辽宁工业大学
交流调速控制系统课程设计（论文）题目：电流型变频器的主电路参数计算及设计
院（系）：电气工程学院
专业班级：自动化102
学号： 100302043
学生姓名：齐绍军
指导教师：（签字）
起止时间： 2013.06.24-2013.07.07
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院教研室：自动化教研室Array
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
带变频器起动时，电动机能获得优良的性能。本文详细介绍了用于电动机起动的电流型变频器主电路元件参数计算及选择方法。设计电流型变频器的主电路和控制电路。根据所学知识，利用如：电流连续原则，晶闸管耐压指标公式，经验公式等交流调速公式对所设计的电流型变频器的主电路进行参数计算：包括功率计算、电流计算、电压计算，在参数计算的基础上对已有的元器件型号进行选取：包括变压器、晶闸管、电抗器、电容、IGBT、二极管。
关键词：变频器；参数；计算；电流型；设计
目录
第1章绪论 (1)
第2章课程设计的方案 (3)
2.1概述 (3)
2.2变频器组成总体结构 (3)
第三章变频器主电路及控制电路 (5)
3.1主电路 (5)
3.2控制电路 (6)
第四章主电路参数计算及器件选取 (9)
4.1参数计算 (9)
4.2器件选取 (10)
第五章课程设计总结 (14)
参考文献 (15)
第1章绪论
随着电气传动技术，尤其是变频调速技术的发展，作为大容量传动的高压变频调速技术也得到了广泛的应用。高压电机利用高压变频器可以实现无级调速，满足生产工艺过程对电机调速控制的要求，以提高产品的产量和质量，又可大幅度节约能源，降低生产成本。近年来，各种高压变频器不断出现，高压变频器到目前为止还没有像低压变频器那样近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式可分为直接高压型和高-低-高型，根据有无中间直流环节来分，可以分为交-交变频器和交-直-交变频器，在交-直-交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，可分为电压源型和电流源型。高-低-高型变频器采用变压器实行输入降压，输出升压的方式，其实质上还是低压变频器，只不过从电网和电机两端来看是高压的，是受到功率器件电压等级技术条件的限制而采取的变通办法，需要输入，输出变压器，存在中间低压环节电流大，效率低下，可靠性下降，占地面积大等缺点，只用于一些小容量高压电机的简单调速。常规的交-交变频器由于受到输出最高频率的限制，只用在一些低速，大容量的特殊场合。直接高压交-直-交变频器直接高压输出，无需输出变压器，效率高，输出频率范围宽，应用较为广泛。我们将对目前使用较为广泛的几种直接高压输出交-直-交型变频器及其派生方案进行分析，指出各自的优缺点。评价高压变频器的指标主要有：成本，可靠性，对电网的谐波污染，输入功率因数，输出谐波，dv/dt，共模电压，系统效率，能否四象限运行等。顺便指出，我们习惯称作的高压变频器，实际上电压一般为2.3-10KV，国内主要为3KV，6KV和10KV，和电网电压相比，只能算作中压，故国外常成为Medium V oltage Drive.高压变频器正向着高可靠性，低成本，高输入功率因数，高效率，低输入输出谐波，低共模电压，低dv/dt等方向发展。电流源型变频器技术成熟，且可四象限运行，但由于高压时器件串联的均压问题，输入谐波对电网的影响和输出谐波对电机的影响等问题，使其应用受到限制。对风机和水泵等一般不要求四象限运行的设备，单元串联多电平PWM电压源型变频器在输入，输出谐波，效率和输入功率因数等方面有明显的优势，具有较大的应用前景。对于轧机，卷扬机等要求四象限运行和动态性能较高的场合，双PWM结构的三电平电压源型变频器会得到广泛的应用。
晶闸管目前工业应用的最高电压为8000V左右，当电网电压较高时，可采用晶闸管串联的办法。比如，当电网电压为交流4160V时，需要2个耐压为5KV 的晶闸管串联，才能满足5900V峰值电压时的耐压要求。考虑到器件串联时的均压问题和器件耐压使用安全裕量，在工业应用中，一般使用到器件额定电压的
50-60%。晶闸管串联存在静态均压和动态均压问题。均压电阻会消耗一部分功率，影响系统的效率。晶闸管的通态压降一般较低，门极触发电路比较简单，驱动功率较低。以6500V，4200A的晶闸管为例，通态压降可做到1.73V，门极触发电流仅需400mA，触发功率仅为3W，该晶闸管的断态电压临界上升率达2000V/μs，通态电流临界上升率达250A/μs(连续)。
由于电源侧采用三相桥式晶闸管整流电路，输入电流的谐波成份较大，为了降低谐波，可采取多重化，有的还必须加输入滤波装置。电流源型变频器输入功率因数一般较低，且会随着转速的下降而降低，通常要附加功率因数补偿装置。另外，电流源型变频器还会产生较大的共模电压，当没有输入变压器时，共模电压会施加到电机定子绕组中心点和地之间，影响电机绝缘。电流源型变频器的输出电流谐波较高，会引起电机的额外发热和转矩脉动，必要时也可采取输出12脉冲方式或设置输出滤波器，当然系统的复杂性和成本也会增加。由于均压电路等固定损耗较大，以及输入功率因数较低，导致无功电流较大等原因，系统效率会随着负载的降低而降低。
电流源型变频器种类较多，主要有串联二极管式，输出滤波器换相式，负载换相式和GTO-PWM式等。其中，前三种电流源型变频器的逆变功率器件都采用晶闸管，输出采用120°导通方式。GTO-PWM式电流源型变频器采用GTO作为功率器件，逆变器一般采取电流PWM控制方式。在系统控制上，电流源型变频器在一般应用时采取电压-频率协调控制。与电压源型变频器可以直接控制输出电压不同，电流源型变频器的输出电压是由输出电流及负载决定的，所以为了实现电压频率协调控制，必须设置电压环以实现输出电压的闭环控制。高性能时，通常采取磁场定向矢量控制，采用常见的转速电流双闭环，通过速度和磁通闭环调节器分别得到定子电流的转矩分量和励磁分量，经过极坐标变换，得到定子电流幅值和负载角，定子电流的幅值作为电流环的给定值，控制晶闸管整流电路实现定子电流的闭环控制，负载角和同步旋转坐标系的位置角迭加在一起，用于逆变侧晶闸管的触发脉冲分配。
电流源型变频器对电网电压的波动较为敏感，一般电网电压下降15%，变频器就会跳闸停机。
第2章课程设计的方案
2.1概述
本次设计主要是综合应用所学知识，对电流型变频器的主电路进行参数计算和相关设计。为了减小电流和转矩冲击, 通常采用降低定子电压的方法起动大容量笼型异步电动机, 例如串联电抗器起动、自耦变压器起动、液态变阻器起动等。由于起动电流和起动转矩调节范围有限, 这些起动方法往往不能满足生产工艺要求。采用正反并联晶闸管构成的三相交流调压电路已广泛应用于笼型异步电动机的软起动, 但这种方法的最大缺点是只能降压而不能降频。当平均电压降低时, 电机中的气隙磁通也随之降低, 与气隙磁通成正比的起动转矩也降低。因此, 这种降压起动方法降低了起动电流, 也降低了起动转矩, 电机不能带负载起动。变频器的动态响应快, 静态精度高, 电流和转矩易于控制。起动性能好, 调速范围宽, 在采用晶闸管的电流型变频器中,用于电机起动时有其优越的性能。变频器和电机的参数互相影响, 变频器主电路参数选用合理与否直接影响系统性能。本文通过一个工程设计实例, 系统介绍了电流型变频器主电路元件参数的计算和选用方法。
2.2变频器组成总体结构
图2-1 变频器结构组成
