在變頻器維修中,過電流保護(hù)的對象主要指帶有突變性質(zhì)的、電流的峰值超過了變頻器的容許值的情形. 由于逆變器的過載能力較差,所以變頻器的過電流保護(hù)是至關(guān)重要的一環(huán),迄今為止,已發(fā)展得十分完善. 一、過電流的原因 1、工作中過電流即拖動系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)過電流.其原因大致來自以下幾方面: ① 電動機(jī)遇到?jīng)_擊負(fù)載,或傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象,引起電動機(jī)電流的突然增加. ② 變頻器的輸出側(cè)短路,如輸出端到電動機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路,或電動機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等. ③ 變頻器自身工作的不正常,如逆變橋中同一橋臂的兩個(gè)逆變器件在不斷交替的工作過程中出現(xiàn)異常。例如由于環(huán)境溫度過高，或逆變器件本身老化等原因，使逆變器件的參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在交替過程中，一個(gè)器件已經(jīng)導(dǎo)通、而另一個(gè)器件卻還未來得及關(guān)斷，引起同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件的“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。 2、升速時(shí)過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間又設(shè)定得太短時(shí)，意味著在升速過程中，變頻器的工作效率上升太快，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速迅速上升，而電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果是升速電流太大。 3、降速中的過電流 當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而降速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，也會引起過電流。因?yàn)?，降速時(shí)間太短，同步轉(zhuǎn)速迅速下降，而電動機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，這時(shí)同樣可以是轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過電流。 二、處理方法 1、 起動時(shí)一升速就跳閘，這是過電流十分嚴(yán)重的現(xiàn)象，主要檢查 ① 工作機(jī)械有沒有卡住 ② 負(fù)載側(cè)有沒有短路，用兆歐表檢查對地有沒有短路 ③ 變頻器功率模塊有沒有損壞 ④ 電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩過小，拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來 2、 起動時(shí)不馬上跳閘，而在運(yùn)行過程中跳閘，主要檢查 ① 升速時(shí)間設(shè)定太短，加長加速時(shí)間 ② 減速時(shí)間設(shè)定太短，加長減速時(shí)間 ③ 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償(U/F比)設(shè)定太大，引起低頻時(shí)空載電流過大 ④ 電子熱繼電器整定不當(dāng)，動作電流設(shè)定得太小，引起變頻器誤動作 電壓保護(hù)
1、 過電壓保護(hù) 產(chǎn)生過電壓的原因及處理方法： ① 電源電壓太高 ② 降速時(shí)間太短 ③ 降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想，來不及放電，請?jiān)黾油饨又苿与娮韬椭苿訂卧?/span> ④ 請檢查放電回路有沒有發(fā)生故障，實(shí)際并不放電；對于小功率的變頻器很有放電電阻損壞 2、 欠電壓保護(hù) 產(chǎn)生欠電壓的原因及處理方法： ① 電源電壓太低 ② 電源缺相； ③ 整流橋故障：如果六個(gè)整流二極管中有部分因損壞而短路，整流后的電壓將下降，對于整流器件和晶閘管的損壞，應(yīng)注意檢查，及時(shí)更換。 逆變器件的介紹： 1.SCR和GTO晶閘管 ⑴普通晶閘管SCR 曾稱可控硅，它有三個(gè)極：陽極，陰極和門極。 SCR的工作特點(diǎn)是，當(dāng)在門極與陰極間加一個(gè)不大的正向電壓（G為+，K為—）時(shí)，SCR即導(dǎo)通，負(fù)載Rl中就有電流流過。導(dǎo)通后，即使取消門極電壓，SCR仍保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有當(dāng)陽極電路的電壓為0或負(fù)值時(shí)，SCR才關(guān)斷。所以，只需要用一個(gè)脈沖信號，就可以控制其導(dǎo)通了，故它常用于可控整流。 作為一種無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體開關(guān)器件，其允許反復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷的次數(shù)幾乎是無限的，并且導(dǎo)通的控制也十分方便。這是一般的“通-斷開關(guān)”所望塵莫及的，從而使實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)的變頻調(diào)速取得了突破。