[工学]变频课件第一章.ppt

变频器技术,主讲教师:陈洪,机电学院电气专业教研室,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,一、本教材研究的内容 变频器技术是电力电子技术、电机与拖动基础和工厂电气控制等课程的后续课程，本课程重点介绍变频器的综合应用知识和变频器技术的应用等知识。,绪 论,二、课程特点 变频器的是一个较为复杂的系统，工作原理本教材作为略讲。 变频器的应用是电气工作者必须掌握的知识，本教材将重点讲述。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,课程内容涉及电力电子技术、电机与拖动基础、工厂电气控制、微型计算机和大规模集成电路等课程共同解决变频器技术问题。,三、变频器技术的发展简史 19701975年：520kVA电流型SCR变频器（模拟控制）、1kVAPAM控制晶体管高频变频器（模拟控制）。 19751980年：5120kVA电流型SCR变频器（模拟控制）、520kVA晶体管PWM变频器（模拟控制）、201500kVASCR矢量控制变频器（模拟控制）、1020kVA晶体管矢量控制变频器。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,19801985年：3200kVA晶体管正弦波PWM变频器（模拟控制）、1020kVA机床主轴用晶体管矢量控制变频器（模拟控制）、530kVA纺织机械用正弦波PWM变频器（数字控制）、1.55kVAPAMSCR高频变频器（模拟控制）、4003000kVASCR电流型矢量控制变频器（模拟）。 19851990年：1800kVA无速度传感器矢量控制变频器（数字控制）。 19901995年：4003000kVASCR矢量控制电流型变频器（数字控制）、1800kVA晶体管无速度传感器矢量控制变频器（数字控制）。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,1995至今：12510000kVA高压GTO变频器（数字控制）、含能量反馈的变频器（数字控制）、超小型（书本型）低噪声变频器（数字控制）、带参数自适应功能的变频器（数字控制）、高节能型变频器（数字控制）、多功能变频器（可切换为V/f控制和无速度传感器矢量控制） （数字控制）。,四、课程目标 掌握变频器的组成和基本工作原理、变频的应用和维护、变频器运行的条件和选购变频器的方法。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,五、课程的重点、难点： 变频器控制电路的种类、工作原理和选择原则。 变频器在实际应用中的运行条件和接线方法。 变频器的维护和故障诊断。,六、学习方法 课前预习，课堂认真听讲，课后完成作业和参考相应的辅导教材自学和深究。 上网查找相关的内容，拓展知识面和接触实际的仪器设备。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,七、参考书 变频器使用指南，冯垛生，人民邮电出版社，2006年5月。 交流调速系统，陈佰时，机械工业出版社，1998年。,八、课程内容简介,九、考试形式,总评 = 期末成绩(70%) + 平时成绩(30%),十、我的联系方法,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,课程内容简介,第五章 变频器的维护 第六章 通用变频器的应用,第一章 引言 第二章 变频器的组成和基本工作原理 第三章 变频器的运行 第四章 变频器的分类与选型,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,Email: hong_ (有问题可以直接给我发邮件) 办公地点： 精益楼704电气专业教研室 电话十一、任课教师简历,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,毕业学校：四川理工学院 专业：应用电子技术 毕业时间：2001年 学位：工学学士 职称：大学讲师 国家“电信二级技师” 职务：电气教研室副主任 出版教材：模拟电子技术、电路分析、 数字电子技术、电力拖动实验教材等。 任教学科：模拟电子、数字电子、电路分析、仪器 仪表的原理与维修、电子安装工艺、电子线路的设 计、大学物理、电工电子技能、医学电子仪器的原理与维修、生物医学传感器与检测技术等。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,第一章 引 言,一、教学目的 1、掌握变频器的作用和组成； 2、掌握变频器的用途； 3、了解变频器的控制方式； 4、了解变频器的发展简介及发展趋势； 5、了解变频器实验平台的特点； 6、了解变频器的变频原理； 7、掌握常用的变频器电力电子器件的工作原理和特性。,二、教学重难点,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,1、变频器的变频原理； 2、变频器中使用的电力电子器件的特性；,三、授课学时 4学时,四、学习方法 1、课前预习，课堂认真听讲，课后认真完成作业； 2、到图书馆接阅和上网查询相关的教材和资料，补充相关的知识； 3、结合实验加深变频器技术的认识。,第一章 引 言,变频器的功能：将频率、电压都固定的交流 电变换成频率、电压都连续可调的三相交流电源 。,变频器的变频原理：先将频率、电压都固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率、电压都连续可调的三相交流电（交直交）。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,1.1 交流调速技术概况,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,变频器的用途：变频器，也叫变频调速器，它通过改变频率来控制电机速度。,变频器的特点： 无极调速； 启动平稳，速度平稳上升，停止平稳，速度平滑下降，没有冲击 ； 具备多种信号输入输出端口，接收和输出模拟信号、数字信号，电流、电压信号，可以实现远程控制电动机的工作； 节能。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,比如供水，住户只要上了七楼以上，自来水公司的压力就很难满足需要了，水压不够，打不开热水器，启动不了全自动洗衣机的电磁阀，因为它们是靠水压来开启的。所以，一般的高层建筑，屋顶就得设计许多水箱。自来水公司的水先进入地下蓄水池，再用水泵将池里的水抽进屋顶水箱，屋顶水箱的水再进入用户 管道供大家使用。这不失为一个解决问题的方案，但它也有很多不足。首先，会导致屋顶渗漏。再有， 屋顶水箱不便清洗，给水源造成一些污染。为此，我们利用变频器的调速特性和编程自动化控制功能，把它装配在地下水池的水泵上，让水泵直接往用户管道供水。用户用水量大，变频器控制水泵自动加速运行；用户用水量小，变频器控制水泵减速运行；无人用水，自动停机。这就是我们通常说的变频恒压供水。