变频器应用技能教案.doc

变频器应用的基本知识教学重点：1、变频器的功能及作用 2、变频器的分类 3、变频器的三种控制方式教学难点：1、变频器的分类 2、变频器的三种控制方式教学目的：1、掌握变频器的功能及作用。 2、掌握变频器的调速原理。 3、掌握变频器的速度控制方式。教学方法：教师讲授、学生练习教学学时 4-6学时教学过程现代工业中应用变频器的主要目的：一是电机控制采用变频技术后可以节约电能，通过节能可以减少二氧化碳排放量，从而达到环保的目的；二是电机控制采用变频技术后，电机的速度控制变得更加灵活方便，从而使工业自动化对速度控制变得更加容易。第一节交流异步电动机的转速公式及变频器调速的慨念N=60f1/p(1-S)=n1(1-S)由交流异步电动机转速公式可看出，影响转速的因素有电源频率f1，电机极对数p和转差率S。因此，三相异步电动机就有了调压调速（体现在调转差率S），变极调速和变频调速三种方式。对于变极调速，在拖动电路中的双速电机控制线路中已学习过了，这种方式只能进行成倍数的调速，如电动机由四极变为两极，转速由约1440转/分改变为约2850转/分。能进行连续调速的方式就只有调压调速、滑差调速和变频调速这三种，这三种调速方式是目前普遍采用的方式。调压调速，电磁滑差调速和变频速方式及比较见图2-1-1. 电动机控制方式原理图转矩特性优点缺点交流电机鼠笼式异步电动机定子电压控制1、 回路结构简单。2、 可以动力制动，控制性能良好1、功率因数，效率随着速度的降低而降低2、控制电机最大容量为30KW(空冷)。电磁滑差离合器1、回路结构简单。2、电机结构坚固1、效率随着速度的降低而降低2、不能制动。3、离合器部分体积大变频器频率控制1、速度控制范围广，效率高。2可4象限运转，可进行转矩控制回路结构较复杂。图2-1-1交流异步电动机三种调速方式比较由比较可见，变频调速具有调速范围广，效率高，还可以进行转矩控制等优点，因此，变频调速是三相异步电动机调速最好的一种方式。实现变频调速的装置是变频调速器（简称变频器），它是通过将交流电的固定频率改变成可变频率来达到改变电动机转速的目的。变频器就是接在交流电源和电动机之间的能的电器装置。第二节 变频调速器的分类变频调速器按变换环节分，可分为交交变频器和交直交变频器。一 、交交变频器交交变频器是把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，故变换效率高。但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下（0Kf的方法，来抵偿比值Ux在Ux的增大，最终使电动机的临界转矩得到补偿。这种方法称为转矩补偿，因为是通过提高V/F比（即Kukf）而得到的，故又称V/F控制或电压补偿。二 转差频率控制的基本慨念转差频率控制是一种解决异步电动机电磁转矩控制问题的方法之一，采用这种控制方案的调速系统，可以获得与直流恒磁通调速系统相类似性能。由异步电动机电的转矩关系式M*可看出，如果维持气隙磁通不变，则异步电动机电的转矩近似和转差角频率（或转差频率f2）成正比。因此只有 在恒磁通的条件下，控制（或f2），也就达到了控制转矩的目的。这就是转差频率控制的基本思想。三、失量控制的基本念对于直流电动机，当励磁电流Ia不变时，即其磁通不变，电磁转矩与电枢电流成正比，也就是说控制Ia就可以控制电磁转矩T。因此在直流电动机中获得良好的动态特性是很容易实现的。直流电动机的磁通和电枢电流Ia可以独立进行控制，是一种典型的解藕控制，异步电动机的失量控制就是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解藕开来，分别加以控制，这种解藕实际上是把异步电动机的物理模型设法等效地变换成类似于直流电动机的模式，对磁场分量和转矩分量分别进行控制，使交流电动机得到与直流电动机一样优良的动态调速性能。四、V/F控制、转差频率控制和失量控制的异同1、V/F控制、转差频率控制和失量控制的相同之处是它们最终控制电动机的电磁转矩，即他们的控制目的是相同的。2、V/F控制、转差频率控制和失量控制的不同之处是它们完成控制的手段和方法不同。 V/F控制是直接控制Ku和Kf的比率，来达到控制电动机的转矩的目的。转差频率控制是基本保持电机气隙磁通的恒定，直接控制转差频率来达到控制电机的转矩的目的。失量控制则是将电机电流的磁场分量和转矩分量进行失量分解，再分别加以控制来达到控制电机的转矩的目的。思考题1、三相异步电动机有那几种调速方式？能进行连续调速的方式有那几种？2、变频调速的特点是什么？变频器按变换环节可分为那两类？3、交直交变频器主要由哪几部分构成？其各部分的功能作用是什么？4、IGBT的工作特点是什么？5、变频器有那几种控制方式？几种控