变频器基础知识ppt课件.ppt

变频器基础培训,培训提纲,二、变频器的结构形式,一、变频器的基本原理,一变频器的基本原理,1步电动机的调速原理,异步电机的轴转速为：n=60f1(1-S)/pf1-定子频率S-异步电动机转差率p-磁极对数可见，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变其同步转速，实现级调速的目的。异步电机调速时，希望尽量保持主磁通m不变：1）磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电机负载能力下降。2）磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电流流的负载分量，电机负载能力下降。,主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势产生的，保持磁通恒定的方法：三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：E1=4.44f1N1mm一定子相绕组有效砸数m每极磁通量Wb可见，m是由E和F共同决定的，对E和F进行适当的控制，就可以使m保持最值不变.,2交流电动机弱磁调速的概念,由上节分析可知，基频（电机额定频率）以下调速时，为保证电机负载能力，应尽量保持主磁通m不变，这就要求在降低供电电源频率f的同时，也应降低感应电动势E，使E/F等于常数，这种恒磁通控制属于恒转矩控制方式。由于感应电动势均力敌E1难于检测和直接控制，且当E和F值较高时，定子漏阻抗压降相对较小，可近似认为E/fv/f。因此，按恒定比例控制v/f，即可以达到恒磁通目的。,1）基频以下的恒磁通变频调速,2）基频以上的弱磁调速,由于v受电机额定电压限制不能继续升高，只能通过减小来获得基频以上的调速特性，这种定子电压不变，而减小m的调速区段称为弱磁调速，也叫恒功率调速。此时随着速度的不断升高，电机输出转矩是在逐渐减小的。,3)特性曲线,3V/f、矢量控制调速原理,1）V/f控制基本实现方法,PWM脉冲宽度调制方法（PulsewidthModulation）利用参考电压U与载频三角波U互相比较，来决定主功率器件的导通时间，实现调压。脉冲宽度调制是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制，达到调节输出脉冲度的一种方法。,2)V/f控制方式的缺点,在低频时，由于V较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不在能忽略。当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。最大转矩随着f的降低而减少。尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为V/F控制的下限频率应不小于0.3HZ.,3)矢量控制,由于V/F控制是基于异步电动机的静态数学模型，因此，其动态指标不高，对于轧钢、造纸等行业，还需要高品质动态指标的控制方式。矢量控制是根据交流电动机的动态数字模型，利用坐标变换手段，将电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电流的大小、频率及相位进行适当的控制，可实现矢量分解及控制。,4）IGBT功率器件的迅速发展,IGBT由于其开关损耗低，可使载波频率大幅度提高到20K左右。使电机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和电机内部因脉动而造成的损耗。IGBT为压控器件，门极触发功率很小，使驱动回路简单及体积小。由于开关频率高，di/dt、dv/dt、通态电阻、阻断电流（漏电流）等内部参数差异小，容易实现并联扩容。,5）四种控制模式的特点,变频器外接线电路,二变频器的结构形式,1一般变频器的基本构成与功能,给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，称为主回路。a.整流器把工频电源变换为直流电源,电功率的传送不可逆.,1）主回路,b.滤波器在整流器整流后的直流电压中,含有脉动电压,此外,逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动.为了抑制这些电压波动采用直流电机器和电容器吸收脉动电压(电流).c.逆变器逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使六个功率开关器件导通、关断,从而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率.,d.制动单元异步电机在再生制动区域运行时,再生能量首先储存于储能电力电容器中,使直流电压升高.