变频器-张春强.ppt

变频器技术 原则 轻理论 重基本概念 旨在解决实际问题内容 变频器的基本原理 应用技术 维护修理 第一部分 三相异步电动机 一 异步电动机变频调速的基本原理 定子转子鼠笼式 1 绕线式 三相转子绕组可串电阻 定子绕组 铁芯 机座 结构 2 旋转磁场 当三相对称的电流流入三相定子绕组后 电动机内便会产生旋转磁场 方向 相序决定大小 电流决定转速 f1 50P1234工频n0 300015001000750 亦称同步转速 3 异步电动机的旋转 通入三相电源 产生旋转磁场 转子导条切割磁场 产生感应电动势 电流 带电导体在磁场中 产生电磁力 对轴心产生二个方向相反 大小相等的电磁转矩 转子旋转 4 转速转子与旋转磁场有相对运动是电动机旋转的原因 5 调速方法 1 改变极对数P调速电机 2 改变转差率S滑差电机 3 改变频率f1变频调速 称异步电动机 输出 三相50Hz 三相0 50 200 Hz n 380V 等效正弦波实际PWM波 输入 正弦波 380V 6 异步电动机变频调速 实际应用 第二部分 变频器基本原理 变频器的基本结构 所有变频器其基本结构相同 但具体电路各有差异 A 主电路 主回路 整流电路 将三相交流电变成脉动直流电 滤波电路 使脉动直流电成为较平滑的直流电电容器电压型变频器电感器电流型变频器 限流电路 限止刚接通电源时的充电电流 以保护整流二极管 制动电路 吸收泵生电压和增大电机制动转矩 逆变电路 在驱动电路的控制 将直流电变成交流电 滤波元件 B 控制电路 保护电路 由取样 放大 处理三部分电路组成 驱动电路 把CPU送出的PWM信号进行电压和功率放大 控制逆变电路中六个开关器件 I O电路 处理变频器对外输入和输出相关信号的电路 操作面板 一是用于显示 另外作为操作键盘 CPU 变频器的核心电路 按照相关信号控制变频器的工作 开关电源 向控制电路提供所需的直流工作电压 第三部分 变频器的使用 变频器的控制方式 变频器的输出电压必须与输出频率按比例变化 忽略定子绕组漏阻抗 每相定子绕组上的电动势则U1 E1 4 44K1w1f1 m Kf1 m设U1 C不变则 m 1 f1f1 m Tm 电动机功率变小定子电流增大涡流严重所以必须使 m C要求U1 f1 C f1 m 磁饱和 发热 1 U1 f1 C控制方式 因为U1 Z1I1 E1f1较高时U1较大Z1I1影响较小f1较低时U1较低Z1I1影响较大对于风机水泵型负载能满使用中发现节能效果显著 同时控制也方便 广泛应用于电力拖动 恒转矩或恒功率负载 1 采用低频补偿 将Z1I1补上2 E1 f1 C控制方式 2 矢量控制方式 目的 达到直流调速的性能方法 仿直流调速励磁电流 控制磁场电枢电流 控制转矩 交流电动机转换成直流电动机励磁电流分量转矩电流分量 直流调速 交流电流分解 一 交流电动机转换成直流电动机 2 构思框图 3 直接转矩控制方式 对于拖动系统而言TM TLn TM TLn TM TLn不变TM 电机转矩TL 负载转矩n 电机转速电机的电磁转矩TM决定于电机的定子磁链和转子磁链 通过检测到的定子电压和电流直接在定子坐标下可计算出电动机的电磁转矩 转速和转矩的测量值与给定值进行比较 通过磁通调节器和转速调节器控制逆变器的开关状态 获取相应的空间电压矢量 由空间电压矢量直接控制电机的转速和电磁转矩 达到调速的目的 变频器的应用 1 变频器的选择U f控制方式一般性能的调速矢量直接转矩高性能的调速风机水泵型伺服型高压型专用设备型 通用变频器 专用变频器 2 变频器容量的选择 一拖一 一般与电动机的功率相同以下情况需要高一档次 六极八极电机 加减速时间较短 启动转矩要大 同时启动同时停止不同时启动不同时停止 一拖几 3 变频器功能参数的设置 无特殊要求默认 出厂设置 按要求重新设置 主要功能参数名词解释 1 基本频率 电动机电源的额定频率 2 最高频率 指给定信号为最大值时变频器的输出频率 3 上 下限频率 变频器的输出频率被限制在这两个频率之间 既当X XLfx fL X XHfx fH操作面板控制 效果相同 4 回避频率 能使调速系统产生共振或震动较大的输出频率 5 点动频率 调试点动时的输出频率 一般较低 6 上升时间 指变频器启动到输出最高频率所需的时间 7 下降时间 变频器从最高频率下降到零频率需的时间 8 上升 下降方式线性方式S型方式 反 半S型方式 反 正常 停止 停止时输出频率逐渐下降自由滑行 停止时变频器停止输出离线 输入相关电机参数在线 可以随温度变化而自动修正参数 使运行保持稳定 9 停止方式 10 自整定 4 变频器输出频率的几种控制方法 操作面板控制 电压控制0 5V 0 10V 0 15V 电流控制4 20mA 0 20mA 通讯控制通过通讯接口 脉冲控制 变频器调速的问与答 如何选择变频器的载波频率 答 所谓载波频率是指变频器输出的PWM信号的频率 一般0 5 12KHz之间可通过功能参数设定 载波频率较高时 噪音可以减小 电机发热和对外干扰会增强 使用变频器调速后 是否还需要减速机 答 一般不需要 但长期工作频率在低频时 加减速机后效果更好 变频器的输出电流为什么会大于输入电流 答 测量误差 输出频率低于基本频率时 ViIi VoIoVi C因为Vo下降所以Io上升 变频器驱动电机 电机为何易发热 答 高频和高次谐波使电机定子绕组发热 涡流现象比较严重 冷却风机与定子同轴 低速时 风量减小 二者导致电机发热 可以降低载波频率 外加冷却风机和输出电抗器等方法减小发热程度 变频调速系统中 漏电断路器为什么易跳闸 答 高频和高次谐波干扰所致 可以适当调高设定值或更换具有防干扰功能的断路器 变频器驱动防爆电机时应注意什么 答 应选用防爆变频器 通用变频器无防爆功能 必须置于安全的环境 电缆较长时应考虑线经是否满足要求 为什么变频器运行 减速 时或停止时主电路PN之间电压较静态时高 答 泵生电压迭加所致 变频器选择矢量控制方式 不带电机为何不能启动 答 变频器获取不到电机的相关信息无法运算作出判断 无法发出输出信息