三菱變頻器是世界知名的變頻器之一,
由三菱電機株式會社生產,在世界各地占有率比較高。三菱變頻器來到中國有20多年的歷史,在國內市場上,三菱因為其穩定的質量,強大的品牌影響,有著相當廣闊的市場,并已廣泛應用于各個領域。
三菱變頻器目前在市場上用量最多的就是A700系列,以及E700系列,A700系列為通用型變頻器,適合高啟動轉矩和高動態響應場合的使用。而E700系列則適合功能要求簡單,對動態性能要求較低的場合使用,且價格較有優勢。
電磁干擾的影響
在現代工業控制系統中,多采用微機或者PLC 控制技術,在系統設計或者改造過程中,一定要注意三菱變頻器對微機控制板的干擾問題。三菱變頻器受外界干擾來源如圖1 所示,由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差,不符合EMC國際標準,在采用三菱變頻器后,產生的傳導和輻射干擾,往往導致控制系統工作異常,因此需要采取下述必要措施。
良好的接地。電機等強電控制系統的接地線必須通過接地匯流排可靠接地,微機控制板的屏蔽地,應單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合,建議將傳感器、I/0接口屏蔽層與控制板的控制地相連。
給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環等,可以有效抑制傳導干擾。另外,在輻射干擾嚴重的場合,如周圍存在GSM、或者小靈通基站時,可以對微機控制板添加金屬網狀屏蔽罩進行屏蔽處理。
給三菱變頻器輸入端加裝EMI 濾波器,可以有效抑制三菱變頻器對電網的傳導干擾,加裝輸入交流和直流電抗器,可以提高功率因數,減小諧波污染,綜合效果好。在某些電機與三菱變頻器之間距離超過100 m 的場合,需要在三菱變頻器側添加交流輸出電抗器,解決因為輸出導線對地分布參數造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。一個行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。值得注意的是在不添加交流輸出電抗器時,如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法,增大了輸出對地的分布電容,容易出現過流。當然在實際應用中一般采取其中的一種或者幾種方法。
對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在三菱變頻器組成的控制系統設計過程中,建議盡量不要采用模擬控制,特別是控制距離大于1m,跨控制柜安裝的情況下。因為三菱變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出,可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時,建議一定采用屏蔽電纜,并在傳感器側或者三菱變頻器側實現遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重,需要實現DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊,或者采用對v/f轉換光隔離,再采用頻率設定輸入的方法。[1]?
2故障處理
常見故障分析
1、UVT故障
UVT為欠壓故障,相信很多客戶在使用中還是會碰到這樣的問題,
常見的欠壓檢測點都是直流母線側的電壓,經大阻值電阻分壓后采樣一個低電壓值,與標準電壓值比較后輸出電壓正常信號,過壓信號或是欠壓信號。對于三菱A500系列變頻器電壓信號的采樣值則是從開關電源側取得的,并經過光電耦合器隔離,在維修過程中,發現光耦的損壞在造成欠壓故障的原因中占有了很大的比重。
2、E6、E7故障
E6、E7故障對于廣大用戶來說一定不陌生,這是一個比較常見的三菱變頻器典型故障,當然損壞原因也是多方面的。
?。?)集成電路1302H02損壞。這是一塊集成了驅動波形轉換,以及多路檢測信號于一體的IC集成電路,并有多路信號和CPU板關聯,在很多情況下,此集成電路的任何一路信號出現問題都有可能引起E6、E7報警;
?。?)信號隔離光耦損壞。在IC集成電路1302H02與CPU板之間有多路強弱信號需要隔離,隔離光耦的損壞在元器件的損壞比例中還是相對較高的,所以在出現E6、E7報警時,也要考慮到是否是此類因素造成的;