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,变频器 的分类,工作方 式分类,电压型变频器,电流型变频器,开关方 式分类,PAM控制变频器,PWM控制变频器,高载频PWM控制变频器,工作原 理分类,V/f控制变频器,转差频率控制变频器,矢量控制变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,变频器 的分类,用途分类,通用变频器,高性能专用变频器,高频变频器,单相变频器,三相变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,成都佳灵JP6CJCS系列IGBT 电压型直接串联高压变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,G11高性能电流矢量型安邦信变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,ZY983G型三相交流电动机变频调速器（珠海正阳）,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,ZY291T型单相电动机变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,振动电机调速器,适用：按摩椅、按摩 器材、振动器材等。,跑步机变频调速器,适用：跑步机或其它健身 器材的调速和控制。,人经得起逆境，便能学到本领,纺织机械用变频器,模块化变频器（食品机械 专用）,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,电动汽车,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,太阳能发电,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,VF80南京圣安变频器系列通用型变频器价格表,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,变频器控 制的发展,数字控制变频器,多种控制方式的结合,远程控制变频器,绿色变频器,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,变频器市场分析：,电机系统节能是国家发改委启动的十大重点节能工程之一。国家发展规划要求，当前应推广变频调速节能技术，即风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施，工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。在“十一五”期间，我国将实现电机系统运行效率提高2个百分点，形成年节电能力达200亿千瓦时的目标。 业内专家介绍，我国电动机总装机容量约5.8亿千瓦，占全国总耗电量的60%70%。其中，交流电动机占90%左右。专家分析，目前各类电机的运行效率加权平均比国外低35个百分点，风机,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,和泵的效率要比发达国家低2%3%，整体在用的电机驱动系统运行效率比国外低近20%。如果按电动机总容量的10%进行调速改造，按年平均运行4000时、节电率20%25%计算，年节电潜力为320亿400亿千瓦时。加上为改善工艺流程而进行调速改造的电动机可带来的节电潜力，总节电潜力约为500亿千瓦时，相当于10000兆瓦装机容量的火力发电厂的年发电量。由此可见，电机系统节能是目前中国节能市场上最具商业潜力的领域，市场潜力可达1800亿元 。 中国是能耗大国，在5.8亿千瓦的电动机总容量中，只有不到2000万千瓦的电动机是带变频,人经得起逆境，便能学到本领,控制的，变频控制电机市场占有率不足4%。中国的变频器市场在过去10年内保持着26.8%的高速增长。通过调查报告的数字分析，机电产品市场 “至少在10年以后，中国的变频器市场才能饱和并趋于成熟，我国变频器的市场潜力为1200亿1800亿元。”,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,相关概念和相关知识,调速控制系统：通过对电动机的控制，将电能转换成机械能，并且控制工作特性按给定的运动规律运行的装置。 调速控制系统分类：直流调速、交流调速。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,直流调速：用直流电动机作为原动机的传动方式。 优点：调速装置简单，成本低，调速范围宽，调速精度高，调速快，调速效率高和功率因数高等。 缺点：存在机械换向，最大供电电压和功率受到限制，机械强度限制了转速的提高，结构上不适合于腐蚀性、易爆性和含尘气体的特殊场合。,交流调速：用交流电动机作为原动机的传动方式。 优点：交流电动机体积小、重量轻、没有电刷和换 向器、转动惯量小、制造简单、结构牢固、工作可 靠和易于维修等。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,缺点：调速装置复杂，成本高，调速范围、精度、快速性和功率因数有待更进一步的提高。,变频器中使用的电力电子器件： 整流二极管。 普通晶闸管SCR。 GTO：门极可关段晶闸管。 GTR：大功率晶体管。 IGBT：绝缘珊双极型晶体管。 P-MOSFET：大功率绝缘珊型场效应管。 ASIPM：智能化功率模块。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,G,E,C,C,E,G,等效电路和符号,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,二单元IGBT模块,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,一单元IGBT模块,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,EDC,S1,S2,S3,S5,S4,S6,U,V,W,三相逆变器原理图,变频器工作原理示意图,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,S1:ON,S6:ON,S4:ON,S1:ON,S3:ON,S6:ON,S3:ON,S2:ON,S5:ON,S2:ON,VU-V,VV-W,VW-U,3600,0,0,0,1200,1200,1200,EDC,t,三相逆变器输出波形,t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9,S5:ON,S4:ON,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,VU-V,VV-W,VW-U,1200,1200,1200,三相逆变器输出电压矢量图,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,1.2 电气智能实验教学平台用变频器的主要技术特点,学生自学。具体内容见教材P3P4。,概念解释：,EN50178：欧洲电子装置安装电力设备的安规测试标准 。,IEC/EN：是国际电动委员会制定的电子电气产品的安全标准。,人经得起逆境，便能学到本领,人有一分器量，便有一分人缘,UL ：美国生产安全标