23 過電流保護與過載保護有什么區(qū)別?

答：1)電流保護的界限不同。過電流保護對象是變頻器本身，因此，基本特征是工作電流超過了變頻器的額定電流：I>In。

2)增加了檢測位置。由于過電流產(chǎn)生的原因，除了輸出側(cè)不正常工作外，也有可能是因為變頻器內(nèi)部的不正常引起的。所以，判斷過電流的依據(jù)除了輸出電流外還必須檢測輸入電流。

3)變頻器的處理方法不同。過載保護按反時限特性進行保護(過載電流越大，允許運行的時間越短)。過電流保護則根據(jù)不同的情況分別進行處理，如在升速或減速過程中出現(xiàn)過電流，但未超過變頻器的過載能力，則可以通過“防止跳閘功能”進行自處理;當電流超過了變頻器的過載能力時，則必須立即跳閘。

24 過載保護的對象是什么?在哪些情況下電動機的過載是允許的?

答：變頻器的過載保護功能是用來保護電動機的，即負載轉(zhuǎn)矩(折算值)超過了電動機的額定轉(zhuǎn)矩。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，過載可以通過變頻器的輸出電流反映出來。根據(jù)電動機發(fā)熱情況，短時間的過載是允許的，電動機所謂的短時間過載，一般都在數(shù)分鐘以上。而變頻器所能允許的過載能力通常只有1 分鐘(120豫)，它只在電動機的啟動過程才有意義。而對于電動機在運行過程中的過載來說，實際上并不起作用。因此，電動機的過載電流應(yīng)該在變頻器的額定電流范圍內(nèi)。

25 變頻器在哪些情況下發(fā)生過電流可以不跳閘?

答：因為變頻器每次跳閘都會給生產(chǎn)帶來不便和損失。所以，對于某些由于非故障原因引起的過電流，變頻器應(yīng)盡量采取一些自行消除過電流的措施，以免跳閘，此功能也稱為“防失速功能”。

1)加速過程防止跳閘功能當變頻器在加速過程中輸出電流超過變頻器的額定電流(或用戶自定義的電流值)時，變頻器就自動延長加速時間或暫停加速，待加速電流減小到額定電流以內(nèi)后，再恢復(fù)原來的加速時間，如此反復(fù)，直到加速到給定額率為止。

2)運行中防止跳閘功能在運行的過程中，由于某種原因，運行電流超過了變頻器的額定電流，則變頻器可自行降低運行頻率，這種情況在二次方負載中尤為有用。

26 什么是“飛車啟動”?為什么變頻器可以自如地從變頻切換到工頻卻不能從工頻切換到變頻?

答：一般地說，變頻器驅(qū)動電機均為零速啟動，即電機轉(zhuǎn)子靜止時啟動。“飛車啟動”是指當電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，將變頻器輸出的某一定大小、一定頻率的電壓加在電動機上啟動的過程。“飛車啟動”需要解決的技術(shù)問題是當變頻器輸出電壓加在電動機上時，由于電動機的反電動勢和變頻器輸出電壓多數(shù)情況不同步(相位和大小不等)，使變頻器和電機承受著沖擊電流，一般為額定電流的2~3 倍。如何使得變頻器輸出和電機反電動勢同步，消除沖擊電流是“飛車啟動”的技術(shù)關(guān)鍵。

當從變頻切換到工頻時，沖擊電流不通過變頻器，所以可以實現(xiàn)。當從工頻切換到變頻時，沖擊電流通過變頻器，使變頻器各部分器件有燒壞的危險，所以必須采用“飛車啟動”技術(shù)。

27 什么是轉(zhuǎn)差補償?