1）主电路一对低压变频器来说，其主电路几乎均为电压型交—直一交电路。它由三相桥式整流器（即AC／DC模块）、滤波电路（电容器C）、制动电路（晶体管V及电阻R）、三相桥式逆变电路（IGBT模块）等组成。电压型变频器是以电压源向交流电动机提供电功率的，优点是不受负载功率因数或换流的影响。缺点是负载出现短路或波动时，容易产生过电流，烧损模块，故必须在极短时间内采取保护措施，且只适用单方向传送，不易实现能量回馈。
2）驱动板一由IGBT的驱动电路、保护电路、开关电源等组成。
3）主控板一由CPU、故障信号检测、I／O光耦合电路、A／D和D／A转换、EPROM、16MHz晶振、通信电路等组成。多数采用贴片元件（SMT）波峰焊接的技术。
4）操作盘及显示—输人I／O操作信号，用LED（或LCD）来显示各种状态。
5）电流传感器一用以得到电流信号。
第三章变频器主电路及控制电路
3.1主电路
电流型变频器主电路的典型构成方式如图3-1所示。其特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，无功功率将由该电感来缓冲。由于电感的作用，直流电流Id趋于平稳，电动机的电流波形为方波或阶梯波，电压波形接近于正弦波。直流电源的内阻较大，近似于电流源，故称为电流源型变频器或电流型变频器。这种电流型变频器，其逆变器中晶闸管，每周期内工作120°,属120°导电型。
图3-1 电流型变频器主电路图
电流型变频器的一个较突出的优点是，当电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈到交流电网，不需在主电路内附加任何设备，只要利用网侧的不可逆变流器改变其输出电压极性（控制角Φ>90°)即可。
这种电流型变频器可用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。
3.2 控制电路
图3-2 电流型变频器控制电路框图
给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的网络，称为控制电路。控制电路由电压、频率的运算电路，主电路的电压、电流检测电路，电动机的速度计测电路，将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路及逆变器和电动机的保护电路等组成。无速度检测电路为开环控制：在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可对异步电动机的速度进行更精确的控制电路为闭环控制。
(1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率；
(2)电压、电流检测电路为与主电路电位隔离检测电压、电流等；
(3)驱动电路为驱动主电路器件的电路，它控制电路隔离，控制主电路器件的导通与关断；
(4)I／O电路使变频更好地人机交互，具有多信号的输入，还有各种内部参数的输入；
(5)速度检测电路将装在异步电动机轴上，速度检测器(PLG等)的信号设为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转；
(6)保护电路检测主电路的电压、电流。当发生过载或过电压异常时，为防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下：
瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等，流过逆变器器件的电流达到异常值(超过容许值)时，瞬时停止逆变器运转，切断电流。变流器的输出电流达到异常值，也同样停止逆变器运转。
逆变器输出电流超过额定值，且持续流通达规定的时间以上，为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。恰当的保护需要反时限特性，采用热继电器或者电子热保护(使用电子电路)。过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
采用逆变器是电动机快速减速时，由于再生功率直流电路电压将升高，有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的方法，防止过电压。
对于数毫秒以内的瞬时停电，控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数10ms 以上时，通常不仅控制电路误动作，主电路也不能供电，所以检出后使逆变器停止运转。
逆变器负载接地时，为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人身安全，需要装设漏电断路器。
有冷却风机的装置，当风机异常时装置内温度将上升，因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无妨碍的场合，可以省略。
过载检出装置与逆变器保护共用，但考虑低速运转的过热时，在异步电动机内埋入温度检出器，或者利用装在逆变器内的电子热保护来检出过热。动作频繁时，可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及逆变器容量等。
逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停止逆变器运转。
其它保护
①防止失速过电流
急加速时，如果异步电动跟踪迟缓，则过电流保护电路动作，运转就不能继续进行(失速)。所以，在负载电流减小之前要进行控制，抑制频率上升或使频率下降。对于恒速运转中的过电流，有时也进行同样的控制。
②防止失速再生过电压
减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升，为了防止再生过电压电路保护动作，在直流电压下降之前要进行控制，抑制频率下降，防止不能运转(失速)。
通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式，即是输入为交
流电源，交流电压三相整流桥整流后变为直流电压，然后直流电压经三相桥式逆变电路变换为调压调频的三相交流电输出到负载。当变频器刚上电时，由于直流侧的平波电容容量非常大，充电电流很大，通常采用一个起动电阻来限制充电电流，常见的变频起动两种电路。充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，起动电路故障一般表现为起动电阻烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障，一般设计者在设计变频器的起动电路时，为了减少变频器的体积选择起动电阻，都选择小一些，电阻值在10～50Ω，功率为10～50W。
当变频器的交流输入电源频繁通时，或者旁路接触器的触点接触不良时，以及旁路晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻烧坏。如遇此情况，可购买同规格的电阻换之，同时必须找出引出电阻烧坏的原因。如果故障是由输入侧电源频率开合引起的，必须消除这种现象才能将变频器投入使用；如果故障是由旁路继电器触点或旁路晶闸管引起，则必须更换这些器件。
第四章 主电路参数计算及器件选取
4.1 参数计算
1.功率计算
额定状态下不计谐波损耗时电动机的输入功率P IN 为 P IN =
N
NB
P η (4-1)
逆变器的效率用ηNB 表示，那么逆变器直流输入的功率
P dN 为
P dN =NB IN
P η=
N
NB N
P ηη (4-2)
取η
NB =0.98，代入上式有
P dN = N
NB N
P ηη
=
125
0.920.98
?
