一、变频器选型原则

具体来讲，低压通用变频器的选择包括低压通用变频器的型式选择和容量选择两个方面，选择变频器的基本原则有两方面：变频器功能特性能保证可靠地实现工艺要求，能获得相对较好的性价比。为使变频器功能特性能保证可靠地实现工艺要求，在变频器选型时应密切关注以下技术参数：

1、根据电机实际工作电流选择变频器

电机实际工作电流是变频器选型最关键的因素，变频器在长时间工作时必须满足变频器输出电流大于电机实际工作电流。

项目中通常先选电机，再根据电机选变频器。电机实际工作电流并不是电机铭牌上标注的额定电流，变频器选型时应先熟悉工况，初步估算出电机的工作电流与随时间变化的关系，然后才确定相对应变频器的型号。

（1）变频器拖动恒转矩负载电机，以电机额定电流为依据选择变频器。

（2）变频器拖动风机、泵类负载的电机，以电机额定电流为依据选择变频器。

（3）时常短时间过载运行的电机，需要计算过载周期及过载电流。

变频器拖动这类型负载的电机，要求变频器最大输出电流Imax大于电机峰值电流，且变频器的参数I2t在自身所允许的范围之内，变频器选型时有可能放大一档或几档来才能满足现场需求。现以10kW、20A额定电流电机举例：假如电机间歇性工作，1秒内过载运行时峰值电流为40A（额定电流2倍），之后停止运行20秒。此时选型就要用到变频器过载曲线：首先将电机电流随时间变化的曲线出来，其次看变频器的输出电流曲线能否覆盖电机电流曲线（即变频器输出电流超过电机实是否际工作电流），只有变频器输出电流曲线覆盖电机电流曲线的变频器型号才适用于重载负荷的电机。能对于重载变频器选型，往往有一些经验数据可以参考。

2、变频器选型应充分考虑环境对变频器的影响

（1）温度变频器的影响

变频器选型时要考虑到使用环境温度一般在-10～40℃，工作环境的温度如果高于40℃的情况下，每升高1℃，变频器应降额5％使用；工作环境的温度每升10℃,那么变频器的寿命就会减半，所以周围环境及变频器散热的问题一定要解决好。

（2）湿度对变频器的影响

给变频器选型时，若在湿度低于90％的环境中工作，空气的相对湿度小于或等于90％，无结露。湿度若太高且湿度变化比较大的时候，变频器的内部比较容易出现结露现象，那么绝缘性能就会大幅度降低，甚至会引发短路。必要时，必须在箱中增加干燥剂或加热器。

（3）海拔高度对变频器的影响

变频器安装在海拔高度在1000m以下可以输出额定功率。当海拔高度超过了1000m，其输出功率会呈下降。

（4）粉尘对变频器的影响

在有金属导电性粉尘的场合，不宜安装变频器。因为导电性粉尘会侵入变频器的内部，容易导致变频器的内部线路短路，严重情况下会烧毁变频器。在变频器选型时一定要想到这一点。

3、变频器进线电源选择

常用的电压为单相交流电220V、三相交流电220V、三相交流电380V和三相交流电690V。进线电源由既有的上游变压器电压等级决定，在变频器选型初期就应明确。

电压等级大小决定着电机接线盒的接线方式的不同。星形接法比三角接法有更高的耐压能力和更小的工作电流。

进线电源频率一般在50Hz，变频器对进线频率的波动有比较高的承受能力，变频器二极管整流桥对频率不敏感。

4、正确选用变频器冷却方式

常见的1000VAC以下低压变频器，多为内部风冷。在大功率变频器的成组传动时，变频器散热风机的工作噪音很大。在必要的情况下，可以选用水冷系列变频器。

通用低压变频器选型步骤

二、在变频器选型时候，可以按照以下的六个步骤进行：

1、明确设备的工作运行方式、容量及负载类型。

2、明确设备的工艺、性能指标及控制要求。

3、确定内部系统的组建方式、I/O接口、通信接口等。

4、对各项性能指标和要求进行归纳。

5、对归纳后的结果进行技术咨询或直接进行招标。

6、对变频器性能、变频器使用寿命、变频器价格、变频器服务进行综合对比。

变频器怎么维修

1 概述

异步机变频调速已得到广泛的应用。变频器的花样种类繁多，变频器的供应商们为了推销自己的产品，都大力宣传自己的优点，其他产品的缺点，使人眼花缭乱。变频器的应用者在选用时经常提出许多如何合理应用及方案比较的问题，变频器的开发者在方案论证时也常提出产品定位及前景方面的问题。作者根据自己多年来在该领域中的体会，就下面几个问题谈谈自己的看法。

