发布时间：2024-08-21 17:00:17 人气：
风力发电有什么应用
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球风力发电上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
风力发电简介
风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦；一马力等于0．75千瓦)的功率!有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
利用风力发电的尝试，早在本世纪初就已经开始了。三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用，它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。
目前，据了解，国外已生产出15，40，45，100，225千瓦的风力发电机了。1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75%送入电网，其余供给附近的一所学校用。
1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米；叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力；风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里，因此风车不能全部运动。据估计，即使全年只有一半时间运转，它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
怎样利用风力来发电呢
我们把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵）
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）
由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。
发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。
多大的风力才可以发电呢
一般说来，3级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速每秒为9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒为6米时，只有16千瓦；而风速为每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。
在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。
我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。
风力发电的原理
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进，以前只是在少数边远地区使用，风力发电机接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能使自己劳动致富。
我国风能资源
一、概况
我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。
风力发电行业我国自主知识产权产品的介绍：
上世纪九十年代，我国的独立电源系统主要采用水平轴风力发电机和太阳能光伏系统来供应电力，主要应用于通信基站、边防哨所、海岛部队等特殊场合，主要是面向部队的一套后勤保障系统。
经过一定时间的应用后，发现诸多问题。如台风期间的设备损坏严重；噪音大，影响人员正常休息；对通信设备的干扰，使得某些设备无法正常运转。这些问题的发生使得部队正常通讯受到了影响。
2001年，为了解决这些问题，召集相关单位展开讨论，作为部队通信产品配套厂家的上海模斯电子设备有限公司也受到了邀请。会后，经过一定时间的调研和研究，MUCE公司提出承担此项科研攻关的重任，得到了部队领导的同意，并下达指示，必须尽快拿出技术方案并作出样机。
在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下，上海模斯电子设备有限公司在不到一年的时间里，就成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机，并装机试验成功，获得了基础数据和实际经验。（这也成为了全球首台新型垂直轴风力发电机诞生日）在后续的一年里，MUCE对产品进行无数次改进和测试，2002年底产品通过了各项测试，并达到了各项设计要求。
2002年底至今，MUCE先后在部队安装了60多套垂直轴风力发电机和风光互补系统，为稳定国防，做出了不朽的贡献！
由深圳诚远公司生产的风光互补路灯供电系统是综合利用太阳能和风能的一种新兴的道路照明系统。单独的太阳能或风能供暖系统，由于受时间和地域的约束，很难全天候利用太阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，白天光照强时风小，夜间光照弱时，风能由于地表温差变化大而增强，太阳能和风能在时间上的互补性是风光互补路灯供电系统在资源利用上的最佳匹配。该系统节能环保、可再生、取之不尽、用之不竭，必将成为今后替代其它道路照明系统成为主流。系统工作时，太阳能集热器收集太阳辐射能量发电（白天），通过专用线路传入电力控制系统，蓄存、派发。风力发电机全天候使用风能，将风能转化成电能，再通过控制器整流，给蓄电池组充电。
新型风能转化方式——径流双轮效应
径流双轮效应或叫双轮效应是一种新型风能转化方式。
首先它是一种双轮结构，相对于水平轴流式风机，它是径流式的，同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的，直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反，相互抵消，输出力矩不大。设计为双轮结构并靠近安装，同步运转，就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用，两轮相互借力，相互推动；而对吹向两轮间的逆向风流可以互相遮挡，进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧，使两轮外侧获得有叠加的风流，因此使双轮的外缘线速度可以高于风速，双轮结构的这种互相助力，主动利用风力的特点产生了“双轮效应”。
相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计，体现了积极利用风力的特点。因此这一发明的不仅具有实用作用，促进风力利用的研究和发展，而且具有新的流体力学方面的意义。它开辟了风能发展的新空间，是一项带有基础性质的发明，这种双轮风机具有的设计简捷，易于制造加工，转数较低，重心下降，安全性好，运行成本低，维护容易，无噪音污染等明显特点，可以广泛普及推广，适应中国节能减排需求，大有市场前景。
风能市场概况
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年间，全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦，这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。
“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月，中国风电装机总量已经达到700万千瓦，占中国发电总装机容量的1%，位居世界第五，这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。
2008年以来，国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。到2008年底，风电规模就可能达到1000万千瓦，到2010年累计装机容量可达2000万千瓦。
中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。2009年该行业的利润总额将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。
风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。
风力发电的前景
中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。
新型便携式高效小型风力发电机
天力高新能源集团制造便携式高效微型风力发电机的隆重上市,填补了业内在这方面的空白;将风力发电机从兆瓦级向便携式垂直延伸,其功率最小缩到了5W,重量缩小到了1KG!广泛适用于军事活动、教育科研、野外探险、旅游业、风光互补路灯、庭院灯、景观灯等领域!备受各届人士关注!...
