《变频器应用技术》教案20119

1、教 案 首 页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次一（1）授课方法讲授教具教学内容绪论§1-1三相异步电动机§1-2 三相异步电动机的起动和制动教学目的1掌握课程性质、内容；2复习三相异步电动机的相关知识。重点、难点重点：三相异步电动机在变频的同时须变压的原因；难点：变频调速的两种情况。复习提问三相异步电动机旋转磁场的转速、转差率、转速；三相异步电动机的机械特性曲线及其特殊点； 三相异步电动机的起动和制动方法。作业习题： 1-5、1-6、1-9课后小结1变频器的概念、用途、发展历程、应用现状、发展趋势；2课程内容、特点及学习的要求；3三相异步电动机的起动、制动和调速方法

2、；4变频调速的种类及特点。教 案 附 页教 案 内 容附 记绪 论一、概述 “变频器应用技术”是“数学”、“物理”、“电工基础”、“电子技术”、“电力电子技术”、“电力拖动”、“电气控制”等课程的后续课程，同时又与 “交直流调速系统”、“控制技术”等专业课程有着横向联系。变频器是由计算机控制电力电子器件、将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备，用以驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。二、变频器的发展历程1直流调速系统的优缺点：调速系统结构简单、调速平滑、调速性能好，但直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便。2交流调速系统的优缺点：电动机结构简单、工作可靠、价格低廉、规格较多

3、，但调速不连续。3变频器的诞生和发展：基于交流异步电动机连续调速的设想，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术的发展而发展。三、我国变频器的应用现状1起步较晚；2目前，进入“黄金时期”；3变频调速的效果：节能、提高速度和精度、提高生产率和产品质量、延长设备使用寿命、增加使用者的舒适度；4变频器的应用目前不足十分之一，原因是变频器应用人才的缺乏。四、变频器的发展趋势1向专用型方向发展；2向人性化方向发展；3易用性不断提高；4功率结构模块化；5智能化；6内置电抗器减小谐波影响。五、课程的性质和任务“变频器应用技术”是一门应用性较强的专业课程，课程的主要任务5分钟：强调变频器的概念5分钟：讲授5分

4、钟：强调变频器的应用现状5分钟：讲授、举例2分钟教 案 附 页教 案 内 容附 记是使学生牢固掌握变频器应用的基础知识和正确安装使用变频器的基本技能。六、课程特点及学习的要求1涉及面广 变频器是高科技的产品，技术含量高；2实践性强 侧重变频器的外部应用；3变频器的选择、安装、程序编制需要相互协调，细小的疏忽可能会导致严重后果；4学习中要处理好以下几个关系：（1）理论分析的基础性、连贯性与实用性；（2）与其他专业课程的关系：纵向、横向；（3）具体的应用方法与一般的应用能力前者是学习的形式，后者是学习的目的。5要求与考核标准（1）课堂要求；（2）作业要求；（3）成绩评定a、作业、测验成绩；b、实验

5、报告成绩；c、技能测验成绩；d、课堂讨论成绩；e、期末试卷成绩；第一章 基础知识第一节 三相异步电动机在变频调速拖动系统中，使用的电动机大多数是三相异步电动机。一、三相异步电动机结构及工作原理1结构定子：定子铁心、定子绕组；转子：转子铁心、转子绕组、转轴。2旋转磁场与转差率（1）旋转磁场8分钟10分钟：以复习方式讲解教 案 附 页教 案 内 容附 记旋转磁场的产生；旋转磁场转速（同步转速n1）：n1=601/p 式中：n1旋转磁场转速，又称为同步转速，单位为r/min；1电源的频率，单位为Hz；p电动机的磁极对数。n1的旋转方向与电源的相序相同；（2）转差率s根据转子结构不同电动机分为 笼型异

6、步电动机：变频调速中采用 线绕型异步电动机：变频调速中较少采用转速差n n =n1-n式中：n-转子的转速n1-旋转磁场的转速转差率s s=(n1-n)/n1起动瞬间，n =0，s =1；额定转速运行时，s很小，约为0.020.06；空载运行时，n略小于n1，s 0。（3）转子转速n n=(1-s)601/p总结影响转子转速n的因素及三相异步电动机的调速方式。二三相异步电动机的电磁特性1.感应电动势E1 E1=4.44K1N11m=U1+U式中: E1定子绕组的感应电动势有效值 K1定子绕组的绕组系数，K1<1 N1定子每相绕组的匝数1定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率 m主磁通可见