答：轉(zhuǎn)差補償如圖12 所示。

1)轉(zhuǎn)差補償?shù)哪康漠斬撦d從輕載增大到重載的過程中，使電動機的轉(zhuǎn)速基本不變，以得到較硬的機械特性。

2)轉(zhuǎn)差補償?shù)姆椒ó斬撦d增加時，電動機的轉(zhuǎn)速必有所下降，轉(zhuǎn)差增大。通過適當提高變頻器的輸出頻率，可以使電動機降低了的轉(zhuǎn)速得到補償。例如，當負載轉(zhuǎn)矩為TL1 時，轉(zhuǎn)差為吟n1，通過預(yù)置“轉(zhuǎn)差補償”，適當提高變頻器的輸出頻率，使電動機的同步轉(zhuǎn)速從n0上升至n0憶，而拖動系統(tǒng)的工作點則從Q1 上升至Q1憶。使拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速與原來給定同步轉(zhuǎn)速n0基本相等。如負載轉(zhuǎn)矩又增加為TL2，通過“轉(zhuǎn)差補償”，變頻器的輸出頻率又提高一些，使電動機的同步轉(zhuǎn)速上升至n0義，而拖動系統(tǒng)的工作點則從Q2 上升至Q2憶，拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速仍與同步轉(zhuǎn)速n0基本相等。由于用戶的給定頻率并未改變，因此，宏觀地從轉(zhuǎn)速給定的角度看，電動機的機械特性變“硬”了。

28 故障單元的機械式旁路與電子式旁路相比有何優(yōu)勢?

答：電子式旁路如圖13 所示，相對于機械式旁路，其存在以下問題：1)當逆變橋的功率模塊開始輸出導(dǎo)通時，由于晶閘管兩端起始電壓為零，功率單元的直流電壓會直接加在晶閘管的陰陽兩極，使得晶閘管承受了超過其耐受的dv/dt，易導(dǎo)致其誤導(dǎo)通，引發(fā)功率單元的短路故障。2)因為電子式旁路裝置常與逆變單元裝置一體化，如當過壓將逆變單元燒損時，電子旁路裝置也難幸免。而采用機械式旁路卻可以解決上述問題。

29 什么是諧波?諧波的危害有哪些?

答：電力系統(tǒng)諧波的定義是在對周期性非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解后，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，稱這部分電量為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數(shù)。諧波實際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。其危害包括以下幾個方面：

1)諧波使公用電網(wǎng)中的電氣設(shè)備產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的3 次諧波流過中性線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

2)諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對電機的影響除引起附加損耗外，還會產(chǎn)生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。

3)諧波會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，這就使上述1)和2)的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。

4)諧波會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確。

5)諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量;重者導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，使通信系統(tǒng)無法正常工作。

30 高壓變頻器中諧波是怎樣產(chǎn)生的?如何減小諧波對電網(wǎng)的污染?

答：由于大量使用IGBT等非線性電力電子功率器件，變頻器從電網(wǎng)中吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波，而是以脈沖的斷續(xù)方式向電網(wǎng)索取電流，這種脈沖電流和電網(wǎng)的沿路阻抗共同形成脈沖電壓降疊加在電網(wǎng)的電壓上，使電壓發(fā)生變化，經(jīng)傅里葉分析可知，這種非同期正弦波電流是由頻率相同的基波和頻率大于基波頻率的諧波組成。

抑制諧波的基本思路有三：其一是裝設(shè)諧波補償裝置來補償諧波，其二是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，其三是在市電網(wǎng)絡(luò)中采用適當?shù)拇胧﹣硪种浦C波，具體方法有以下幾種。

1)采用多相脈沖整流在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方法。12 相脈沖整流THD原V 為10%耀15%，18 相脈沖整流的THD原V 為3%耀8%，滿足國際標準的要求。需要專用的移相變壓器，這也是現(xiàn)階段高壓變頻器普遍采用的方法。

2)安裝適當?shù)碾娍蛊髯冾l器的輸入側(cè)功率因數(shù)取決于裝置內(nèi)部的AC-DC變換電路系統(tǒng)，可利用并聯(lián)功率因數(shù)校正DC 電抗器組，電源側(cè)串聯(lián)AC 電抗器的方法，使進線電流的THD原V 降低30%耀50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

3)裝設(shè)有源電力濾波器除傳統(tǒng)的LC濾波器還在應(yīng)用外，目前諧波抑制的一個重要趨勢是采用有源電力濾波器。它串聯(lián)或是并聯(lián)于主電路中，實時從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等，方向相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，其特性不受系統(tǒng)的影響，無諧波放大的危險，因而倍受關(guān)注，在日本等國家已獲得廣泛應(yīng)用。

31 高壓變頻器為什么會產(chǎn)生共模電壓?共模電壓有哪些危害?