中国知名风电企业
风力发电整机制造机构名称
力德风力发电（江西）有限责任公司
国电联合动力技术有限公司
河北雷沃电力设备有限公司
河北保定天威风电科技有限公司
维斯塔斯风力技术公司
新疆金风科技发展公司
四川风瑞能源
GAMESA
GE能源集团
华锐风电科技股份有限公司
浙江华仪风能开发有限公司
苏司兰能源有限公司
江西麦德风能设备股份有限公司
常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心
上海电气风电设备有限公司
中国南车株洲电力机车研究所风电事业部
湖南湘电风能有限公司
中船重工（重庆）海装风电设备有限公司
Repower
浙江运达风力发电工程有限公司
上海万德风力发电有限公司
佛山市东兴风盈风电设备制造有限公司
潍坊中云机器有限公司
东方汽轮机有限责任公司
保定惠德风电工程有限公司
哈尔滨哈电风电设备公司
北京北重汽轮电机有限责任公司
沈阳华创风能有限公司
西安维德风电设备有限公司
中小型风力发电机组（含并网/离网型）
机构名称
广州红鹰能源科技公司
扬州神州风力发电有限公司
嘉兴市安华风电设备有限公司
上海思源致远绿色能源有限公司
宁波风神风电科技有限公司
深圳风发科技发展有限公司
广州中科恒源能源科技有限公司
宁夏风霸机电有限公司
上海林慧新能源科技有限公司
西安大益风电科技有限公司
瑞安海立特风力发电有限公司
叶片及其材料
机构名称
重庆国际复合材料有限公司
艾尔姆玻璃纤维制品（天津）有限公司
上海玻璃钢研究院
江苏九鼎新材料股份有限公司
南京先进复合材料制品有限公司
上海越科复合材料有限公司
中国兵器工业集团第五三科技研究院
威海市碳素渔竿厂
金陵帝斯曼树脂有限公司
中航（保定）惠腾风电设备有限公司
保定天威风电叶片有限公司
浙江联洋复合材料有限公司
常熟市卡柏（Core Board）复合材料有限公司
北京恒吉星工贸有限责任公司
风力发电机
机构名称 湘潭电机股份有限公司
南车电机股份有限公司
西安捷力电力电子有限公司
兰州电机有限责任公司
东方电机股份有限公司
上海电气集团
盾安电气
力德风力发电（江西）有限责任公司
齿轮箱/回转支承
机构名称
南京高速齿轮制造有限公司
德国GAT传动技术有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
徐州罗特艾德回转支承股份有限公司
舍弗勒中国有限公司
马鞍山方圆回转支承股份有限公司
浙江通力减速机有限公司
变桨系统
机构名称
桂林星辰电力电子有限公司
德国GAT传动技术有限公司
路斯特绿能电气系统（上海）有限公司
电控系统及变流器
机构名称
Mita-Teknik公司
德国GAT传动技术有限公司
合肥阳光电源有限公司
上海麦腾电器有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
艾黙生网络能源有限公司
南京环力重工机械有限公司
奔联电子技术有限公司
Elspec中国代表处
北京科诺伟业能源科技有限公司
北京东土科技股份有限公司
阿尔斯通机电（上海）有限公司
大连威科特自控系统有限公司
胜业电器有限公司
研祥智能科技股份有限公司
南京冠亚电源设备有限公司
中电电气集团有限公司
艾黙生网络能源有限公司
北京欧买特数字科技有限公司
北京清能华福风电技术有限公司
刹车系统及联轴器
机构名称
安特制动系统（天津）有限公司
德国GAT传动技术有限公司
上海晟达传动设备有限公司
开天传动技术上海有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