7、：E11m 将U忽略，则E1U11m 5分钟：以复习方式讲解教 案 附 页教 案 内 容附 记2.U1/1 =常数异步电动机工作时一般要求其转矩恒定，因此要在额定电压、额定频率以及额定磁通下进行设计。其主磁通m选在铁芯磁化曲线的接近饱和处，其值基本不变。如1下降，U1不变，则m上升进入磁化曲线的饱和区，引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏。如1上升，U1不变，则m下降，将使工作电流下降。由于电流的下降，电动机的输出转矩不足。为了保持电动机的m不变，必须使U1与1的比值保持恒定，即U1/1 =常数 转矩补偿：变频器在1很低时，U1也很低。此时定子绕组上的电压降U在电压U1中所占的比例增加，将

8、使定子电流减小，从而使m减小，这将引起低速时的输出转矩减小。可用提高U1来补偿U的影响，使E1/1不变，即m不变，这种控制方法称为电压补偿，也称为转矩补偿。三、三相异步电动机的机械特性电动机的电磁转矩T与转子转速n之间的关系，称为电动机的机械特性，即n=（T） 如图所示。下面讨论曲线上几个特殊的转矩：Tst、TN、TM四、三相异步电动机的调速方法1变极调速：属有级调速，调速级数很少。只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。2变转差率调速：变转差率调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。具体的实现方法有转子串电阻的串级调速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。但随着s的增大，

9、电动机的机械特性会变软，效率降低。5分钟：强调U1/1 =常数的原因5分钟：以复习方式讲解10分钟：主要讲授变频调速的两种情况教 案 附 页教 案 内 容附 记3变频调速：变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后的不改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。其机械特性如图1-3所示。图中的机械特性可分成两种情况 基频以下的恒磁通（转矩）变频调速基频：指电动机的额定频率。在基频以下调速时，采用U/控制方式以保持主磁通m的恒定。且此过程中，TM恒定，电动机带动负载的能力不变，转速差n基本不变，所以调速后的机械特性平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于恒转矩调速。当1较低时，电动机的带动负载能

10、力会变小，可采用电压（转矩）补偿方法来提高电动机带动负载的能力，其机械特性曲线如下图虚线所示。 基频以上的弱磁（恒功率）变频调速由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升高时，定子电压不可能随之升高，只能保持在额定值不变。这样必然会使m随着1的升高而下降，类似于直流电动机的弱磁调速。由于TM（U1/1）2，保持U1恒定时，TM随着1的升高而下降，因此电动机的带负载能力减小；随着1的升高，m下降，电磁转矩T下教 案 附 页教 案 内 容附 记降，而转速上升，属于近似恒功率调速。第二节 三相异步电动机的起动和制动一、起动1.要求： 有不太大的起动电流 足够大的起动转矩动态转矩T很小但实

11、际情况恰恰相反2起动方法： 直接起动：起动电流大，约为IN的47仅适用于小容量的电动机； 降压起动： 自耦变压器降压起动；串电阻或电抗器降压起动；Y-降压起动； 低频起动：降低电动机的起动频率。3. 低频起动的优点：转速差n被限制在一定的范围，起动电流也被限制在一定范围内，动态转矩T很小，起动过程平稳。二、制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转子转速n方向相反的状态。制动方式： 直流制动：又称能耗制动，制动目的是使电动机停止转动，可用于变频调速系统；回馈制动：又称再生制动，制动目的是使电动机稳速运行，可用于变频调速系统；反接制动：可使电动机快速停车，通常不用于变频调速系统；1直流制动(1)直流

12、制动原理简介。(2)直流制动过程 由电动运行状态的A点平跳至曲线的B点，在制动转矩和负载转矩共同作用下沿着曲线减速，直到n=0，直流制动结束。(3)实质 将转子中储存的机械能转换成电能，并消耗在转子电阻5分钟：以复习方式讲解15分钟：重点讲解回馈制动教 案 附 页教 案 内 容附 记上。 (a) 直流制动的原理 (b) 直流制动的机械特性曲线图中 为原电动运行状态机械特性曲线；为直流制动运行状态机械特性曲线2回馈制动(1) 回馈制动原理 (2) 回馈制动的条件：n>n1 起重机下放重物时：重力作用使电动机转速n沿曲线增加，使n>n1变频调速过程中的瞬间：由于机械惯性，电动机转速n来

13、不及变化，使n>n1（1降低后对应的转速）工作点由A点平跳至C 点，使电动机沿着曲线减速。(3) 回馈制动的实质： 将轴上的机械能转换成电能，回馈给电源。曲线第一象限为电动机电动运行状态；曲线第二象限起重机下放重物时电动机处于回馈制动状态；曲线第二象限频率降低时电动机处于回馈制动状态。5分钟：小结、作业教 案 首 页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次一(2)授课方法讲授教具教学内容§1-3 电力电子器件简介§1-4 脉冲宽度调制（PWM）原理教学目的1. 了解各种电力电子器件结构及特性；2. 掌握脉宽调制的基本原理及逆变电路的变压变频原理；重点、难点重点：脉宽调

