变频器电路控制分析论文

【摘要】变频器是电力系统运行过程中常见的电气设备，同时也是一种科技含量非常高的电气设备，由于使用的时间较长，所以变频器在使用的过程中经常会出现故障。下面是小编为大家整理的《变频器电路控制分析论文 (精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

变频器电路控制分析论文 篇1：

变频器控制电路及常见故障分析

摘要：文章主要介绍了变频器控制电路结构及其抗干扰，同时分析了变频器几种常见故障。

关键词：变频器;控制电路;干扰;故障

1 概述

在现代工业中，变频器的使用已经越来越多，因此，熟悉变频器的内部结构就变得非常重要了，特别是对其电气特性与经常使用的参数进行理解，还包括一些常见的故障。

2 变频器控制电路

2.1 运算电路

我们把检测电路中的电信号(I、V)和扭矩、速度等进行比较运算，最终逆变器能够确定其频率与电压。

2.2 检测电路

主要检测与主回路隔离的V、I等信号。

2.3 驱动电路

将控制电路与主电路隔离开来，从而实现断开、接通等功能，它是一种驱动主电路。

2.4 I/0输入输出电路

如果使变频器的人机交互功能更好，那么需要具有类似于运行与多速度运行等输入信息，还将I、f及驱动等信号参数进行输出。

2.5 保护电路

2.5.1 逆变器保护。过流保护：有时因逆变电流负载侧发生短路会产生瞬时过流，这时就需要一种保护电路来防止电流比其额定值还大，如果出现则需要断开电流或使逆变器不工作。过载保护：一般来说，在逆变器中有比其额定电流值还高的电流出现时，并有一段时间的通电，那么其电线与器件等将会有一定程度的破坏。因而就需要相应的保护措施来实施，其设备可以采用电子热，也可以采用继电器。过压保护：若需减小电动机的速度，逆变器是较好的选择，因直流电路中其输出的电压会越来越大，甚至比其额定值还要大，则需要采用措施使逆变器停止运行，避免过压现象出现。瞬时停电保护：如果只在几毫秒内突然断电，需要让控制电路能够正常工作。然而当出现十毫秒以上的断电时间，那么会使控制电路产生误操作，主电路也会断电。接地过流保护：将逆变器的负载做接地处理，其目的是为了保护逆变器的过流。然而为保护人员安全也需要加装一个漏电断路器装置。

2.5.2 保护异步电机装置。过载方面的保护：就工业生产的现状来看，逆变器使用的保护装置与过载检测是同一套装置，都会在速度较低的情况下现过热的现象，若将湿度检测器装入异步电动机中或在逆变器内装载一个电子热保护装置防止其过热。超额方面的保护：如果异步电动机的速度比额定值大或逆变器的输出频率超过额定值，则需使逆变器停运。

3 对控制回路采取抗干扰措施

3.1 变频器的基本控制回路

3.1.1 回路中的数字量有：开关信号、启停及正转、反转指令。

3.1.2 等回路中的模拟量有：4～20mA的电流与1～5V/0～5V的电压。利用上面所说的基本回路将外部控制指令导入变频器，但是干扰信号也会在上述回路中产生干扰电压，通常电缆来输入变频器中。根据上面说的在电路中设置变频器，再加入一些控制指令，并且干扰信号会在电路中形成电压，借助电缆线送至变频器装置中。

3.2 基本干扰类型与采取的抗干扰方法

3.2.1 所谓的静电耦合主要指的是电路与控制电缆线之间隔得很近而形成耦合，所以在电缆线中就存在电压。

抗干扰措施有：使干扰源与电路之间距离加大，至少要有电缆直径的40倍，使干扰现象不明显。

3.2.2 所谓的静电感应干扰是指周边的电气回路因磁通量改变而产生感应电动势。抗干扰措施有：将主回路电缆或动力电缆和控制电缆分开铺设，其间隔距离一般大于30厘米，如果分开铺设有困难，则需要用控制电缆穿过铁管。使控制导体绞合在一起，并且距离越小，其线路越短，其抗干扰性将获得越佳的效果。

