台達變頻器

台達VFD變頻器目前已在工業自動化市場建立廣泛的品牌知名度。各系列產品針對力矩、損耗、過載、超速運轉等不同操作需求而設計，並依據不同的產業機械屬性作調整；可提供客戶最多元化的選擇，並廣泛套用在工業自動化控制領域。具有高功率體積比、品質卓越、能針對不同行業開發專用產品的特點。

簡介

變頻器是台達自動化的開山之作，也是目前台達自動化銷售額最大的產品。在競爭激烈的市場中，台達變頻器始終保持著強勁的增長勢頭，在高端產品市場和經濟型產品市場均斬獲頗豐。在套用領域，繼OEM市場取得不可撼動的市場地位之後，2008年，台達變頻器又將目光投向了更廣闊的領域——電梯、起重、空調、冶金、電力、石化以及節能減排項目，都是長袖善舞之所。在參與這些工程項目的過程中，台達變頻器團隊提供系統解決方案的能力也得以提升。同時，台達又不斷推出高端產品，拓展在高端領域的套用，以實力取勝競爭日趨白熱化的變頻器市場。

台達變頻器（圖1）

常見種類

台達變頻器在中國生產的常用型號有如下幾種：

CH2000H系列：起重專用高性能矢量型

CH2000系列：高性能矢量變頻器

C200系列：勁智型控制型變頻器

CT2000系列：高防護型變頻器

台達變頻器CH2000

HES系列：伺服油電節能系統

VFD-CP2000系列：無感測矢量控制型

IED系列：電梯一體機

VFD-C2000：高階磁束矢量控制型

VFD-E系列：內置PLC型

VFD-EL系列：多功能/迷你型

VFD-VJ系列：油電伺服驅動器

VFD-VE系列：高性能磁束矢量控制型

VFD-VL系列：電梯專用型

VFD-DD系列：永磁同步門機驅動型

VFD-M-D系列：電梯門機控制型

參數設定

變頻器的運行和相關參數的設定：

變頻器的設定參數多，每個參數均有一定的選擇範圍，使用中常常遇到因個別參數設定不當，導致變頻器不能正常工作的現象。

台達變頻器（圖3）

控制方式：即速度控制、轉距控制、PID控制或其他方式。採取控制方式後，一般要根據控制精度，需要進行靜態或動態辨識。

最低運行頻率：即電機運行的最小轉速，電機在低轉速下運行時，其散熱性能很差，電機長時間運行在低轉速下，會導致電機燒毀。而且低速時，其電纜中的電流也會增大，也會導致電纜發熱。

最高運行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz，有的甚至到400 Hz，高頻率將使電機高速運轉，這對普通電機來說，其軸承不能長時間的超額定轉速運行，電機的轉子是否能承受這樣的離心力。

載波頻率：載波頻率設定的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長度，電機發熱，電纜發熱變頻器發熱等因素是密切相關的。

電機參數：變頻器在參數中設定電機的功率、電流、電壓、轉速、最大頻率，這些參數可以從電機銘牌中直接得到。

跳頻：在某個頻率點上，有可能會發生共振現象，特別在整個裝置比較高時；在控制壓縮機時，要避免壓縮機的喘振點。

控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都採用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。　1U/f=C的正弦脈寬調製(SPWM)控制方式：　其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛套用。但是，這種控制方式在低頻時，由於輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩回響慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

電壓空間矢量(SVPWM)控制方式：

它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調製波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用後又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。矢

量控制(VC)方式：

矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流；It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際套用中，由於轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較複雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

直接轉矩控制(DTC)方式：

1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，並以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。目前，該技術已成功地套用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多複雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

矩陣式交—交控制方式：

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由於矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是：

1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度感測器方式；

2、自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機參數自動識別；

3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；

4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號，對逆變器開關狀態進行控制。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩回響(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%)；同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉矩。

故障分析

台達變頻器過流故障：過流故障可分為加速、減速、恆速過電流。其可能是由於變頻器的加減速時間太短、負載發生突變、負荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、外加能耗制動元件、進行負荷分配設計、對線路進行檢查。如果斷開負載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環，需要更換變頻器。

台達變頻器過載故障：過載故障包括變頻過載和電機過載。其可能是加速時間太短，電網電壓太低、負載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等。負載過重，所選的電機和變頻器不能拖動該負載，也可能是由於機械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機和變頻器；如後者則要對生產機械進行檢修。

台達變頻器欠壓：說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查後才可以運行。

台達變頻器輸出端打火：拆開檢查後發現IGBT逆變模組擊穿，驅動電路印刷電路板嚴重損壞，正確的解決辦法是先將損壞IGBT逆變模組拆下，拆的時候主要應儘量保護好印刷電路板不受人為二次損壞，將驅動電路上損壞的電子原器件逐一更換以及印刷電路板上開路的線路用導線連起來（這裡要注意要將燒焦的部分刮乾淨，以防再次打火），再六路驅動電路阻值相同，電壓相同的情況下使用視波器測量波形，但變頻器一開，就報OCC故障（台達變頻器無IGBT逆變模組開機會報警）使用燈泡將模組的P1和印板連起來，其他的用導線連，再次啟動還跳，確定為驅動電路還有問題，逐一更換光耦，後發現該驅動電路的光耦帶檢測功能，其中一路光耦檢測功能損壞，更換新的後，啟動正常。