但由于變頻器的逆變電路是在直流電壓下工作的，而SCR在直流電壓下又不能自行關(guān)斷，因此，要實(shí)現(xiàn)逆變，還必須增加輔助器件和相應(yīng)的電路來幫助它關(guān)斷。所以，盡管當(dāng)時(shí)的變頻調(diào)速裝置在個(gè)別領(lǐng)域（如風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載）已經(jīng)能夠?qū)嵱茫茨苓M(jìn)入大范圍的普及應(yīng)用階段。 ⑵門極關(guān)斷（GTO）晶閘管 SCR在一段時(shí)間內(nèi)，幾乎是能夠承受高電壓和大電流的唯一半導(dǎo)體器件。因此，針對SCR的缺點(diǎn)，人們很自然地把努力方向引向了如何使晶閘管具有關(guān)斷能力這一點(diǎn)上，并因此而開發(fā)出了門極關(guān)斷晶閘管。 GTO晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和SCR類似，它的三個(gè)極也是：陽極（A）、陰極（K）和門極（G）。其圖行符號也和SCR相似，只是在門極上加一短線，以示區(qū)別。 GTO晶閘管的基本電路和工作特點(diǎn)是： ①在門極G上加正電壓或正脈沖（開關(guān)S和至位置1）GTO晶閘管即導(dǎo)通。其后，即使撤消控制信號（開關(guān)回到位置0），GTO晶閘管仍保持導(dǎo)通。可見，GTO晶閘管的導(dǎo)通過程和SCR的導(dǎo)通過程完全相同。 ②如在G、K間加入反向電壓或較強(qiáng)的反向脈沖（開關(guān)和至位置2），可使GTO晶閘管關(guān)斷。 用GTO晶閘管作為逆變器件取得了較為滿意的結(jié)果，但其關(guān)斷控制較易失敗，故仍較復(fù)雜，工作頻率也不夠高。而幾乎是與此同時(shí)，大功率管（GTR）迅速發(fā)展了起來，使GTO晶閘管相形見絀。因此，在大量的中小容量變頻器中，GTO晶閘管已基本不用。但其工作電流大，故在大容量變頻器中，仍居主要地位。 逆變器件的介紹：上次我們向大家介紹了普通晶閘管（SCR）和門極關(guān)斷晶閘管（GTO），最重要是讓大家了解變頻器中逆變器件是如何工作的，它們起到什么作用！接下來我們講：大功率晶體管（GTR）-大功率晶體管，也叫雙極結(jié)型晶體管（BJT）。 1、 變頻器用的GTR一般都是（復(fù)合管）模塊，其內(nèi)部有三個(gè)極分別是集電極C、發(fā)射極E和基極B。根據(jù)變頻器的工作特點(diǎn)，在晶體管旁還并聯(lián)了一個(gè)反向連接的續(xù)流二極管。又根據(jù)逆變橋的特點(diǎn)，常做成雙管模塊，甚至可以做成6管模塊。 2、 工作時(shí)狀態(tài) 和普通晶體管一樣，GTR也是一種放大器件，具有三種基本的工作狀態(tài)： ⑴放大狀態(tài) 起基本工作特點(diǎn)是集電極電流Ic的大小隨基極電流Ib而變 Ic=βIb 式中β------GTR的電流放大倍數(shù)。 GTR處于放大狀態(tài)時(shí)，其耗散功率Pc較大。設(shè)Uc=200V，Rc=10Ω，β=50，Ib=200mA（0.2A） 計(jì)算如下：Ic= βIb=50*0.2A=10A Uce=Uc-IcRc=(200-10*10)V=100V Pc=UceIc=100*10W=1000W=1KW ⑵飽和狀態(tài) Ib增大時(shí)，Ic隨之而增大的狀態(tài)要受到歐姆定律的制約。當(dāng) βIb>Uc/Rc 時(shí)，Ic=βIb的關(guān)系便不能再維持了，這時(shí)，GTR開始進(jìn)入“飽和"狀態(tài)。而當(dāng) Ic的大小幾乎完全由歐姆定律決定，即 Ics≈Uc/Rc 時(shí)，GTR便處于深度飽和狀態(tài)（Ics 為飽和電流）。這時(shí)，GTR的飽和壓降Uces約 為1-5V。 GTR處于飽和狀態(tài)時(shí)的功耗是很小的。上例中，設(shè)Uces=2V，則 Ics=Uc/Rc=200/10A=20A Pc=UcesIcs=2*20W=40W 可見，與放大狀態(tài)相比，相差甚遠(yuǎn)。 ⑶截止?fàn)顟B(tài) 即關(guān)斷狀態(tài)。這是基極電流Ib≤0的結(jié)果。 在截止?fàn)顟B(tài)，GTR只有很微弱的漏電流流過，因此，其功耗是微不足道的。 GTR在逆變電路中是用來作為開關(guān)器件的，工作過程中，總是在飽和狀態(tài)間進(jìn)行交替。所以，逆變用的GTR的額定功耗通常是很小的。而如上述，如果GTR處于放大狀態(tài)，其功耗將增大達(dá)百北以上。所以，逆變電路中的GTR是不允許在放大狀態(tài)下小作停留的。 3.主要參數(shù) ⑴在截止?fàn)顟B(tài)時(shí) ①擊穿電壓Uceo和Ucex：能使集電極C和發(fā)射極E之間擊穿的最小電壓?；鶚OB開路是用 Uceo表示，B、E間接入反向偏壓時(shí)用Ucex 表示。在大多數(shù)情況下，這兩個(gè)數(shù)據(jù)是相等的。 ②漏電流Iceo 和 Icex：截止?fàn)顟B(tài)下，從C極流向E極的電流。B極開路時(shí)為 Iceo，B、E間反偏時(shí)為 Icex。 ⑵在飽和狀態(tài)時(shí) ① 集電極最大電流Icm：GTR飽和導(dǎo)通是的最大允許電流。 ② 飽和壓降Uces：當(dāng)GTR飽和導(dǎo)通時(shí)，C、E間的電壓降。 ⑶在開關(guān)過程中 ① 開通時(shí)間Ton：從B極通入正向信號電流時(shí)起，到集電極電流上升到0.9 Ics 所需要的時(shí)間。 ② 關(guān)斷時(shí)間Toff：從基極電流撤消時(shí)起，至Ic下降至0.1 Ics 所需的時(shí)間 開通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間將直接影響到SPWM調(diào)制是的載波頻率。通常，使用GTR做逆變管時(shí)的載波頻率底于2KHz。 4.變頻器用GTR的選用 ⑴Uceo 通常按電源線電壓U峰值的2倍來選擇。
