变频器实用实用教案实用教案

1、1l 交流电机(dinj)的调速方式 l 变频器的电路(dinl)结构 l 交流异步电机的调速原理 l 变频器的分类与特点 第1页/共44页第一页，共45页。2l 交流(jioli)电机的调速方式 l 变频器的电路(dinl)结构 l 交流异步电机的调速原理 l 变频器的分类与特点 第2页/共44页第二页，共45页。3 1. 异步电机 三相异步电机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。三相电源相与相之间的电压在相位(xingwi)上是相差120度的，三相异步电机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕

2、组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。 旋转磁场的转速为：n=60f/P第3页/共44页第三页，共45页。4 1. 1. 异步电机第4页/共44页第四页，共45页。5 2. 2. 同步电机第5页/共44页第五页，共45页。6 1.交流(jioli)电机的调速 基于节能角度，通常把交流调速分为高效调速和低效调速。高效调速指基本上不增加转差损耗的调速方式，在调节电机转速时转差率基本不变，不增加转差损失，或将转差功率以电能形式回馈(hu ku)电网或以机械能形式回馈(

3、hu ku)机轴；低效调速则存在附加转差损失，在相同调速工况下其节能效果低于不存在转差损耗的调速方式。第6页/共44页第六页，共45页。7分类(fn li)情况 第7页/共44页第七页，共45页。8异步电机的变极调速 第8页/共44页第八页，共45页。9电磁调速 电磁调速技术是通过电磁调速电机实现调速的技术。电磁调速电机( (又称滑差电机) )由三相异步电机、电磁转差离合器和测速发电机组成，三相异步电机作为原动机工作。该技术是传统(chuntng)(chuntng)的交流调速技术之一，适用于容量在0.550.55630kW630kW范围内的风机、水泵或压缩机。 第9页/共44页第九页，共45页

4、。10电磁(dinc)(dinc)调速 第10页/共44页第十页，共45页。11串 级 调 速串 级 调 速 的 典 型 调 速 系 统 有 两 种 ： 一 种 是 电 气 串 级 调 速 系 统 ， 另 一 种 是 电 机 串 级 调 速 系 统 。 电 气 串 级 调 速 电 路 是 由 异 步 机 转 子 一 侧 的 整 流 器 和 电 网 一 侧 的 晶 闸 管 逆 变 器 组 成 。 用 改 变 逆 变器 的 逆 变 角 来 调 节 异 步 机 转 速 ， 将 整 流 后 的 直 流 通 过 逆 变 器 变 换 成 具 有 电 网 频 率 的 交 流 ， 将 转 差 功 率 回 馈

5、电 网 。 电 机 串 级 调 速 电 路 是 把 转 子 整 流 后 的 直 流 作 为 电 源 接 到 一 台 直 流 电 机 的 电枢 ( d i n s h )( d i n s h ) 两 端 ， 用 调 节 励 磁 电 流 来 调 节 异 步 机 转 速 ， 直 流 机 与 异 步 机 同 轴 相 接 ， 将 转 差 功 率 变 为 直 流 器 的 输 入 功 率 与 异 步 机 一 起 拖 动 负 载 ， 使 转 差 功 率 回 馈 机 轴 。 电 机 串 级 调 速 的调 速 范 围 不 大 ， 又 增 加 了 一 台 直 流 电 机 ， 使 系 统 复 杂 化 ， 应 用 不

6、 多 。 电 气 串 级 调 速 系 统 比 较 简 单 ， 控 制 方 便 ， 应 用 比 较 广 泛 。第11页/共44页第十一页，共45页。12定子调压调速定子调压调速是用改变定子电压实现调速的方法来改变电机的转速，调度过程中它的转差功率(gngl)(gngl)以发热形式损耗在转子绕组中，属于低效调速方式。由于电磁转矩与定子电压的平方成正比，改变定子电压就可以改变电机的机械特性，与某一负载特性相匹配就可以稳定在不同的转速上，从而实现调速功能。 第12页/共44页第十二页，共45页。13转子串电阻(dinz)(dinz)调速第13页/共44页第十三页，共45页。14 变频(bin pn)(

