变频器原理(6篇)
变频器原理篇1
近年来随着电力电子技术、功率半导体器件及变频控制理论的发展，变频器作为一种智能控制电源已被广泛应用于各行业，90年代初期主要以进口品牌为主如富士、三菱、西门子、ABB等，90年代中期国产变频器日渐出现在市场上，主要以通用型变频器为主。目前国产变频器技术已逐渐成熟，国产变频器市场占有率也逐渐提高，作为国内变频器专业生产厂家之一的深圳康沃电气技术有限公司，经过短短几年时间的发展，康沃变频器凭借其优越的性能，日渐被客户所接受。康沃公司目前生产的变频器主要有通用型G1/G2系列、风机水泵专用型P1/P2系列、注塑机专用型ZS/ZC系列及高性能单相变频器S1系列，其它各类专用变频器、更高性能的矢量型变频器也将陆续推向市场。本文主要讲述康沃变频器通用型在应用中出现的常见故障及处理方法，以便用户参考。
2通用型变频器主电路
目前市场上国产变频器主要以低压通用型变频器为主，为下文叙述方便，现简要介绍通用型变频器的主电路结构，从变频器结构上分有交-交变频器与交-直-交变频器，从变频性质分主要电压源型变频器与电流源型变频器，目前国内生产的变频器主要以电压源型交-直-交变频器为主。
其主电路主要由整流电路、滤波电路、逆变电路及制动单元等几部分构成，其中IGBT（绝缘栅双极晶体管）构成了变频器主要硬件，各部分电路功能简述如下：
1整流电路
由VD1~VD6组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流成直流电。
2滤波电路
整流电路输出的直流电压为脉动的直流电压，因而需滤波电路滤去电压波纹，同时它还在整流电路与逆变电路起到储能作用。
3逆变电路
由开关管V1~V6构成逆变电路将直流电压逆变成三相频率、电压可调的交流电以驱动三相电动机，是变频器实现变频的关键环节。
4限流电路
由限流电阻R及开关K构成，由于上电瞬间滤波电容端电压为零，上电瞬间电容充电电流较大，过大的电流可能损坏整流电路，为保护整流电路在变频器上电瞬间限流电阻串联到直流回路中，当电容充电到一定时间后通过开关K将电阻短路。
5制动电路
由制动电阻RB及开关管VB构成，主要作用是用于消耗电动机反馈回来的能量，避免过高的泵升电压损坏变频器。
康沃通用型G/P系列变频器根据功率等级的不同，所选用的IGBT主要有欧派克、三菱、东芝等不同品牌，变频器功率在18.5kW以下的机型主电路主要采用集整流、逆变、制动电路和温度检测为一体的七单元模块构成，22kW及以上的机型采用整流模块和三路两单元逆变模块构成。
3康沃变频器常见故障及处理方法
随着应用的不断推广，康沃品牌越来越受用户欢迎，为让用户进一步了解康沃变频器、方便用户使用，现将康沃变频器在使用中常出现的故障现象及处理方法例举如下：
（1）故障P.OFF
康沃变频器上电显示P.OFF延时1~2s后显示0，表示变频器处于待机状态。在应用中若出现变频器上电后一直显示P.OFF而不跳0现象，主要原因有输入电压过低、输入电源缺相及变频器电压检测电路故障，处理时应先测量电源三相输入电压，R、S、T端子正常电压为三相380V，如果输入电压低于320V或输入电源缺相，则应排除外部电源故障。如果输入电源正常可判断为变频器内部电压检测电路或缺相保护故障，对于康沃G1/P1系列90kW及以上机型变频器，故障原因主要为内部缺相检测电路异常，缺相检测电路由两个单相380V/18.5V变压器及整流电路构成，故障原因大多为检测变压器故障，处理时可测量变压器的输出电压是否正常。
（2）故障ER08
康沃变频器出现ER08故障代码表示变频器处于欠压故障状态。主要原因有输入电源过低或缺相、变频器内部电压检测电路异常、变频器主电路异常。通用变频器电压输入范围在320V~460V，在实际应用中变频器满载运行时，当输入电压低于340V时可能会出现欠压保护，这时应提高电网输入电压或变频器降额使用；若输入电压正常，变频器在运行中出现ER08故障，则可判断为变频器内部故障，如图1示可能为主回路中KS接触器跳开，使限流电阻在变频器运行时串联到主回路中，这时若变频器带负载运行便会出现ER08故障，这时可排除是否为接触器损坏或接触器控制电路异常；若变频器主回路正常，出现ER08报警的原因大多为电压检测电路故障，一般变频器的电压检测电路为开关电源的一组输出，经过取样、比较电路后给CPU处理器，当超过设定值时，CPU根据比较信号输出故障封锁信号，封锁IGBT，同时显示故障代码。