答：高壓變頻器采用PWM 控制技術(shù)，變頻器電壓輸出均為矩形脈沖。這時在電動機三相繞組中性點處，將存在共模電壓，即變頻器輸出的零序電壓，其大小為Vcm=(Vu+Vv+Vw)/3，其中，Vcm為共模電壓;Vu，Vv和Vw為電動機端各相相電壓，由于變頻器輸出為矩形脈沖，Vu，Vv 和Vw 在任意時刻下可能對稱，Vcm任意時刻也不會為零。所以在任何電壓源PWM控制變頻器中共模電壓都存在。共模電壓產(chǎn)生的危害：

(1)會在電動機轉(zhuǎn)軸上感應(yīng)出高幅值軸電壓，并形成軸承電流，使電動機的軸承在短期內(nèi)損壞，縮短電動機使用壽命。

(2)產(chǎn)生EMI，并且高次諧波電流在線路阻抗上形成諧波壓降，產(chǎn)生有功和無功損耗，影響供電電網(wǎng)電能質(zhì)量，影響電網(wǎng)上的其它電子設(shè)備的正常運行。

32 dv/dt 代表什么意義?

答：dv/dt 表示電壓的變化率，在高壓變頻中，由于輸出電壓為一系列等幅不等寬矩形脈沖，脈沖的幅度越大，上升延或下降延時間越短，dv/dt越大。dv/dt的大小對變頻器的性能和可靠性影響較大：1)dv/dt 越大，變頻器將承受沖擊電流，可能會燒壞變頻器。2)dv/dt越大，對絕緣材料損傷越大，使得絕緣材料易老化，縮短了變頻器的使用壽命。

3)dv/dt大，一些電子開關(guān)器件易誤導(dǎo)通。

33 什么是差動保護?變頻器為什么不采用差動保護?

答：差動保護是比較被保護設(shè)備輸入和輸出端口電流的大小或相位的繼電保護。如圖14 所示，流入保護裝置的電力差動電流icd=im+in，當被保護設(shè)備在正常運行或外部短路以及系統(tǒng)振蕩時，由于im憶和in憶大小相等，方向相反，差動電流icd 為零，保護不會誤動作;當被保護設(shè)備本身發(fā)生內(nèi)部短路時，差動電流將icd 不為零，當icd 值大于某一整定值時，保護將靈敏動作。

由于變頻器中間的直流環(huán)節(jié)采用電容器，使得變頻器在工作的時候其內(nèi)部含有有源設(shè)備，這樣，即使變頻器正常工作時輸入輸出兩端電流在某一時刻不滿足平衡，這與差動保護機理相違背，所以變頻器一般不采用差動保護。

34 IGBT 的原意及如何檢測IGBT?

答：IGBT全稱是Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，是由BIT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動型電力電子器件，本質(zhì)上是一個場效應(yīng)晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個P型層。

功率模塊的好壞判斷主要是對功率模塊內(nèi)的續(xù)流二極管的判斷。對于IGBT模塊還需判斷在有觸發(fā)電壓的情況下能否正常導(dǎo)通和關(guān)斷。

將數(shù)字萬用表撥到二極管測試檔，測試IGBT模塊cl原el、c2原e2 之間以及柵極G 與el、e2 之間正反向二極管特性來判斷IGBT模塊是否完好。

35 IGBT 的驅(qū)動電路有什么特點?

答：驅(qū)動電路的作用是將微處理器輸出的脈沖進行功率放大，以驅(qū)動IGBT，保證IGBT的可靠工作。驅(qū)動電路起著至關(guān)重要的作用，IGBT 驅(qū)動電路有以下基本特點：

(1)提供適當?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使IGBT可靠的開通和關(guān)斷。

(2)提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使IGBT能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通。

(3)具有盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率。

(4)具有足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣。

(5)具有靈敏的過流保護能力。

36 以IGBT為逆變管的變頻器的特點?

