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变频器基础知识 培训教材 讲师： 课时：90分钟 Engineering Department,培训目标,了解变频器作为电气传动的基本概念 初步理解变频器宣传资料 能进行简单的技术交流和宣传性介绍 了解变频器的基本应用和选型原则,目 录,通用变频器的构成 通用变频器保护功能 变频器应用简介 变频器选型,变频器的基本概念,定义：变频器是由控制电路利用信号来开关逆变器的半导体器件，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 英文简称：VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 变频器的控制对象: 三相交流异步电机、三相交流同步电机，标准适配电机极数是4极 把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。,变频器的作用,作用：作为电气传动的执行机构，控制与调节电动设备的速度。 起源：芬兰瓦萨控制系统有限公司，前身瑞典的STRONGB，于20世纪60年代成立，于1967年开发出世界上第一台变频器，被称为变频器的鼻祖，开创了世界商用变频器的市场。 1968年起，丹麦的丹佛斯公司就在市场上生产与销售三相交流电机的VLT无极变频调速器。,电气术语：“控制”与“调节”,“控制”与“调节”这两个词取决于生产设备类型。 速度“控制”是将信号传送给电机，并预期完成它能产生所需要的速度。 例如：控制电机速度为0-50Hz之间变化，灌装机主传动电机，依据生产率不同，人为操作控制传动电机速度随之不同。 速度“调节”则是从过程中采集一个反馈信号，如果速度不满足工作要求，传送给电机的信号就自动被调节，直到满足要求为止。 例如：厂区中央空调温度调节，通过PID依据对环境温度的检测，信号反馈到变频器自动调节变频器的转速，无需人工干预，直到满足工作要求的环境为止。,变频器的调速原理,N=60F/P,P：极对数,F：频率,N：转速,改变极对数 （有级调速） 改变输入频率 （无级调速）变频器,与调速相关的转差率，电压，相位差，空载转差，转子电阻，励磁电阻，转差转速，转子感抗，定子磁通，角速度等等相关参数不予阐述。,使用变频器的优点,1. 节能： 专业选型的变频器依据现场特征，采用调节变速方式可以节能，例如：风机水泵，在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，从而节能。一方面可以避免风机水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化。 2. 无级调速：优化过程，提高产品质量 无级调速，调速精度大大提高，在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度。 按照生产过程调节转速具有很多优点，包括提高生产率、降低废品率、减少材 料水泵和磨损。例如：机床、印刷、包装等生产线 3. 软启功能：设备起动与运行平稳 全速起动和停车的次数可大幅度降低，采用变频器的软起动和停车的斜坡信 号可避免电动机对机器部件的冲击和震动。 例如：在供水系统中可消除水泵电机直接启停产生水锤现象。,使用变频器的优点,4. 使系统维护简单化：电机正反向无需通过接触器切换 例如：吹瓶间的主传动电机如果在设备调试时能降低速度，可大大方便操作 工的检修与清洁工作，也减小了噪音。 例如：安装灌装机时，喷瓶、冲瓶、洗瓶三个电机同步运行调试时，旋转方 向相反，可以即时停止并且即时调整。 5.提高技术含量，改善工作环境： 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制，例如，Profibus-DP 例如：瓶输送线上的瓶子在排队等候时，若能降低带速，就可以大减少噪音。 例如：电梯、中央空调,变频器的分类,变频器的分类方法有多种： 按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器； 按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器； 按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、矢量控制变频器和无传感器矢量控制变频器等； 按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 变频器的保护功能： （1） 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。 （2）检知异常后封锁电力半导体器件PWM控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。,变频器常见的保护功能,由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT、电解电容等， 要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。 超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重 新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。,Display,LED Indicators for: Alarm Warning Power On,ALARM,WARNING,ON,变频器的基本构成,变频器的基本构成：由主回路（包括整流器、中间电路、逆变器）和控制回路组成，如上图所示,变频器的基本构成,1.整流器。 它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型：可控与不可控。 2.中间电路。 它有以下三种类型： a)将整流电压变换成直流电压。 b)使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 c)将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。 3.逆变器。 它产生电动机电压的频率。另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。 4.控制电路。 它将信号传送给整流器、逆变器与中间电路，同时它也接收来自些部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。,变频器的构造分解图示,1,4,3,2,5,6,7,8,适用于中大功率(5.5KW以上）,变频器的详细构成（上）,变频器的详细构成（下）,Danfass变频器操作面板,Danfass变频器控制端子与常用控制接线图,Danfass变频器的控制板,主回路接口,控制回路接口 模拟量输入 模拟量输出 通讯接口,控制回路接口 开关量输入 开关量输出 编码器接口,本图片与线路图依照松下变频器制作，只作代表，不具备原理性,M,主回路接口,工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH 220V 1PH,制动电阻,直流电抗器,三相交流异步电机、 三相交流同步电机， 标准适配电机极数是4极,控制回路接口,以上端子均可自由编程,一般常见变频器主回路关键器件,IGBT的理解,IGBT是一种功率晶体，运用此种晶体设计之UPS可有效提升产品效能，使电源品质好、效率高、热损耗少、噪音低、体积小与产品寿命长等多种优点。 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的英文缩写。可以翻译做绝缘栅双极晶体管。,逆变器,单相逆变电路工作原理,S1,S3导通,S2,S4导通,S1,S3导通,S2,S4导通,S1,S3导通,S2,S4导通,f1,f2,Ed,U1,逆变器的功能： 通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率 通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序,逆变器,S1,S4,S5,S2,S3,S6,U,V,Ed,W,56