焦作瑞塞尔盘式制动器有限公司
沈阳临瑞风力发电成套设备有限责任公司
汉中海利液压控制有限公司
贺德克液压技术（上海）有限公司
意大利阿托斯上海有限公司
伊顿流体动力上海有限公司
邵阳维克液压有限责任公司
贺尔碧格（无锡）自动化技术有限公司
上海敏泰科技有限公司
塔架组件（塔筒/升降机）
机构名称
上海泰胜电力工程机械有限公司
北京欧亚新科技发展有限公司
常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心
无锡罗尼威尔机械设备有限公司
宁夏银光钢构件制造有限公司
北京盛汇恒科贸有限责任公司
河北宁强公司
哈尔滨红光锅炉集团公司
3S lift
AVANTL
冷却/润滑/防腐系统
机构名称
克鲁勃润滑剂（上海）有限公司
埃尔夫润滑油（广州）投资有限公司
埃克森美孚（中国）投资有限公司
天津摩通润滑技术有限公司
林肯工业有限公司
四川国润贸易有限公司
中国兵器工业集团第五三研究所
中国石油化工股份有限公司润滑油分公司
特变电工（德阳）电缆股份有限公司
美国百通电线电缆公司
上海蓝科电气有限公司
精密轴承/高强度螺栓
机构名称
浙江迪特高强度螺栓有限公司
舍弗勒（中国）有限公司
北京戴乐克工业锁具有限公司
洛阳LYC轴承有限公司
陕西海丰石油机械制造有限公司
米迪菲五金工具（上海）有限公司
上海申光高强度螺栓有限公司
优必胜轴承公司成都办事处
宁波市镇海盛大高强度紧固件厂
韩国（株）平山大连代表处
轮毂/铸锻件/法兰/压铸件毛坯及加工
机构名称
江苏华东风能
上海长京金属制作有限公司
江阴方圆环锻法兰有限公司
山西省定襄金瑞高压环件有限公司
无锡大昶重型环件有限公司
江阴华西法兰管件厂
杭州申达铸造有限公司
无锡宝露锻造有限公司
定襄县闫氏锻业有限公司
山西襄龙风电设备制造有限公司
江苏国光重型机械有限公司
中国一汽铸造有限公司铸造研究所
河南宏宇特铸股份有限公司
无锡卓越铸造有限公司
上海嘉颉进出口有限公司
机舱罩
机构名称
秦皇岛耀华玻璃钢股份公司
山东双一集团有限公司
兰州电机有限责任公司
江苏九鼎新材料股份有限公司
测风/防雷装置
机构名称
德和盛电气（上海）有限公司
同拓合盛北京贸易有限公司
浙江华仪风能开发有限公司
北京泛泰克斯仪器有限公司
北京巨匠动力技术有限公司
德国科瑞文工业电子有限公司北京代表处
青岛方雷降阻材料有限公司
南京菲尼克斯电气有限公司
BALLUFF（巴鲁夫）
运输/安装/维修服务及工具
机构名称
上海凯道贸易有限公司
广州市齐多工业设备有限公司（机组装配/检修维护工具）
新疆鑫风安装工程有限公司
天津通天科技有限公司
北京诺鼎工业设备有限责任公司
上海希瑞实业有限公司
德莱奇起重吊索具（昆山）有限公司
常州爱普超高压系统有限公司
北京加汇通机电技术有限公司
科尼起重机集团
美国特科阿普液压扳手公司
咨询/认证/评估/培训
机构名称
中国气象局风能太阳能资源评估中心
浩瀚国际风电中心
北京计鹏信息咨询有限公司
中国船级社产品处
机械工业第六设计研究院天津分院
英国Garrad Hassan伙伴有限公司北京代表处（GH）公司
通标标准技术服务有限公司
诺德麦康国投风电设备有限公司
黑龙江省国测风力资源评估中心
河北省电力勘察设计院
中国气象科学研究所
黑龙江省电力勘察设计院
中国福霖风能开发公司
中国水电顾问集团中南勘测设计研究院
河北省电力勘测设计研究院
苏州白鹭风电职业技术培训中心
风力发电投资商/运营管理/风场
机构名称
中国水利投资集团投资开发部
中国节能投资公司
大唐发电集团
华能集团公司
EVER E控股集团公司
美国美腾能源集团有限公司北京代表处
