三菱变频器是世界知名的变频器之一,
由三菱电机株式会社生产,在世界各地占有率比较高。三菱变频器来到中国有20多年的历史,在国内市场上,三菱因为其稳定的质量,强大的品牌影响,有着相当广阔的市场,并已广泛应用于各个领域。
三菱变频器目前在市场上用量最多的就是A700系列,以及E700系列,A700系列为通用型变频器,适合高启动转矩和高动态响应场合的使用。而E700系列则适合功能要求简单,对动态性能要求较低的场合使用,且价格较有优势。
电磁干扰的影响
在现代工业控制系统中,多采用微机或者PLC 控制技术,在系统设计或者改造过程中,一定要注意三菱变频器对微机控制板的干扰问题。三菱变频器受外界干扰来源如图1 所示,由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差,不符合EMC国际标准,在采用三菱变频器后,产生的传导和辐射干扰,往往导致控制系统工作异常,因此需要采取下述必要措施。
良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地,微机控制板的屏蔽地,应单独接地。对于某些干扰严重的场合,建议将传感器、I/0接口屏蔽层与控制板的控制地相连。
给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等,可以有效抑制传导干扰。另外,在辐射干扰严重的场合,如周围存在GSM、或者小灵通基站时,可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。
给三菱变频器输入端加装EMI 滤波器,可以有效抑制三菱变频器对电网的传导干扰,加装输入交流和直流电抗器,可以提高功率因数,减小谐波污染,综合效果好。在某些电机与三菱变频器之间距离超过100 m 的场合,需要在三菱变频器侧添加交流输出电抗器,解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。值得注意的是在不添加交流输出电抗器时,如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法,增大了输出对地的分布电容,容易出现过流。当然在实际应用中一般采取其中的一种或者几种方法。
对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在三菱变频器组成的控制系统设计过程中,建议尽量不要采用模拟控制,特别是控制距离大于1m,跨控制柜安装的情况下。因为三菱变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出,可以满足要求。如果非要用模拟量控制时,建议一定采用屏蔽电缆,并在传感器侧或者三菱变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重,需要实现DC/DC隔离措施。可以采用标准的DC/DC模块,或者采用对v/f转换光隔离,再采用频率设定输入的方法。[1]
2故障处理
常见故障分析
1、UVT故障
UVT为欠压故障,相信很多客户在使用中还是会碰到这样的问题,
常见的欠压检测点都是直流母线侧的电压,经大阻值电阻分压后采样一个低电压值,与标准电压值比较后输出电压正常信号,过压信号或是欠压信号。对于三菱A500系列变频器电压信号的采样值则是从开关电源侧取得的,并经过光电耦合器隔离,在维修过程中,发现光耦的损坏在造成欠压故障的原因中占有了很大的比重。
2、E6、E7故障
E6、E7故障对于广大用户来说一定不陌生,这是一个比较常见的三菱变频器典型故障,当然损坏原因也是多方面的。
(1)集成电路1302H02损坏。这是一块集成了驱动波形转换,以及多路检测信号于一体的IC集成电路,并有多路信号和CPU板关联,在很多情况下,此集成电路的任何一路信号出现问题都有可能引起E6、E7报警;
(2)信号隔离光耦损坏。在IC集成电路1302H02与CPU板之间有多路强弱信号需要隔离,隔离光耦的损坏在元器件的损坏比例中还是相对较高的,所以在出现E6、E7报警时,也要考虑到是否是此类因素造成的;