=138.64(KW) (4-3)
2.电流计算
输入电动机的电流基波分量有效值I 1与直流电流I 4之间的关系为 I d
=
1I (4-4)
在上式中代入I 1=I N =220A 得到额定状态下输入逆变器的直流电流 I dN
N I
220
=282.16(A) (4-5) 在系统处于1.2倍过载时的最大直流电流I dm 为 I dm =1.2 I dN
=1.2282.16?
=338.59（A ） (4-6) 所以整流器的交流侧输入的交流电流有效值有效值为 I 2=0.816I dn
=0.816282.16?
=230.24（A ） (4-7)
3.电压计算 1）直流电压
U dN =dN
dN
P I
=(38.64*103)/282.16 =491.35(V) (4-8) 2)整流测输入的交流电压有效值
U 2=2.34
dN U
cosa (4-9)
其中，a 为整流器晶闸管的移想控制角。去a min =15o ，代入上式得
U 2=min 2.34dN
U COS α
=
491.35
2.34cos15o
?
=217.4(V) (4-10)
4.2器件选取
1. 整流桥晶闸管
1）额定电流I TN I d 与I T 之间的计算公式为 I TN =K iVT 0.368 I dN 取K iVT =2.5代入上式得 I TN =K iVT 0.368I dN
=2.50.368282.16??
=259.59(A) (4-11)
2)电压计算 晶闸管的耐压指标是按下式计算的 V RRM =V DRM
2UVT U (4-12)
一般K uVT =2～3，这里取K uVT =2.5，代入上式得
V RRM =V DRM
2UVT U
=2.5240
=1469.69（V ） (4-13)
实选整流晶闸管VT ，KP300,1500V 普通晶闸管六只。
2. 平波电抗器的电感
直流侧平波电抗器L 用来抑制直流电流脉动，从而减小电机中的谐波电流和谐波转矩。
1）按经验公式选择平波电抗器的电感 L d =（20∽25）， L d =（20∽25）?500
=（10∽12.5）mH (4-14) 式中，Lo 为电机相漏感。
2）按电流连续原则选择平波电抗器的电感
L d = 1.35()L dm
U
K I
= 1.35380
0.4050.1282???
=7.37mH (4-15)
根据以上的计算结果，平波电抗器电感取值12mH ，额定电流取300A ，短时工作制≤10min
3. 逆变桥换相电容器
1）在共阳极晶闸管侧, 与导电晶闸管相连的一端为正, 另一端为负。共阴极晶闸管侧电容器上的电压极性与共阳极的相反, 与不导电晶闸管相连的电容器上的电压都为零换相时, 原导通晶闸管在其相邻晶闸管被触发导通后承受电容器上反压被强迫关断。
根据被关断晶闸管承受反压时间选择换向电容器的电容值
为保证换向, 电容器从恒流充电开始到电压过零时间tf 应大于晶闸管关断时间tq, 取普通晶闸管关断时间为(250～400)us 。已知电机相漏感L 0=500uH 。由此可求得换相电容器的电容为C 为：
C=
23q
O
t L
=（26.7～81.7）uF (4-16) 所以应选取40uF 的电容器。
2）根据换向电容器在换向过程中承受的峰值电压选择电容的耐压值
换向电容器承受的峰一峰电压值为：
U=2(sin 90)
o L ?+
=2(2823801)
?? =4174(V) (4-17) 式中，L d 为逆变器直流侧电流，
I d =
N
220
=282A (4-18) 选用电容器的额定电压为4200V 。
4.逆变桥晶闸管
1)晶闸管反向重复峰值电压V RRM 应等于换相电容器的最高电压Uc ， 并考虑（2～3）倍的安全系数，有：
V RRM =（2～3）Uc
=（2～3）sin 90)o +
=（2～3）3801220)
? =(4174～6261)(V) (4-19)
2)晶闸管通态平均电流I A V
流过逆变桥晶闸管的电流有效效值为:
I ef =1
3I d (4-20)
晶闸管通态平均电流I A V =
2
π
I ef I N (4-21) 取1.5倍短时过载倍数及倍的安全系数得：
I A V =2 1.5?I N
=2 1.5220? =311（A ） (4-22)
选用4500V，300A晶闸管。
5.隔离二极管
为了使逆变器应具有足够的换向能力，换向电容器上的电压不应随电机的端电压而改变，采用二极管将换向电容器与电机隔离。
1）取二极管的额定电流ID与晶闸管通态平均电流I A V相同，I D=I A V=300A。
2）二极管承受的电压等于电容器的最高电压Uc与电路谐振电压峰值之和，取2倍安全系数，得：
?
