电源与驱动板启动显示过电流
通常是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。
空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流
通常是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损坏引起。
工作时状态 和普通晶体管一样,GTR也是一种放大器件,具有三种基本的工作状态:
⑴放大状态 起基本工作特点是集电极电流Ic的大小随基极电流Ib而变 Ic=βIb 式中β------GTR的电流放大倍数。
GTR处于放大状态时,其耗散功率Pc较大。设Uc=200V,Rc=10Ω,β=50,Ib=200mA(0.2A)计算如下:Ic= βIb=50*0.2A=10A Uce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100V Pc=UceIc=100*10W=1000W=1KW ⑵饱和状态 Ib增大时,Ic随之而增大的状态要受到欧姆定律的制约。当βIb>Uc/Rc 时,Ic=βIb的关系便不能再维持了,这时,GTR开始进入“饱和"状态。而当Ic的大小几乎完全由欧姆定律决定,即 Ics≈Uc/Rc 时,GTR便处于深度饱和状态(Ics 为饱和电流)。这时,GTR的饱和压降Uces约 为1-5V。
GTR处于饱和状态时的功耗是很小的。上例中,设Uces=2V,则 Ics=Uc/Rc=200/10A=20A Pc=UcesIcs=2*20W=40W
可见,与放大状态相比,相差甚远。
⑶截止状态 即关断状态。这是基极电流Ib≤0的结果。
在截止状态,GTR只有很微弱的漏电流流过,因此,其功耗是微不足道的。
GTR在逆变电路中是用来作为开关器件的,工作过程中,总是在饱和状态间进行交替。所以,逆变用的GTR的额定功耗通常是很小的。而如上述,如果GTR处于放大状态,其功耗将增大达百倍以上。所以,逆变电路中的GTR是不允许在放大状态下小作停留的。
开关电源
开关电源电路提供变频器的整机控制用电,是变频器正常工作的先决条件。变频器应用的开关电源电路,为直一交一直型的逆变电路,是一种电压和功率的变换器,将直流电压和功率转换为脉冲电压,再整流成为另一种直流电压。输人、输出电压由开关变压器相隔离,开关变压器起到功率传递、电压/电流变换的作用。开关变压器为降压变压器。开关电源的特点如下:
1)开关电源的振荡和调压方式是利用改变脉冲宽度或周期来调整输出电压的,称为时间比例控制,又分为PWM(调宽)和PFM(调频)两种控制方式。
2)从电路的能量转换特性看,可分为正激和反激两种工作方式。开关管饱和导通时, 二次绕组连接的整流器受反偏压而截止,开关变压器的一次绕组流入电流而储能〈电磁转换)。开关管截止时,二次绕组经负载电路释放电能(磁电转换)。正激方式则与此相反, 实际应用不多。
3)从开关变压器的一次电路结构来看,有分立元件构成的和集成振荡芯片构成的两种电路形式。因而从振荡信号的来源看,又分为自激(分立零件)和他激式(IC电路)开关电源。两种电路结构都有应用。 4)开关管有采用双极型器件和采用场效应晶体管的。
5)小功率变频器采用单端正激式电路,大、中功率变频器常采用双端正激式电路。一般变频器的开关电源,常提供以下几种电压输出:CPU及附属电路、控制电路、操作显示面板的+5V供电;电流、电压、温度等故障检测电路、控制电路的±15V供电;控制端子、工作继电器线圈的24V供电。四路相互隔离的约为22V的驱动电路的供电,该四路供电往往又经稳压电路处理成+15V、 -7.5V的正、负电源供驱动电路,为IGBT逆变输出电路提供激励电流。
任何电子设备,电源电路的故障率总是相当高的一因其要提供整机的电源供应,负担重。变频器的开关电源电路,形式上比较单一,结构上也比较简单。但是简单电路也可能会产生疑难故障。开关电源的检修不像线性电源那么直观,电路的任一个小环节一振荡、稳压、保护、负载等出现异常,都会使电路出现各种各样的故障现象。
上电后无反应,操作显示面板无显示,变频器好像没通电一样。测量控制端子的控制电压和10V频率调整电压都为0,测量变频器主接线端子电阻正常,那么大致上可以断定问题是出在开关电源电路了。
采用变频器调速,将产生噪声和振动,这是变频器输出波形中含有高次谐波分量所产生的影响。随着运转频率的变化,基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化,很可能引起与电动机的各个部分产生谐振等。噪声问题及对策
(1)用变频器传动电动机时,由于输出电压电流中含有高次谐波分量,气隙的高次谐波磁通增加,故噪声增大。电磁噪声由以下特征:由于变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率谐振,则转子固有频率附近的噪声增大。变频器输出中的高次谐波分量与铁心机壳轴承架等谐振,在这些部件的各自固有频率附近处的噪声增大。
变频器传动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与PWM控制的开关频率有关,尤其在低频区更为显著。一般采用以下措施平抑和减小噪声:在变频器输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量,可将U / f定小些。采用特殊电动机在较低频的噪声音量较严重时,要检查与轴系统(含负载)固有频率的谐振。
(2) 振动问题及对策变频器工作时,输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁策动力,策动力的频率总能与这些机械部件的固有频率相近或重合,造成电磁原因导致的振动。对振动影响大的高次谐波主要是较低次的谐波分量,在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。但采用正弦波PWM方式时,低次的谐波分量小,影响变小。
减弱或消除振动的方法,可以在变频器输出侧接入交流电抗器以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。使用PAM方式或方波PWM方式变频器时,可改用正弦波PWM方式变频器,以减小脉动转矩。从电动机与负载相连而成的机械系统,为防止振动,必须使整个系统不与电动机产生的电磁力谐波。负载匹配及对策生产机械的种类繁多,性能和工艺要求各异,其转矩特性不同,因此应用变频器前首先要搞清电动机所带负载的性质,即负载特性,然后再选择变频器和电动机。负载有三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。不同的负载类型,应选不同类型的变频器。
(3) 恒转矩负载恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右,制动转矩一般要求额定转矩的左右,所以变频器应选择具有恒定转矩特性,而且起动和制动转矩都比较大,过载时间和过载能力大的变频器,如FR-A540系列。位能负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能,能够快速实现正反转,变频器应选择具有四象限运行能力的变频器,如FR-A241系列。
(4) 风机泵类负载风机泵类负载是典型的平方转矩负载,低速下负载非常小,并与转速平方成正比,通用变频器与标准电动机的组合合适。这类负载对变频器的性能要求不高,只要求经济性和可靠性,所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可,如FR-A540(L)。如果将变频器输出频率提高到工频以上时,功率急剧增加,有时超过电动机变频器的容量,导致电动机过热或不能运转,故对这类负载转矩,不要轻易将频率提高到工频以上。
(5) 恒功率负载恒功率负载指转矩与转速成反比,但功率保持恒定的负载,如卷取机、机床等。对恒功率特性的负载配用变频器时,应注意的问题:在工频以上频率范围内变频器输出电压为定值控制,,所以电动机产生的转矩为恒功率特性,使用标准电动机与通用变频器的组合没有问题。而在工频以下频率范围内为U/f定值控制,电动机产生的转矩与负载转矩又相反倾向,标准电动机与通用变频器的组合难以适应,因此要专门设计。