7、bin pn)调速 第14页/共44页第十四页，共45页。15调速方式(fngsh)(fngsh)汇总 第15页/共44页第十五页，共45页。16l 交流电机(dinj)的调速方式 l 变频器的电路(dinl)结构 l 交流异步电机的调速原理 l 变频器的分类与特点 第16页/共44页第十六页，共45页。17 N0=60f/p N0=60f/p（同步电机） N=N0(1-s)=60f/P(1-s) N=N0(1-s)=60f/P(1-s)（异步电机）式中：f-f-频率；p-p-极对数；s-s-转差率（0 03%3%或0 06%6%）。由转速公式可见，只要设法改变三相交流电机的供电(n (n d

8、in)din)率f f，就十分方便地改变了电机的转速N N。实际上仅仅改变电机的频率并不能获得良好的变频特性。第17页/共44页第十七页，共45页。18感应(gnyng)(gnyng)电机稳态模型:T:T型等效电路 第18页/共44页第十八页，共45页。19感应(gnyng)(gnyng)电机稳态模型: :简化等效电路 第19页/共44页第十九页，共45页。20感应电机稳态模型(mxng):(mxng):简化等效电路 第20页/共44页第二十页，共45页。21基频以下(yxi)(yxi)调速 基频以上调速 第21页/共44页第二十一页，共45页。22矢量(shling)(shling)控制与D

9、TCDTC控制 第22页/共44页第二十二页，共45页。23l 交流电机(dinj)的调速方式 l 变频器的电路(dinl)结构 l 交流异步电机的调速原理 l 变频器的分类与特点 第23页/共44页第二十三页，共45页。24交流变频调速技术是强弱电混合、机电一体的综合性技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输(chun sh)，因此它的共性技术必定分成功率转换和弱电控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略的硬、软件开发问题，在目前状况下主要全数字控制技术。第24页/

10、共44页第二十四页，共45页。25通用(tngyng)(tngyng)变频器的构造 1. 主回路 包括(boku)整流部分、直流环节、逆变部分、制动或回馈环节等部分。 第25页/共44页第二十五页，共45页。26通用(tngyng)(tngyng)变频器的构造 2. 控制回路控制回路包括变频器的核心软件算法电路(dinl)、检测传感电路(dinl)、控制信号的输入输出电路(dinl)、驱动电路(dinl)和保护电路(dinl)组成。第26页/共44页第二十六页，共45页。27通用(tngyng)(tngyng)变频器的构造 2. 控制回路控制回路包括变频器的核心软件算法电路(dinl)、检测传

11、感电路(dinl)、控制信号的输入输出电路(dinl)、驱动电路(dinl)和保护电路(dinl)组成。第27页/共44页第二十七页，共45页。28l 交流电机(dinj)的调速方式 l 变频器的电路(dinl)结构 l 交流异步电机的调速原理 l 变频器的分类与特点 第28页/共44页第二十八页，共45页。29根据(gnj)(gnj)变频器的变流环节的不同进行分类 ：（1）交直交变频器交直交变频器是先将频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率任意可调的三相交流电，又称间接式变频器。目前应用广泛(gungfn)的通用型变频器都是交直交变频器。（2）交交变频器交交变频器就是把频率固定的

12、交流电直接转换成频率任意可调的交流电，而且转换前后的相数相同，又称直接式变频器。 第29页/共44页第二十九页，共45页。30根据直流电路的储能环节（或滤波方式(fngsh)(fngsh)）分类频器的变流环节的不同进行分类 ：（1）电压型变频器电压型变频器的储能元件为电容(dinrng)器，其特点是中间直流环节的储能元件采用大电容(dinrng)，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。 （2）电流型变频器电流型变频器的储能元件为电感线圈，因此其特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制

