臺灣博碩士論文加值系統

全球暖化造成世界各地極端氣候頻傳，世界各國對環境、節省能源、減少碳排等議
題持續升溫。其中，工業用電大約佔全球用電總量的一半，而馬達則佔工業用電約70%。
除了提高馬達本身的轉換效率，變頻器的導入，讓工業設備大幅節能的成功案例越來越
多，變頻器在整個機電系統扮演的角色越來越重要。
本論文針對市售變頻器的種類、規格、選用、安裝條件做整理與歸納，探討變頻器
常見的失效、異常診斷與異常排除方法。另外，一般變頻器操作手冊上對於變頻器使用
壽命的說明十分有限，因此本論文以美國國防部提出的MIL-HDBK-217F 電子零件可靠
度預估方法，試算變頻器之壽命。希望透過本論文的整理與歸納，能讓變頻器的使用者
與開發人員對變頻器有更進一步的認識；對日後變頻調速系統產品可靠度技術的落實有
所幫助。

Global warming is increasing the frequency and severity of extreme weather events. The
world attention to environment problem, reducing CO2 emissions, saving energy. Industry
consumes more than 40% of total world electricity and 74% of this amount is used for electric
motor. In recent years, people are not only concerned about the motor efficiency, but also care
about the power system efficiency. Inverter which regulate the speed of a motor, can reduce
their energy consumption by 50% in many applications, therefore inverter drives are
increasingly common in industrial machines.
This thesis introduces the types of inverter, specifications, installation and selecting the
right inverter. It discusses failures and troubleshooting of inverter from real failure cases. In
addition, it also discusses reliability of inverter. Using MIL-HDBK-217F to calculate the
lifetime of inverter. The correlation results and suggestions can be used to let the users and
researchers of inverter have a broader understanding.

摘要 .....................................................................................................................................I
Abstract ................................................................................................................................... II
誌謝 .................................................................................................................................. III
目錄 ..................................................................................................................................IV
圖目錄 ................................................................................................................................ VII
表目錄 ..................................................................................................................................IX
第一章 緒論 ............................................................................................................................1
1.1 前言 ............................................................................................................................1
1.2 研究動機與文獻回顧 ................................................................................................3
1.3 論文架構 ....................................................................................................................6
第二章 變頻器之介紹 ............................................................................................................7
2.1 變頻器之基本原理 ....................................................................................................7
2.1.1 變頻器的基本電路架構...................................................................................7
2.1.2 變頻調速基本原理...........................................................................................9
2.2 變頻器之種類與控制方式 ........................................................................................9
2.2.1 泛用變頻...........................................................................................................9
2.2.2 向量控制.........................................................................................................12
2.2.3 無感測器向量控制.........................................................................................12
2.2.4 直接轉矩控制.................................................................................................12
第三章 變頻器的選用與安裝 ..............................................................................................13
3.1 變頻器之選用 ..........................................................................................................13
3.1.1 變頻器之型號.................................................................................................13
3.1.2 變頻器類型之選用.........................................................................................15
V
3.2 變頻器安裝配線與試運轉 ......................................................................................20
3.2.1 變頻器安裝.....................................................................................................20
3.2.2 變頻器配線注意事項.....................................................................................23
3.2.3 變頻器試運轉(Trial Run) ...............................................................................24
第四章 變頻器的異常碼與故障診斷 ..................................................................................25
4.1 常見的變頻器異常碼(Error Code)..........................................................................25
4.1.1 過電流保護.....................................................................................................25
4.1.2 過負載保護.....................................................................................................26
4.1.3 過電壓保護.....................................................................................................26
4.1.4 低電壓保護.....................................................................................................28
4.1.5 過熱保護.........................................................................................................28
4.1.6 欠相保護.........................................................................................................29
4.2 變頻器故障診斷 ......................................................................................................30
4.2.1 故障診斷之基本流程.....................................................................................30
4.2.2 特定異常對應的故障診斷流程.....................................................................31
第五章 變頻器的失效與異常處理對策 ..............................................................................33
5.1 變頻器常見的失效元件 ..........................................................................................33
5.1.1 鋁電解電容(Aluminum Electrolytic Capacitors) ...........................................33
5.1.2 功率整合模組(Power Integrated Module, PIM) ............................................34
5.1.3 交流電抗器(AC Reactor) ...............................................................................39
5.2 變頻器其他可能的失效條件 ..................................................................................44
5.2.1 電力品質汙染.................................................................................................44
5.2.2 振動環境.........................................................................................................48
5.2.3 髒汙環境.........................................................................................................50
5.3 變頻器的定期檢查與維護保養 ..............................................................................51
VI

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