3.2.3 所谓的电波干扰是指那些天线都是由一些电缆构成的，而周围的一些输入电波便在电缆线中形成电压。抗干扰措施有：与前两点采取的措施相同，需要屏蔽干扰。指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器。

3.2.4 所谓有电源线传导干扰是指对于各电气装置的电源进行统一，均由同一装置来形成电压。抗干扰措施有：就变频器而言，它是其他装置对其控制电源来进行供电的，并在其输入侧加装滤波器与绝缘变压器，同时屏蔽接地。

4 分析变频器一些常见故障

4.1 启动与充电故障

一般情况下，我们最常使用的变频器为电压型的，工作模式是先交流，接着直流再交流的转变方式，也就是说，输进去的是交流，然后经过整流桥处理后变成了直流，再经过三相桥式逆变电路处理将其调至成三相电。如果变频器中已通电，其具有很大的电容在其直流端，因而有非常大的电流产生，这时需要用一个电阻来减小这个电流。当充电结束时，采用一些器件(晶闸管等)来使刚才这个电路短路，这时的故障就显示为电阻损坏，在报警装置中就显现出来一些电压故障等告警。

4.2 变频器没有出现故障告警，却无法高速运行

本厂出现过变频器没有出现异常告警，运行速度较高时却不能工作，也检查不出有什么故障且配置的参数也没有错误，信号的输入也无异常，但通电后处于工作状态发现其母线上的直流电压仅为450V，但一般都应该介于580～600V之间，检查输入端时，有一相没有检测到，是什么原因造成变频器的输入少一相，但没有报警显示且在低频段能正常运行?在现实工作中，即使少一相，其依然能正常运行，但其母线上通常有大于400V的电压值，也就是说，只有电压小于这个电压阈值时，在变频器上才会出现电压过低的异常告警。

4.3 显示出的电流过大的故障

此种故障显现需要检测其扭矩变量是不是过大，加速的时间是不是过于短暂，再对负载进行检查，若这些现象都正常，那么出现故障的模块可能是1PM模块了。

4.4 显示出的电压过高的故障

在一些天气异常的情况下，故障事件也较多，另外，由于负载也具有惯性，从而会产生电压过高的场景，这时变频器的速度减少，直到不工作，然后重新启动，在这期间，其输出的频率会渐渐变小，并且频率要比负载频率要低，其负载电机就开发电，将机械能转变为电能，然后由平波电容来吸收，若电流足够大，则会出现“泵升现象”，其电压会大于直流母线的额定电压而出现跳闸现象。

4.5 电机发热，变频器显示过载

对于新安装的变频器如果出现这种故障，很可能是V/F曲线设置不当或电机参数设置有问题，如一台新装变频器，其驱动的是一台变频电机，电机额定参数为220V/50Hz，而变频器出厂时设置为380V/50Hz，由于安装人员没有正确设定变频器的V/F参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和，致使电机转速降低，发热而过载。

5 结语

采用变频器作为异步电动机驱动器，尽管采用先进工艺和器件制造出来的新的可靠性非常高，但是如果使用不当或偶然事件也会发生，造成变频器的损坏。要想使用好变频器，技术人员应该熟悉变频器的结构原理，并了解常见故障。

参考文献

[1] 胡崇岳.现代交流调速技术[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京：科学出版社，1999.

作者简介：焦云波(1979-)，女，黑龙江肇源人，大庆市炼化公司机电仪厂助理工程师，研究方向：电气自动化。

作者：焦云波

变频器电路控制分析论文 篇2：

变频器的控制电路及几种常见故障分析

【摘 要】变频器是电力系统运行过程中常见的电气设备，同时也是一种科技含量非常高的电气设备，由于使用的时间较长，所以变频器在使用的过程中经常会出现故障。现在，在电力系统中，变频器的使用范围在不断的扩大，为了更好的保证变频器在使用过程中的效果，维修人员要对变频器的性能进行充分的了解，对变频器可能出现的故障进行掌握，一旦出现故障，可以做到在第一时间对故障进行解决，保证电力系统的正常运行。