答：以IGBT為逆變管的變頻器的逆變電路與GTR 等其他逆變電路基本相同，但IGBT 逆變電路具有以下特點：

(1)載波頻率高。大多數(shù)變頻器的載波頻率可在(3耀15 kHz)的范圍內(nèi)任意可調(diào)。載波頻率越高，電流的諧波成分越小。

(2)功耗減小。由于IGBT的驅(qū)動電路取用電流極小，幾乎不消耗功率。而GTR基極回路取用電流常常是安培級的，消耗功率不可小視。[!--empirenews.page--]

37 電解電容器的壽命有多長?

答：電解電容的使用壽命與環(huán)境溫度有關(guān)，日本安川公司電容器的壽命與環(huán)境溫度的關(guān)系如圖15 所示。從圖中知，如果周圍溫度在30益以下，電解電容的使用壽命可長達10 年以上;而當周圍溫度為50益時，使用壽命只有2.5 年。

38 頻率精度和頻率分辨率有什么區(qū)別?

答：頻率精度是指變頻器輸出頻率的準確程度，即變頻器的實際輸出頻率與給定頻率之間的誤差。通常用最高頻率(由用戶設(shè)定)的百分數(shù)來表示。例如，頻率精度為0.01%，用戶設(shè)定的最高頻率是50 Hz。則輸出頻率的誤差吟f 為吟f越50伊0.01%越0.005 Hz，假設(shè)給定頻率為40 Hz，則實際輸出頻率在39.995耀40.005 Hz 之間。

而頻率分辨率則是指頻率變化的步長，如0.01 Hz，它與頻率控制器的精度有關(guān)。如頻率控制器的寄存器的字長為10 位，最高頻率為50 Hz，則頻率分辨率為0.05 Hz，如頻率控制器的寄存器的字長為14 位，最高頻率為50 Hz，則頻率分辨率為0.003 Hz。

39 和濾波電容器并聯(lián)的電阻的作用?

答：目前，電解電容器耐壓只能做到450 V。

而三相380 V的電源電壓經(jīng)全波整流后，直流電壓的峰值為537 V，平均值也有513 V。因此，濾波電容器只能由2 個(或2 組)電解電容串聯(lián)而成。

為了增大電容量，改善濾波效果，變頻器內(nèi)總是先將若干個電解電容器并聯(lián)成一組，然后再將2 組或3 組電容器串聯(lián)起來，如圖16所示。由于每個電容器的電容量不可能絕對相同，尤其是電解電容器，其電容量的離散性比較大，若干個并聯(lián)以后，幾組電容器的電容量之間的差異是比較明顯的。那么串聯(lián)以后，2個電容器組上的電壓分配將是不均衡的，這將導(dǎo)致兩組電容器使用壽命的不一致，解決電壓不均衡的方法，便是在兩個電容器組的兩端分別并聯(lián)電阻值相等的均壓電阻RC1 和RC2，原理如下：

40 失速防止功能是什么意思?

答：如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速(電角頻率)的變化，變頻器將因過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這就叫作失速。

為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率或停止加速。減速時也是如此。兩者結(jié)合起來就是失速防止功能。

41 什么是再生制動?如何能得到更大的制動力?

答：變頻器驅(qū)動的電動機在運轉(zhuǎn)過程中，當需要減速運行時，則需要降低指令頻率，氣隙磁場旋轉(zhuǎn)速度將降低，而電動機轉(zhuǎn)子由于慣性，速度變化不大，異步電動機將由電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，氣隙磁場具有制動作用，轉(zhuǎn)子動能將反饋給變頻器，這就叫作再生(電氣)制動。從電機再生出來的能量積在變頻器的濾波電容器中，提高電容器的容量和耐壓水平可以取得更大的制動力?；蛘鞑考捎每煽卣?，使得回饋能量能夠反饋到電網(wǎng)。

42 高壓變頻器輸出電壓波形與低壓變頻器輸出電壓波形有何區(qū)別?

答：高壓變頻器由多個功率單元串聯(lián)而成，每個功率單元輸出的是脈沖波形，通過載波移相控制，使得功率單元串聯(lián)后的波形為多電平，非常接近正弦波，低壓變頻器的輸出波形是和單個功率單元波形相近的脈沖波(每個功率單元相當于一個低壓單相變頻器)。

43 為什么變頻器的輸入電流總是小于輸出電流?