（3）故障ER02/ER05
故障代码ER02/ER05表示变频器在减速中出现过流或过压故障，主要原因为减速时间过短、负载回馈能量过大未能及时被释放。若电机驱动惯性较大的负载时，当变频器频率（即电机的同步转速）下降时电机的实际转速可能大于同步转速，这时电机处于发电状态，此部分能量将通过变频器的逆变电路返回到直流回路，从而使变频器出现过压或过流保护。现场处理时在不影响生产工艺的情况下可延长变频器的减速时间，若负载惯性较大，又要求在一定时间内停机时，则要加装外部制动电阻和制动单元，康沃G2/P2系列变频器22kW以下的机型均内置制动单元，只需加外部制动电阻即可，电阻选配可根据产品说明中标准选用，对于功率22kW以上的机型则要求外加制动单元和制动电阻。
ER02/ER05故障一般只在变频器减速停机过程中才会出现，如果变频器在其它运行状态下出现该故障，则可能是变频器内部的开关电源部分，如电压检测电路或电流检测电路异常而引起的。
（4）故障ER17
代码ER17表示电流检测故障，通用变频器电流检测一般采用电流传感器，通过检测变频器两相输出电流来实现变频器运行电流的检测、显示及保护功能，输出电流经电流传感器（如图2示中H1、H2为电流传感器）输出线性电压信号，经放大比较电路输送给CPU处理器，CPU处理器根据不同信号判断变频器是否处于过电流状态，如果输出电流超过保护值，则故障封锁保护电路动作，封锁IGBT脉冲信号，实现保护功能。
康沃变频器出现ER17故障主要原因为电流传感器故障或电流检测放大比较电路异常，前者可通过更换传感器解决，后者大多为相关电流检测IC电路或IC芯片工作电源异常，可通过更换相关IC或维修相关电源解决
（5）故障ER15
代码ER15表示逆变模块IPM、IGBT故障，主要原因为输出对地短路、变频器至电机的电缆线过长（超过50m）、逆变模块或其保护电路故障。现场处理时先拆去电机线，测量变频器逆变模块，观察输出是否存在短路，同时检查电机是否对地短路及电机线是否超过允许范围，如上述均正常，则可能为变频器内部IGBT模块驱动或保护电路异常。一般IGBT过流保护是通过检测IGBT导通时的管压降动作的。
当IGBT正常导通时其饱和压降很低，当IGBT过流时管压降VCE会随着短路电流的增加而增大，增大到一定值时，检测二极管DB将反向导通，此时反向电流信号经IGBT驱动保护电路送给CPU处理器，CPU封锁IGBT输出，以达到保护作用。如果检测二极管DB损坏，则康沃变频器会出现ER15故障，现场处理时可更换检测二极管以排除故障。
（6）故障ER11
ER11故障表示变频器过热，可能的原因主要有：风道阻塞、环境温度过高、散热风扇损坏不转及温度检测电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况，如果温度过高可先按以上原因排除故障；若变频器温度正常情况下出现ER11报警，则故障原因为温度检测电路故障。康沃22kW以下机型采用的七单元逆变模块，内部集成有温度元件，如果模块内此部分电路故障也会出现ER11报警，另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。
变频器原理篇2
【关键词】变频技术；调速；节能
七十年代以前，在用到调速拖动的场合几乎全部使用的是直流电机。直流电机具有良好的调速性能，主要表现在调速范围广、稳定性好、过载能力强，但是其制作与维护十分繁杂，特别是电动机本身的换向器及电刷维护保养困难、寿命短等方面存在不足。异步电动机是可以解决换向器及其电刷的问题，可是交流电机调速存在着调速性能差，功率因数低等的缺点。随着交流变频技术的发展，变频技术控制交流电机能够较好的解决异步电机调速所存在的问题，从而逐步取代直流调速成为拖动调速的主流技术。