14、制的基本原理难点：逆变电路的变压变频原理。复习提问1. 三相异步电动机在变频的同时须变压的原因；2. 变频调速的两种类型及各自适宜的负载类型；作业习题：1-7、1-13、1-15课后小结1常见IGBT等电力电子器件结构和特性的介绍；2. 脉宽调制的基本原理：面积等效原理；3SPWM逆变电路的变压变频原理。教 案 附 页教 案 内 容附 记第三节 电力电子器件简介在定性分析变频电路时，可将电力电子器件作为理想开关来对待。常见的电力电子器件有如下几种：一、晶闸管（SCR）1结构与电路符号： 电气图形符号 内部等效电路 伏安特性曲线2特性：其伏安特性是指SCR的阳极阴极之间电压和阳极电流关系。3.

15、通与关断条件:是极和阴极间承受正向电压时，在门极和阴极间也加正向电压。当阳极电流上升到掣住电流（使晶闸管由关断到导通的最小电流）后，门极电压信号即失去作用，若撤去门极信号，晶闸管可继续导通；使晶闸管阳极电流IA小于维持电流IH，管子会自然关断。维持电流IH是保持晶闸管导通的最小电流。4优缺点：SCR属于电流控制型元件，其缺点是控制电路复杂、庞大，工作频率低，效率低等。SCR的优势在于电压、电流容量较大，目前仍广泛应用在可控整流和交-交变频等变流电路中。二、门极可关断晶闸管（GTO）1结构：GTO是一种多元功率集成器件，它是由十几个甚至数百个共阳极的小GTO元组成。小GTO元内部是PNPN四层半

16、导体结构，它的三个引出极也分别为阳极A、阴极K、门极G，其电气图形符号如下图所示。2特性: 其伏安特性是指GTO的阳极阴极之间电压和阳极电流关系。与SCR的特性相似。3导通与关断条件：导通条件与SCR相同，但关断时门极需要负脉冲。4优缺点：GTO属于电流控制型元件，其缺点是驱动功率大，驱5分钟：复习提问4分钟：以复习方式讲解4分钟：强调器件特点教 案 附 页教 案 内 容附 记动电路复杂；关断控制易失败，工作频率不够高，一般在10KHz以下。它的优势在于电压、电流容量较大，目前其电压可达到6000V、电流可达到6000A，多应用于大功率高压变频器。三、电力晶体管（GTR）1结构单管GTR结构与

17、普通的双极结型晶体管类似，多采用NPN结构，其电气图形符号如图所示。变频器用的GTR一般是GTR模块，它是将两只或四只、六只甚至七只单管GTR或达林顿式GTR的管芯封装在一个管壳内，这样的结构是为了耐高压、大电流，开关特性好。 2特性GTR的伏安特性曲线表示GTR的基极电压和集电极电流的关系。3导通原理:和普通晶体管一样，是一种电流放大器件，有三种基本工作状态，即截止、放大、饱和。在变频电路中，GTR作为开关器件，应在截止（关）和饱和（开）两种状态之间交替，不允许工作在放大状态，否则管子的功耗将增大数百倍，使管子过热损坏。4.优缺点：工作频率较低，一般在510KHz。它又属于电流驱动型器件，其

18、驱动功率大，驱动电路复杂，而且GTR耐冲击能力差，易受二次击穿损坏。目前GTR的应用一般被绝缘栅双极晶体管（IGBT）所替代。四、电力场效应晶体管（MOSFET）1结构电力场效应晶体管（MOSFET）的三个引出极为：源极S、漏极D、栅极G。变频器使用的电力场效应晶体管一般是N沟道增强型，其电气图形符号如图所示。3分钟：强调器件特点8分钟：重点讲解与单极性晶体管的不同之处教 案 附 页教 案 内 容附 记 2特性其伏安特性曲线反映了输出电压uDS和输出电流iD的关系，也称之为输出特性曲线。 3工作特点：栅极电压uGS控制漏极电流iD：当0uGSUGS(th)（开启电压）时，管子截止，无iD；当u

