变频器维修过程中,控制电路损坏是一种常见故障类型。因此,需要了解变频器的控制电路程原理。变频器的控制电路由以下部分组成:放大运算电路控制信号的驱动电路, 电动机速度检测电路、 频率和电压运算电路、主电路电压电流检测电路、以及逆变器和电动机保护电路。其原理图如下:
上图中,只包括虚线内部分,无速度检测电路的控制电路程为开环控制。在控制电路中增加了速度检测电路,就可以实现异步电动机闭环控制。
1、运算电路
运算电路程的作用是将外部的速度、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
电压电流检测电路的作用是检测电压、电流,判断是否存在过压,欠压,或者过流等问题。
3、驱动电路
驱动主电路器件的电路,用于控制主电路器件导通和关断。
4、IO输入输出电路
控制变频器输入信号如:频率给定、多段速度运行,输出信号如:电流、频率、保护动作驱动等
5、速度检测电路
以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号,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、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了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。保护电路可分为逆变器保护和异步电动机保护和其他保护三种,保护功能如下:
(1)逆变器保护
①瞬时过电流保护,用于逆变电流负载侧短路等,流过逆变电器回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,也得同样停止逆变器运转。
②过载保护,逆变器输出电流超过额定值,且持续流通超过规定时间,为防止逆变器器件、电线等损坏,要停止运转,恰当的保护需要反时限特性,采用热继电器或电子热保护,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。
③再生过电压保护,应用逆变器使电动机快速减速时,由于再生功率使直流电路电压升高,有时超过容许值,可以采取停止逆变器运转或停止快速的方法,防止过电压。
④瞬时停电保护,对于毫秒级内的瞬时断电,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,主电路也不供电,所以检测出后使逆变器停止运转。
⑤接地过电流保护,逆变器负载接地时,为了保护逆变器,要有接地过电流保护功能。但为了保证人身安全,需要装设漏电保护断路器。
⑥冷却风机异常,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,检测出异常后停止逆变电器工作。
(2)异步电动机的保护
①过载保护,过载检测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。动作过频时,应考虑减轻电动机负荷,增加电动机及逆变器的容量等。
②超速保护,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
(3)其他保护
①防止失速过电流,加速时,如果异步电动机跟踪迟缓,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)。