各种产品，只要它们在市场上站得住脚，就必然有它们各自的优点和缺点。市场是无情的，如果都是缺点，该产品必然被淘汰，若都是优点它必然淘汰别人。作者希望通过本论坛引起讨论，去掉商业炒作，还事物以本来面目。以下均为个人看法，仅供参考。涉及一些价格，均为做方案比较用的价格，不是实际购物价格，不涉及商业行为。

(1) 大功率节能调速的合理电压等级

大中功率风机和泵采用变频调速可节约大量电能，大部分功率在0.2-2MW范围内。我们现在200KW以上的电机多是中压，电压等级多为10KV，少量为6KV。选用10KV“直接”变频，从技术和经济角度看都不合理。所有的“直接”变频都不是真正的直接变频，在其输入侧都有变压器，因此电机和变频器没有必要和电网电压一致。本文讨论不同功率段的合理电压等级。

(2) 高性能调速系统中的矢量控制和直接力矩控制

高性能调速系统中的矢量控制发明于70年代末，商品化于80年代，至今仍然为多数公司所采用。直接力矩发明于80年代后期，部分公司采用，商品化于90年代初，被广泛宣传为新一代技术。本文介绍作者对这两种系统的看法。

(3) 有速度(位置)传感器和无速度(位置)传感器系统

在矢量控制和直接力矩控制系统开发的初期都要求装设速度(位置)传感器(编码器)。有些场合安装编码器困难，所以又开发出无速度(位置)传感器系统，它的性能不如前者，但优于V/f开环系统。现在有些宣传说，无编码器系统的低速起动性能已达到有编码器系统水平，此提法有模糊之处。本文讨论什么时候应装编码器，何时可以不装编码器。

2 大功率节能调速传动的合理电压等级

大中功率风机和泵采用变频调速可节约大量电能，大部分功率在200-2000KW范围中。我们现有的交流电动机200KW是个界限，200KW以下是低压380V，200KW以上为中压:3KV、6KV和10KV。电力部门从减小线损的角度出发，希望提高供电电压，3KV已取消，6KV正在淘汰中，大力推行10KV，将来还可能提至20KV。用户从简化配置出发，很自然的提出要求，希望200KW以上的电机和变压器也都采用10KV，不幸这合乎情理的要求技术上实现困难，经济上价高，因为:

A． 10KV电机从制造角度并不困难，但随着电压升高，绝缘等级提高，电机重量和价格也增加，以YJS系列4极560KW电机为例:380V重3.6T，价11万6KV重3.9T，价15万10KV重4.4T，价20万。

B． 受电力电子器件电压及电机允许的dv/dt限制，10KV变频器必须多电平，多器件串联。造成线路复杂，价格昂贵，可靠性差。对于10KV变频器若使用1700V IGBT器件，需10串，三相共120支器件。若使用3300V器件，也需5串共60支器件，数量巨大。另一方面电流小，器件的电流能力得不到充分利用，仍以560KW为例，10KV电机电流仅40A左右，现1700V的IGBT电流已达2400A，3300V器件电流达1600A，有大电流器件不采用，偏要用大量小电流器件串联，极不合理。即使电机功率达2000KV，电流也只有140A左右，仍很小。

为了电平隔离，改善输入电流波形及减小谐波，现在所有的中压“直接变频”器都不是真正的直接变频，其输入侧都装有输入变压器，这种安排短时间内不会改变。既然输入侧有变压器，变频器和电机的电压就没有必要和电网一样，非用10KV和6KV不可，因此就有了变频器和电机的合理电压等级问题。另外，过去电机中低压的200KW分界是考虑电机直接起动，起动电流7-8倍额定电流，10KV/380V电力变压器容量2000KVA，短路阻抗6%左右，电机起动时380V母线压降限制在5%左右而定的。再加大变压器，短路电流太大，低压开关难以承受。采用变频器调速后，起动电流被限制在额定值内，中低压分界条件也应随之变化。现在660V低压电机容量已达1000-1200KW，它也为讨论合理电压等级提供了基础。

本文分析合理电压等级的出发点是:

A． 低压变频器采用1200V或1700V IGBT，器件额定电流小于1800A-2400A，并联数不大于2。并联再多实现麻烦，就不如改为多电平串联，中压变频。

B． 中压变频采用器件种类及电压等级很多，相应线路方案也不同。本文基于目前市场上流行的产品，它们是基于1700V IGBT的分离直流电源多重化(H桥串联)方案(SDM)及基于3300V，4500V和6000V的IGBT或IGCT或IEGT三电平方案(THL)。