那么，什么是变频技术和变频器呢？通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。在此技术上产生的变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。通常，把能将电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称为变频器。
1.变频调速原理
在拖动系统中，用变频器驱动电动机的目的就是实现调速，让电动机按照希望的方式运转。但不论系统是否采用调速，稳定运行是必须的，即要求系统在受到扰动时有自动恢复的能力。系统的负载特性不能依靠改变外加电气参数来改变，只能改变电动机自身的电气参数来实现。由于电动机机械特性曲线是由电动机本身多个电气参数决定的，通过改变这些电气参数，得到不同的人为机械特性，从而使新的人为机械特性曲线与负载特性曲线形成新的稳定交点，实现稳定速度调节，这就是引入变频器驱动电动机实现调速的基本原理。电动机械特性随电动机自身电气参数改变而改变，但由于系统转动惯量的存在，转速不能突变，一旦外部施加的电气参数改变，必然引起电动机电磁转矩的突变，从而破坏原来的转矩平衡关系而产生新的系统合转矩。该合转矩将对系统产生一个加速度，使系统加速或减速。当外部参数稳定之后，系统转速过渡到新的稳定状态，这个加速或减速过程就称为调速过程。
三相异步电动机的转速公式为：
n=n1（1-s）=60f（1-s）/p（1）
式中：n―电机的转速，r/minn1―同步转速，r/minp―磁极对数，s―转差率，%f―频率，Hz由转速公式（1）可知，我们可以通过改变极对数、转差率和频率的方法实现对异步电机的调速。前两种方法转差损耗大，效率低，对电机特性都有一定的局限性。变频调速是通过改变定子电源频率来改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性，因为由异步电机的电势公式可知，外加电压近似与频率和磁通乘积成正比，即：U∝E=C1fΦ（2）式（2）中，C1为常数，因此有：Φ∝E/f≈U/f（3）
若外加电压不变，则磁通Φ随频率而改变，如频率f下降，磁通Φ会增加，造成磁路过饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在许多场合，为了保持在调速时，电机产生最大转矩不变，需要维持磁通不变，这可由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速（VVVF），简称变频调速。
2.变频技术的优势
调速时平滑性好，效率高。低速时，相对稳定性好，调速范围较大，精度高；起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；变频器体积小，便于安装、调试、维修简便，易于实现过程自动化；必须有专用的变频电源，目前造价较高；在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
3.变频技术的应用
3.1在节能方面的应用
在使用变频技术之后，风机、泵类负载的节能效果最为明显，节电率能够达到20%～60%，这是因为风机、水泵类负载的耗用功率与转速的三次方成正比，那么当所需要的流量较小时，其转速较低，所造成的耗用功率的降低是相当明显的。而传统的挡板或阀门进行流量调节时，对于耗用功率的影响并不大。
3.2在控制电机运行方面的应用
首先是在控制电机的正、反转方面：只需要更改变频器内部逆变管的开关顺序，就能够实现输出换向，而不会造成因换向不当而烧毁电机的现象。在加速、减速方面：因为变频器调速系统的起动一般都是从低速区开始，频率比较低。加、减速时间能够任意设定，那么就可以做到使加减速过程平稳，减小起动电流。在变频器调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上。另外，变频器还具有直流制动功能，在需要制动的时候，变频器给电动机施加一个相反的直流电压，进行制动，而不需要另外增加制动控制电路。
3.3在提高产品质量和工艺水平方面的应用