19、GSUGS(th) ，uDS加正压，管子导通，；DS越大则iD越大，在相同的uDS下，uGS越大，iD越大；uGS与iD的关系称为电力场效应晶体管(Power MOSFET)转移特性，其曲线如图所示。3优缺点：MOSFET属于电压驱动型器件，输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单；开关速度快，开关频率可达500KHz以上。缺点是电流容量小，耐压低。五、 绝缘栅双极晶体管（IGBT）1结构IGBT是MOSFET和GTR取长补短相结合的产物，具有栅极G、集电极C、和发射极E的三个引出端。等效电路和电气图形符号。输入回路：电压控制型，控制信号为uGE，输入阻抗高，栅极电流iG约为零，驱动功率小；输出回

20、路：为IGBT的主电路，与GTR相同，工作电流为iC。5分钟：强调器件特点教 案 附 页教 案 内 容附 记2特性IGBT的输出特性曲线反映了输出电压uCE和输出电流iC的关系。 3工作特点：工作在开关状态时，在阻断状态和饱和导通状态之间转换，不允许在放大状态停留。当uGEUGE(th)（开启电压）时，IGBT截止，无iC；当uGEUGE(th) 时，uCE加正压，IGBT导通，其输出电流iC与驱动电压uGE基本呈线形关系。如图1-12b所示为IGBT的驱动电压uGE与输出电流iC的关系，此曲线称为IGBT的转移特性曲线。4优缺点：优点是输出特性好，开关速度快，工作频率高，一般可达到20KHz

21、以上，通态压降比MOSFET低，输入阻抗高，耐压、耐流能力比MOSFET和GTR提高，最大电流可达1800A，最高电压可达4500V。在中小容量变频器电路中，IGBT的应用处于绝对的优势。六、集成门极换流晶闸管（IGCT）IGCT是GTO的派生器件，其基本结构在GTO的基础进行了改进，如特殊的环状门极、与管芯集成在一起的门极驱动电路等等。使IGCT不仅具有与GTO相当的容量，而且具有优良的开通和关断能力。目前，4000A、4500V及5500V的IGCT已研制成功。在大容量变3分钟：简介教 案 附 页教 案 内 容附 记频电路中，IGCT被广泛应用。七、智能功率模块（IPM）IPM是将大功率开

22、关器件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内，是电力集成电路的一种。这种功率集成电路特别适应逆变器高频化发展方向的需要，而且由于高度集成化，结构紧凑，避免了由于分布参数、保护延迟所带来的一系列技术难题。目前，IPM一般以IGBT为基本功率开关元件，构成单相或三相逆变器的专用功能模块，在中小容量变频器中广泛应用。第四节 脉冲宽度调制（PWM）原理一、脉冲宽度调制技术的概念1脉冲宽度调制（缩写为PWM）技术：是按照一定的规则和要求对一系列脉冲宽度进行调制，来得到所需要的等效波形。2PWM控制的目的：通过对逆变电路输出脉冲的宽度进行调制，使之与正弦波等效，从而驱动相应得负载工作。二、PW

23、M技术的基本原理1PWM技术的理论基础：采样控制理论中的面积等效控制原理2脉宽调制波SPWM：将一个正弦波电压分为N等份，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，脉冲的宽度与正弦波的大小成正比，这样得到的脉冲列，就是SPWM波。根据采样控制理论，N值越高（即脉冲频率越高），SPWM越接近正弦波，但脉冲频率一方面受变频器中开关器件工作频率的限制，另一方面频率太高，电磁干扰增大，要带来一些新的问题。3实际应用中SPWM波的形成：调制方法：利用载波和调制波相的比较方式来确定脉宽和间隔 调制波ur ： 所希望生成的正弦波载波： 等腰三角波或锯齿波4按照调制脉冲的极性关

24、系，PWM逆变电路的控制方式分3分钟：简要介绍5分钟：讲授15分钟：本节重点内容教 案 附 页教 案 内 容附 记 单极性控制: 任一时刻载波与调制波的极性相同，在任意半个周期SPWM波单方向变化 ；ur uT时，有脉冲；ur uT时，无脉冲双极性控制：载波双方向变化，在任意半个周期SPWM波双方向变化；ur uT时，正脉冲；ur uT时，负脉冲三、单相桥式SPWM逆变电路分析。单相桥式SPWM逆变电路如图1-15所示。1.单极性SPWM控制单极性SPWM控制方式：在任一半个周期中，SPWM波只在一个方向变化的控制方式。其波形如图116所示。设定载波uT、调制波ur，则： 在ur正半周，让VT