文献[1]对合理由电压等级进行了分析，这里不再重复，只把几点看法列于下面:

A．800-1200KW以下的变频调速宜选用380V或660V电压等级。它线路简单，技术成熟，可靠性高，dv/dt小，价格便宜。仍以560KW电机为例，630KW 660V的低压变频器约50万，而同容量2300V的中压变频器约90万。实现的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等几种形式。由于电机、变压器的价格远低于变频器，即使更换电机、变压器也合理。

B．1000-1500KW以上的调速可以用中压变频

国外的中压变频器有多个电压等级:1.1KV，2.3KV 3KV 4.2KV 6KV，它们主要由电力电子器件的电压等级所确定。在THL中器件不串及SDM中桥不串联情况下，器件电压与变频器电压间的关系示于表1。

表1 在不串联情况下，器件电压与变频器电压间的关系

器件电压(V) 1700 3300 4500 6000

变频器电压(KV) 1.1 2.3 3 4.2

目前器件最高6000V，在不串情况下变频器最高电压4.2KV。6KV变频器必须串联，线路复杂，器件多，可靠性受影响。国外很少做6KV变频器，10KV基本不做。从原理上说SDM通过H桥单元串联，变频器输出电压不受器件电压限制，可以较高，但提高电压的代价是器件大量增加，可靠性降低。对于同样输出功率的变频器，使用较高电压较多单元串联所花的代价大于用较低电压，较少数量，电流较大单元的代价，也就是说在器件电流允许条件下应选用尽可能低的电压等级。

许多应用场合都要求旁路功能，即在变频器故障时将电机旁路，直接接入电网恒速工作。为降低变频器造价，电机电压低于电网电压后，如何旁路是一个需要解决的问题。这问题可以解决，对于不同的变频器旁路方法不同，变频器的旁路指在变频器出现故障时将电机直接接入电网，恒速工作。如果电机电压和电网电压一致，旁路不成问题。为了降低变频器造价，电机电压低于电网电压后，如何旁路，是这里所要讨论的问题。

如果采用低压变频，变频器输入交流电压与额定输出电压一样，电机可以绕过变频顺直接接低压380V或660V电源。

如果采用THL中压变频，可以把输入变频器两副边串联起来向电机供电，参见图1。当三个转换开关接“1”时，变频器工作当三个开关接“2”时旁路，输入变压器的两组副边线电压各等于1.5Vm/2（Vm为电机额定输入电压），并互差300，把它们串起来后电压为1.5Vm cos150=1.01Vm，正好供电机恒速工作。

如果采用SDM变频器，输入变频器副边太多，无法通过改变接线来旁路变频器，只能旁路出故障的单元，经触点将故障单元输出短路，单元中IGBT封锁。在这类变频器设计时已考虑了旁路单元的工况。如果一定要旁路变频器，只能另加一台备用降压变压器，这对于在一个电网上挂有多套变频器时是合理的。

设计旁路电路时需注意校验电机直接起动时的起动转矩。例如变压器短路阻抗为6%，容量为1.1倍变频器容量，电机起动电流为7倍，则电机起动电压为0.72Vm，起动转矩为0.52倍额定起动转矩，它应大于负载转矩。若起动转矩不够，只能加大变压器容量或选用小短路阻抗变压器。

3 高性能调速系统中的矢量控制和直接力矩控制

调速系统的任务是控制速度，速度通过转矩来改变，调速系统的性能取决于转矩控制的好坏，矢量控制(VC)和直接力矩控制(DTC)的任务都是实现高性能转矩控制，它们的速度调节部分相同。

异步机的转矩等于磁链矢量和定子电流矢量的矢量积。磁链不能直接测量，需要通过定子电压电流及电机参数算得。

由于定子电压电流都是交流量，处理起来较麻烦，所以在VC控制系统中，借助于坐标变化，把它们变成dq坐标系的直流量，计算得到的控制量再经反变换变回交流坐标轴系去产生PWM信号。为了在高速和低速均能取得好的性能，必须用电压电流两个模型，涉及到电机参数较多。