(3)接插件损坏或接插件接触不良。由于CPU板和电源板之间的连接电缆经过几次弯曲后容易出现折断,虚焊等现象,在插头侧如果使用不当也易出现插脚弯曲折断等现象。以上一些原因也都可能造成E6、E7故障的出现。
3、常见系列产品故障
市场上正在推广使用的就是A700系列、E700系列、F700系列和D700系列。
(1)对于A700系列,有时会碰到UV(欠压)故障,可以检查一下整流回路。A700系列7.5kW以下变频器的整流桥内置一个可控硅,变频器在正常运行时用于切断充电电阻,内置可控硅的损坏会导致欠压故障的出现。开关电源损坏也是A700系列变频器的常见故障,而常见的损坏器件就是一块M51996波形发生器芯片,此芯片的损坏通常是由于工作电压的突变而导致的。较容易出现问题的地方主要有芯片14脚的电源,调整电压基准值的7脚,反馈检测的5脚,以及波形输出的2脚等。此外,在平时维修中,还会经常碰到CPU板的损坏。常见的故障报警有E6、E7,而损坏器件也主要集中在CPU板的程序存储芯片,以及一些接口芯片上。
(2)对于E700系列变频器,碰到的常见故障有Fn故障,此故障主要由于风扇的损坏而引起的。但变频器在有报警的时候并不封锁输出。
功率模块的损坏,也是主要出现在E700系列变频器。对于小功率的变频器,由于是集成了功率器件,检测电路于一体的智能模块,当模块损坏时只能更换,但维修成本较高,已无维修价值。而对于5.5KW,7.5KW的E500系列变频器,选用7MBR系列的PIM功率模块,更换的成本相对较低,对此类变频器的损坏可以做一些维修。
早期产品故障
由于三菱变频器进入中国市场较早,所以有些老的产品仍在使用。早期能碰到的产品主要包括Z系列和A200系列的变频器。
小功率Z024系列变频器常见的故障现象有OC、ERR、无显示等。
OC引起的原因主要有以下两种可能。
1、驱动电路老化
由于较长年限的使用,必然导致元器件的老化,
从而引起驱动波形发生畸变,输出电压也就不稳定了,所以经常一运行就出现OC报警。
2、IPM模块的损坏也会引起OC报警
Z024系列的机器使用的功率模块不仅含有过流,欠压等检测电路,而且还包含有放大驱动电路,所以不管是检测电路的损坏,驱动电路的损坏,
以及大功率晶体管的损坏都有可能引起OC报警。
3、无显示故障的原因则多数是由于开关电源厚膜的损坏引起的。
4、ERR故障是一个欠压故障,通常是由于电压检测回路电阻或连线出现问题而导致故障的产生,而不是实际输入电压真的出现欠电压。A200系列的OC故障多数是由于驱动电路的损坏而引起的,它的驱动电路采用了一块陶瓷封装的厚膜电路,这给维修带来了一定的困难,其厚膜电路主要是基于一块驱动光耦而设计的电路。
5、此外,还会碰到一些LV故障,欠压故障的出现也多半由于母线检测电路出现了故障,三菱变频器也为此设计了一块用于检测电压和电流的厚膜电路。开关电源脉冲变压器的损坏也是A200系列变频器的一个常见故障,由于开关电源输出负载的短路,或母线电压的突变而导致脉冲变压器初,次级绕组的损坏。
3选型使用
选型方法
由于电力电子技术的不断发展和进步,新的控制理论提出与完善,是交流调速传动、尤其是采用性能优异的三菱变频调速传动得到了飞速发展,因此在实际工作中采用三菱变频器+变频电机的情况越来越多,因此如何正确选择三菱变频器对机械设备的正常调试运行至关重要,选型方法如下:
1、根据机械设备的负载转矩特性来选择三菱变频器
在实践中常常将机械设备根据负载转矩特性不同,分为如下三类:
(1)恒转矩负载
(2)恒功率负载
(3)流体类负载
2、根据负载特性选取适当控制方式的三菱变频器
三菱变频器的控制方式主要分为:V/f控制,包括开环和闭环;矢量控制,包括无速度传感器和带速度传感器控制;直接转矩控制;三种方式的优缺点如下:
(1)V/f开环控制
优点:结构简单,调节容易,可用于通用鼠笼型异步电机;
缺点:低速力矩难保证,不能采用力矩控制,调速范围小;
主要采用场合:一般的风机,泵类节能调速或一台变频器带多台电机传动场合。
(2)V/f闭环控制
优点:结构简单,调速精度比较高,可用于通用性异步电机;
缺点:低速力矩难保证,不能采用力矩控制,调速范围小,要增加速度传感器;