变频器除了应用在泵类、风机等类型的负载上之外，还可以应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备的控制上，它能够提高产品质量，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，从而提高整个设备的控制水平。
4.变频技术的发展趋势
在当代，电力电子器件的基片从Si（硅）发展成了SiC（碳化硅），从而使得电力电子器件能够更加耐高压、耐高温、低功耗，并且能够制造出体积更小、容量更大的驱动装置。永动磁铁电动机也在开发研制当中，IT技术的迅速普及，以及人们思维理念的变化，这些方面的发展，使得变频技术在以下几个方面得到发展。
4.1高频控制智能化
智能化的变频器一经安装就可以使用，不必进行过多设定，而且能够进行故障自诊断、遥控诊断以及部件自动置换，从而确保变频器较长的使用寿命。同时，使用互联网能够实现多台变频器的联动，甚至是整个工厂范围变频器综合管理控制系统。
4.2主控一体化
变频器的设计专门化，能够使得变频器在某一特定领域控制功能更强，比如风机、水泵专用变频器、起重机械专用变频器等等。此外，变频器还有与电机一体化设计的趋势，从而使变频器成为电机的一个部分，使设备体积更小，控制更方便。
4.3变频器的环保化
环保是当今社会的一个主题，21世纪的电力拖动装置应该着重考虑的是节能，而变频器能量转换过程中的低公害，使得变频器在使用过程中的噪声、电源谐波对电网的污染等问题减小到最低程度。
5.结语
交流变频调速传动装置已在我国各行业得到广泛应用，并已取得了极佳的经济节能效益。随着新型大功率半导体器件的推出，控制理论不断更新和发展，现今变频器向着大功率、高电压的方向发展，控制精确度和动态特性也越趋完善。大力发展变频调速技术，必需把我国变频调速技术提高到一个新水平，缩小与世界先进水平的差距，提高自主开发能力，满足国民经济重点工程建设和市场的需求。规范我国变频调速技术方面的标准，提高产品可靠性工艺水平，实现规模化、标准化生产。
参考文献：
变频器原理篇3
关键词：变频器；分析；诊断
中图分类号：TM921.51文献标识码：A文章编号：1006-8937（2013）21-0071-01
随着经济社会的不断发展，变频技术也获得了一定程度的发展。目前阶段变频器以其优秀的控制性能和高效的节能性能获得了许多领域的一致认同。但是与其他各类设备一样，在使用过程中变频器也会由于各种原因产生一些故障，故障发生后会引起许多严重的后果。由于未掌握专业技能，普通的维修人员不能够及时的判断出问题的原因所在，这方面的专业人才也比较缺乏，通常一旦发生这种故障就只能够等待变频器厂家来换新，对企业的日常生产经营活动有很大影响。我们除了在设计变频器时要考虑各种故障发生的情况并做好防护措施，还应当在故障发生时及时作出反应，实施保护、停机，并展开对故障的分析、处理，最大限度的降低企业的损失。
1变频器故障类型
变频器的故障类型多种多样，其故障的分类方式可以按下述原则区分：
①时间因素划分。突发性故障，通常事发突然并且会使设备丧失某种特定功能；间歇性故障，通常表现为某种功能有时可以使用，有时不能使用；老化性故障，即设备在运行很长时间，零件老化之后出现的一些故障。
②故障性质划分。永久性故障，是因为某些原因造成了故障持续存在。例如保险丝熔断造成的缺相；偶发性故障，是指机器时好时坏并且故障时间完全无规律。通常是由于元件在焊接过程中不仔细或者其他原因造成的电路异常现象。或者由于外界随机产生的各类干扰信号使机器产生了异常。
③故障位置划分。电源故障，即变频器供电部分存在的故障；内部故障，只变频器自身所存在的故障，内部故障可以细分为直流环节故障，逆变器故障和控制系统故障，其中直流环节故障中包括了变频器中整流器的故障以及中间直流环节的故障；负载故障，即变频器电动机发生的故障。
2变频器故障诊断
