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岸边集装箱起重机安川变频器故障判断及处

理

作者：崔伟刘明华

来源：《集装箱化》2021年第05期

自1974年晶体管变频器投入市场以来，安川变频控制系统已从以前的直流驱动发展到现

在的交流驱动，从最初的小功率变频器发展到现在的大功率变频器。用于安川变频控制系统的

直流驱动器主要有VS-505WII、WS-505ZIII、VS-520B、VS-585和VS-590;小功率交流驱动器

主要有VS-676VH3、VS-616G5、VS-616G7A/B、YS-1000、H1000和A1000;大功率交流驱动

器主要有VS-676H5（逆变）、VS-656DC5（整流）和FSDrive。港口岸边集装箱起重机（以

下简称“岸桥”）上配备的安川变频控制系统主要包括676H5变频器和656DC5整流器，由VS-

656DC5（整流单元）将440V交流电整流成660V直流电为变频器提供电源。岸桥上使用的

DC5系列整流器和H5系列变频器一般以组合形式成对出现，单个整流器或整流单元的功率为

200kW，通过组合并联（最多4组）可以将功率增至800kW，以满足岸桥不同机构对功率的

要求。一方面，岸桥上所用安川变频器与驱动器的型号不同，但其主回路大致相同，只是其中

的控制板与主控板略有差异;另一方面，虽然DC5系列整流器与H5系列变频器的外型相似，

但绝不能互换，当需要整组更换时一定要核对

单元型号，以免引发故障。本文介绍安川变频器控制原理和结构、常用参数及电气特性，

分析安川变频器故障判断和处理方法，以期助益港口提升集装箱装卸效率。

岸桥安川变频器组成与结构1

主回路1.1

（1）整流器整流器的作用是将工频电源转变成直流电源供给变频器，电功率传输不可

逆。

（2）滤波器滤波器是由电容器、电感器、电阻器组成的无源器件。整流器将交流电源整

流成直流电源后，直流电压中含有脉动电压，同时逆变器产生的脉动电流也会使直流电压波

动。为了抑制这种波动，使用滤波器吸收脉动电压。

（3）逆变器逆变器的主要组成器件为绝缘栅双极型晶体管（insulatedgatebipolar

transistor，IGBT）。作为变频器的核心器件，逆变器在电路中通过IGBT的开断来调整变频器

的输出电压和频率，其实现原理是在规定时间内使6个相同的IGBT有规则地导通和关断（见

图1）。

控制回路1.2

（1）运算回路首先，比较运算外部的转速、转矩等电信号与检测回路的电压、电流，将

运算结果传输至主控板;然后，可编程逻辑控制器（programm-ablelogiccontroller，PLC）将控

制指令传送至变频器，变频器输出相应的电压和频率。

（2）检测回路检测主回路的电压和电流，电流互感器采集主电路电流供自动电流调节器

使用，当发生过载等异常情况时，可使逆变器停止工作或抑制电压和电流值，以防异步电动机

和逆变器受损。

（3）驱动电路驱动电路是驱动逆变器主器件IGBT的电路，其关键部件是驱动板。驱动

电路与控制电路隔离，驱动主回路功率开关器件导通或关断。一般情况下，如果IGBT损坏，

须连带更换驱动板。

岸桥安川变频器工作原理与控制方2式

异2.1步电动机调速原理

异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速为

n1=

式中：n1为同步转速，r/min;f1为定子频率，Hz;P为磁极对数。异步电动机的轴转速为

n=n1€祝？s）=€祝？s）

式中：s为异步电动机转差率，s=（n1n）/n1。

可见，在异步电动机磁极对数不变的情况下，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变

其同步转速，从而实现无级调速。在异步电动机调速时，常常使主磁通量保持恒定值，其原因

在于：如果主磁通量太小，铁芯利用不充分，在相同的转子电流下，电磁转矩小，电机负载能

力下降;反之，如果主磁通量太大，铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制定子电流的负

载分量，电机负载能力下降。主磁通量可以由定子电流单独决定，也可以由定子电流和转子电

流共同决定。三相异步电动机定子每相电动势的计算公式为

E1=4.44€譮1€譔1€住

式中：N1为定子相绕组有效匝数;m为每极磁通量，Wb。由此可见，主