课变频器分类调速原理电路

三菱变频调速器交流变频器FR-A700课程培训讲义第二课1整理课件本课主要内容变频器驱动电机的特性变频器的总体分类变频器的构成原理作业讨论2整理课件一、异步电动机的结构

定子：由定子铁心和三相绕组构成。转子：由转子铁心和转子绕组构成，是电动机输出机械能、带动负载旋转的部分。二、异步电动机的运行原理

定子三相绕组接到三相交流电源上，会有三相对称电流流过，电机内便形成圆形旋转磁场。若转子不转，转子绕组的鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，切割磁力线，导条中有感应电动势，由右手定则可判断电流方向。导条在磁场中受电磁力作用，形成电磁转矩T，根据左手定则判断T的方向，在此作用下，转子就“跟着”定子的旋转磁场旋转起来了。1、变频器驱动电机的特性3整理课件4整理课件四、电机转速及调速方式1、转速公式2、转差率公式1、变频器驱动电机的特性3、功率与转速、转矩的关系功率与转速和转矩的乘积成正比5整理课件

3．基本特性（转矩和电流）机械和电气相关特性图如下「转矩・电流特性」电机转矩电流转速[r/min]0发电机的区域（再生）电机的区域（电动）同步转速启动电流最大(堵转)转矩转差电流A●●电机负载转矩可以由电机电流来推定(磁通矢量控制)●●启动转矩

负载扭矩T6整理课件2、变频器的总体分类一、按变频器的原理分类

交－交变频器将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，其主要优点是没有中间环节，变换率高。但其连续可调的频率范围较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。变频器交－交变频器交－直－交变频器按储能方式分电压型C电流型L按调压方式分脉幅调制脉宽调制7整理课件交－直－交变频器先将频率固定的交流电整流后变成直流，在经过逆变电路，把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围上就有明显优势。目前三菱的变频器大都为这个类型的。电压型－整流后靠电容来滤波。现在使用的大都为电压型。电流型－整流后靠电感来滤波。脉幅调制（PAM）－输出电压大小通过改变直流电压来实现。脉宽调制（PWM）－输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比来实现。2、变频器的总体分类8整理课件二、按变频器的用途分类专用变频器针对某一种（类）特定的控制对象而设计的，如风机、水泵用变频器、电梯及起重机械用变频器、中频变频器等。通用变频器是数量最多，应用最广泛的一种，也是我们讲解的主要品种。而大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合。2、变频器的总体分类变频器专用变频器通用变频器按容量分中小容量大容量按应用分节能型通用型9整理课件节能型变频器由于节能型变频器的负载主要是风机、泵、二次方率负载，对调速性能的要求不高，因此控制方法比较单一，一般只有V/F控制，但价格相对便宜些。通用型变频器主要用在生产机械的调速上，对调速性能的要求（如调速范围，调速后的动、静态特性等）往往较高，价格也较贵，它的控制方法除了V/F控制，还使用了矢量控制技术。此外，高性能的变频器还配备了各种控制功能如：PID调节、PLC控制、PG闭环速度控制等。2、变频器的总体分类10整理课件变频器回路的构成（P17）

通用变频器把工频电流（50HZ或60HZ）变换成各种频率的交流电流，以实现电机的变速交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波）和逆变电路（变频器由主回路和控制回路构成。主回路包括整流电路（工频电源的变换成各种频率的交流电）两部分。控制回路完成对主电路的控制。3、变频器的构成原理控制电路整流电路逆变电路主电路~~~AC电源IM电机11整理课件3、变频器的构成原理

恒定电圧恒定频率交流直流交流可变电圧可变频率电源控制回路部分电机输出信号状态、报警等输入信号启/停、变速等整流部分ACDC逆变部分

DCAC中间直流部分开启电流吸收回路

平波回路12整理课件

整流电路

3、变频器的构成原理整流单元是由图中的6个二极管D1～D6组成的三相全波整流桥，是变频器中用来产生直流电的变流器。当三相交流电源供电时，它们将工频380V的交流电整流成直流电。13整理课件3、变频器的构成原理

中间直流回路

开启电流吸收回路

当变频器接通时，由于滤波电容C很大，会有很大的开启电流流过并给滤波电容充电，该电流有可能烧坏整流二极管。如图所示，在整流桥的输出端与滤波电容间加装了由一个限流电抗器（吸收电阻R）和继电器组成的限流回路。在接通电源的瞬间，R串入电路用来吸收开启电流的峰值，当充电到一定的程度后，R由继电器触点短接，以避免引起附加损耗等。吸收电阻充电电流继电器14整理课件

中间直流回路3、变频器的构成原理

电容平波回路

整流桥输出的整流电压是脉动的直流电压（图1），利用左上图中的滤波电容C在电路中的储能作用，当电源电压增加时，电容把能量储存在电场中，当电源电压减少时，又把储藏的能量逐渐释放出来，从而减少输出电压中的脉动部分，对整流电压进行平滑滤波，使之成为平滑的DC电压（图2）。输出电压（无平滑电容时）（图1）平滑DC电压（图2）15整理课件3、变频器的构成原理

中间直流回路

制动回路

变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量到达直流回路，会使P、N两端的电压上升，这是很危险的，需要将这部分能量消耗掉。电路中制动电阻RB就是用于消耗这部分能量的。制动单元由大功率晶体管VB及采样、比较和驱动电路组成，其功能是为放电电流流过RB提供通路。在小于22kW的变频器中有内部制动单元。P-P1间和PX-PR间为短路片，需外接制动电阻及制动单元时要拆去之间的短路片。NPP1PXPRRBVB16整理课件

逆变回路3、变频器的构成原理

逆变桥

逆变器是把直流电变换成交流电的装置。用六个晶体管代替开关构成的电路，该电路连上三相电机，晶体管的交替通断电使电机运转，通过改变通断周期，可以得到要求的供电频率；通过改变晶体管接通顺序，可以改变电机的旋转方向。续流二极管晶体管单相导通，并联二极管为再生电流及能量返回直流提供通路17整理课件4.作业讨论：为什么变频器的输入端与输出端不允许接反？作业讨论

逆变电路的6只续流二极管变为整流电路，当桥臂上一只二极管导通时，另一只二极管承受反向电压。此时与其并联的IGBT承受正向电压，有门极脉冲时就会导通，造成电源短路，损坏变频器；18整理课件讨论：1.结合变频器的主电路分析：(1)主要由哪几部分组成？试简述各部分的作用。(2)电阻R1和R2的作用是什么？对它们的阻值有何要求？(3)电容CF1和CF2为什么要串联使用？电容CF1和CF2串联后的主要功能是什么？(4)制动单元的作用是什么？19整理课件解答：(1)主要由整流、起动缓冲、滤波、均压、直流指示、制动单元、逆变等部分组成。★整流部分作用：将三相交流电变成脉动直流电。★起动缓冲部分作用：限制电源接通瞬间的整流电路的起动电流，保护整流二极管和滤波电容。★滤波：将脉动直流电变成较平滑直流电。★均压：使两个滤波电容承受的电压相等。★直流指示：电源指示，发光二极管★制动单元：用于消耗变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量。★逆变：逆变器是