变频器主电路由整流电路、中间直流电路及逆变电路构成。相关数据表明，变频器发生控制系统故障的原因80%是因为变频器各个电子元件发生了故障。元器件的运行状态会直接影响变频器的工作状态，因此，深入开展对于变频器主电路部分的故障研究，对于变频器的故障分析与处理有非常重要的意义。当前变频器所采用的报警系统是利用快速检测电路向计算机报告电机与变频器的工作状态，然后系统会对该状态进行分析并判断变频器是否存在故障，然后发出警报。这种方式有一个很大的缺陷就是耗时较久，且警报不够精确，因此，许多专家学者对此展开了研究。
2.1基于专家系统的变频器故障诊断
系统具体工作流程为将计算机专家诊断系统建立在变频器的若干区域，实现故障部位的隔离，从而完成对故障类别的判断，弄清其种类与故障程度，之后对变频器采用一系列的补救措施。专家系统的构成部分主要有框架网络、诊断算法、知识管理系统、人机交互系统及虚拟仪器。如图1所示。
此系统能够将专家系统与虚拟仪器的各项功能综合起来，利用专家系统使计算机实现对变频器的故障诊断，利用虚拟仪器实现了不同仪器间的相互合作与资源共享，实现了变频器故障分析及处理的高效性。但是目前阶段的专家系统同样存在许多问题。比如说专家系统的系统构成不够智能，缺乏联想、容错、自学习的能力，不能够完成自我升级、自我改良。
2.2基于故障树的变频器故障诊断
当变频器发生故障时，会有多处故障同时发生的情况，此时我们应当利用故障树诊断技术，该方式是列出所有变频器可能发生的故障并将其有序的连接起来，最终构成一棵故障树，如图2所示。
在查询故障原因时，故障树系统采用的是逻辑推理诊断法纪最小割集诊断法，逐个排查直至查出故障原因。
2.3基于信号处理的变频器故障诊断
①模糊理论及频谱分析。对变频器各个关键点实施电压测试，得出数据，对此数据进行频谱分析，并与各个电子元件的工作信号进行分析最终得出结果，确定故障元件。
②将整流电路正常工作及故障时期的整流电压进行统计分析，完成相关定义并搭建了先关故障模型，根据变频器故障时表现的特征值完成故障的定位。
该方法无需故障对象的精确模型并拥有很强的适应能力，高效的诊断手段，操作方便。但是依然有一些缺陷，例如在设置故障参数时候需要由有经验的专家给出一个大概的设定方式，缺乏通用性。
3变频器诊断技术发展方向
变频器的广泛应用是因为其性能十分优秀，在各个领域都充当了重要角色。所以对变频器故障分析及处理的相关研究有十分重要的意义。根据目前变频器故障处理相关的研究，可以知道其未来大致发展方向。
①新理论。例如对变频器关键点关键诊断，运用数据融合、数据挖掘及小波分析等方式进行分析处理。
②新网络。当前采用的BP网络还存在许多的缺陷，收敛速度过慢、局部极点小等等。我们可以在未来采用联想记忆、ART、自组织等新型神经网络来对变频器的故障分析问题进行相关诊断。
③各类技术结合。将目前的各种故障分析技术，如专家系统、小波转换、模糊控制、神经网络等有机的结合起来，利用各自不同的优点完成科学全面的故障分析。
④运用DSP。利用DSP芯片构建故障预警系统并实现诊断算法，由于DSP芯片速度快、适应性良好，在变频器故障诊断领域具有广阔的发展前景。
4结语
随着变频器在我们日常生活中越来越频繁的使用，且其本身是一种复杂的电力设备，所以关于其故障的分析与处理所受到的重视正在逐步增强。本文建立在一定的研究基础之上，提出当前变频器故障分析及处理工作中存在的问题及其今后研究的大致方向，希望能对未来我国的变频器故障分析及处理有一定的作用。
参考文献：
[1]于泳，蒋生成，杨荣峰，等.变频器IGBT开路故障诊断方法[J].中国电机工程学报，2011，（9）.
[2]胡文彪，夏立，吴正国，等.感应电机转子故障特征在交直交变频器中的传播[J].振动、测试与诊断，2010，（4）.
变频器原理篇4
关键词：模拟信号；数字信号；模拟输入输出扩展NAIO模块；光纤通讯；参数
中图分类号：TN77文献标识码：A文章编号：1006-4117（2012）02-0359-01
本文将从齿轮泵电机及ACS600变频器的主路结构、控制回路（接口电路）及常见故障分析进行阐述。
一、齿轮泵主电路回路系统组成
主回路由干式变、主路空开、12脉冲变频器。交流电抗器组成。干式变的容量是450kVA,变比为6000/400/400，二次侧额定电流为325A。它的结构比较特殊，有一个原边和两个副边，其中一个副边为三角形，另一个副边为星形，这样两个副边线圈互差30度的移相角。