V DM=2(2)
?+
=2(2380220)
=6030（V）(4-23)
选用6100V，300A二极管
第五章课程设计总结
本文根据设计实例详细介绍了电流型变频器主电路元件参数计算及选择方法。由于要设计电流型变频器，因此在网上大量查阅了有关变频器及电流型变频器的资料。对例如：变频器的发展，变频器的分类，变频器的组成结构，电流型变频器的优点及缺点，交流型变频器的电路图等有了较深的了解。
当进行参数计算时，除了根据现有所学的知识及公式，还通过网络和书籍查阅了相关内容了解到了诸如电流连续原则，经验公式等与交流调速有关的原则及公式。并根据这些查到的公式通过计算得到了所需的主电路功率，电流，电压等值。除此之外，利用参数对变压器，晶闸管，电抗器，电容IGBT，二极管这些器件进行选取。
参考文献
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变频器基本电路图目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2）滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。 逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护 1、概述 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把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作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机
铜排的计算方法 1 铜排载流量计算方法 2 铜铝排载流量快速查询：
3 估算法： 单条铜母排载流量= 宽度(mm) X 厚度系数 双母排载流量= 宽度(mm) X 厚度系数 X 1.5(经验系数) 铜排和铝排也可以按平方数来,通常铜应该按5-8A/平方, 铝应该按3-5A/平方 常用铜排的载流量计算方法： 40℃时铜排载流量=排宽*厚度系数 排宽(mm);厚度系数为: 母排12厚时为20;10厚时为18; 依次为:[12-20，10-18，8-16，6-14，5-13，4-12]. 双层铜排[40℃]=1.56-1.58单层铜排[40℃]（根据截面大小定） 3层铜排[40℃]=2单层铜排[40℃]
4层铜排[40℃]=单层铜排[40℃]*2.45(不推荐此类选择,最好用异形母排替代) 铜排[40℃]= 铜排[25℃]*0.85 铝排[40℃]= 铜排[40℃]/1.3 例如求TMY100*10载流量为： 单层：100*18=1800(A)[查手册为1860A]； 双层：2(TMY100*10)的载流量为：1860*1.58=2940(A)；[查手册为2942A]； 三层：3(TMY100*10)的载流量为：1860*2＝3720(A)[查手册为3780A] 以上所有计算均精确到与手册数据相当接近。 另外，铜排载流量也有一个非常简明的计算公式： 单根矩形铜排载流量= 排宽 * (排厚 +8.5)A 例如：15*3的40℃时载流量=15*11.5=172.5A 100*8的40℃时载流量=100*16.5=1650A 双层载流量＝1.5倍单层载流量 三层载流量＝2.0倍单层载流量
小孙学变频——第一讲变频器的主电路 小孙是蓝天公司的电气工程师，多年来从事电子设备的维修工作。近几年来，各种设备里应用的变频器越来越多，小孙被安排来专门从事变频器的调试和维护。 这一天，小孙从仓库里领出了一台变频器，打算配用到鼓风机上。按照规定，先通电测试一下。谁知一通电，就发现冒烟，立刻切断了电源。把盖打开后，发现有一个电阻很烫。小孙想，在开盖情况下再通电观察一次。这一回，电阻倒是不冒烟了，但不一会儿，变频器便因“欠压”而跳闸了。用万用表一量，那个电阻已经烧断了。 经人介绍，小孙找到了一位退休老高工张老师。 “你们那台变频器在仓库里存放了多长时间？”听完了小孙的情况介绍后，张老师问。 “大约一年多一点。” “我知道了。”张老师胸有成竹地说。“在分析电阻冒烟的原因之前，先要弄清楚变频器里整流滤波电路的特点。” “老师，我不大明白，变频器的中间为什么要加进一个直流电路呢？” “好吧，那我们就先从交－直－交变频器的基本结构讲起。”张老师拿了一张纸，不紧不慢地画出了交－直－交变频器的框图，如图1－1所示，然后说： “你瞧，电网的电压和频率是固定的。在我国，低压电网的电压和频率统一为380v、50hz，是不能变的。要想得到电压和频率都能调节的电源，必须自己‘变出来’，才便于控制。所谓‘变出来’，当然不可能象变魔术那样凭空产生出来，而只能从另一种能源变过来。这‘另一种能源’，便是直流电。 因此，交－直－交变频器的工作可分为两个基本过程： （1）交－直变换过程 就是先把不可调的电网的三相(或单相)交流电经整流桥整流成直流电。
（2）直－交变换过程 就是反过来又把直流电“逆变”成电压和频率都任意可调的三相交流电。 你方才说的那台变频器的问题，我的判断是出在‘交－直变换’里。我们就来讨论这部分电路吧。 图1－1 交－直－交变频器框图 1 交－直变换电路 “所谓交－直变换电路就是是整流和滤波。在低压电路里，哪种滤波方式效果最好？”老张又问。“应该是π形滤波。”小孙答。 “可是，变频器里却不能用π形滤波。” 图1－2 整流和滤波电路 （a）低压整流滤波电路（b）变频器整流滤波电路
电线截面电流计算公式 （供参考） 导线的阻抗与其长度成正比，与其线径成反比。请在使用电源时，特别注意输入与输出导线的线材与线径问题。以防止电流过大使导线过热而造成事故。 导线线径一般按如下公式计算： 铜线： S= IL / 54.4*U` 铝线： S= IL / 34*U` 式中：I——导线中通过的最大电流（A） L——导线的长度（M） U`——充许的电源降（V） S——导线的截面积（MM2） 说明： 1、U`电压降可由整个系统中所用的设备（如探测器）范围分给系统供电用的电源电压额定值综合起来考虑选用。 2、计算出来的截面积往上靠. 绝缘导线载流量估算 铝芯绝缘导线载流量与截面的倍数关系 导线截面(mm 2 ) 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 载流是截面倍 数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5 载流量 (A) 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 一般情况下： 铜线每平方毫米6安培。铝线是每平方毫米5安培(仅供快速估算) 4平方的铜线：4*6=24A 6平方的铜线：6*6=36A 10平方的铜线：10*6=60A 16平方的铜线：16*6=96A 4平方的铝线：4*5=20A 6平方的铝线：6*5=30A 10平方的铝线：10*5=50A 16平方的铝线：16*5=90A