25、1一直保持通态，VT4保持断态。当uruT时，控制VT3为通态，负载输出电压uo=Ud；当uruT时，控制VT3为断态，负载输出电压uo=0，此时负载电流可以经过VT1与VD2续流。 在ur负半周，让VT4一直保持通态，VT1保持断态。当uruT时，控制VT2为通态，负载输出电压uo=-Ud；当uruT时，控制VT2为断态，负载输出电压uo=0，此时负载电流可以经过VT4与VD3续流。图中uof为uo的基波分量。改变ur的幅值，调制波的脉宽将随之改变，从而改变输出电压的大小；改变ur的频率，输出电压的基波频率随之改变，既可调压又可调频。15分钟：分析电路工作过程教 案 附 页教 案 内 容附

26、记2. 双极性SPWM控制双性SPWM控制方式：在任一半个周期中，SPWM波在正、负两个方向交替变化的控制方式。如图1-17a所示。设定调制波ur、载波uT，载波uT改为正负两个方向变化的等腰三角波，当uruT时，给VT1和VT3导通信号，而给VT2和VT4关断信号，负载输出电压uo=Ud；当uruT时，给VT2和VT4导通信号，而给VT1和VT3关断信号，负载输出电压uo=-Ud。得到的SPWM波uo如图117(b)所示。改变ur的幅值和频率，既可调压又可调频。四、变频器的三相桥式SPWM逆变电路电路如图118所示。15分钟：强调调压与调频同时进行教 案 附 页教 案 内 容附 记控制方式：

27、双极性控制。开关器件：IGBT。负载：感性负载。工作原理：1调频原理载波uT：U、V、W三相调制信号公用。调制信号urU、urV、urW：为三相正弦波。调频：改变三相调制信号urU、urV、urW的频率，输出频率改变。控制过程：以U相为例，当urUuT时，给VT1导通信号，给VT4关断信号，则U相负载的的输出电压uUN=Ud/2；当urUuT时，给VT4导通信号，给VT1关断信号，则U相负载的输出电压uUN=Ud/2。VT1和VT4的驱动信号始终是互补的。当给VT1（VT4）加导通信号时，可能是VT1（VT4）导通，也可能是二极管VD1（VD4）续流导通，这由感性负载中原来电流的大小和方向决定

28、。V相和W相的控制方式和U相相同，只是相位上相差120°。uUN、uVN和uWN的波形如图119(b)所示。线电压uUV的波形可由uUN-uVN得出。若求负载的相电压可由式uUN =uUN-(uUN+uVN+uWN)/3求得，其波形略。2调压原理变频器的调压和调频是同时进行的。当将三相调制信号urU、urV、urW的频率调低（高）时，三个信号的幅度也相应变小（大），使得调制信号的U/为常数，或按照设定的要求变化。若调制信号的幅度变小，则变频器的输出脉冲宽度变窄，等效电压变低；若调制信号的幅度变大，则变频器的输出脉冲宽度变宽，等效电压变高。结论：变频器的调压调频过程是通过控制三相调制信

29、号的频率和幅度进行的。注意：同一相上下两个桥臂的驱动信号要求先加关断信号，再延迟t时间，才给另一个施加导通信号。延迟时间t的长短由功率开关器件的关断时间决定，但要尽可能短，由于延时越长使输出PWM波偏离正弦波的程度越大。教 案 附 页教 案 内 容附 记5分钟：小结、作业教 案 首 页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次二(1)授课方法讲授、实物拆卸教具教学内容§1-5 变频器的组成§1-6 变频器的分类教学目的1掌握变频器的内部电路结构；2掌握变频器各组成部分的功能及工作原理；3了解变频器的各种分类方法。重点、难点重点：变频器主电路的结构及各组成部分的功能；难点：外部

30、控制端子的作用。复习提问试述二极管整流电路的工作原理；说出几种常用的电力电子器件，并简要说明其工作原理；什么是脉宽调制技术？有哪几种控制方式？作业习题： 1-16、1-17课后小结1. 变频器主电路各组成部分的作用及工作原理；2变频器控制电路各部分的作用；3各种外部端子的作用；4变频器的分类方法及分类。教 案 附 页教 案 内 容附 记第五节 变频器的组成变频器组成： 主电路控制电路一、主电路1整流电路组成：VD1VD6。功能：将工频交流电整流为脉动直流电。整流原理：二极管整流过程。2滤波电路组成：C1、C2、R1、R2。8分钟：复习提问5分钟：展示变频器实物的结构25分钟：强调各部分的作用教

31、 案 附 页教 案 内 容附 记功能：将脉动直流电变为较平滑的直流电。原理：电容滤波原理、电阻分压原理。3逆变电路组成：VT1VT6、VD7VD12。功能：将直流电变为频率和电压可调的三相交流电。逆变原理：IGBT可控开关、SPWM原理。4指示电路组成：R4、HL。5制动单元组成：VT7、R5功能：消耗电动机制动过程中的回馈能量，保护变频器。制动单元工作原理：电动机制动时，回馈电流通过VD7VD12给C1、C2充电。当电容两端电压升到一定程度时，计算机控制VT7 导通，电容通过R5和VT7放电，电阻发热消耗能量，电容两端电压降低，电动机制动。6输入端子：R、S、T，连接电源。7输出端子：U、V