(3)接插件損壞或接插件接觸不良。由于CPU板和電源板之間的連接電纜經過幾次彎曲后容易出現折斷,虛焊等現象,在插頭側如果使用不當也易出現插腳彎曲折斷等現象。以上一些原因也都可能造成E6、E7故障的出現。
3、常見系列產品故障
市場上正在推廣使用的就是A700系列、E700系列、F700系列和D700系列。
?。?)對于A700系列,有時會碰到UV(欠壓)故障,可以檢查一下整流回路。A700系列7.5kW以下變頻器的整流橋內置一個可控硅,變頻器在正常運行時用于切斷充電電阻,內置可控硅的損壞會導致欠壓故障的出現。開關電源損壞也是A700系列變頻器的常見故障,而常見的損壞器件就是一塊M51996波形發生器芯片,此芯片的損壞通常是由于工作電壓的突變而導致的。較容易出現問題的地方主要有芯片14腳的電源,調整電壓基準值的7腳,反饋檢測的5腳,以及波形輸出的2腳等。此外,在平時維修中,還會經常碰到CPU板的損壞。常見的故障報警有E6、E7,而損壞器件也主要集中在CPU板的程序存儲芯片,以及一些接口芯片上。
?。?)對于E700系列變頻器,碰到的常見故障有Fn故障,此故障主要由于風扇的損壞而引起的。但變頻器在有報警的時候并不封鎖輸出。
功率模塊的損壞,也是主要出現在E700系列變頻器。對于小功率的變頻器,由于是集成了功率器件,檢測電路于一體的智能模塊,當模塊損壞時只能更換,但維修成本較高,已無維修價值。而對于5.5KW,7.5KW的E500系列變頻器,選用7MBR系列的PIM功率模塊,更換的成本相對較低,對此類變頻器的損壞可以做一些維修。
早期產品故障
由于三菱變頻器進入中國市場較早,所以有些老的產品仍在使用。早期能碰到的產品主要包括Z系列和A200系列的變頻器。
小功率Z024系列變頻器常見的故障現象有OC、ERR、無顯示等。
OC引起的原因主要有以下兩種可能。
1、驅動電路老化
由于較長年限的使用,必然導致元器件的老化,
從而引起驅動波形發生畸變,輸出電壓也就不穩定了,所以經常一運行就出現OC報警。
2、IPM模塊的損壞也會引起OC報警
Z024系列的機器使用的功率模塊不僅含有過流,欠壓等檢測電路,而且還包含有放大驅動電路,所以不管是檢測電路的損壞,驅動電路的損壞,
以及大功率晶體管的損壞都有可能引起OC報警。
3、無顯示故障的原因則多數是由于開關電源厚膜的損壞引起的。
4、ERR故障是一個欠壓故障,通常是由于電壓檢測回路電阻或連線出現問題而導致故障的產生,而不是實際輸入電壓真的出現欠電壓。A200系列的OC故障多數是由于驅動電路的損壞而引起的,它的驅動電路采用了一塊陶瓷封裝的厚膜電路,這給維修帶來了一定的困難,其厚膜電路主要是基于一塊驅動光耦而設計的電路。
5、此外,還會碰到一些LV故障,欠壓故障的出現也多半由于母線檢測電路出現了故障,三菱變頻器也為此設計了一塊用于檢測電壓和電流的厚膜電路。開關電源脈沖變壓器的損壞也是A200系列變頻器的一個常見故障,由于開關電源輸出負載的短路,或母線電壓的突變而導致脈沖變壓器初,次級繞組的損壞。
3選型使用
選型方法
由于電力電子技術的不斷發展和進步,新的控制理論提出與完善,是交流調速傳動、尤其是采用性能優異的三菱變頻調速傳動得到了飛速發展,因此在實際工作中采用三菱變頻器+變頻電機的情況越來越多,因此如何正確選擇三菱變頻器對機械設備的正常調試運行至關重要,選型方法如下:
1、根據機械設備的負載轉矩特性來選擇三菱變頻器
在實踐中常常將機械設備根據負載轉矩特性不同,分為如下三類:
(1)恒轉矩負載
?。?)恒功率負載
?。?)流體類負載
2、根據負載特性選取適當控制方式的三菱變頻器
三菱變頻器的控制方式主要分為:V/f控制,包括開環和閉環;矢量控制,包括無速度傳感器和帶速度傳感器控制;直接轉矩控制;三種方式的優缺點如下:
(1)V/f開環控制
優點:結構簡單,調節容易,可用于通用鼠籠型異步電機;
缺點:低速力矩難保證,不能采用力矩控制,調速范圍??;
主要采用場合:一般的風機,泵類節能調速或一臺變頻器帶多臺電機傳動場合。
?。?)V/f閉環控制
優點:結構簡單,調速精度比較高,可用于通用性異步電機;
缺點:低速力矩難保證,不能采用力矩控制,調速范圍小,要增加速度傳感器;
主要采用場合:用于保持壓力,溫度,流量,PH定值等過程場合。
?。?)無速度傳感器的矢量控制
優點:不需要速度傳感器,力矩響應好、結構簡單,速度控制范圍較廣;
缺點:需要設定電機參數,須有自動測試功能;