13、电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流型变频器。第30页/共44页第三十页，共45页。31 根据电压(diny)(diny)的调制方式分类 （1）正弦波脉宽调制（SPWM）变频器正弦波脉宽调制变频器是指输出电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，且载频信号用等腰三角波，而基准信号采用(ciyng)正弦波。中、小容量的通用变频器几乎全都采用(ciyng)此类变频器。 （2）脉幅调制（PAM）变频器脉幅调制变频器是指将变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电压的幅值，而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式。 第31页/共44页第三十一页

14、，共45页。32根据输入(shr)(shr)电源的相数分类 （1）三进三出变频器变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属此类。 （2）单进三出变频器变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电，俗称“单相变频器”。该类变频器通常容量较小，且适合在单相电源(dinyun)情况下使用，如家用电器里的变频器均属此类。 第32页/共44页第三十二页，共45页。33根据负载转矩特性(txng)(txng)分类 （1）P型机变频器适用于变转矩负载的变频器。（2）G型机变频器适用于恒转矩负载的变频器。（3）P/G合一型变频器同一种机型既可以使用变转矩负载，又可以适用于恒转矩负载；同时(tn

15、gsh)在变转矩方式下，其标称功率大一档。第33页/共44页第三十三页，共45页。34根据应用场合(chng h)(chng h)分类 （1）通用变频器通用变频器的特点是其通用性，可应用在标准异步电机传动、工业生产及民用、建筑等各个领域。通用变频器的控制方式，已经(y jing)从最简单的恒压频比控制方式向高性能的矢量控制、直接转矩控制等发展。（2）专用变频器专用变频器的特点是其行业专用性，它针对不同的行业特点集成了可编程控制器以及很多硬件外设，可以在不增加外部板件的基础上直接应用于行业中。比如，恒压供水专用变频器就能处理供水中变频与工频切换、一拖多控制等。第34页/共44页第三十四页，共45

16、页。35根据系统应用(yngyng)(yngyng)分类 （1）部件级变频器又称元器件级变频器。如ABB的ACS400系列变频器，能够非常方便地当作(dn zu)电气元器件来实现其调速功能。（2）工程型变频器又称自动化级变频器。如西门子的6SE70系列、ABB的ACS800系列、AB的powerflex7系列。第35页/共44页第三十五页，共45页。36根据(gnj)(gnj)系统应用分类 1. 输入侧的额定数据变频器输入侧的额定数据包括以下内容：（1）输入电压U(IN)即电源侧的电压。在我国，低压变频器的输入电压通常为380V（三相）和220V（单相）。此外，变频器还对输入电压的允许波动范围

17、作出规定(gudng)，如10%、-15%+10%等。（2）相数如单相、三相。（3）频率f(IN)即电源频率（常称工频），我国为50Hz。频率的允许波动范围通常规定(gudng)5%。第36页/共44页第三十六页，共45页。37根据系统(xtng)(xtng)应用分类 2. 输出侧的额定数据变频器输出侧的额定数据包括以下内容：（1）额定电压U(N)因为变频器的输出电压要随频率而变，所以，U(N)定义为输出的最大电压。通常它总是和输入电压U(IN)相等的。（2）额定电流I(N)变频器允许长时间输出的最大电流。（3）额定容量S(N)由额定线电压U(N)和额定线电流I(N)的乘积决定：S(N)=1.

18、732U(N)I(N)（4）容量P(N)在连续(linx)不变负载中，允许配用的最大电机容量。必须注意：在生产机械中，电机的容量主要是根据发热状况来定的。在变动负载、断续负载及短时负载中，只要温升不超过允许值，电机是允许短时间（几分钟或几十分钟）过载的，而变频器则不允许。所以，在选用变频器时，应充分考虑负载的工况。（5）过载能力指变频器的输出电流允许超过额定值的倍数和时间。大多数变频器的过载能力规定为：150%，1min。可见，变频器的允许过载时间与电机的允许过载时间相比，是微不足道的。第37页/共44页第三十七页，共45页。38发展(fzhn)(fzhn)： 交流变频器自20世纪(shj)60年代左右在西方工业化国家问世以来，到现在已经在中国得到了大面积的普及，并业已形成60亿元以上的年销售规模。根据变频器在不同行业的应用特点，很多厂家都推