主路空开闭合以后，在线路和变频器没有任何故障的情况下整流器即开始工作。起动和停止以及调速是通过仪表信号控制逆变器来实现的。
二、ACS600变频器主要控制接口电路
输入输出控制板（NIOC-01）的主要作用是，控制变频器的起动和停止，显示变频器的运行状态，通过光纤与NAMC-11板和NAIO板进行控制和数据传输。
它包括六个可编程的数字输入端DI1-DI6,数字输入的作用可通过参数设置确定。图中.DI1用作变频器的起停输入，仪表开机接点接在端子20、13之间，节点闭合，变频器起动。仪表接点断开，变频器停止。
模拟输入输出扩展板（NAIO-03）主要用于模数转换。4-20mA转速设定信号从7、8端子输入，电机电流信号由3、4端子输出，电机转速信号由1、2端子输出。
V25、V26是光纤通讯和驱动控制单元进行频率给定和数据交换。
三、常见故障分析和处理
（一）远程无法开机：
1.检查发现变频器操作面板被人为通过按键LOC/REM切换到面板控制故导致远程无法开机，通过按键LOC/REM切换到远程控制，在通过参数16.06=ON锁定面板控制即可；
2.仪表启动信号未闭合（通过万用表直流电压档即可判断），告诉工艺找仪表处理；
3.仪表设定调速信号（4-20mA）没有送到变频器上（通过参数可以查看，也可以将万用表打至直流mA档串在仪表的调速信号来查看）。
（二）出现过通讯故障导致停机，且无法开机：
1.检查发现面板显示“I/OCOMM”报警，可以对所有的光纤头进行擦拭处理，如果不能消除，
2.可以更换NICO板处理，如果还不行就进行更换个扩展模块。尤其是模拟输入输出扩展板（NAIO-3）现在已经停产，如果坏了也会导致“I/OCOMM”报警，这时可通过参数98.06=UNIPOLAR和I/OCONTRLBOARD上的DIP开关打至OFF禁用NAIO-3，再将NAIO-3模块上的接线改接到NICO板对应的端子上，同时修改参数11.03=AI2。
四、结束语
对电气维护人员来说要想快速处理设备故障，就必须做到对设备四懂三会，四懂：懂原理、构造、用途、性能，三会：会操作、维护、排除故障，这样电气维护人员才能真正的做到快速处理设备故障，为设备的安稳运行做出应有的贡献。
作者单位：新疆克拉玛依独山子石化公司乙烯厂电气车间
作者简介：赖远波（1971-），男，独山子乙烯厂电气车间，助理工程师；杨涛（1980-），男，独山子乙烯厂电气车间，助理工程师。
参考文献：
变频器原理篇5
关键词：变频器节能技术原理应用
中图分类号：TM925文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0063-01
在产品的加工制造业以及工业生产中，泵类、风机等设备的应用范围越来越广泛，其在电能上的消耗以及挡板、阀门等一些设备的节流损失，还有对它们的日常的维修和维护的费用几乎占成本的20%，这是一笔不小的生产费用的开支，随着经济的发展，改革不断深入，市场竞争不断加剧，节能降耗也逐渐成为了提高产品质量和降低生产成本的一个重要手段。
1变频节能技术基本理论
变频技术使用的基本原理：在很长的一段时期内，电气设备所使用的交流电的频率都是维持在一个固定的状态，变频技术的运用就是使频率变成了一种可以随意的调节和利用的资源。现如今，变频技术中最活跃以及最快发展的就是变频的调速技术。变频技术包括计算机技术、电力电子技术、点击传动技术，是一种综合性比较强的技术，结合了机械设备和强弱电。就是指在工频电流的信号转化成其他的频率，这种转化主要是通过半导体元件来完成的，之后再将交流电转化成为直流电，在逆变器对电流和电压进行调控的同时使机电设备达到无极调速的程度。总而言之，变频技术就是通过电流改变频率来对电机的转速进行控制，从而使有效的控制电机设备，这些都是在电流频率与电机转速同比增长的基础上来完成的。变频技术的特点就是能够使电机平稳的运行，可以进行自动的加速和减速的控制，在能够提高工作效率的同时减小对于能源的消耗。