【关键词】变频器;控制电路;常见故障

科学技术水平的不断提高，使得很多的新型设备出现，其中一些大型的电子元件和集成电路的出现，就对交流变频器的发展有很大的帮助，变频器调速技术得到了更加完善的发展，同时使用效果更加的成熟。使用交流变频器调速系统有很多优点，其中调速的精度非常高，调速时操作比较简单，同时还能做到很好的保护功能。交流变频器已经在很多的领域得到了广泛的应用，其中在电力工业、冶金企业和机械制造业的使用最多。在变频器使用的过程中，一般在使用十年左右就会经常出现故障，因此变频器也进入到了故障的高发时期，为了避免变频器发生故障，影响正常的生产，一定要对故障出现的原因进行分析，找到相应的解决措施。

1.变频器概述

变频器是一种电能控制的装置，在使用的过程中可以实现对电源频率的转换，电源频率的转换是为了满足交流发电机变频调速的需要，以此来实现对交流异步电机的所有功能。变频器在使用中主要通过电力半导体器件的通断作用来进行操作。变频器在使用的时候，可以实现改变功率因数、变频调速和对过载进行保护，同时还能实现对运转精度的控制。在变频器运行的时候可以控制电路，主要是对主电路的控制，将电路中的交流电转换为直流电。在变频器在进行控制的时候，通常都是需要一个进行大量运算的中央控制系统的，它可以进行转矩的计算，对电流之间复杂的转换进行控制。

1.1变频器的工作原理

变频器是进行电力变换的装置，在使用中是为了向电动机提供调频或者是调压。变频器在工作中主要使用的就是主回路。为了更好的区分变频器可以将其分为两类。一类是电流型的变频器，这种变频器的直流回路滤波为电感，在工作中可以将电源流从直流转换为交流，在这种变频器中主要由三部分组成，分别是逆变器、整流器和平波回路。另一类是电压型的变频器，这种变频器的直流回路滤波是电容，在运行的过程中可以将电压源从直流转换为交流。

1.2变频器的主要作用

使用变频器就是为了保证电网的运行安全，变频器在使用可以起到以下几点作用。首先，变频器可以实现软启动节能的作用，在电网运行中，异步电动机在启动的过程中会对电网造成很大的冲击，它在启动的过程中会将电网的容量提高，同时还会出现较大的电流和振动，这就非常容易导致阀门和挡板出现损坏，从而导致电网中的设备和电路的使用时间减少。在使用了变频器以后，它自身的软启动功能可以将电动机的启动电流从零开始，避免出现大量电流的情况，这样就会降低启动过程对电网的冲击，同时还能减轻供电的容量，保护设备和电路不会受到影响，这样做即使一种节能的措施，又是一种降低维修费用的做法。其次，变频器可以降低电网中的无功损耗。电网在运行的过程中，损耗是一种非常普遍的现象。无功损耗不仅会严重浪费电能，同时还会影响设备的使用效率。在电网运行过程中，无功功率是影响功率的重要因素，无功功率的增加，不但会导致线损情况的增加，还会影响电网中有功功率，使其出现下降的情况。在使用了变频器以后，对电网中出现无功损耗的情况明显的降低了，同时还提高了电网中的有功功率，在电网运行中，线损的情况也降低了，电能浪费的情况也减少了。