一、低压配电室的要求 1) 门应向外开，门口装防鼠板； 2) 有采光窗和通风百叶窗，百叶窗应防雨、雪、小动物进入室内； 3) 电缆沟底应有坡度和集水坑； 4) 不装盘的电缆沟应有沟盖板； 5) 盘前通道大于1.3米，盘后通道大于0.8米，并有安全护栏； 6) 一层配电室地面标高应0.5米以上。 二、配电盘的安装 1) 配电盘应为标准盘，顶有盖，前有门； 2) 配电盘外表颜色应一致，表面无划痕； 3) 配电盘母线应有色标； 4) 配电盘应垂直安装，垂直度偏差小于5o； 5) 拉、合闸或开、关柜门时，盘身应无晃动现象； 6) 配电盘上电流表、电压表等按要求装全； 7) 配电盘上个出线回路应有标示； 8) 配电盘一次母线尽可能用铜排连接，压接螺丝两侧有垫片，螺母侧有弹簧垫片，如用多股塑铜线连接，应压接铜鼻子； 9) 配电盘二次控制线应集中布线，并用塑料带及绑带包扎固定，控制电缆备用线芯在控制电缆分支处螺旋缠绕好； 10) 配电盘的互感器、电动机保护器等小件也应牢固固定好。 三、电缆的安装 1) 电缆沟安装的应先检查电缆沟的走向、宽度、深度、转弯处和各交叉跨越处的预埋管是否符合设计要求； 2) 电缆入沟中后，不必严格将其拉直，应松弛成波浪形； 3) 电缆的两端应留有做检修的长度余量； 4) 电缆固定支架间或固定点间的距离，不应大于1米； 5) 电缆穿管敷设时，管内径不应小于电缆外径的1.5倍，且不小于100毫米； 6) 电缆在埋地敷设或电缆穿墙、穿楼板时，应穿管或采取其他保护措施； 7) 电缆从地下或电缆沟引出地面时，出地面2米的一段应用金属管或罩加以保护； 8) 直埋电缆深度为0.7米，电缆上下应各铺盖100毫米厚的软土或沙，并盖混凝土保护，及埋设电缆标志桩； 9) 直埋电缆时禁止将电缆平行敷设在管道的上面或下面； 10) 一般禁止地面明敷电缆，否则应有防止机械损伤的措施； 11) 相同电压的电缆并列敷设时，电缆间净距应大于35毫米，且不小于电缆外径； 12) 低压与高压电缆应分开敷设。并列敷设时净距不应小于150毫米； 13) 进出配电室的电缆应排列整齐，并用绑线固定好，挂上标志牌； 14) 电缆水平悬挂在钢索上，固定点的距离不应大于0.6米。 四、电动机的安装 1) 检查电动机的名牌，看功率、电压是否符合图纸要求； 2) 检查电动机的接线盒是否正确，螺丝是否有松动，接线盒是否密封良好； 3) 检测电动机的绝缘电阻，新设备应大于1MΩ，旧设备应大于0.5MΩ；
变频器控制电路的工作原理？ 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把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作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到
大连理工大学电源技术大作业 姓名：魏晓永 学号：190020128199 学习中心：绍兴学习中心
大工20春《电源技术》大作业及要求 注意：请从以下题目中任选其一作答！要求添加自己对于题目相关的学习心得！ 题目一：滤波电路分析 总则：围绕滤波电路，阐述其作用、分类，并任选其一类分析其工作原理及应用。 撰写要求： （1）阐述滤波电路的作用。 （2）阐述滤波电路的分类，并任选分类之一分析其工作原理。 （3）简述任选的滤波电路的应用。 （4）学习心得（为区分离线作业是否独立完成，请写些自己对该题目相关的想法或者学习心得，学习心得严禁抄袭！） 作业具体要求： 1. 封面格式 封面名称：大连理工大学电源技术大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2. 文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名学号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP）； 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。
3. 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 注意： 作业应该独立完成，不准抄袭其他网站或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计。引用他人文章的内容，需在文中标注编号，文章最后写出相应的参考文献。引用内容不得超过全文的20%。 鼓励大家对本地区的相关政策制定及实施情况进行调查了解，给出相关数据，进而有针对性的提出自己的看法。
题目二：反激电路分析 总则：围绕反激电路，介绍其工作原理、主要参数及对应计算方法，并简述其在实际中的应用。 撰写要求： （1）介绍基本斩波电路的分类。 （2）介绍反激电路的工作原理、主要参数及对应计算方法。 （3）简述反激电路在实际中的应用。 （4）学习心得（为区分离线作业是否独立完成，请写些自己对该题目相关的想法或者学习心得，学习心得严禁抄袭！） 作业具体要求： 1. 封面格式 封面名称：大连理工大学电源技术大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2. 文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名学号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP）； 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 3. 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。
变频器直流母线电容纹波电流计算方法 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。
变频器驱动电路详解 测量驱动电路输出的六路驱动脉冲的电压幅度都符合要求，如用交流档测量正向激励脉冲电压的幅度约14V左右，负向截止电压的幅度约7.5V左右（不同的机型有所差异），对驱动电路经过以上检查，一般检修人员就认为可以装机了，此中忽略了一个极其重要的检查环节——对驱动电路电流（功率）输出能力的检查！很多我们认为已经正常修复的变频器，在运行中还会暴露出更隐蔽的故障现象，并由此导致了一定的返修率。 变频器空载或轻载运行正常，但带上一定负载后，出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。 故障原因：A、驱动电路的供电电源电流（功率）输出能力不足；B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效，输出内阻变大，使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足；C、IGBT低效，导通内阻变大，导通管压降增大。 C原因所导致的故障比例并不高，而且限于维修修部的条件所限，如无法为变频器提供额定负载试机。但A、B原因所带来的隐蔽性故障，我们可以采用为驱动增加负载的方法，使其暴露出来，并进而修复之，从面能使返修率降到最低。IGBT的正常开通既需要幅值足够的激励电路，如+12V以上，更需要足够的驱动电流，保障其可靠开通，或者说保障其导通在一定的低导通内阻下。