对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大,并且需要快速制动,必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧,这样节能效果更好,或设置制动单元,把多余再生功率消耗掉,以免直流回路电压的上升超过限值。,2)控制回路,a运算回路将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流、电压信号进行比较运算，决定变频器的输出电压、频率。b.电压/电流检测回路检测主回路电压、电流等。,c.驱动回路驱动主回路功率开关器件,使之导通、关断。d.转速检测回路检测速度信号送入运算回路。,3）保护回路,保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护a、变频器的保护（1）时过电流保护由于变频器负载侧短路等原因，流过变频器元件的电流达到异常值时，立即停止工作。（2）过载保护变频器电流超过一定值，且连继流通超过规定时间，停止工作。,（3）再生过电压保护采用变频器使电机快速减速时，由于再生功率引起直流电路电压升高超过允许值时，停止运行。（4）瞬时掉电保护（5）对地过电流保护（6）冷却风机异常,（1）过载保护（2）超速保护变频器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停器运行。,b.异步电机的保护,2安川变频器结构形式,1）整流器：AC-DC二极管整流UO=Ed2）充电限流电阻R：抑制di/dt3）旁路接触器MC：线圈控制过程，电压检测方式80Edn4）滤波电容C：滤波、储能、抑制电压突变（瞬停保护）5）F快速熔断器：保护IGBT以防才障进一步扩展。,6）AC、CT1、DC、CT2：电流互感器，因DC中电流含有较高谐波分量，AC电流是变频F变化，且不是规范的50HZ正弦波，因此备件定货时，一定采用同类产品。7）主功率器件IGBT：检查方法，器件更换时，型号、导热胶、三菱（CM）、东芝、富士电压等级（CM400HA-24G。CM300HA-12G）8）浪涌尖峰噪声吸收模块（R、C、D）开关速度过快（频率过高）,9）充电指示灯：DC27V以上10）冷却风机检测、温度检测、MC辅助触点检测。11）PG及PG卡：600P/RA相、B相脉冲。12）驱动板，供电电源由UPN提供并向主控板手持编程器提供门极驱动板与主回路相关联，因此易损坏。13）通讯卡（P-2161/F）安全、可靠、速度快。14）制动单元及制动电阻。制动单元电压跳线器设置考虑，制动电阻温升阻15）手持全数字编程器,3、维修注意事项,1）所有维修工作必须在输入侧空开OFF，且充电指示灯灭后进行。2）IGBT门极开路条件下，不允许主回路通电。3）所有电解电容（包括主控板、驱动板）、冷却风机，应按照使用说明书4）由于INV载波频率高，空间电场强，应定期对主控板、驱动板除尘。,5）RTG行走震动大，应定期紧固螺丝。6）在空载条件下，对5档速度下的电流、电压、频率，在加速、恒速、减速制动时进行记录。定期检查，维修后进行比较，若偏差20则应查找原因或同YE联系。参数监测可用手操器或机上表头。,4、参数设置说明,A环境参数A1-00语言选择（日、英、法、德）A1-01访问等级A1-02控制方式（V/F、矢量）A1-03初始化,B1-01（0-4）频率指令输入方法0、数字操作器1、模拟量端子2、MEMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC3、选择卡（CP-216）4、MEMOBUS传送,B1参数,B1-02运行指令输入方法选择0、数字操作器1、模拟量端子2、MEMOBUS传送（SI-K2）3、选择卡4、MEMOBUS传送B1-03停止方式选择0、减速停车1、自由滑车2、DC制动3、带计时器停车B1-04反转选择0、可以反转1、不能反转,C1-01加速时间1C1-02减速时间1C1-03加速时间2C1-04减速时间2C1-05加速时间3C1-06减速时间3C1-07加速时间4C1-08减速时间4C1-09快速停车时间C1-10加减速时间单位,C1调整参数,C6-01C6-03:载波频率上/下限C6-01:载波频率上限C6-02:载波频率下限C6-03:载波增益,C6调整参数,D1-01d1-08:速度选择D1-01指令1D1-02指令2D1-03指令3D1-04指令4D1-05指令5D1-06指令6D1-07指令7D1-08指令8D1-09点动频率D2-01D2-02：速度限D2-01上限D2-02下限,D.