2.变频器常见故障及解决措施

2.1变频器干扰的主要类型及抗干扰方法

首先是静电感应的干扰。此种类型的干扰主要是指由电气回路中产生的磁通量变化在电网的电缆中感应出的电势。这种干扰的强度大小取决于磁通量的大小、闭环面积等。抗干扰的方法是尽量减小干扰源电缆中的磁通量。 其次是静电耦合。这种干扰主要是指电气回路的静电容耦合在控制电缆中产生的电势。较为有效地解决方法为增大距离，当距离达到导体直径的40倍以上时，则基本不会出现干扰，还可以采用在电缆间安装屏蔽导体，并将其安全接地。再次是接地干扰。这种干扰一般是指由信号或机体接地产生的干扰。对于电流回路及弱电压而言，一旦接地不合理便会引发干扰，如当接地点为两个或两个以上时，此时的接地位置会形成电位差，进而产生干扰。解决措施为可将预先给定好速度的控制电缆取其中一点进行接地，由该点引出的接地线不作信号的通路使用，可在变频器侧进行控制电缆的接地，并采用专设的接地端子，不得与其它接地端子共用。最后是接触不良。这种干扰类型较为常见，其主要形成原因是变频器控制电缆的继电保护器触电以及电接点接触不良导致的，由于接触不良致使电阻发生变化，进而在电缆中形成干扰。对于此类干扰的解决方法比较简单，可通过提高电器元件的等级或是将触点进行并联即可，同时应定期对连接点进行维护加固，防止其出现接触不良。

2.2变频器常见故障及处理措施

首先是变频器主回路故障，这种故障主要是由于电解电容器件的故障导致的。电解电容器件的使用寿命通常是由其使用的内部温度和其承受的直流电压所决定的。在进行变频器的主回路设计的时候，一般对电容器的型号都是进行过严格的分析后才决定的，这样就使得影响其寿命的主要因素就是温度。一旦温度过高就会导致电容器出现故障。解决这种故障的可以通过采取一定的技术措施来降低主回路上的电流，使得电容器件的使用寿命增加，也可以对安装的温度环境进行控制，找到最适宜的温度后再进行安装，以此来确保内部的温度是稳定的。其次是控制回路故障，这种故障出现的原因是变频器控制回路中的IPM电路板上的缓冲电容器以及电源上的平滑电容器，它们都是影响变频器使用寿命的主要因素。由于在控制回路中通过的脉冲电流是固定不变的，与主回路负载的影响无直接关系，所以决定其使用寿命的因素是通电时间及内部温度。电容器一般都是被焊接在电路板上的，若是相对静电容量进行准确的测量是十分困难的，因此，可按照具体的使用时间及其所在环境的温度来对电容器的使用寿命加以推算;此时可通过对电源电路板进行观察，便可发现故障的原因，然后采取相应的措施处理即可。最后是冷却系统故障。变频器的冷却系统主要由冷却风扇和散热片两部分构成。为了起到冷却的效果，冷却风扇必须持续运转，其使用寿命一般都比较短。冷却风扇即将达到使用寿命时，其会出现噪声增加、振动等现象，直至最终停止转动，一旦冷却风扇停止工作，逆变模块则无法进行散热，最终结果会使变频器出现跳闸。解决措施为定期对冷却风扇进行检查，并每隔2-3年对风扇更换一次。

3.结束语

总而言之，变频器具有可靠性高、节能等诸多特点，但在实际使用过程中，必须对各种常见干扰故障进行认真分析，并采取相应的措施加以处理，以此来确保变频器的使用效果。为了能够更好地使用变频器，相关技术人员应充分了解并掌握變频器的结构原理，并熟知其常见的干扰故障及解决措施。只有这样，才能使变频器起到应有的作用。

【参考文献】

[1]张玉梅，张九妹，杜建军.变频器常见故障处理[J].设备管理与维修，2011.

[2]刘建国.变频器的控制电路及几种常见故障分析[J].电工技术杂志，2010.

[3]王占峰，李晓宁.变频器应用中的几个常见问题分析及处理[J].包钢科技，2009.

[4]邹六省，王占儒，刘绪洪.变频器对PLC干扰常见故障的分析与处理[A].变频技术研讨会论文集[C].2011.