上述A、B 故障原因的实质，即由于驱动电路的功率输出能力不足，导致了IGBT虽能开通但不能处于良好的低导能内阻的开通状态下，从而表现出输出偏相、电机振动剧烈和频跳OC故障等。 让我们从IGBT的控制特性上来做一下较为深入的分析，找出故障的根源所在。 一、IGBT的控制特性： 通常的观念，认为IGBT器件是电压型控制器件——为栅偏压控制，只需提供一定电平幅度的激励电压，而不需吸取激励电流。在小功率电路中，仅由数字门电路，就可以驱动MOS型绝缘栅场效应管。做为IGBT，输入电路恰好具有MOS型绝缘栅场效应管的特性，因而也可视为电压控制器件。这种观念其实有失偏颇。因结构和工艺的原因，IGBT管子的栅-射结间形成了一个名为Cge的结电容，对IGBT管子开通和截止的控制，其实就是Cge进行的充、放电控制。+15V的激励脉冲电压，提供了Cge的一个充电电流通路，IGBT因之而开通；-7。5V的负向脉冲电压，将Cge上的“已充电荷强行拉出来”，起到对充电电荷的快速中和作用，IGBT因之而截止。 假定IGBT管子只对一个工作频率为零的直流电路进行通断控制，对Cge一次性充满电后，几乎不再需要进行充、放电的控制，那么将此电路中的IGBT管子说成是电压控制器件，是成立的。而问题是：变频器输出电路中的IGBT管子工作于数kHz的频率之下，其栅偏压也为数kHz频率的脉冲电压！一方面，对于这种较高频率的信号，Cge的呈现出的容抗是较小的，故形成了较大的充、放电电流。另一方面，要使IGBT可靠和快速的开通（力争使管子有较小的导通内阻），在IGBT的允许工作区内，就要提供尽可能大的驱动电流（充电电流）。对于截止的控制也是一样，须提供一个低内阻（欧姆级）的外部泄放电路，将栅-射结电容上的电荷极快地泄放掉！
要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的，也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。大家看完后，如果有不正确地方，望您指正，如果觉得还行支持一下，给我一些鼓动！ 变频器维修入门--电路分析图 对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。 1）驱动电路 驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。 对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。 2）保护电路 当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。 在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。 图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
下面先来说说变频器硬件故障如何判断技术人员凭借数字式万用表根据上图可简单判断主回路器件是否损坏。（主要是整流桥，IGBT，IPM） 为了人身安全，必须确保机器断电，并拆除输入电源线R 、S、T和输出线U、V、W后放可操作！首先把万用表打到?二级管?档，然后通过万用表的红色表笔和黑色表笔按以下步骤检测： 1、黑色表笔接触直流母线的负极P(+),红色表笔依次接触R、S、T，记录万用表上的显示值；然后再把
红色表笔接触N(-)，黑色表笔依次接触R、S、T，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器二极管整流或软启电阻无问题，反之相应位臵的整流模块或软启电阻损坏，现象：无显示。 2、红色表笔接触直流母线的负极P(+),黑色表笔依次接触U、V、W，记录万用表上的显示值；然后再把黑色表笔接触N(-)，红色表笔依次接触U、V、W，记录万用表的显示值；六次显示值如果基本平衡，则表明变频器IGBT逆变模块无问题，反之相应位臵的IGBT逆变模块损坏，现象：无输出或报故障。 故障经验 一。变频器老是跳硬件保护?OCU1?故障，赶到现场后我静态测试机器无问题，主线路、控制线路也完好。我用万用表量零线和地线是通的，问电工才知道他们工厂的零地是共用的。一般变频器接地时，如果该工厂零线与地线是共用的话，最好另处取地线，把地线取下后故障解除。故障分析：因为该厂的零线与地线是共用的，变频器接地线也等于接了零线，零线一般会传播干扰信号。而我们的变频器报?OCU1?故障有如下几种情况：1。变频器三相输出侧有短路现象；2。逆变模块损坏；3。外部干扰信号进入变频器。由于第一与第二种原因正常排除，就只有第三种外部干扰信号，干扰信号是从地线进入的，所以把地线拆除，就切断了干扰源。这时运行变频器恢复正常。 二。调试一台锅炉引风机55KW的是?OCU1?，通常我们这种?OCU1?故障是：外部干扰，三相输出有短路现象，机器内部故障问题。原因是机器一启动到运行到10HZ左右就报，（变频器是用的自由停车，风机惯性也比较大）用户要经常启停变频器。这说明机器问题不太，是干扰问题，（因为电机线放了几十M长，而且控制线和主电源线是混合在一起的）停下变频器半个小时后，观查引风机还在自转。我就把变频器参数变为?先制动，再启动?（F0-011=1 当然还有一些参数要改，大家可以进我们网站下载技术手册。）然后再启动变频器，故障还有是没有解除，用了几种方案后，最后我们把启动频率提高到3HZ（F0-012=3）问题就解决了。真是什么问题都有呀！三，上位机控制，上位机给启动指令时能启动，但给停止指令时就不能停机。具体如下，40台11-22KW的风机节能改造，每台变频器都用一个上位机DDC模块控制（加拿大生产）。上位机主要是监测变频器的故障报警、过滤网报警、频率、启停、温度等。其它都正常，就是启停时有麻烦。后来到现场检测，故障真是这样，然后查看上位机DDC模块的说明书，最后发现是DDC 模块的干接点不接受直流24V，只接受交流24V或者是无源信号都行，所以才会出现上面这种现象。后来加一个继电器就解决了。 四。也是一台变频器与上位机联机控制的变频器，故障是上位机给运行信号，变频器不接收，其它都正常，而变频器本身就能运行起来，只要一联上位机就不行。我要用户技术员，把控制线路再好好的检查一下，那技术员硬说很好，检查了好几篇都发现什么问题。要求我们公司派技术支持. 后来我们技术员赶到现场处理，检查控制线路,就发现一条控制线与另外一条控制线调换了。难怪不接收指令.其实只有有耐心,什么问题都能查出来. 干扰问题: 1、PLC给信号到变频器时,经常出不必要的故障,比如给假信息,或者变频器不接收信息. 由于客户比较急,也找不到好的处理方法.也没有专业的技术员.只好要求我们技术员赶到现场处理,我们检测了变频器,PLC,电源,设备均正常.初步认定是干扰引起.在PLC的电源模块及输入/输出的电源线上接入滤波器,问题还是得不到明显的改善,后来把变频器和PLC的电源线,控制线分开走线,这时故障才解除.. 2、,由三台变频器组成的调速系统(装在同一个变频柜里),出现如下情况:用外接的电位器调频率时,发现异常,变频器转速产生波动.频率波动也比较大.然后就会报故障. 我们到现场后检查了也是查外围电源,负载,电位器,控制线路都正常.后上电运行变频器,在调试变频器时,当一台单独运行时,工作正常不报故障,当三台同时运行时就会出现异常.这就是干扰引起啊! 对策：将三台变频器移出变频柜,分别装在一个单独的变频柜里,电位器也分开,然后改用屏蔽线。最后干扰清除,三台都能同时运行. 3、多段速运行。（3。7KW）变频器单独运行印刷机很正常，当与印刷机的送纸机同步运行时，报软件过流故障。代理商技术员调了一天，没有调好，就认定是我们的机器有问题，不能用要退货。后来到现场维护处理，检测了线路，变频器都无问题。看了一下设备，印刷机里有两台电机，一台主电机，（就是改造的3。7KW的），还有一台是给送纸机用的，起上下降作用。变频器单独运行印刷机正常，就是与送纸机同