采用場合:一般工業設備,大多數調速場合。
?。?)帶有速度傳感器的矢量控制
優點:力矩控制性能良好,力矩響應好,調速精度高,速度控制范圍大;
缺點:需要正確設定電機參數,需要自動測試功能,要高精度速度傳感器;
使用場合:要求精確控制力矩和速度的高動態性能應用場合。
?。?)直接轉矩控制
優點:不需要速度傳感器,力矩響應好,結構較簡單,速度控制范圍較大;
缺點:需要設定電機參數,須有自動測試功能;
采用場合:要求精確控制力矩的高動態性能應用場合,如起重機、電梯、軋機等。
3、根據使用安裝環境選用三菱變頻器的防護結構
三菱變頻器的防護結構要與其安裝環境相適應,這就要考慮環境溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素,這樣與三菱變頻器能否長期、穩定、安全、可靠的運行關系重大。三菱變頻器的防護結構主要包括:
?。?)開放型IP00
?。?)封閉型IP20、IP21
?。?)密封型IP40、IP41
(4)密閉型IP54、IP55
注意事項
1、根據負載特性選擇變頻器,
如負載為恒轉矩負載需選擇siemens MMV/MDV 變頻器,如負載為風機、泵類負載應選擇siemens ECO變頻器。
2、選擇變頻器時應以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據,電機的額定功率只能作為參考。另外應充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波,會造成電動機的功率因數和效率都會變壞。因此,用變頻器給電動機供電與用工頻電網供電相比較,電動機的電流增加10%而溫升增加約20%。所以在選擇電動機和變頻器時,應考慮到這中情況,適當留有裕量,以防止溫升過高,影響電動機的使用壽命。
3、變頻器若要長電纜運行時,此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響,避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。
4、當變頻器用于控制并聯的幾臺電機時,一定要考慮變頻器到電動機的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內。如果超過規定值,要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。另外在此種情況下,變頻器的控制方式只能為V/F控制方式,并且變頻器無法保護電動機的過流、過載保護,此時需在每臺電動機上加熔斷器來實現保護。
5、對于一些特殊的應用場合,如高環境溫度、高開關頻率、高海拔高度等,此時會引起變頻器的降容,變頻器需放大一檔選擇。
6、使用變頻器控制高速電機時,由于高速電動機的電抗小,
高次諧波亦增加輸出電流值。因此,選擇用于高速電動機的變頻器時,應比普通電動機的變頻器稍大一些。
7、變頻器用于變極電動機時,應充分注意選擇變頻器的容量,使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外,在運行中進行極數轉換時,應先停止電動機工作,否則會造成電動機空轉,惡劣時會造成變頻器損壞。
8、驅動防爆電動機時,變頻器沒有防爆構造,應將變頻器設置在危險場所之外。
9、使用變頻器驅動齒輪減速電動機時,使用范圍受到齒輪轉動部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時,在低速范圍內沒有限制;在超過額定轉速以上的高速范圍內,有可能發生潤滑油用光的危險。因此,不要超過最高轉速容許值。
10、變頻器驅動繞線轉子異步電動機時,大多是利用已有的電動機。
繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比,繞線電動機繞組的阻抗小。因此,容易發生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現象,所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動機多用于飛輪力矩GD2較大的場合,在設定加減速時間時應多注意。
11、變頻器驅動同步電動機時,與工頻電源相比,
降低輸出容量10%~20%,變頻器的連續輸出電流要大于同步電動機額定電流與同步牽入電流的標幺值的乘積。