辽宁恒祥风力发电科技开发有限公司
中国广东核电集团公司
中国水利投资集团投资开发部
浙江华仪风能开发有限公司
世纪恒丰控股有限公司
国电龙源集团
中国水利水电建设集团公司
风电行业大专院校/科研院所及行业组织
机构名称
中国农机工业协会风能设备分会
中国资源综合利用协会可再生资源专业委员会
机械工业第六设计研究院天津分院
汕头大学能源研究所
西华大学风电技术研究所
上海玻璃钢研究所
中国气象局风能太阳能资源评估中心
沈阳工业大学风能技术研究所
全国风力机械标准化技术委员会
国家风力发电工程技术研究中心
上海图书馆上海科技情报研究所信息咨询与研究中心
重庆大学风力发电技术及装备研究所
垂直轴风力发电机的效率为什么比不上水平轴风力发电机
一、垂直轴风力发电机组有如下优点：（1）发电机和变速箱能安装在地上，易于维护和维修；
（2）不需要尾翼和偏航系统来驱动浆叶；
（3）塔架设计简单；
二、垂直轴风力发电机组有如下缺点：
（1）效率低，由于叶片在同一个圈里运行，它不产生力矩；
（2）过速时的速度控制困难；
（3）难以自动启动；
（4）垂直轴风力发电机组（包括发电机在内）的总体效率较低。
总结：水平轴风力发电机组的发展历史较长，已经完全达到工作化生产，结构简单，效率比垂直轴风力发电机组高。到目前为止，用于发电的风力发电机都为水平轴，还没有商业化的垂直轴风力发电机组。
变频器维修？
1 变频器的故障排除及维修
IGBT变频调速器，自研制开发投入市场以来，以其优越的调速性能，可观的节能量已为广大的电机用户所接受，正以每年大规模的销售量走向社会，为电力、建材、石油、化工、煤矿等各行业的发展提供了优质的服务，其用户群已遍布生产的各行各业，成为广大用户所喜爱的产品。
这里笔者结合自己在长期的售后服务工作中经历的一些常见故障及处理方法，提出来与广大的用户及维修工作者进行探讨，以期把该产品使用得更好，更切实的为顾客服务。
2 变频器运行中有故障代码显示的故障
在变频器的使用说明书中，有一栏具体阐述了变频器有故障代码显示的故障，具体如表1所示。
注:表1中Io、Vo分别是输出额定电流、输入额定电压;Vin是输入电压。
现就这几种情况作一下分析。
表1 故障代码显示的故障
2.1 短路保护
若变频器运行当中出现短路保护，停机后显示“0”，说明是变频器内部或外部出现了短路因素。这有以下几方面的原因:
(1) 负载出现短路
这种情况下如果把负载甩开，即将变频器与负载断开，空开变频器，变频器应工作正常。这时我们用兆欧表(或称摇表)测量一下电机绝缘，电机绕组将对地短路，或电机线及接线端子板绝缘变差，此时应检查电机及附属设施。
(2) 变频器内部问题
如果上述检测后负载无问题，变频器空开仍出现短路保护，这是变频器内部出现问题，应予以排除。如图1所示。
图1 变频器主电路示意图
在逆变桥的模块当中，若IGBT的某一个结击穿，都会形成短路保护，严重的可使桥臂击穿，甚至于送不上电，前面的断路器将跳闸。这种情况一般只允许再送一次电，以免故障扩大，造成更大的损失，应联系厂家进行维修。
(3) 变频器内部干扰或检测电路有问题
有些机子内部干扰也易造成此类问题，此时变频器并无太大的问题，只是不间断的、无规律的出现短路保护，即所谓的误保护，这就是干扰造成的。
变频器的短路保护一般是从主回路的正负母线上分流取样，用电流传感器经主控板的检测传至主控芯片进行保护的，因此这些环节上任何一处出现问题，都可能造成故障停机。
对于干扰问题，现低压大功率的及中高压变频器都加了光电隔离，但也有出现干扰的，主要是电流传感器的控制线走线不合理，可将该线单独走线，远离电源线、强电压、大电流线及其他电磁辐射较强的线，或采用屏蔽线，以增强抗干扰能力，避免出现误保护。