铜排载流量计算法 简易记住任何规格的矩形母排的载流量 矩形母线载流量： 40℃时铜排载流量=排宽*厚度系数 排宽(mm);厚度系数为:母排12厚时为20;10厚时为18;依次为: [12-20，10-18，8-16，6-14，5-13，4-12] . 双层铜排[40℃]=1.56-1.58单层铜排[40℃]（根据截面大小定）3层铜排[40℃]=2单层铜排[40℃] 4层铜排[40℃]=单层铜排[40℃]*2.45(不推荐此类选择,最好用异形母排替代) ) 铜排[40℃]= 铜排[25℃]*0.85 铝排[40℃]= 铜排[40℃]/1.3 例如求ＴＭＹ100*10载流量为： 单层：１００*１８＝１８００（Ａ）［查手册为１８６０Ａ］； 双层：２（ＴＭＹ１００*１０）的载流量为： １８００*１.５８＝２９４０（Ａ）；［查手册为２９４２Ａ］；
三层：３（ＴＭＹ１００*１０）的载流量为： １８６０*２＝３７２０（Ａ）［查手册为３７８０Ａ］以上所有计算均精确到与手册数据相当接近。 铜排的载流量表 一、矩形铜排 铜母排截面25℃35℃ 平放（A）竖放（A）平放（A）竖放（A） 15×3 176 185 20×3 233 245 25×3 285 300 30×4 394 415 40×4 404 425 522 550 40×5 452 475 551 588 50×5 556 585 721 760 50×6 617 650 797 840 60×6 731 770 940 990 60×8 858 900 1101 1160 60×10 960 1010 1230 1295 80×6 930 1010 1195 1300 80×8 1060 1155 1361 1480
母线主要性能参数的计算方法 1、 交流电阻的计算 []h b l K K T R i j ???-+=)20(120αρ 其中：R ——交流电阻（Ω）； 20ρ——20℃时导体电阻率（m mm /2 ?Ω）； α——导体的电阻温度系数（℃-1 ）,TMY 0.00385； T ——导体实际工作温度(℃)； l ——导体长度（m ）； b ——导体厚度（mm ）； h ——导体宽度（mm ）； j K ——集肤效应系数； i K ——邻近效应系数，取1.03。 2、 感抗计算 对于密集型母线： z j D D X lg 1445.0= 其中：X ——母线每相感抗（m m /Ω）； j D ——每相导体间的几何均距（mm ） 。3AC BC AB j D D D D ??=，其中： n n nn nb na n bn bb ba n an ab aa AB D D D D D D D D D D '''''''''????????????????= n n an ab aa an ab aa an ab aa D D D D D D D D D ???????????????= )()()(''''''''' 式中：A b D aa +='，A 为导体间绝缘层厚度； 2 2''ab aa ab D D D +=，K n h D ab ?-=1，其中1=K ； 2 2' 'an aa an D D D +=，K n h D an ?-= 1 ，其中1-=n K ； ''na an D D =； 且BC D 、AC D 与AB D 的计算方法相同。
z D ——导体自几何均距（mm ），矩形母排的)(224.0h b D z +=。 对于空气附加绝缘型母线： 410)6.0)2/()2lg(6.4(2-?+++=h b h D f X j πππ 其中：X ——母线每相感抗（m m /Ω）； j D ——每相导体间的几何均距（mm ），3AC BC AB j D D D D ??=，可简化计算取导体不同相间中心距。 3、 阻抗计算 []22203})20(110{X K K h b T Z i j +???-+=αρ 其中：X ——平均每米感抗（m m /Ω）。 4、 电压降计算 )sin cos (3??X R l I U e +?=? 其中：l ——线路长度（m ）； ?——功率因数角 5、 动稳定计算 母线运行时产生的电动力可认为是均布载荷作用在导体上，对于一节母线： 当仅有一个支撑点，即近似悬臂梁的情况，2 max 2 1ql M =， 当有二个支撑点，即近似简支梁的情况，2 max 8 1ql M =， 当多于二个支撑点时，近似认为2 max 101ql M = ，其中l F q max = 一般选用2 max 10 1ql M = ， 同时根据J b M js 2max =σ，123 hb J = 有l hb F js 352 max σ= 根据三相短路时短路电流产生的电动力为D l I k F pk x 2 2max 1076.1-?=， 故有： 2 2 7.94l k Dhb I x js pk σ=
变频器主回路维修技巧 变频器维修者必须树立这样的观念：逆变模块与驱动电路在故障上有极强的连带性。当模块炸裂损坏后，驱动电路势必受到冲击而损坏；模块的损坏也可能正是因驱动电路的故障而造成。因而无论表现为驱动电路或是逆变输出电路的故障，必须将逆变输出电路与驱动电路一同彻底检查。对主电路上电试机，须在确定驱动电路正常——能正常输出六路激励脉冲的前提下进行。检查驱动电路正常后，将损坏逆变模块换新，才可以上电试机。 整机装配后的上电试机，是一个必须慎重从事的事件。必须采取相应的措施，保证异常情况出现时，新换IGBT模块不至于损坏。试机时，变频器启动瞬间是最“要命的一个时刻”，无一点防护措施下的匆忙上电，会使新换上的价值昂贵的模块损坏于刹那间。以前所付出的检修的努力不仅白废了，而且造成了更大的损失，有可能使故障范围扩大了。有的维修人员炸过几次模块，便对变频器维修望而却步了。采取相应的上电试机措施，能基本上杜绝上电试机逆变模块损坏的发生，只要细心一点的话基本没有问题。 方法一：将逆变模块的供电断开，其实电路中为连接铜排，拆去一段连接铜排，即将三相逆变电路的正供电端断开。注意：断开点必须在储能电容之后！假定在KM之前断开，储能电容上的储存电量，会在逆变电路故障发生时，释放足够的能量将逆变模块炸毁！连接简图如下： 图1变频器逆变回路的上电检修电路接线一图 在断开处串入两只25W交流220V灯泡，因变频器直流电压约为530V左右，一只灯泡的耐压不足（故障情况下），须两只串联以满足耐压要求。即使逆变电路有短路故障存在，因灯泡的降压限流作用，将逆变电路的供给电流限于100mA以内，逆变模块不会再有损坏的危险。 变频器空载，U、V、W端子不接任何负载。先切断驱动电路的模块OC信号输出回路，
