变频器原理与应用35

电力电子技术第35讲复习指导复习指导本节主要内容：口结合教材回顾已学习的内容•王兆义.变频器应用与实训指导.高等教育出版社,2005•G120操作手册（简明版）电子文档口系统地列出每章的主要知识点口明确每章的复习重点口学时：1哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.2电力电子技术复习指导■课程性质“变频器原理与应用”是一门应用性较强的专业课程•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”、“PLC控制技术”等专业课程有着横向联系。■课程的主要任务•掌握变频器的结构和工作原理。•掌握安装、调试变频器的基本技能。•掌握设计变频调速系统的基本方法。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.3电力电子技术哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.4电力电子技术复习指导第1章基础知识■变频器的概念：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■变频器的用途：用于驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速。■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等哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.5电力电子技术复习指导本章主要内容：§1.1三相异步电动机§1.2三相异步电动机的起动和制动§1.3电力电子器件简介§1.4脉冲宽度调制（PWM）原理§1.5变频器的组成和分类哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.6电力电子技术复习指导■异步电动机的调速原理哈尔滨工业大学远程教育电力电子技术文件：变频器原理与应用35.7■异步电动机的特性Ui/有=常数，才能使电动机正常工作＞耗能型变频(他控式、自控式)//调压'(1-S)一串电阻电磁转差离合器串级设备费用高变极有级调速n

=(1-S)n1=6°'(P复习指导■异步电动机的三种调速方式的比较＞变极调速•实现方法：改变定子绕组的接线方式。•缺点：有级调速。＞变转差率调速•适应对象：线绕型异步电动机或滑差电动机。•实现方法：串级调速、调压调速等。•缺点：随着S的增大，电动机的机械特性会变软，效率降低。＞变频调速•实现方法:通过改变电动机的电源频率进行调速•优点：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。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.8电力电子技术复习指导■异步电动机变频调速时的机械特性(f<fN=const)•f<fn:恒转矩调速;•f>fn:恒功率调速;图1・5变频调速时的机械特性哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.9电力电子技术复习指导■三相异步电动机的起动和制动"直接起动Y|降.压一•动三相异步电动机的起动方式I低频起动”直流制动口三相异步电动机的制动方式］回馈制动＜反接制动哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.10电力电子技术复习指导■（交直交）变频器的结构**—二极管整I宣流