答：1)變頻器輸入電壓為額定電壓，變頻器的輸出電壓一般小于額定電壓;2)變頻器的功率因數(shù)一般躍0.95，而電機的功率因數(shù)一般約0.85。所以使得變頻器的輸入電流總是小于輸出電流

44 為什么變頻器上電時會有沖擊電流?

答：1)隔離變壓器在上電的時候會有一個沖擊電流。2)變頻器功率單元電解電容在上電的時候也有一個沖擊電流。因為電容器上的電壓不能突變，所以電流必然突變。所以變頻器若較長時間不用，第一次上電時，最好緩慢升壓上電或通過限流電阻上電。

45 為什么變頻啟動能減小啟動電流?

答：電動機從較低轉(zhuǎn)速升至較高轉(zhuǎn)速的過程稱為加速過程，加速過程的極限狀態(tài)便是電動機的啟動。

1)工頻啟動的特點所謂工頻啟動，是指電動機直接接上工頻電源時的直接啟動。眾所周知，工頻啟動存在的主要問題有：

(1)啟動電流大。因為電動機直接接上工頻電源，旋轉(zhuǎn)磁場即以額定同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而電動機轉(zhuǎn)子尚處于靜止狀態(tài)，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很高，故感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流都很大，其定子電流可達額定電流的4耀7 倍。當電動機的容量較大時，其啟動電流將對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊。

(2)啟動過程沖擊大。由于電機一直由工頻拖動，拖動系統(tǒng)的加速過程將很快，對生產(chǎn)機械的沖擊也很大，會使生產(chǎn)機械的使用壽命受到影響。

2)變頻啟動的特點采用變頻調(diào)速的啟動過程的特點有：

(1)啟動電流小。因為頻率是從最低頻率起按預(yù)置的加速時間逐漸上升的，在啟動瞬間，變頻器的輸出頻率很低，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度也都很低，故啟動電流很小，一般可控制在額定電流以下。

(2)啟動過程的沖擊小。整個啟動過程同步旋轉(zhuǎn)磁場速度平緩上升，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對生產(chǎn)機械的沖擊。

46 變頻啟動和軟啟動器啟動的區(qū)別?

答：1)啟動轉(zhuǎn)矩不同。

(1)軟啟動器的啟動方式，實際上就是無級降壓啟動。異步電動機在改變電源電壓時，其機械特性的臨界轉(zhuǎn)差是不變的，但臨界轉(zhuǎn)矩減小較多。因此，在低壓啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩將大幅減小，如圖17(a)所示。

(2)變頻調(diào)速低頻啟動時，因變頻器有各種補償功能，電動機的機械特性將大為改善，可以保證有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，如圖17(b)所示。

2)啟動過程不同。

(1)軟啟動器雖然可以減小啟動電流，但難以控制電動機啟動時間的長短。

(2)變頻器則可以根據(jù)生產(chǎn)機械的具體需要，任意預(yù)置加速時間，使啟動過程十分平穩(wěn)。

47 決定加、減速時間的主要依據(jù)是什么?

答：主要依據(jù)有兩個方面：

一是拖動系統(tǒng)的慣性所決定的。在變頻器的輸出頻率上升的過程中，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速能否跟得上頻率的上升。如果加速時間預(yù)置得較短，變頻器輸出頻率上升較快，而拖動系統(tǒng)的慣性又較大，則電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必將跟不上頻率的上升，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的轉(zhuǎn)差增大，電動機的電流也必增大。所以，只有在拖動系統(tǒng)能夠跟得上頻率上升的情況下，才能將加速過程中的電流限制在額定電流上下。

二是生產(chǎn)機械的要求。(1)要求縮短加、減速時間者。由于拖動系統(tǒng)的加速過程屬于不進行生產(chǎn)的過渡過程。因此，部分生產(chǎn)機械從提高勞動生產(chǎn)率的角度出發(fā)，要求盡量縮短加速時間和減速時間。(2)要求延長加、減速時間者。某些機械本身的慣性不大，但從加、減速過程力求平穩(wěn)的角度出發(fā)，要求適當延長加、減速時間。

總之，在預(yù)置加、減速時間時，既要注意拖動系統(tǒng)慣性的大小，又要考慮生產(chǎn)機械對過渡過程的要求。