32、、W，连接电动机。二、控制电路指为主电路提供控制信号，以完成电路输出调节、各种保护，实现输出指示的弱电电路。如图1-20下半部分。各部分功能：1主控制板：单片机，变频器的控制中心，其功能主要有七类。2操作面板包括键盘及显示屏等。25分钟：对照实物，用实验板简要演示教 案 附 页教 案 内 容附 记(1) 键盘：进行运行操作或程序预置，其上有运行键；模式转换键；读出、写入键；数据增减键；位移键；复位键；数字键。(2) 显示屏：显示控制面板提供的各种显示数据。有两种LED数码显示屏：显示无单位的数字量和简单的英文代码；液晶显示屏：显示数字和文字。显示屏显示的数据类型： 运行数据：运行时的各种输出数

33、据。功能参数码：编程时的功能代码和数据。故障代码：故障状态下的故障代码。3电源为控制电路提供直流电源。其内部电源具有电压稳定性好，抗干扰能力强等优点，并与主电路有很好的电气隔离。4外部端子 主电路的端子 输入端子：R、S、T 输出端子：U、V、W控制电路的端子 输入端子 输入模拟控制端子：接收模拟信号调节运行频率 输入接点控制端子：接收开关信号进行运行控制。 输出端子 输出监视端子：输出开关信号用于报警或运行状态指示。 输出指示端子：输出与频率成正比的模拟信号，用于指示各种输出数据三、接地问题 变频器各部分均有独立的接地端，这些接地端不能连接在一起。主电路接地端：PE输入接点控制端子接地端：C

34、M输入模拟控制端子接地端：GND 四、RS485通信接口用于多个变频器之间，或变频器与计算机之间进行联网控制。3分钟教 案 附 页教 案 内 容附 记第六节 变频器的分类一、按变换环节分 交-直-交型：低压变频器通用，调节频率范围较宽。 交-交型：变换效率高，可调频率范围窄，用于低速大容量的调速系统。二、按改变变频器输出电压的方法分 PAM型：脉冲幅度调制，少用。 PWM型：脉冲宽度调制，多用。三、按电压的等级分 低压变频器：220V460V，一般为中小容量。 高压大容量变频器： 电压等级有3 kV 、6 kV 、10 kV。 类型有高-低-高型和直接高压型。四、按滤波方式分 电流型：电感滤波

35、，适用于大容量变频器。电压型：电容滤波，适用于小容量变频器。五、按用途分 专用型：为具体应用而设计，使用面窄、价格低、操作简单。通用型：用于机械传动调速，功能齐全、性能好、价格贵。章小结1变频器的用途、组成及各部分的工作原理；2变频调速过程中电动机对变频器的要求； 3变频调速的种类；4常见电力电子器件主要特点；5脉宽调制技术的基本原理及调制过程，变频器的调压、调频原理。18分钟：讲授5分钟：章小结3分钟：作业、答疑教 案 首 页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次二(2)授课方法讲授、演示教具教学内容§2-1 变频器频率设置的方法§2-2 与频率有关量的功能及设置方法教

36、学目的1掌握变频器控制运行频率的四种方法；2深刻理解与频率有关量的功能的含义，了解其功能设置方法；重点、难点重点：运行频率的设置方法；难点：加速曲线、减速曲线的设置。复习提问1变频器主电路有哪几部分组成，各部分有何功能？2三相异步电动机的起动、调速各有什么要求？作业习题：2-2、2-3、2-5课后小结1控制运行频率的四种方法；2设置极限频率、加速时间、减速时间、加速曲线、减速曲线、回避频率、段速频率、频率增益、频率偏置的意义及设置方法。教 案 附 页教 案 内 容附 记第二章 通用变频器功能介绍变频器是一个应用电器，其设置的各种功能参数均要符合电动机的运行要求。第一节 频率控制功能控制变频器输

37、出频率有四种方法：1由操作面板上的功能键控制频率2通过功能参数码进行预置3由操作面板上的功能电位器控制频率4由外端子控制频率 模拟量控制端子控制 模拟量控制接点控制端子控制 数字量控制 选择何种设置方法由变频器的功能参数值决定。第二节 与频率有关的功能设置与频率有关的功能包括：极限频率、加速时间、减速时间、加速曲线、减速曲线、回避频率、段速频率、频率增益、频率偏置等的设置。一、极限频率极限频率包括 1 最高频率fmax：变频器允许输出的最高频率，一般为电动机的额 定频率；2基本频率fb：又称基准频率或基底频率，只有在 U/f模式下才设定。它是指当输出电压U=UN时，f达到的值fN，一般为额定频