在DTC系统中用交流量直接计算力矩和磁链，然后通过力矩、磁链两个Band-Band控制器产生PWM信号，省去了坐标变换。在研制DTC的初期没有考虑低速运行工况，并以定子磁链为基础，涉及电机参数只有Rs一个，因此DTC的供货商大力宣传DTC计算简单，涉及电机参数最少，精度高等。实际上在考虑低速运行工况后，DTC也必须引入电流模型，也要用到转子磁链，涉及的电机参数和VC一样多，所以精度也一样。DTC没坐标变换，计算公式简单，但为了实现Band-Band控制，必须在一个开关周期中计算很多次，要求计算速度快，以ABB公司的ACS600系列为例，它的计算周期是25μs。在VC中测量电压电流在一个开关周期内的平均值，然后一周期计算一次，对计算速度要求低，以Siemens公司的6SE70系列为例，他计算周期是400μs，相差16倍。矢量变换计算只不过4个乘法和两个加法，以现在处理器的能力看，它算不了什么。另外以定子磁链为基础也不是DTC的专利，有的VC系统也以定子磁链为基础。根据产品样本，ACS600(DTC)转矩控制响应时间是5ms，6SE70(VC)也是5ms，再快的响应机械也受不了。

有人认为，DTC利用磁链幅值的Band-Band控制得到近似圆形磁场，磁链幅值的波动会导致转矩波动，而VC是连续控制，磁链幅值不变，无转矩波动。这种看法也欠妥，DTC中由于存在转矩Band-Band控制，转矩平均值不会受磁链变化影响而波动，磁链变化只影响电流波形对于VC，由于变频器按PWM模式工作，在一个开关周期内是不可控制，也不是连续控制，同样存在电流脉动并导致转矩脉动的问题，6SE70的转矩脉动为2%。

综上所述，作者认为这两种系统无本质区别，只不过在实现转矩控制时走了不同的路，不存在谁优于谁，谁取代谁的问题。

4 有速度(位置)传感器和无速度(位置)传感器系统

在矢量控制和直接力矩控制系统开发的初期都要求在电机轴上装设编码器，测取速度(位置)信号，有些场合安装编码器困难，所以又开发了无速度传感器系统。无速度传感器系统现在是热门话题，方法很多，但真正用于工业产品的都基于同样原理--电压、电流模型法。

电压模型使用电机参数较少，在速度高于5-10%(高速)时，计算精度较高，低于5-10%(低速)时，由于电压太小，计算误差大。电流模型使用电机参数多，特别是受转子电阻变化影响大，计算误差略大，但这误差与转速无关。在有速度传感器的系统中，高速时使用电压模型，控制精度高低速时使用电流模型，精度虽不如高速时，但仍能正常运行。在无速度传感器系统中，高速时转速角速度靠比较电压电流模型计算结果辨识得到，因此只能达到有速度传感器系统的低速时水平低速时由于电压模型不准，基准没了，无法辨识 ，系统只能抛弃矢量控制，改为开环工作。现在市场上的无速度传感器矢量控制系统在低速时都是开环系统，性能差。它们只适合用于无长期低速运行工况，且高速时调速精度要求不高的场合。

有的公司宣称它的无速度传感器矢量控制系统在静止时也能产生满力矩，这话没错，但也有宣传成分。因为在静止时，速度为零是已知的，不需辨识，但一转起来，长期低速运行就不行了。

在表2中列出了6SE70系列变频器在有、无编码器时的性能。

6 结论

1) 大功率节能调速一律采用6kv10kv“直接变频”不合理，应根据功率选择合理电压等级。大功率的变频器采用高电压，尽量采用电流大的器件，降低器件的串联个数。

2) 矢量控制和直接力矩控制各有优缺点，只是不同公司走了不同路，并无谁优于谁，谁取代谁的问题。

3) 无速度传感器系统只适用于无长期低速工况，高速时性能要求不高的场合。

4) 200kw-315kw功率档次的电机，国内的实际情况是380v电压等级占很大一部分。

5) vc和dtc的优劣，商业宣传成分较大让他们去争论吧。

6) 从性价比角度考虑变频电压等级选择的合理性，315kw以下可选380v，250-800kw可选用660v，500kw以上可选用6kv高-高变频或6kv、10kv高-低-高变频。

7) 高-高产品价格高。高-低-高产品占变压器的位置本身功耗略高，但可靠性好价格也好。

几种实用的变频器维修小方法

变频器需要找专业的维修人员维修。

维修变频器是一项理论知识、实践经验与操作水平的结合的工作，其技术水平决定着变频器的维修质量。从事维修变频器的人员需要经常学习，了解变频器内部的电子元器件所具备的功能和特点，开拓知识面，将新学到的知识应用于实际工作中，不断提高维修技术水平。