对于检测电路出现的问题，一般是电流传感器、取样电阻或检测的门电路问题。电流传感器应用示波器检测，其正常波形应如图2所示。
图2 电流传感器波形图若波形不好或出现杂乱波形甚至于无波形，即说明电流传感器有问题，可更换一只新的。对取样电阻问题，有的机子使用时间长了，其阻值会变大，甚至于断路，用万用表可检测出来，应予以更换成原来的阻值的或少小一些的电阻。
对于检测的门电路，应检查在静态时的工作点，若状态不对应更换之。
(4) 参数设置问题
对于提升机类或其他(如拉丝机、潜油电泵等)重负荷负载，需要设置低频补偿。若低频补偿设置不合理，也容易出现短路保护。一般以低频下能启动负载为宜，且越小越好，若太高了，不但会引起短路保护，还会使启动后整个运行过程电流过大，引起相关的故障，如IGBT栅极烧断，变频器温升高等。因此应逐渐加补偿，使负荷刚能正常启动为最佳。如图3所示，V1为启动电压，V0为额定输出电压。
图3 启动过程的电压曲线
(5) 在多单元并联的变频器中，若某一单元出现问题。势必使其他单元承担的电流大，造成单元间的电流不平衡，而出现过流或短路保护。因此对于多单元并联的变频器，应首先测其均流情况，发现异常应查找原因，排除故障。各单元的均流系数应不大于5%。
2.2 过流保护
变频器出现过流保护，代码显示“1”，一般是由于负载过大引起，即负载电流超过额定电流的1.5倍即故障停机而保护。这一般对变频器危害不大，但长期的过负荷容易引起变频器内部温升高，元器件老化或其他相应的故障。
图4 传感器的波形图
这种保护也有因变频器内部故障引起的，若负载正常，变频器仍出现过流保护，一般是检测电路所引起，类似于短路故障的排除，如电流传感器、取样电阻或检测电路等。该处传感器波形如图4所示，其包络类似于正弦波，若波形不对或无波形，即为传感器损坏，应更换之。
过流保护用的检测电路是模拟运放电路，如图5所示。
图5 过流检测电路
在静态下，测A点的工作电压应为2.4V，若电压不对即为该电路有问题，应查找原因予以排除。R4为取样电阻，若有问题也应更换之。
过流保护的另一个原因就是缺相。当变频器输入缺相时，势必引起母线电压降低，负载电流加大，引起保护。而当变频器输出端缺相时，势必使电机的另外两相电流加大而引起过流保护。所以对输入及输出都应进行检查，排除故障。
2.3 过、欠压保护
变频器出现过、欠压保护，大多是由于电网的波动引起的，在变频器的供电回路中，若存在大负荷电机的直接启动或停车，引起电网瞬间的大范围波动即会引起变频器过、欠压保护，而不能正常工作。这种情况一般不会持续太久，电网波动过后即可正常运行。这种情况的改善只有增大供电变压器容量，改善电网质量才能避免。
当电网工作正常时，即在允许波动范围(380V±20%)内时，若变频器仍出现这种保护，这就是变频器内部的检测电路出现故障了。一般过、欠压保护的检测电路如图6所示。
图6 过、欠压保护的检测电路
当W1调节不当时，即会使过、欠压保护范围变窄，出现误保护。此时可适当调节电位器，一般在网电380V时，使变频器面板显示值(运行中按住“〈”键〉与实际值相符即可。当检测回路损坏时，如图中的整流桥、滤波电容或R1、W1及R2中任一器件出现问题，也会使该电路工作不正常而失控。如有的机子R1损坏造成开路，使该电路P点得不到电压，芯片即认为该处检测不对而出现欠压保护。P点的工作点范围为1.9~2.1V，即对应其电压波动范围。
对于提升机变频器，因回馈电网污染，增加了隔离电路，如图7所示。
图7 提升机变频器过、欠压保护的检测电路
