中冶南方变频器培训.精讲PPT课件

.,1,变频器基础知识介绍,沈琪凡,.,2,电气传动控制系统,变频器主要特点,电气参数的定义,变频器组成和分类,培训目录,.,3,电气传动基础知识-系统框图,以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流(直流)电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统,.,4,电气传动基础知识-发展趋势,直流调速系统的特点：调速理论简单，对控制系统的要求较低，但直流电机本身易损坏、难维护且造价较高。交流调速系统的特点：调速理论复杂，实现较困难，但交流电机本身运行可靠、坚固耐用且价格低廉。,直流电机,交流电机,.,5,电气传动基础知识目的和意义,目的通过改变电动机频率和电压改变电机的速度和输出转矩，从而达到生产工艺的要求,意义,.,6,变频器基础知识-定义和分类,按变换环节分:(1)交-交变频器把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频器。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。虽然大功率交交变频器得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。它在传统大功率电机调速系统中应用较多。(2)交-直-交变频器先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电，又称间接式变频器。交直交变频器比较常见，由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。由于控制方法和硬件设计等各种因素，交直交变频器在一般自动化控制领路应用比较广泛。,.,7,变频器基础知识-定义和分类,按直流环节的储能方式分（对交直交）:(1)电流型直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。(2)电压型直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。,.,8,变频器基础知识-系统拓扑结构,.,9,变频器基础知识-主回路拓扑结构,.,10,变频器基础知识-主要电器元件,整流桥：,大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母线电压也会波动。启动电阻：变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输出。有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。,.,11,变频器基础知识-主要电器元件,直流电抗器：,直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈,因其通过的电流为直流电流,故亦成为直流扼流圈.直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污染.通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合标准,这是一种低成本的方案.母线电容：变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输出。有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。,.,12,变频器基础知识-主要电器元件,制动单元：,制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动逆变桥：逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT绝缘珊双极型晶体管.,.,13,变频器的基本参数-输入参数,输入电压：即工频电网电压，根据世界各国电网电压标准的不同，变频器的输入电压大致划分为110V220V、380V480V和660V690V三个电压等级。输入频率：即工频电网频率，一般为50Hz或者60Hz。输入电流：即变频器交流输入侧电流的大小，该电流与变频器的功率因数有着较大的关系，如果变频器内置交流电抗器或者直流电抗器时，该输入电流可以相应减小。,.,14,变频器的基本参数-输出参数,输出电压：一般从0变频器输入电压，在满输出时需要考虑过调制。输出电流：由变频器所带电机的电流所决定，一般变频器输出电流要高于被驱动电机的电流，从而保证变频器能够长期稳定的运行。输出频率：通常情况下，输出频率为050Hz，需要弱磁时，可以输出更高的频率，最高输出频率受载波比限制。,.,15,变频器的基本参数-电气参数,调速范围：通常指能保证额定运行状态下允许的最大频率范围。通常电机运行速度总有一个上限，所以此定义更多的是要强调变频器的低频特性。比如一台电机额定频率为50Hz，如果变频器能保证电机在低频0.05Hz都有满转矩，那么可以说调速范围是1：1000。启动转矩：当给处于停止状态下的电动机加上电压时的瞬间，电动机产生的转矩称为起动转矩。它表征了电动机的启动能力，在辊道输送和起重升降等场合有一定的要求。,.,16,变频器的基本参数-电气参数,过载能力：指变频器在超过自身额定输出电流时的工作能力，输出电流的能力主要取决于电容器的大小和逆变功率元件如IGBT的容量以及变频器散热的效果，评价标准有过载倍数、过载时间和过载周期。,.,17,变频器的控制方式-V/f控制,V/f恒定控制是在改变电动机电源频率的同时，改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持恒定，在较宽的调速范围内，电动机的效率、功率因数不下降。由于是控制电压与频率的比值，因此称为V/f控制。V/f恒定控制变频器结构非常简单，但是这种变频器不能达到较高的控制性能，而且在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。,.,18,变频器的控制方式-矢量控制,矢量控制是一种高性能交流电动机控制方式，它基于交流电动机的动态数学模型，通过测量和控制交流电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对交流电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制交流电动机转速的目的。,.,19,变频器的控制方式-转矩控制,与转速控制不同，转矩控制主要控制电动机的输出转矩而不是转速，转矩控制只有在有矢量反馈控制的条件下才能进行。由于转矩控制方式只能控制电流的大小，所以，在通常的转速控制系统中，转矩控制主要用于起动或停止的过渡过程中，过渡过程完成后也需转换成转速控制方式。例如牵引机车和电梯、张力控制。,.,20,变频器研发的亮点-卓越的性能指标,控制性能：转速脉动、转速精度、转矩响应等，反映了软件控制水平电气性能：调速范围、启动转矩、过载能力等，反映了硬件输出能力,.,21,变频器研发的亮点-灵活的软件架构,开放灵活的软件架构软件采用模块化设计，大量的算法和功能通过功能块实现，这些功能块可通过参数设置实现自由连接，通过参数互联，充分满足用户的各种各样的应用需求方便快捷的宏操作标准宏和自定义宏使用户提高了参数设置效率，大大减少了调试工作量，为用户节约了时间强大的自由编程功能加、减、乘、除、与、或、非、定时器、计时器和RS触发器等常规自由功能块的出现，使得用户可以非常方便的实现基本逻辑运算，从而实现简单的PLC功能，减低了用