38、率。fmax、 fb与电压U的关系如图2-2： 电动机在一定的场合应用时，其转速应该在一定范围内，超出此范5分钟：复习提问10分钟：讲解与演示8分钟：重点讲授各种频率的概念及设置目的教 案 附 页教 案 内 容附 记围会造成事故或损失， 3上限频率fH和下限频率fL上限频率fH：允许变频器输出的最高频率。下限频率fL：允许变频器输出的最低频率。设置fH、fL的目的：限制变频器的输出频率范围，从而限制电动机的转速范围，防止由于错操作造成事故。设置 fH、fL后变频器的输入信号与输出频率之间的关系如图2-3 所示。X指输入模拟量信号，电压或电流。 XXL时，f=fL；XLXXH 时，f随X的变化而

39、成正比的变化；XXH时，f=fH；变频器驱动的电动机采用低频起动，为了保证电动机正常起动而又不过流，变频器须设定加速时间。电动机减速时间与其拖动的负载有关，有些负载对减速时间有严格要求（举例），变频器须设定减速时间。二、加速时间和减速时间1加速时间和减速时间的理论定义(两种定义方法)其一：变频器输出频率从0上升到基本频率fb所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从基本频率fb下降至0所需要的时间，称为减速时间。其二：变频器输出频率从0上升到最高频率fmax所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从最高频率fmax下降至0所需要的时间，称为减速时间。2变频器的实际加减速时间一般小于等于理论

40、设定的的加减速时间。 12分钟：重点讲授设置加/减速时间的必要性教 案 附 页教 案 内 容附 记3加速时间设定的原则及方法加速时间设定原则：兼顾起动电流和起动时间，一般情况下负载重时加速时间长，负载轻时加速时间短。加速时间设置方法：用试验的方法，使加速时间由长而短，一般使起动过程中的电流不超过额定电流的1.1倍为宜。有些变频器还有自动选择最佳加速时间的功能。4减速时间设定的必要性及设置原则重负载制动时，制动电流大可能损坏电路，设置合适的减速时间，可减小制动电流；水泵制动时，快速停车会造成管道“空化”现象，损坏管道。减速时间的设定原则：兼顾制动电流和制动时间，保证无管道“空化”现象。5变频器在

41、不同的段速可设置不同的加减速时间。三、加速曲线和减速曲线1加速曲线有三种加速曲线：(1) 线性上升方式 频率随时间呈正比的上升，适用于一般要求的场合。(2) S型上升方式 先慢、中快、后慢，起动、制动平稳，适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。(3) 半S型上升方式 正(下)半S型上升方式：适用于大惯性负载。反(上)半S型上升方式：适用于泵类和风机类负载。2减速曲线与加速曲线类似3组合曲线的设置根据不同的机型可分为三种情况：(1) 只能预置加、减速的方式，曲线形状由变频器内定，用户不能自由设置。(2) 用户可选择不同加、减速时间的S区（如0.2S、0.5S、1S等）。(3) 用户可在一定

42、的非线性区内设置时间的长短。15分钟：讲授并举例教 案 附 页教 案 内 容附 记四、回避频率（跳跃频率、跳转频率）1.回避频率的概念：变频器跳过而不运行的频率，一般情况下一个系统可设三个以上。2设置回避频率的必要性：避免系统共振。3设置回避频率的方法设定回避频率的上端和下端频率：如43Hz、39Hz，则回避39Hz43Hz；设定回避频率值和回避频率的范围：如41Hz、3Hz，则回避38Hz44Hz；只设定回避频率：回避频率范围由变频器内定。五、段速频率设置功能1段速控制功能指不同时间段对应的输出频率不同，它是通用变频器的基本功能。举例说明。2. 段速运行控制必须的参数段速频率、段速时间、段速

43、开始指令、段速运行模式，一般有41610分钟：讲授12分钟：举例、演示、讲解教 案 附 页教 案 内 容附 记段。3段速功能的设置与执行段速功能的设置有两种方法： 按程序设置 设置和执行步骤为：设置段速频率设置段速时间设置加速时间设置减速时间设置运转方向设置运行模式按运行键 由外端子控制 设置和执行步骤为：设置运行控制模式设置具体的控制端子设置各段速频率用控制端子确定各段速运行时间。六、频率增益和频率偏置功能1频率增益 频率增益指上限输出频率对应的输入电压与最大外输入模拟控制信号的比率，即f/X。外输入模拟控制信号指由模拟控制端子输入的信号，电压05V，010V；电流420mA。设置频率增益功