~pwm-I—•嵌二~流电路

___|逆变电路匕斐竺）■脉冲宽度调制（缩写为PWM）技术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。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.11电力电子技术复习指导■三相桥式SPWM逆变电路的结构图1.25三相桥式逆变电路哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.12电力电子技术复习指导调制信号为三相正弦波■SPWM调制原理载波公用WN•调压方法：改变三相调制信号的幅度•控制方式双极性SPWM•调频方法：改变三相调制信号的频率哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.13电力电子技术复习指导■变频器的组成和分类口变频器的主电路整流、滤波、逆变、制动口变频器的控制电路主控制板、操作面板、电源、输入端子、输出端子、通信接口口变频器的分类变换环节、电压等级、用途哈尔滨工业大学远程教育■「，文件：变频器原理与应用35.14电力电子技术复习指导第2章通用变频器的功能本章主要内容：介绍通用变频器的主要功能§2.1频率控制功能§2.2U/f控制功能§2.3矢量控制功能§2.4运行控制与保护功能§2.5变频器的闭环运行§2.6变频器的外部接线哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.15电力电子技术复习指导■变频器的频率控制功能口频率给定方式•通过操作面板-模拟输入端子：频率增益与偏置•开关输入端子：多段速控制功能口保护功能•上、下限频率、回避频率•加、减速时间和曲线哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.16电力电子技术复习指导■变频器的U/f控制功能>U/f控制方式U/仁常数的控制方式s%----------°A/>该方式下的特殊控制功能•转矩补偿功能•节能运行控制功能•转差补偿功能哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.17电力电子技术复习指导■变频器的矢量控制功能A矢量控制是变频器的一种高性能的控制方式，其控制原理类似于直流电动机。A矢量控制的原理•将定子电流人为分解为两个相互垂直的矢量；（即励磁电流和转子电流）；•然后用他励直流电动机的控制方式去控制交流异步电动机。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.18电力电子技术复习指导■变频器的运行控制与保护功能A运行控制•点动控制：正向点动，反向点动•长动控制：启动，停止，反转•制动方式：回馈制动、直流制动》保护功能•瞬时停电再起动功能•过载保护功能哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.19电力电子技术复习指导■变频器的转速闭环控制功能•转速闭环控制的优点：提高速度控制的精度。•测速元件：光电编码器（简称PG）转动轴信号输出线图2-16光电编码器频率给定图2-17转速闭环控制系统哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.20电力电子技术复习指导■变频器的PID控制功能APID调节器比例(P)、积分(I)、微分(D)调节器的总称•比例调节器：用于提高响应速度，但存在静差。•积分调节器：无静差，但使系统响应滞后。•微分调节器：补偿系统的滞后特性。三者结合，取长补短就构成了PID调节器。＞采用PID调节器闭环控制系统•变频器的PID功能一般内置在变频器中。•PID调节器的反馈信号：来自压力传感器、速度传感器、流量传感器等的测量信号。•PID的输出信号：用来控制变频器的速度等变量。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.21电力电子技术复习指导■变频器的外部接线A主电路的端子的功能与接线A控制端子的功能与接线•模拟量控制端子•开关量控制端子哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.22电力电子技术复习指导第3章西门子通用变频器本章主要内容：以西门子为例（同时参照富士变频器），器的产品性能和基本使用方法。§3.1西门子变频器概述§3.2西门子变频器的电气连接§3.3西门子变频器的调试方法§3.4G120的快速调试和参数识别§3.5G120的应用调试哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.23学习变频电力电子技术复习指导■西门子G120变频器组成•模块化结构：功率模块（PM）和控制单元（CU）分体设计。这种变频器单元的自由组合能力在同等产品中是独一无二的！PowermoduleControlUnit哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.24电力电子技术复习指导■西门子G120变频器控制单元的型号CU240S•为高级的控制单元•完成变频器的闭环控制功能。CU240E•为基本的控制单元。•用于一些普通的应用场合。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.25电力电子技术复习指导■西门子G120变频器功率单元的型号PM240(3相.400VAC0.37一