主要采用场合:用于保持压力,温度,流量,PH定值等过程场合。
(3)无速度传感器的矢量控制
优点:不需要速度传感器,力矩响应好、结构简单,速度控制范围较广;
缺点:需要设定电机参数,须有自动测试功能;
采用场合:一般工业设备,大多数调速场合。
(4)带有速度传感器的矢量控制
优点:力矩控制性能良好,力矩响应好,调速精度高,速度控制范围大;
缺点:需要正确设定电机参数,需要自动测试功能,要高精度速度传感器;
使用场合:要求精确控制力矩和速度的高动态性能应用场合。
(5)直接转矩控制
优点:不需要速度传感器,力矩响应好,结构较简单,速度控制范围较大;
缺点:需要设定电机参数,须有自动测试功能;
采用场合:要求精确控制力矩的高动态性能应用场合,如起重机、电梯、轧机等。
3、根据使用安装环境选用三菱变频器的防护结构
三菱变频器的防护结构要与其安装环境相适应,这就要考虑环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素,这样与三菱变频器能否长期、稳定、安全、可靠的运行关系重大。三菱变频器的防护结构主要包括:
(1)开放型IP00
(2)封闭型IP20、IP21
(3)密封型IP40、IP41
(4)密闭型IP54、IP55
注意事项
1、根据负载特性选择变频器,
如负载为恒转矩负载需选择siemens MMV/MDV 变频器,如负载为风机、泵类负载应选择siemens ECO变频器。
2、选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据,电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波,会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此,用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较,电动机的电流增加10%而温升增加约20%。所以在选择电动机和变频器时,应考虑到这中情况,适当留有裕量,以防止温升过高,影响电动机的使用寿命。
3、变频器若要长电缆运行时,此时应该采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响,避免变频器出力不够。所以变频器应放大一档选择或在变频器的输出端安装输出电抗器。
4、当变频器用于控制并联的几台电机时,一定要考虑变频器到电动机的电缆的长度总和在变频器的容许范围内。如果超过规定值,要放大一档或两档来选择变频器。另外在此种情况下,变频器的控制方式只能为V/F控制方式,并且变频器无法保护电动机的过流、过载保护,此时需在每台电动机上加熔断器来实现保护。
5、对于一些特殊的应用场合,如高环境温度、高开关频率、高海拔高度等,此时会引起变频器的降容,变频器需放大一档选择。
6、使用变频器控制高速电机时,由于高速电动机的电抗小,
高次谐波亦增加输出电流值。因此,选择用于高速电动机的变频器时,应比普通电动机的变频器稍大一些。
7、变频器用于变极电动机时,应充分注意选择变频器的容量,使其最大额定电流在变频器的额定输出电流以下。另外,在运行中进行极数转换时,应先停止电动机工作,否则会造成电动机空转,恶劣时会造成变频器损坏。
8、驱动防爆电动机时,变频器没有防爆构造,应将变频器设置在危险场所之外。
9、使用变频器驱动齿轮减速电动机时,使用范围受到齿轮转动部分润滑方式的制约。润滑油润滑时,在低速范围内没有限制;在超过额定转速以上的高速范围内,有可能发生润滑油用光的危险。因此,不要超过最高转速容许值。
10、变频器驱动绕线转子异步电动机时,大多是利用已有的电动机。
绕线电动机与普通的鼠笼电动机相比,绕线电动机绕组的阻抗小。因此,容易发生由于纹波电流而引起的过电流跳闸现象,所以应选择比通常容量稍大的变频器。一般绕线电动机多用于飞轮力矩GD2较大的场合,在设定加减速时间时应多注意。
11、变频器驱动同步电动机时,与工频电源相比,
降低输出容量10%~20%,变频器的连续输出电流要大于同步电动机额定电流与同步牵入电流的标幺值的乘积。