指令参数,E1-01E1-13：电机额定参安数E1-01inputvoltageE1-02motorselectionE1-03V/FselectionE1-04maxfrequencyE1-05maxvoltageE1-06baserequenceE1-07midfrequencyAE1-08midvoltageAE1-09minfrequencyE1-10minvoltageE1-11midfrequencyBE1-12midvoltageE1-13basevoltage,E1电机参数,E2-01motorratedcurrentE2-02motorratedslipE2-03motorno-loadcurentE2-04numberlfmotorpolesE2-05motorline-to-lineresistanceE2-06motorleakinductanceE2-07motoriron-coresaturationcoefficient1E2-08motoriron-coresaturationcoefficient2E2-09motormechanicallossE2-10motoriron-coreloss,E2-01E2-10电机动态参数,F任选功能参数,F1-01F1-14PGF1-01PGconstantF1-02operationselectionatPGopencircuit(0-3)0、减速停止1、自由滑行停止2、非常停止3、继续运行F1-03operationselectionatoverspeed0、减速停止1、自由滑行停止2、非常停止3、继续运行,F1-04operationselectionatdeviation0、减速停止1、自由滑行停止2、非常停止3、继续运行F1-05PGrotation0、电机正转时A相超前1、电机正转时B相超前F1-06PGdivisionrateF1-07integralvalueduringaccel/decelenable/disable0、无效1、有效,F1-08overspeeddetectionleverF1-09overspeeddetectiondelaytimeF1-10excessivespeeddeviationdetectionleverF1-11excessivespeeddeviationdetectiondelaytimeF1-14PGopen-cir-detectiontime,H.多功能端子定义参数,H1-01H1-06(3-8端子)设定范围0-77H2-01H2-03(设定范围0-37)H2-01(9-10端子)H2-02(25-27端子)H2-03(26-27端子)H3-01H3-12模拟量输入端子定义,L.保护参数,L1-01L1-02过载保护L1-01motorprotectionselection(0-1)0、电子热保护无效1、电子热保护有效L2-01L2-06瞬间掉电保护过载保护L6-01L6-06过转矩检测L7-01L7-04转矩限制,U1.实际信号监视参数,U1-01U1-38状态监视U1-01频率指令U1-02输出频率U1-03输出电流U1-04控制方式U1-05电机速度U1-06输出电压指令U1-07主回路直流电压,U2-01U2-14故障监视,U2-01现在发生的故障U2-02过去故障U2-03故障时频率指令U2-04故障时输出频率U2-05故障时的输出电流U2-06故障时的电机速度U2-07故障时输出电压指令U2-08故障时主回路直流电压U2-09故障时输出功率U2-10故障时力矩指令U2-11故障时输入端子运行状态U2-12故障时输出端子状态U2-13故障时运行状态U2-14故障时累计运行时间,U3-01U3-08故障记录,U3-01前一次故障内容U3-02前二次故障内容U3-03前三次故障内容U3-04前四次故障内容U3-05前一次故障发生到现在累计时间U3-06前二次故障发生到现在累计时间U3-07前三次故障发生到现在累计时间U3-08前四次故障发生到现在累计时间,5、故障分析及处理,AFault(故障),OC(overcurrent)短路、接地、加/减速时间过短motor容量过大GF(groundfault)INV输出接地、电机坏PUF(fuseopen)快熔断SC(shortcircuit)INV输出断路、MOTOR接地UV1(DCbusundervoltage)掉电、输入缺相、松动、电压波动过大UV2（controlpowerfault）控制电源掉电FP（inputphaseloss）输入缺相、松动PGO（PGopen）脉冲编码器断线或接线不正确,B.minorfault（故障警告）,OV(DCovervoltage)400V级800V加/减速时间太短，制动电阻功率太小，电阻发热UV（欠电压）OL1（motoroverload）加/减速成时间太短OL2（inverteroverload）加/减速时间太短，容量偏小OL3（overtorquedet1）过转矩,6、维修与保养,A.变频器有功率管、IC、电容、电阻、继电器、风扇组成，这些零件在正常使用环境中应用年限超过后也会发生特性变化和异常动作。因此日常保养及零件备件是必要的。B.故障类型（a）初期故障期（