在变频器的日常运用中，主要是运用转矩直接控制和矢量控制的方式，在变频器的今后发展中人工神经网络以及模糊自优化的控制方式，而且，变频器通过不断地发展，其综合性会越来越高，在完成基本调速的功能基础上，还具有在内部设置的通信、可编程序以及参数辨识的功能。
2变频器的节能原理
2.1变频节能方式
根据流体力学，功率=压力*流量，流量和转速的一次方是成正比的，压力与转速的平方是成正比的，功率和转速的立方成正比，如果说水泵效率固定的话，当调节流量下降时，转速就会成比例下降，输出的功率也就成立方关系下降，所以说，水泵的转速与电机耗电功率是近似立方比关系。举个例子，一台功率是55kW的水泵电机，将它的转速调到原来转速的80%的时候，它的耗电量是28kW/h，省电率是48%。但是如果将转速调到原来的50%的时候，耗电量就变成了6千瓦每小时，省电率达到87%。
2.2采用功率因数补偿方式进行节能
无功的功率不但会使设备发热，增加电线的磨损，最重要的一点就是功率因数降低导致了电网的有功功率也随之降低，所以，造成了大量无功电能在线路当中消耗掉，导致设备的使用效率降低，浪费现象非常严重，使用了变频调速设备装置之后，因为变频器内部的滤波电容作用，从而使无功损耗得到进一步减少，使电网有功功率得到增加。
2.3运用软启动方式进行节能
由于电机是通过Y/D启动或者直接启动的方式进行的，启动的电流是额定电流的四到七倍，这样就会对供电电网和机电设备造成严重冲击，而且这样对电网的容量要求也是非常高的，在启动的时候会产生比较大的电流，而且在震动的时候对阀门和挡板的损害也是非常大的，对管路和设备的使用寿命也是非常不利的。变频装置的使用，利用变频器软启动的功能，使启动的电流从零开始，最大的值也不会超过额定电流，所以使其对电网的冲击以及对供电容量的要求也大大减轻了，使阀门和设备的使用寿命也大大延长了。
3变频节能技术的应用实例
我们利用在160kW的循环水泵上安装变频调速器为例子，对变频节能设备进行改造，分别测试了改造前后的用电量，取得了非常满意的效果。
3.1在进行变频改造之前的控制模式
在循环水泵的工作中，当流量由于工艺的需要而改变时，就要运用调节水泵出口和入口的开度方式来对水泵的实际流量进行改变，这种调节方式被称为节流调节，在本次举例中，出口和入口的阀门开度都是60%上下，从电能利用的方面来说，这是一种很不经济的调节方式。
3.2在进行变频改造之后的控制模式
在循环水泵的工作中，当流量由于工艺的需要而改变时，入口和出口的阀门都完全打开，运用对电动机转速进行调节的方式来寻找合适的、新的工作点，从而得到合适的流量。根据实际情况和现场的需要来实现手动控制或自动控制，在本例中，因为不需要频繁地对流量进行调整，所以根据现场的实际情况和需要，确定出电动机实际工作的频率是40Hz，并且采取了手动控制的方式，主要目的就是为了节约电能。
4运用变频调速系统后运行上发生的变化
实现了完全意义的软启动，在电机进行启动的时候，转子的转速随着输入电源的频率增加而慢慢增加，使速度得到平稳提升，整个系统的启动时间设为20s左右，不会对系统造成冲击，比原来的启动方式更平稳。
电网所运用的电流也得到大幅度下降，使电气设备的使用更加安全，同时也因为频率降低后，电机的转速也随之降低，对机械的磨损也就减少了，也使发生故障的概率大大降低，减少了维修经费。
使为水泵提供电能的变压器节约出了大部分的供电容量，单纯的有功负荷下降，节约出的容量大约是50千瓦，提高了设备的利用效率。电机功率的因数也相应得到提高，这样就使电机的运行更加经济。
5结语
变频技术的使用提高了产品质量，降低了能耗，节约了能源，也进一步提高了企业的经济效益，变频调速技术的应用就是要对这些设备进行改造，从而达到节约能源的作用。
参考文献
[1]刘长军.对变频节能技术原理的几点分析[J].中小企业管理与科技，2011（3）.
[2]孔国财.矿井主通风机控制系统变频节能技术应用探讨[J].科技资讯，2010（32）.
[3]孔方正.关于火力发电厂变频节能技术分析与应用[J].中国科技博览，2010（32）.
[4]冯东升，张智华.变频节能技术在污水处理中的应用[J].电机与控制应用，2010（7）.
[5]但翔.我国煤矿机电设备变频节能技术的应用现状[J].城市建设，2010（7）.
