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文档简介

1、1.变频器的分类变频器的分类 变频器分为:变频器分为: 交一交型交一交型 交一直一交型交一直一交型 a.交一交变频器可将工频交流交一交变频器可将工频交流 直接换成频率,直接换成频率,电压均可控制的交流,又称直接式变频器电压均可控制的交流,又称直接式变频器。b.交一直一交变频器则是先把工频交流电通交一直一交变频器则是先把工频交流电通过整流变成直流电,然后再把直流电变换成过整流变成直流电,然后再把直流电变换成频率,电压均可控制的交流电,又称为间接频率,电压均可控制的交流电,又称为间接型变频器。型变频器。 2.变频器的基本组成(交一直一交型)变频器的基本组成(交一直一交型)主电路主电路控制电路组成控

2、制电路组成变频调速技术的原理简单,实施却很困难,随着变频调速技术的原理简单,实施却很困难,随着大功率电力电子器件的发展,人们先后研究整大功率电力电子器件的发展,人们先后研究整流技术,斩波技术,逆波技术等,并在此基础流技术,斩波技术,逆波技术等,并在此基础上实现了变压变频技术,矢量控制变频技术,上实现了变压变频技术,矢量控制变频技术,直接转矩变频技术等,才使变频调速技术得以直接转矩变频技术等,才使变频调速技术得以快速发展快速发展。整流器整流器中间直流环节中间直流环节逆变器逆变器VD1VD6组组成三相不可成三相不可控控整流桥整流桥,220V系列采系列采用单相用单相全波全波整流整流桥电路;桥电路;3

3、80V系列采系列采用用桥式桥式全波全波整流电路整流电路。变频器的介绍 变频器:是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)滤波,逆变(直流变交流),制动单元,驱动电源,检测电源微处理单元等组成。3).什么是什么是U/f控制?说明控制?说明U/f控制的原理?控制的原理? 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,

4、严重时将烧毁电机。因此,频率磁回路饱和,严重时将烧毁电机。因此,频率与电压要成比例的改变,即改变频率的同时,与电压要成比例的改变,即改变频率的同时,控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一致,避免弱磁和磁饱和现象的产生,这种控制致,避免弱磁和磁饱和现象的产生,这种控制方式多用于风机,泵类节能型变频器方式多用于风机,泵类节能型变频器。 核心提示:核心提示: 在进行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是希望保持电动机中每极磁通量为额定值,并保持不变。如果磁通太弱就等于没有充分利用电动机的铁心,是一种浪费;如果过分增大磁通,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使

5、绕组过热,从而损坏电动机。 U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使U/f为常数, 在进行电动机调速时,通常要考虑的一个重要因素是希望保持电动机中每极磁通量为额定值,并保持不变。如果磁通太弱就等于没有充分利用电动机的铁心,是一种浪费;如果过分增大磁通,又会使铁心饱和,过大的励磁电流会使绕组过热,从而损坏电动机。 U/f控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压,通常是使U/f为常数,这样可使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的转矩、效率、功率因数不下降。变频器的U/f控制原理变频器的原理 变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单

6、元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变? *1: r/min 电机旋转速度单位:每分钟旋转次数,也可表示为rpm. 例如:2极电机 50Hz 3000 r/min 4极电机 50Hz 1500 r/min变频器原理 结论:电机的旋转速度同频率成比例 本文中所指的电机为感应式交流电机,在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

7、 另外,频率能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p n: 同步速度变频器的原理 f: 电源频率 p: 电机极对数 结论:改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率而不改变电压,频率降低时会使电机出于过电压(过励磁),导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时,电压却不可以继续增加,最高只能是等于电机的额定电压。 例如:为了使电机的旋转速度减半,把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz,这时变频器的输出电压就需要从400V

8、改变到约200V变频器的原理 2. 当电机的旋转速度(频率)改变时,其输出转矩会怎样? *1: 工频电源 由电网提供的动力电源(商用电源) *2: 起动电流 当电机开始运转时,变频器的输出电流 变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动 电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大,而当使用变频器供电时,这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。而当使用变频器时,变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的,所以电机起动电流和冲击要小些。 通常,电机产生的转矩要随频率的减小(速度降低)而减小。减小的实际数据在有的变频器手册中会给出说明。 通过使用磁通矢量控制的变频器,将改

9、善电机低速时转矩的不足,甚至在低速区电机也可输出足够的转矩。变频器的原理 3. 当变频器调速到大于50Hz频率时,电机的输出转矩将降低 通常的电机是按50Hz电压设计制造的,其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P60Hz时, X会相应减小 对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小. 同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调

10、速(额定电流不变最大转矩不变) 结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小. 变频器的原理 5. 其他和输出转矩有关的因素 发热和散热能力决定变频器的输出电流能力,从而影响变频器的输出转矩能力。 载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 降低载波频率, 电机的电流不会受到影响。但元器件的发热会减小。 环境温度:就象不会因为检测到周围温度比较低时就增大变频器保护电流值. 海拔高度: 海拔高度增加, 对散热和绝缘性能都有影响.一般1000m以下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.变频器的矢量控制6. 矢量控