作者：靳立伟 岳宏伟

变频器电路控制分析论文 篇3：

关于微波炉变频器控制电路的设计

摘 要：随着人类社会的发展，在当今这个更加重视效率的时代，微波炉不需人类照看的烹饪过程无疑已经在人们的日常生活中起到了至关重要的作用。但简单的微波炉在日常生活中很难满足人们的需要，它不能按照需求来自由地控制人们对不同烹饪食品的需求而且也不能自由地控制烹饪时间，僵硬的操作方法经常会让食物没有煮熟或者过热，达不到人们的预期效果。微波炉的改善得到了人们的重视，本文将对微波炉变频器控制电路进行研究。

关键词：微波炉;变频器;控制电路

前言：微波炉是一种烹饪用具，它使微波炉中的材料吸收微波场中的微波能量后升温。微波发生器在微波炉中建立微波电厂，并通过采取了一些措施使微波电场尽可能均匀地分布在微波炉中。微波是一种高频电磁波，本身不产生热量。宇宙和大自然中到处都有微波，但它们并没有分散和集中。所以你不能加热食物。微波炉的基本使用原理是使其内部磁控管将电能转换为微波，微波以2450 MHz的振荡频率穿透食物。当食物被微波穿透后，食物中的极性分子产生振荡现象。这种振荡会导致食物温度上升。

1、微波炉的工作原理

微波加热的原理很简单，当微波传到到食物上时，食物中一定有微量的水，而水是由极性分子组成的(即使外部电场不存在，分子的正负电荷中心也是如此)，极性分子将跟随微波。领域。由于极地水分子在食物中的运动。除了相邻分子之间的相互作用外，还会发生类似的摩擦现象，导致水温升高，因此食物的温度也会升高。微波加热的食物，因为它的内部同时也被加热，所以整个身体被均匀加热，加热速度很快。它以每秒24.5亿次的频率深入食物5厘米，加热并加速分子运动。

2、变频微波炉的工作原理

变频微波炉不是真正意义上的变频，它是通过控制电位器进而来调节电阻达到改变变压器的初级电压的目的。谐振式磁控管的阳极电流大小随输出功率的变化，而其频率不变。2490MHz唯一的变化是阳极电流和高压。

3、微波炉变频器的概述和构成

3.1变频器的概述

变频器是一种电压和频率，通过内部开/关控制输出电源，从而改变电机工作电源的状态。电机工作电源的状态的可调节性实现了节能、环保、自动调速的电源控制设备。交流电动机整个工作过程的控制主要包括整流器，滤波器和逆变器等核心部件。同时，逆变器还可以保护电路防止受到电流过大、电压过大或负载过大的破坏。

3.2变频器的构成

微波炉的逆变器主要由主电路和控制电路组成。主电路是电源转换部分，为异步电动机提供电压调节的频率调制电源。转换器的电路可分为两种不同的类型：电压型转换器是将直流电压源转换为交流电压源的转换器，直流电路的滤波器是电容器。电流模式是将电流源的直流电转换为交流电的转换器，直流环路滤波器则是电感器。它由三部分组成：整流器可以将交流电源转化为直流电源，吸收逆变器和产生逆变器的电压波动的"平面波电路"，还包括转换直流电源的"换向"提供给交流电源。"。整流器：近年来，二极管转换器已被广泛用于将工业频率功率转换为直流功率。两组晶体管转换器可用于形成可逆转换器，因为晶体管的本身能量方向可逆的特性决定了它的用法，所以它可以再利用。扁波电路：在整流器的整流后的直流电压中，电源的纹波电压为频率的6倍，同时可以采用电感和电容吸收脉动电压来达到抑制电压波动的目的。当装置的容量小时，如果电源和主电路形成备用部件，则可以消除电感，并且使用简单的平波电路。逆变器：与整流器相比，逆变器可以将直流电压转换为目的所需频率的交流电压，通过打开和关闭六个开关电源可以获得三相交流输出。工作电路：将电路的外部速度和电路的转矩等指令与检测电路的电流和电压信号进行比对，来确定逆变器的输出电压和频率电压和电流检测电路：单独隔绝主电路电位，检测电压，电流等;驱动电路：驱动主电路装置的电路。并让它与控制电路隔绝，并打开和关闭主电路元件。速度测量电路：安装在异步电动机轴机上的速度测量仪的信号用作速度测量的基准并将信号并传送到运行电路。电机可以以命令速度运行，具体取决于命令和操作。保护电路：时刻检测主电路的电压和电流，当电路负载过大或电压过大时，为了防止损坏变频器和异步电动机保护电路，变频器停止工作或抑制电压和电流值。