44、能的目的：使在相同的输入信号作用下，各个变频器的输出频率不同，主要用于控制多台变频器的比例运行。2频率偏置 频率偏置是指输入模拟控制信号和输出频率不同时为0的现象，分为正向偏置和反向偏置两种情况。正向偏置：输入模拟信号为0时输出频率大于0；反向偏置: 输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。设置频率偏置的目的：配合频率增益调整多台变频器联动的比例精度，也可作为防止噪声的措施。12分钟：本节重点，强调概念和作用教 案 附 页教 案 内 容附 记七、载波频率设置1复习脉宽调制技术，明确载波频率可以在一定的范围内进行调整。2载波频率过高和过低的危害：变频器在出厂时都设置一个较佳的频率，没有必要时可以不

45、作调整。2分钟4分钟：小结、作业教 案 首 页课程名称变频器应用技术班级计划课时2周次三(1)授课方法讲授、演示教具教学内容§2-3 U/f控制与转矩补偿、转差补偿控制；§2-4 矢量控制功能§2-5 运行控制与制动功能；§2-6 其他控制功能教学目的1深刻理解转矩补偿、转差补偿、制动功能、瞬停再起功能的意义及设置方法；2了解变频器矢量控制功能的实质，掌握设置矢量控制功能应符合的条件重点、难点重点：转矩补偿、瞬停再起功能的意义；难点：矢量控制功能的实质。复习提问1. 控制变频器运行频率的方法有哪几种？2. 加速曲线有几种？各适用于什么样的负载？3. 设置

46、回避频率、频率增益、频率偏置各有何作用？作业习题：2-6、2-7课后小结1转矩补偿、转差补偿、瞬停再起功能的意义及设置方法；2变频器矢量控制功能的实质；3. 变频器的制动功能、过载保护功能。教 案 附 页教 案 内 容附 记第三节 U/f控制与转矩补偿、转差补偿控制交流异步电动机是按照额定电压、额定电流、额定频率进行设计的，在任何频率下运行时不能过流，否则将引起磁饱和。一、U/f控制方式U/f控制方式是指在变频调速过程中为了保持主磁通的恒定，而使U/f=常数的控制方式，这是变频器的基本控制方式。二、转矩补偿功能转矩补偿：在U/f控制方式下，变频器利用增加输出电压来提高电动机转矩的方法。转矩补偿

47、的作用：输出频率较低时，输出电压下降，定子绕组电流减小，电动机转矩不足，提高变频器的输出电压即可补偿转矩不足；不同工作场合对变频器的输出转矩要求不同，需要转矩补偿。常用的补偿方法：1在额定电压和基本频率下线性补偿 起动电压从0提升到最大值的20%，通过步进的方法设置。2在额定电压和基本频率下分段补偿 起动过程中分段补偿，有正补偿、负补偿两种。 正补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的上方，适用于高转矩起动运行的场合。 负补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的下方，适用于低转矩起动运行的场合。使用时通过预置调用。3平方率补偿 补偿曲线为抛物线，低频时在标准U/f曲线的下方，高频时在标准U/f曲线的上方，多用

48、于风机和泵类负载的补偿，达到节能8分钟：复习提问2分钟：复习讲解10分钟：举例讲授教 案 附 页教 案 内 容附 记运行的目的。通过步进的方法设置。三、电压自动调整功能（AVR）电压自动调整功能是指电网电压波动时，为了保持电动机的转矩不变而自动调整变频器输出电压和频率的功能。此功能可根据需要设置为“有”或“无”。 四、节能运行控制功能1节能运行控制功能是指变频器将检测到的电动机运行状态与变频器中储存的标准电动机的参数进行比较，从而自动给出最佳工作电压的过程。2变频器预置为节能运行时，必须满足的条件：(1) 变频器中已储存有标准电动机参数，且配用的电动机与标准电动机参数相吻合。若两者相差较大，必须根据实际电动机的参数重新预置。(2) 变频器节能运行时，动态性能较差，因此多用于转矩较稳定的负载中。(3) 节能运行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3. 节能运行的预置方法：“有”或“无”；有的还需预置搜索范围、搜索周期、搜索电压增量等参数。五、转差补偿功能1转差补偿：当电动机转速随着负载转矩增加(降低)而下降(升高)时，变频器的输出频率自动升高(降低)，以补偿电动机转速变化的过程。 2转差补偿的目的：提高电动机的转速控制精度。3转差补偿的设定范围一般