变频器原理篇6
近年来随着电力电子技术、功率半导体器件及变频控制理论的发展，变频器作为一种智能控制电源已被广泛应用于各行业，目前国产变频器技术已逐渐成熟，国产变频器市场占有率也逐渐提高，我公司使用国产英威腾变频器，本文主要讲述英威腾变频器通用型在应用中出现的常见故障及处理方法，以便用户参考。
2通用型变频器主电路
目前市场上国产变频器主要以低压通用型变频器为主，为下文叙述方便，现简要介绍通用型变频器的主电路结构，从变频器结构上分有交-交变频器与交-直-交变频器，从变频性质分主要电压源型变频器与电流源型变频器，目前国内生产的变频器主要以电压源型交直交变频器为主。
其主电路主要由整流电路、滤波电路、逆变电路及制动单元等几部分构成，其中IGBT（绝缘栅双极晶体管）构成了变频器主要硬件，各部分电路功能简述如下：
1整流电路
由VD1~VD6组成三相桥式全波整流电路将三相交流电整流成直流电。
2滤波电路
整流电路输出的直流电压为脉动的直流电压，因而需滤波电路滤去电压波纹，同时它还在整流电路与逆变电路起到储能作用。
3逆变电路
由开关管V1~V6构成逆变电路将直流电压逆变成三相频率、电压可调的交流电以驱动三相电动机，是变频器实现变频的关键环节。
4限流电路
由限流电阻R及开关K构成，由于上电瞬间滤波电容端电压为零，上电瞬间电容充电电流较大，过大的电流可能损坏整流电路，为保护整流电路在变频器上电瞬间限流电阻串联到直流回路中，当电容充电到一定时间后通过开关K将电阻短路。
5制动电路
由制动电阻RB及开关管VB构成，主要作用是用于消耗电动机反馈回来的能量，避免过高的泵升电压损坏变频器。
英威腾通用型G/P系列变频器根据功率等级的不同，所选用的IGBT主要有欧派克、三菱、东芝等不同品牌，变频器功率在18.5kW以下的机型主电路主要采用集整流、逆变、制动电路和温度检测为一体的七单元模块构成，22kW及以上的机型采用整流模块和三路两单元逆变模块构成。
3英威腾变频器常见故障及处理方法
随着应用的不断推广，英威腾品牌越来越受用户欢迎，为让用户进一步了解英威腾变频器、方便用户使用，现将英威腾变频器在使用中常出现的故障现象及处理方法例举如下：
1、故障P.OFF
英威腾变频器上电显示P.OFF延时1~2s后显示0，表示变频器处于待机状态。在应用中若出现变频器上电后一直显示P.OFF而不跳0现象，主要原因有输入电压过低、输入电源缺相及变频器电压检测电路故障，处理时应先测量电源三相输入电压，R、S、T端子正常电压为三相380V，如果输入电压低于320V或输入电源缺相，则应排除外部电源故障。如果输入电源正常可判断为变频器内部电压检测电路或缺相保护故障，对于康沃G1/P1系列90kW及以上机型变频器，故障原因主要为内部缺相检测电路异常，缺相检测电路由两个单相380V/18.5V变压器及整流电路构成，故障原因大多为检测变压器故障，处理时可测量变压器的输出电压是否正常。
2、故障ER15
代码ER15表示逆变模块IPM、IGBT故障，主要原因为输出对地短路、变频器至电机的电缆线过长（超过50m）、逆变模块或其保护电路故障。现场处理时先拆去电机线，测量变频器逆变模块，观察输出是否存在短路，同时检查电机是否对地短路及电机线是否超过允许范围，如上述均正常，则可能为变频器内部IGBT模块驱动或保护电路异常。一般IGBT过流保护是通过检测IGBT导通时的管压降动作的。
当IGBT正常导通时其饱和压降很低，当IGBT过流时管压降VCE会随着短路电流的增加而增大，增大到一定值时，检测二极管DB将反向导通，此时反向电流信号经IGBT驱动保护电路送给CPU处理器，CPU封锁IGBT输出，以达到保护作用。如果检测二极管DB损坏，则英威腾变频器会出现ER15故障，现场处理时可更换检测二极管以排除故障。
3、故障ER11
ER11故障表示变频器过热，可能的原因主要有：风道阻塞、环境温度过高、散热风扇损坏不转及温度检测电路异常。现场处理时先判断变频器是否确实存在温度过高情况，如果温度过高可先按以上原因排除故障；若变频器温度正常情况下出现ER11报警，则故障原因为温度检测电路故障。英威腾22kW以下机型采用的七单元逆变模块，内部集成有温度元件，如果模块内此部分电路故障也会出现ER11报警，另一方面当温度检测运算电路异常时也会出现同样故障现象。
4结束语
随着变频器应用范围的不断扩大，用户对变频器也越加熟悉，变频器在使用中出现的问题大致相似，本文讲述的英威腾变频器在使用中可能出现的故障和一般处理方法。
参考文献：
[1]何超.交流变频调速技术.北京：北京航空航天出版社,2006.1-65.
[2]梁昊.最新变频器标准实施和设计.北京：电力出版社，2005.125-136.