11、制是怎样改善电机的输出转矩能力的? *1: 转矩提升 此功能增加变频器的输出电压(主要是低频时),以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失,从而改善电机的输出转矩。 $ 改善电机低速输出转矩不足的技术 使用矢量控制,可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz(对4极电机,其转速大约为30r/min)时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩(最大约为额定转矩的150)。 对于常规的V/F控制,电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加,这就导致由于励磁不足,而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足,变频器中需要通过提高电压,来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做转矩

12、提升(*1)。 转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压,电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。 矢量控制把电机的电流值进行分配,从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量(如励磁分量)的数值。 矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应,进行优化补偿,在不增加电流的情况下,允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。变频器的原理 1、什么是变频器? 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么? PWM是英文Pulse Width Mod

13、ulation(脉冲宽度调制)缩写,按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写,是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度,以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同? 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路变频器的注意事项 频率控制功能是变频器的基本控制功能。 控制变频器输出频率有以下几种控制方法: 面板控制 外接 模拟量通讯控制(电压控制;电流控制) 电阻调节控制变频器的注意事项 变频器具有多种不同的类型: 按变换环节可

14、分为交交型和交直交型; 按改变变频器输出电压的方法可分为 脉冲幅度调制(PAM)型和脉冲宽度调制(PWM)型; 按用途可分为专用型变频器和通用型变频器。变频器的注意事项 为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器具有频率增益功能。 电动机在不同的转速下、不同的工作场合需要的转矩不同,为了适应这个控制要求,变频器具有转矩补偿功能 有些设备需要转速分段运行,而且每段转速的上升、下降时间也不同,为了适应这些控制要求,变频器具有段速控制功能和多种加、减速时间设置功能。变频器的注意事项 某电动机在变频运行时需要回避1723 Hz 之间的频率,那么应设定回避频率值为_20Hz_,回避频率的范围为_3 H

15、z _ 变频器安装要求垂直安装,其正上方和正下方要避免可能阻挡进风、出风的大部件,四周距控制柜顶部、底部、隔板或其他部件的距离不应小于300 mm变频器的注意事项 有些设备需要转速分段运行,而且每段转速的上升、下降时间也不同,为了适应这些控制要求,变频器具有段速控制功能和多种加、减速时间设置功能。 变频器接点控制端子可由以下信号控制其通断: 接点开关控制;晶体管开关_;光电耦合器开关控制。变频器的注意事项 变频器的组成可分为主电路和控制电路。 变频器交流电源输入端子为L1、L2、L3,根据应用电压不同,可分为220V单相和380V三相两种规格,当三相时,接入L1、L2、L3的L1、L2、L3

16、端上,当单相时,接入L1、L2、L3的L1、L2、端上。 变频调速过程中,为了保持磁通恒定,必须保U/F=常数变频器的注意事项 变频器主电路由整流及滤波电路、逆变电路和制动单元组成。 变频调速时,基频以下的调速属于恒转矩调速,基频以上的属于 恒功率调速。 变频调速系统中禁止使用反接制动。 变频器的PID功能中,P指比例,I指积分,D指微分。变频器的注意事项 变频器的输出侧不能接移相电容或噪声滤波器浪涌吸收器,以免造成开关管过流损坏或变频器不能正常工作。 变频器与电动机之间不可连接控制电动机起动停止的开关,以免造成变频器空开 跳闸及损坏。 为了避免机械系统发生谐振,采用设置频率回避 的方法。变频

17、器的注意事项 工业洗衣机甩干时转速快,洗涤时转速慢,烘干时转速更慢,故需要变频器的段速控制功能。 变频器的加速时间是指从0Hz上升到最高频率所需的时间;减速时间是指从最高频率下降到0Hz所需的时间。 输入电源必须接到变频器输入端子L1、L2、L3 上,电动机必须接到变频器输出端子U、V、W 上。变频器的注意事项 直流电抗器的主要作用是改善变频器的输入电流的高次谐波干扰,防止电源对变频器的影响,保护变频器及抑制直流电流波动。 输出电磁滤波器安装在变频器和电机之间。抑制变频器输出侧的谐波电压。 常见的电力电子器件有(电力晶体管(GTR)、(绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、和(智能电力摸块器件(IP

18、M). 变频器的注意事项 目前在中小型变频器中,应用最多的逆变元件是(IGBT)电压调制方式为(正弦波脉冲宽度调制(SPWM). 变频安装场所周围震动加速度应小于(9.8m/s2) 变频器由(主电路)和(控制电路)组成。其主电路主要由(整流滤波电路),(逆变电路)和(制动单元)组成。变频器的注意事项 操作面板,键(启动 )键(停止 )键(点动 )键(功能键 ) 键(确认 )键(上升 )键(下降 )键(正反转切换) 变频器的节能运行方式只能用于U/f开环控制方式。 高压变频器指工作电压在3KV以上的变频器。 对电动机从基本频率向上的变频调速属于恒功率调速。变频器的注意事项 下列哪种制动方式不适用于变频调速系统反接制动 为了适应多台电动机的比例运行控制要求,变频器设置了频率增益功能。 为了提高电动机的转速控制精度,变频器具有转矩补偿功能。 变频器安装场所周围振动加速度应小于9.8m/s2 。 变频器的注意事项 变频器种类很多,其中按滤波方式可分为电压型和电流型

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