变频器的基础知识.ppt

变频器应用技术,建设职业技术学院 城市建设工程系,变频器的基础知识,1变频器的引入。 2 了解变频器的发展史。 3掌握通用变频器的基本组成结构、原理。（重点） 4熟悉变频器的分类。,1熟悉变频器的发展和分类； 2. 掌握变频器的组成、原理。 3熟悉变频器的U/F控制方法。,电机调速,1. 1 变频器的引入,水泵调速,空压机,电梯、起重机、行车、机器人,提高生产率 提高生产率是变频器传动的另一个重要目的。提高生产率的措施有很多种，利用通用变频器可以实现这些措施。,1）保证加工工艺中的最佳转速； 2）适应负载不同工况的最佳转速； 3）原有设备的增速运转； 4）高精度准确停车生产机械的轻载运行。,设备的合理化 高性能的调速系统实现交流化，逐步取代直流电动机，以克服直流电动机电刷、换向器难于维护的困难，这是设备合理化的一个侧面。另一个侧面，则是充分利用通用变频器的功能，改造传统的恒速运行的异步电动机传动的生产机械，使一大部分生产机械的功能得以“升级”。,提高产品质量 1）加工对象的最佳速度 2）平滑的加、减速 3）高精度转矩控制,1.2.1 变频器的定义 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）,1.2 变频器的原理、结构,交流异步电机的机械特性公式,n60f/p(1-s) n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率,T：电机力矩,N：速度,n0,负载1,异步机机械特性,负载2,1.2.2 变频器的原理,1.2.3 变频器的基本构成 变频器由主电路（整流器、中间直流环节（中间直流储能环节）、逆变器）和控制电路组成。,整流器： 将交流电变换成直流电的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波 逆变器： 将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦,1.2.4 变频器的主电路结构框图,1） 限流电阻RL和短接开关S 由于中间直流电路并联着容量很大的电容器，在突加电源时，电源通过二极管整流桥对电容充电（突加电压时，电容相当于短路），会产生很大的冲击电流，使元器件损坏。为此在充电回路上，设置电阻RL（或电抗器）来限制电流。待电源合上，起动过渡过程结束以后，为避免RL上继续消耗电能，可延时以自动开关S将RL短接。 2）电压检测与泵升限制 当异步电动机减速制动时，它相当一个感应发电机，由于二极管不能反向导通，电动机将通过续流二极管向电容器充电，使电容C的电压随着充电而不断升高（称泵升电压），这样的高电压将使元器件损坏。为此，在主电路设置了电压检测电路，当电压过高时，通过泵升限制保护环节，使开关管Vb导通，使电机制动时释放的电能在电阻Rb上消耗掉。,1.2.5 变频的实现,S1,S4,S5,S2,S3,S6,U,V,Ed,W,561,UUV,UVW,UWU,612,123,234,345,456,561,612,三相逆变电路,Ed,电机,调节逆变开关管的通断速度，即可实现交流电的频率f调节！,IGBT的特点： 耐压高，可达到1200V 开关频率高达30 40KHZ 驱动电路简单，电流小，功耗很少 能承受电流大,1.2.6 绝缘栅双极型晶体管 IGBT,变频器主要利用了 IGBT 的开关功能： 其开通和关断是由栅极（G）和发射极（e）间的电压UGE 控制 当UGE 为正且大于开启电压UT 时，IGBT 导通。 当UGE 为零或者为负电压时 ，IGBT 随即关断。,1.2.7 变频器的控制方式 变频器控制的核心 为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通m不变，只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，从而获得理想的调速效果。 异步电动机转矩公式 T=KmI2cos2 （转矩常数Km，转子电流I2，转子电路功率因素cos2） 得T，即“恒磁通变频调速”属于“恒转矩调速方式”。,U/F控制： U=-E+U E=4.44fknNM 式中 U加在定子每相绕组上的电压，V； E每相绕组的反电动势，V； U定子阻抗压降，V； f定子频率，Hz； kn与绕组有关的结构常数； N定子每相绕组串联匝数； M每极气隙磁通量，Wb； UEfM,（1）基频以上的弱磁变频调速（ffN） 频率由额定值fn向上增大，但电压U1受额定电压U1N的限制不能再升高，只能保持U1=U1N不变。必然会使主磁通随着f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，属于近似的恒功率调速方式。 即速度增加，但是输出力矩变小！,（2）基频以下的变频调速（ffN） 频率由额定值fn向下减小，转速相应的减小，由UEfM可知，通过控制U即可实现调速的同时保持输出力矩不变。 U/f常数,U/F控制的特点： 结构简单 成本低 机械特性硬度较好 低频下需要进行转矩补偿 较为常用，但不适宜控制性能要求特别高的场合,1.3 通用变频器的分类,其他分类： 1）按输入电源的相数分类 三进三出变频器 单进三出变频器 2）按用途分类 通用型变频器 风机、泵类专用变频器 注塑机专用变频器 其他专用变频器，如电梯、能量回馈型、地铁机车变频器 ,1.4 常见变频器 MICROMASTER 4(MM