(yīng)檢查負(fù)載部分以及變頻器IGBT模塊是否正常，如正常，則此故障為變頻器主板霍爾磁補(bǔ)償式電流傳感器損壞。

（3）生產(chǎn)運(yùn)行表明，粘膠纖維生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)含硫化氫的腐蝕性氣體會(huì)給變頻器電路板的電子元器件帶來(lái)相當(dāng)大的危害，我們通過(guò)給電氣控制室送正壓新鮮風(fēng)來(lái)改善環(huán)境條件，并采用樂(lè)泰電子線路板用噴涂膠，對(duì)變頻器線路板表面作防腐涂層處理，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用壽命。

（4）電子元器件對(duì)靜電是非常敏感的，如被靜電放電破壞后，將造成電子元器件軟擊穿，軟擊穿會(huì)導(dǎo)致線路板無(wú)法正常工作。所以在更換線路板時(shí)必須注意人體的靜電對(duì)線路板造成損壞。【詳細(xì)】

1、參數(shù)設(shè)置類故障原因分析及處理

檢查變頻器的設(shè)定參數(shù)，經(jīng)檢查頻率增益f17，設(shè)定范圍為0.0～200%出廠設(shè)定值為100%，而用戶實(shí)際設(shè)定值為200%。由于頻率設(shè)定信號(hào)增益為設(shè)定模擬頻率信號(hào)對(duì)輸出頻率的比率，即如設(shè)定頻率為40hz，實(shí)際輸出頻率僅為20hz。將設(shè)定頻率增益設(shè)定值改為出廠設(shè)定值100%后，問(wèn)題得到解決。

2、過(guò)電壓(ou)類故障原因分析及處理

應(yīng)該著重檢查制動(dòng)回路，測(cè)量放電電阻沒(méi)有問(wèn)題，在測(cè)量制動(dòng)管(et191)時(shí)發(fā)現(xiàn)已擊穿，更換后上電運(yùn)行，且快速停車都沒(méi)有問(wèn)題。

3、欠壓(lu)類故障原因分析及處理

變頻器不能工作，按p鍵及重新停送電均無(wú)效，查操作手冊(cè)又無(wú)相關(guān)的介紹，在檢查外接dc24v電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓較低，解決后，變頻器工作正常。

4、過(guò)流(oc)類故障原因分析及處理

首先檢查逆變模塊沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。其次檢查驅(qū)動(dòng)電路也沒(méi)有異?，F(xiàn)象，估計(jì)問(wèn)題不在這一塊，可能出在過(guò)流信號(hào)處理這一部位，將其電路傳感器拆掉后上電，顯示一切正常，故認(rèn)為傳感器已壞，找一新品換上后帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)一切正常。

5、過(guò)載故障(olu)原因分析及處理

參考其使用說(shuō)明書(shū)，檢查變頻器的參數(shù)，經(jīng)檢查，偏置頻率原設(shè)定為3hz，變頻器在接到運(yùn)行指令但未給出調(diào)頻信號(hào)之前，電機(jī)將一直接收3hz的低頻運(yùn)行指令而無(wú)法啟動(dòng)。經(jīng)測(cè)定該電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流達(dá)到50a，約為電機(jī)額定電流的3倍；變頻器過(guò)載保護(hù)動(dòng)作屬正常。修改變頻器的參數(shù)，將“偏置頻率”恢復(fù)出廠值，修改偏置頻率為0hz，電機(jī)啟動(dòng)得以恢復(fù)正常。【詳細(xì)】