有时调节不当也会出现误保护，此时应根据电网的波动仔细调节。因提升机负载在运行中电网是波动的，在提升重物时，电压下降(有的可降20V)，在下放时回馈电网电压升高，可根据这种变化进行调节，一般是增大W3，减小W2，直至在稳态下适合为止。
2.4 温升过高保护
变频器的温升过高保护(面板显示“5”)，一般是由于变频器工作环境温度太高引起的，此时应改善工作环境，增大周围的空气流动，使其在规定的温度范围内工作。
再一个原因就是变频器本身散热风道通风不畅造成的，有的工作环境恶劣，灰尘、粉尘太多，造成散热风道堵塞而使风机抽不进冷风，因此用户应对变频器内部经常进行清理(一般每周一次)。也有的因风机质量差运转过程中损坏，此时应更换风机。
还有一种情况就是在大功率的变频器(尤其是多单元或中高压变频器)中，因温度传感器走线太长，靠近主电路或电磁感应较强的地方，造成干扰，此时应采取抗干扰措施。如采用继电器隔离，或加滤波电容等。如图8所示。
图8 温升过高保护的抗干扰措施
2.5 电磁干扰太强
这种情况变频器停机后不显示故障代码，只有小数点亮。这是一种比较难处理的故障。包括停机后显示错误，如乱显示，或运行中突然死机，频率显示正常而无输出，都是因变频器内外电磁干扰太强造成的。
这种故障的排除除了外界因素，将变频器远离强辐射的干扰源外，主要是应增强其自身的抗干扰能力。特别对于主控板，除了采取必要的屏蔽措施外，采取对外界隔离的方式尤为重要。
首先应尽量使主控板与外界的接口采用隔离措施。我们在高中压及低压大功率变频器及提升机变频器中采用了光纤传输隔离，在外界取样电路(包括短路保护、过流保护、温升保护及过、欠压保护)中采用了光电隔离，在提升机与外界接口电路中采用了PLC隔离，这些措施都有效避免了外界的电磁干扰，在实践应用中都得到了较好的效果。
再一点就是对变频器的控制电路(主控板、分信号板及显示板)中应用的数字电路，如74HC14、74HC00、74HC373及芯片89C51、87C196等，应特别强调每个集成块都应加退耦电容，即如图9所示。
图9 集成电路的退耦电容
每个集成块的电源脚对控制地都应加10μF/50V的电解电容并接103(0.01μF)的瓷片电容，以减小电源走线的干扰。对于芯片，电源与控制地之间应加电解电容10μF /50V并接105(1μF)的独石电容，效果会更好些。笔者曾对一些干扰严重的机型进行过以上处理，效果较好。
对这类故障应逐渐积累经验，不断寻求解决途径。有些机子使用时间太久，线路板上的滤波电容容量不够造成滤波效果差，造成变频器死机或失控，这种情况不太好处理，可更换一块新线路板，一般可解决问题。
3 变频器的其他故障
除以上有变频器故障代码显示的故障外，变频器还有一些非显示的故障，现分析如下，供大家参考。
3.1 主回路跳闸
这种故障表现为变频器运行过程中有大的响声(俗称“放炮”)，或开机时送不上电，变频器控制用的断路器或空气开关跳闸。这种情况一般是由于主电路(包括整流模块、电解电容或逆变桥)直接击穿短路所致，在击穿的瞬间强烈的大电流造成模块炸裂而产生巨大响声。
关于模块的损坏原因，是多方面的，不好一概而论。现仅就笔者所遇到的几类情况加以列举。
(1) 整流模块的损坏大多是由于电网的污染造成的。因变频器控制电路中使用可控整流器(如可控硅电焊机、机车充电瓶等都是可控整流器)，使电网的波形不再是规则的正弦波，使整流模块受电网的污染而损坏，这需要增强变频器输入端的电源吸收能力。在变频器内部一般也设计了该电路。但随着电网污染程度的加深，该电路也应不断改进，以增强吸收电网尖峰电压的能力。