变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

利用变频技术对交流电机进行调速不仅在性能指标上远超过传统的直流调速，而且在诸多方面都优于真流电动机调速。因此，在各个领域，变频器都得到了广泛的使用。然而在长期的运行过程中，变频器中的元器件不可避免地会因为各种原因出现这样或那样的故障。快速地对变频器故障进行修复，不但要有一定的理论基础，而且还必须有大量的实践经验。现介绍。1．逐步缩小法就是通过对故障现象进行分析、对测量参数做出判断，把故障产生的范围逐步地缩小，最后落实到故障产生的具体电路或元器件上的判断过程。例如，一台变频器通电后，发现操作盘上无显示。首先判断是无直流嵌电（可用万用表测量其直流电源电压），经查发现高压指示灯是亮的（测量PN电压进一步证实），说明不是主回路高压电路的故障，而是开关电源中给操作盘供电的一路电源有问题。测该路电源的交流电压正常．但无直流输出，又无短路现象，经查是该电源电路的整流管损坏。上述检修过程就是典型的逐步缩小法。它的整个过程就是通过分析和参数测量，判断、肯定、否定几个回合，最后肯定是整流管损坏。2．顺藤摸瓜法就是根据变频器工作原理，顺着故障现象，沿着信号通路，逐步深入，直达故障发生点，最终寻找到故障产生部位的一种方法。例如，一台变频器输出电压三相不平衡。这种故障是由两种可能性造成的：一种可能是逆变桥内6个单元至少有1个单元损坏（开路），另一种可能是6组驱动信号中至少有1组损坏。假设已确定有1个逆变单元无驱动信号，欲进一步确定驱动电路中故障的产生部位，即可采用“顺藤摸瓜”法来寻找。具体到这个例子，可从上而下地查，即从驱动信号的源头，也就是CPU的输出端起往下查。CPU输出有信号时检查光耦输入端有无信号，若无信号，则CPU到光耦输入端有断线现象。若有信号，则要检查光耦输出端，看光耦输出端有无信号。若无信号，则表明光耦损坏。若有信号，则再检查放大电路的输入端和输出端，若输入端有信号而输出端无信号，则表明故障产生在放大电路（放大管或相关元器件损坏）。当然也可以从下向上来查，即从驱动信号输出端开始，也就是逆变器件的控制端往上查。逆变器件控制端无驱动信号，检查放大电路的输出端；有信号则表明放大电路与逆变器件控制端有断电现象。若无信号则再检查放大电路的输入端，输入端有信号则表明放大管或相关元器件损坏．若仍无信号此时检查光耦输出端看有无信号。若有信号，则放大电路输入端与光耦输出端有断线现象．若无信号，则继续向上检查光耦输入端看有无信号。若此时有信号，则表明可能是光耦损坏或输出端电源不正常。若光耦输入端无信号而CPU输出端有信号，则CPU与光耦输入端之间有断线现象，或光耦输入端直流电源不正常。3．直接切入法就是根据故障现象直接判断故障位置，更换故障元器件，快速排出故障。对于各电路工作原理掌握得比较扎实又有丰富的修理经验，修理水平较高的人员，通常采用直接切入法。另外，对于一些比较典型的故障也可以采用直接切入法来处理。例如一台安川616PC5型变频器接通电源后．操作盘上无任何显示，但高压指示灯亮．且其它低压直流供电正常。根据附图所示的开关电源部分电路图，我们判断为电源侧有短路现象（怀疑可能是滤波电容器老化损坏导致电源侧短路），直接更换新电容，短路现象消除。接通变频器电源，发现操作盘这一路仍无直流电压，结合原理分析，疑为整流二极管损坏开路。更换整流二极管后，这一路直流供电恢复正常，变频器也恢复正常工作。由上述检修过程可知，如果维修人员对变频器各部分的原理很熟悉，根据此台变频器无显示故障，直接就可以判断出来这是由于提供给操作盘的低压直流供电这路电源出了问题，导致操作盘无直流供电，出现无任何显示故障。4．电位、电压分析法变频器在不同的状态下，各部分电路中各点都具有不同的电位分布，因此，可以通过测量和分析电路中某些检测点的电位．确定电路故障的类型和部位。另外阻抗的变化造成了电流的变化，电位的变化也造成了电压的变化，因此，也可采用电流分析法和电压分析法确定电路故障。5．菜单法即根据故障现象和特征，将可能引起这种故障的各种原因顺序罗列出来，然后一个个地查找和验证，直到确诊出真正的故障原因和故障部位。此法比较适合初学者使用，此处不再详加赘述。

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