变频器中直流母线电容的纹波电流计算 2010年06月26日评论(0)|浏览(130) 点击查看原文 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。 使用电解电容器的作用主要有以下几个[1]： （1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差； （2）提供逆变器开关频率的输入电流； （3）减小开关频率的电流谐波进入电网； （4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量； （5）提供瞬时峰值功率； （6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。 电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。 2 直流母线电容纹波电流的计算 纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。 但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到[2]，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。 本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。
变频器分为 1 交---交型输入是交流，输出也是交流 将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器 2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出 将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电 又称为间接变频器。 多数情况都是交直交型的变频器。 2 变频器的组成 由主电路和控制电路组成 主电路由整流器中间直流环节逆变器组成 先看主电路原理图 三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通 短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。 耐压就提高了一倍。又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。 继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。
接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。我们知道， 由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压 高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。当电机较大时，还可并联外接电阻。 一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。 直流母线电压加到V1~V6 六个逆变管上，这六个大功率晶体管叫IGBT ，基极由控制电路控制。控制电路控制某三个管子的导通给电机绕组内提供电流，产生磁场使电机运转。 例如：某一时刻，V1 V2 V6 受基极控制导通，电流经U相流入电机绕组，经V W 相流入负极。下一时刻同理，只要不断的切换，就把直流电变成了交流电，供电机运转。 为了保护IGBT，在每一个IGBT上都并联了一个续流二极管，还有一些阻容吸收回路。主要的功能是保护IGBT，有了续流二极管的回路，反向电压会从该回路加到直流母线 上，通过放电电阻释放掉。 变频器主电路引出端子 控制电路原理图
1、整流电路 整流电路实际上就是一块整流模块。它的作用是把三相（或单相）50Hz、380V （220V）的交流电源，通过整流模块的桥式整流成脉动直流电。 整流电路（整流模块）的故障： ①整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而开路，导致主回路PN电压值下降或无电压值。 ②整流模块中的整流二极管一个或多个损坏而短路，导致变频器输入电源短路，供电电源跳闸，变频器无法接上电源。 2、限流电路 限流电路是限流电阻和继电器触点（或可控硅）相并联的电路。变频器开机瞬间会有一个很大的充电电流，为了保护整流模块，充电电路中串联限流电阻以限制充电电流值。随着充电时间的增长，它的充电电流减少。减少到一定数值，继电器动作触点闭和，短接限流电阻。正常运行时，主回路电流流经继电器触点。 限流电路故障： ①继电器触点氧化，接触不良。导致变频器工作时，主回路电流，部分或全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。 ②继电器触点烧毁，不能恢复常开态。导致开机时，限流电阻不起作用，过大的充电电流损坏整流模块。 ③继电器线包损坏不能工作，导致变频器工作时，主回路电流全部流经限流电阻，限流电阻被烧毁。 ④限流电阻烧毁，①、②原因所致，再就是限流电阻老化损坏。变频器接通电源，主回路无直流电压输出。因此，也就无低压直流供电。操作盘无显示，高压指示灯不亮。 一些变频器限流电路中，不用继电器，而用可控硅等开关器件。可控硅等开关器件损坏后开路、短路和可控硅无触发信号三种情况，其故障类似继电器。
3、滤波电路 滤波电路是将整流电路输出的脉动直流电压，成为波动较小的直流电压。通常变频器为电压型。由滤波电解电容对整流电路的输出进行平滑。对于380V电源的变频器，是两个电解电容串联后再并联。匀压电阻Rp、Rn是为了使直流电压平分加到每个电容上。 滤波电路故障 ①滤波电容老化。其容量低于额定值的85%，致使变频器运行时，输出电压低于正常值。 ②滤波电容损坏成开路，导致变频器运行时输出电压低于正常值。损坏成短路，会导致另一只滤波损坏。进而可能损坏限流电路中的继电器、限流电阻、损坏整流模块。 ③匀压电阻损坏。匀压电阻损坏后，会由于两个电容受压不均而逐个因超压被损坏。 4、制动电路 制动电路工作时，可以使变频器在减速过程中，增加电动机的制动转矩。同时吸收制动过程中产生的泵升电压，使主回路的直流电压不至于过高。 制动电路的故障： 制动控制管G损坏。G损坏成开路，失去制动功能;G损坏成短路，制动电路始终处于工作状态，制动电阻Rb会损坏。同时增加整流模块的负荷，整流模块易老化，甚至损坏。 5、逆变电路 逆变电路的基本作用是在驱动信号的控制下，将直流电源转换成频率和电压可以任意调节的交流电源。即变频器的输出电源。它有六个开关器件（如GTR、IGBT），组成三相桥式逆变电路。这些开关器件都是作成模块形式，通常有同一桥臂上、下两个开关器件组成一个模块，有六个开关器件组成一个模块。 逆变电路故障 六个开关器件中的一个或一个以上损坏，造成输出电压抖动、断相或无输出现象。同一桥臂上下两个开关器同时损坏短路（主回路短路）。造成限流电路的继电器或可控硅、整流模块损坏。 损坏原因是负载电流过大，主回路直流电压过高，而过流保护和过压保护又未起到保护作用;驱动信号不正常，出现同一桥臂上下两个开关器件同时导通，逆变模块老化等等。