3.3变频器的分类

根据工作方法，工作原理、工作目的以及开关的使用方法不同，人们将变频器分为了不同的种类，在不同的工作方式中，它分为电压型和电流型逆变器。在原理上，可分为矢量控制逆变器，结余频率和V / f控制逆变器。它可分为通用型，高频型等。单相，三相和其他类型的逆变器。

3.4变频微波炉的概述

逆变器微波炉采用世界上最先进的变频技术，将家用电源系统的50 Hz电源频率转换为10，000至30，000 Hz的高频输出。一般的微波炉以50Hz的固定频率输出恒定功率。如果因为目的不同需要不同的功率，则需要通过开关之间的间隔进行人为操作和控制从而来达到目标。因此，会出现一种不均匀的现象，即一部分被加热的食物被反复加热，而另一部分被加热得不够。与传统的易受热不均的微波炉不同，变频微波炉通过自动调节和连续输出微波能量，可满足不同食物对不同火灾的要求，实现了从强火到弱火的自动控制。不仅能保证食物的味道和颜色，而且能保证食物的营养成分不流失。

4、微波炉变频器的电路设计

4.1模块电路设计

采用现在比较通用的51系列单片机。51系列单芯片微型计算机的发展已经有很长一段时间，应用更加广泛，各种技术都比较成熟。这一系列的单片机的是一个8位机，最小的系统的外围电路被设计并通过自身产生，其可以灵活运用。该AD9850是采用先进的DDS技术由Analog Devices开发的高集成度DDS频率合成器。它包括可编程的DDS系统，高性能DAC和高速比较。该AD9851界面在功能简单。它可以通过一个8位并行端口或串行端口直接输入频率和相位控制数据。在125 MHz的时钟，32位的频率控制字具有0.0291赫兹的输出频率分辨率。先进的CMOS技术使AD9850不仅具有一流的性能规格，而且还具有低功耗。在3.3V，功耗仅为155mw。系统将串行口接收到的键盘设置的数据转换成DDS(AD9850)所需的频率控制字，并将其传输到第段中的AD9850实现频率合成。通过控制字的并行输入，改变DDS芯片的频率，实现调频，充分发挥芯片的高速性能。无需外围电路，软件可任意改变最大频率偏移量。

4.2控制电路设计

控制集成电路有两种主要类型：(1)电源开关与控制电路的集成电路，又称单片集成电源芯片，如TOPSWITCH 而微动开关是两种常见的单片集成电路。动力风扇开关电源的功率从几瓦到200瓦不等。(2)不带电源开关的PWM控制IC，与往常一样见UC系列控制芯片、TL494、SG3525等。电压反馈环的重要性：电压反馈环是控制电路设计的核心部分。要求反馈环能够对输入电压的波动、负载的波动以及元件参数的波动等都能通过自动调价占空比来确保输出电压值保持在一定的范围内。所述电压反馈回路的组合物：所述芯是一个高增益的运算放大器，通常被称为"误差放大器"(一般PWM控制集成芯片中包含了误差放大器)。设计电压反馈环技术要点：首先要确定被控制对象的特性，要求设计者能够全面了解开关电源各个主要部分对整个电源系统以及不同控制模式对开环BODE图响应的影响。

結语： 微波炉控制电路的作用是通过可调的电压和频率的改变向电动机电源的电路提供电控制信号的电路。它包括频率和电压的工作计算电路，主电路则有电压和电流检测电路，电动机的速度检测电路，放大运行电路控制信号的"驱动电路"，以及变频器和电动机的"保护功率"。因此研究微波炉的控制电路已经成为微波炉技术不断发展的技术之一。

参考文献：

[1]李天明，李家胤，于秀云，杨梓强，关涛，熊祥正.A6磁控管谐振系统的计算与模拟分析[J].强激光与粒子束，2016，(03)，70-72.

[2]白杰，倪西俊，杨明，赵建峰。ZVS高频转换器的新的微波炉电源[J]中的应用。电力电子技术，2016年，(6)，70-72

作者：王叶鹏