(2) 电解电容及IGBT的损坏主要是由于不均压造成的，这包括动态均压及静态均压。在使用日久的变频器中，由于某些电容的容量减少而导致整个电容组的不均压，分担电压高的电容肯定要炸裂。IGBT的损坏主要是由于母线尖蜂电压过高而缓冲电路吸收不力造成的。在IGBT导通与关断过程中，存在着极高的电流变化率，即di/dt，而加在IGBT上的电压即为:
U=L×di/dt
其中L即为母线电感，当母线设计不合理，造成母线电感过高时，即会使模块承担的电压过高而击穿，击穿的瞬间大电流造成模块炸裂，所以减小母线电感是作好变频器的关键。我们改进电路采用的宽铜排结构效果较好。国外采用的多层母线结构值得借鉴。
(3) 参数设置不合理。尤其在大惯量负载下，如离心风机、离心搅拌机等，因变频器频率下降时间过短，造成停机过程电机发电而使母线电压升高，超过模块所能承受的界限而炸裂。这种情况应尽量使下降时间放长，一般不低于300s，或在主电路中增加泄放回路，采用耗能电阻来释放掉该能量。如图10所示。
图10 耗能电阻接线图
R即为耗能电阻。在母线电压过高时，使A管导通，使母线电压下降，正常后关断。使母线电压趋于稳定，保证主器件的安全。
(4) 当然模块炸裂的原因还有很多。如主控芯片出现紊乱，信号干扰造成上下桥臂直通等都容易造成模块炸裂，吸收电路不好也是其直接原因，应分别情况区别对待，以期把变频器作的更好。
3.2 延时电阻烧坏
这主要是由于延时控制电路出问题造成的。
(1) 在变频器延时电路中，大多是用的晶闸管(可控硅)电路，当其不导通或性能不良时，就可造成延时电阻烧坏。这主要是开机瞬间造成的。
(2) 在变频器运行过程当中，当控制电路出现问题，有的是由于主电路模块击穿，造成控制电路电压下降，使延时可控硅控制电路工作异常，可控硅截止使延时电阻烧坏。也有的是控制变压器供电回路出现问题，使主控板失去电压瞬间造成晶闸管工作异常而使延时电阻烧坏。
3.3 只有频率而无输出
这种故障一般是IGBT的驱动电路受开关电源控制的电路中，当开关电源或其驱动的功率激励电路出现故障时，即会出现这种问题。如图11所示。
图11 开关电源及其驱动电路框图
在风光变频器中，开关电源一般是选30～35V, ±15V或±12V，功率激励的输出为一方波，其幅度为±35V，频率在7kHz左右。检测这几个电压值，用示波器测量功率激励的输出即可加以判别，如图12所示。但更换这部分器件后，应加以调整，使驱动板上的电压符合规定值(+15V、-10V)为宜。
图12 功率激励级的输出波形
3.4 送电后面板无显示
这主要是提升机类变频器常出现的故障，因此类变频器主控板用的电源为开关电源，当其损坏时即会使主控板不正常而无显示。
这种电源大多是其内部的熔断器损坏造成的。因在送电的瞬间开关电源受冲击较大，造成保险丝瞬间熔断，可更换一个合适的熔断器即可解决问题。有的是其内的压敏电阻损坏，可更换一支新的开关电源。
3.5 频率不上升
即开机后变频器只在“2.00”Hz上运行而不上升，这主要是由于外控电压不正常所致。变频器的外控电压是通过主控板的16脚端子引入的，若外控电压不正常，或16脚的内部运放出了问题，即会引起该故障，如图13所示。
图13 频率调节电路
这时请检查调节频率用的电位W2(3.9K)，测量一下16脚有无0～5V的电压，进而检测运放电路C点工作是否正常。若16脚电压正常，而C点无输出，一般是运放的工作电压不正常所致，应检查其供电电压是否正常或运放是否损坏等。
4 结束语
变频器所出现的故障很多，正像维修其他电器一样，有很多是意想不到的问题，需要我们认真分析，弄清工作原理，逐步的把其电路学深学透，才能把握其本质，快速而准确的处理问题，从而更快、更好的服务于用户。
本文只是在作者维修经验的基础上，对变频器的一些常见故障进行了分析探讨，在工作中还需要不断的分析、总结，积累一些常见的维修技巧，为用户排忧解难。也使我们的产品在应用过程中不断改进、升华，使其做的更好，更全面、更完善地服务于广大的用户，尽量少出问题、不出问题，出了问题能及时解决，这正是我们的期望所在。
变频器的控制电路及几种常见故障分析
1 引言
随着变频器在工业生产中日益广泛的应用，了解变频器的结构，主要器件的电气特性和一些常用参数的作用，及其常见故障越来越显示出其重要性。
2 变频器控制电路
给异步电动机供电 (电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路，如图1所示。控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。
在图 1点划线内，无速度检测电路为开环控制。在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1)运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
2)电压、电流检测电路
与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3)驱动电路
为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4)I/0输入输出电路
为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入 (比如运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。
5)速度检测电路
以装在异步电动轴机上的速度检测器 (TG、PLG等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6)保护电路
检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下
(1)逆变器保护
①瞬时过电流保护由于逆变电流负载侧短路等，流过逆变器器件的电流达到异常值 (超过容许值)时，瞬时停止逆变器运转，切断电流。变流器的输出电流达到异常值，也同样停止逆变器运转。
②过载保护
逆变器输出电流超过额定值，且持续流通达规定的时间以上，为了防止逆变器器件、电线等损坏要停止运转。恰当的保护需要反时限特性，采用热继电器或者电子热保护 (使用电子电路)。过载是由于负载的GD2(惯性)过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
③再生过电压保护
采用逆变器是电动机快速减速时，由于再生功率直流电路电压将升高，有时超过容许值。可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的方法，防止过电压。
④瞬时停电保护
对于数毫秒以内的瞬时停电，控制电路工作正常。但瞬时停电如果达数 10ms以上时，通常不仅控制电路误动作，主电路也不能供电，所以检出后使逆变器停止运转。
⑤接地过电流保护
逆变器负载接地时，为了保护逆变器有时要有接地过电流保护功能。但为了确保人身安全，需要装设漏电断路器。
⑥冷却风机异常
有冷却风机的装置，当风机异常时装置内温度将上升，因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，检出异常后停止逆变器。在温度上升很小对运转无妨碍的场合，可以省略。
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