110kW)■外形尺寸FSA到FSF■内置制动单元PM250(3相.400VAC5.5一

75kW)■新特点：再生能量回馈，可以将再生能量回馈电网哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.26电力电子技术复习指导■功率模块PM240的接线•电源输入端子：LLL2、L3,PE•负载输出端子：U2、V2、W2,PE•外接制动电阻：DCP、R2•抱闸继电器的驱动电路A、BPM250不需外接制动电组图3.6PM240接线图哈尔滨工业大学远程教育文件：变PE3〜DCP/R1_11/W1/L3cpuvvL2制动电阻0s功率模块PM240M3〜经过抱闸继电器的直流24V抱闸继电器380V到480V3相交流L1L2L3U1/1_1丄_丄_丄"级内置〔:盤器JR2TDCN复习指导+10V於部电源输入HOF接口PROFIBU5地址DIP开美控制单元CU240SDP■控制单元CU240SDP的接线哈尔滨工业大学远程教育3A|0+>4.7k欧姆A|O-10A11+11AI1-5DI16DI4U24VIPTC/KTY匸匸、20COMI25COMI320VOSO20mA最大5Q。欧姆。到20mA最大mo欧甥只能为低电压(30V,500mA)DO2P£^0123NC^22CQMINODg柠业Il8NC1.13AQO-126_AO1+127AO1-DI3UDVEzNC-Lin”j14PTC*匸二I15PTC.112AOO+ullJdc:-一Blm-o复习指导■变频器的调试方法•变频器的功能是以参数的形式加以体现•变频器的功能越丰富，对应的参数越多，变频器的适应性就越强。•通过修改变频器的参数值，使变频器适用于所应用的场合，该过程称为变频器的调试•在调试中，可利用操作面板、调试软件等工具修改变频器的参数。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.29电力电子技术复习指导■西门子G120变频器的操作面板150.00反转键：使电机速度反向点动键：使电机点动运行参数键：进入要访问的参数增大键：增大所显示的数值减小键：减小所显示的数值功能键：显示其它信息停止键：使电机停止启动键：使电机启动哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.30电力电子技术复习指导■G120的调试步骤A快速调试：基本参数的配置。.电源参数，电机参数•变频器运行方式：命令/设定值来源•电机工作特点：最小频率/最大频率及上升斜坡/下降斜坡时间。•调速控制方式：矢量控制、U/F控制A电机参数识别、控制参数计算：优化控制性能A应用调试：使调速系统与负载更好地匹配。•输入、输出端子的功能•频率给定功能：固定频率选择、跳转频率•运行控制功能：点动哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.31电力电子技术复习指导第4章变频器控制电路本章主要内容：变频器使用时要根据具体应用情况，配备相应的控制电路。本章学习基本控制电路，为应用奠定基础。§4.1变频器启动与正反转控制§4.2变频器并联控制电路§4.3变频器制动及保护控制电路§4.4变频器多段速控制电路§4.5工频一变频切换控制电路哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.32电力电子技术复习指导■变频器的正反转控制＞采用按钮和继电器构成接点式逻辑控制电路LIL2L3，也可以采用PLC来实现。A为配合控制电路，需设定控制端子的功能图4-2变频器的正反转控制电路原理图•SB1按钮变频器通电•SB2按钮变频器断电•SB3按钮正转启动•SB4按钮反转启动•SB5按钮电机停止•KA1继电器正转控制•KA2继电器反转控制KM©M哈尔滨工业大学远程教育FWDCOMUVWRST©J3OB30CKArn3OB30CKA复习指导■变频器并联控制电路1由模拟电压输入端子控制的并联运行VRFCOMRS+1VRFCOMKxV/IVlFWDCOMUVw图4-3变频器并联控制电路原理图复习指导LIL2L3■变频器并联控制电路2由升降速端子控制同速KM运行KA30CDOWNMKADOWNMCOMUVWCOMUVWR:FWDUPr^ioBSBHKAl^TSB12KA2^TSB21ka^TSB22KA2^TIRSTFWD.UP[_30B3oc图4-4升、降速端子控制同速运行哈尔滨工业大学远程教育术复习指导■变频器的制动控制电路＞变频器的停止方式OFF1,OFF2,OFF3＞电阻制动电路＞电磁抱闸制动电路哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.36电力电子技术复习指导L112L330A33FWDGNDUVW©HAM¬SOB_REST变频器----O-220VC0M1¥000YQ01Y002¥003COM2¥004Y005Y006Y007COM3¥010YOUVD12YOB■PLC多段速运行控制电路用PLC控制变频器的分段速运行，使用方便，运行可靠哈尔滨工业大学远程教育FX2系列PLCCOMFrprRUNUDOO知01E_X—*T*VD02亠—rn—XD03XD04加05yD06COMrrr烦0EHDUryrrp-X—EEm如12MB知14刘）15MD16EMO17FX2洲*PLC复习指导第5章变频器的选择与安装本章主要内容：变频器选择和安装方面的基本知识。§5.1负载的机械特性及传动机构§5.2变频器的选择§5.3变频器的谐波干扰§5.4变频器常用电磁选件§5.5变频器的安装§5.6变频器的维护保养与故障处理哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.39电力电子技术复习指导■变频器选择的依据A首先是：功能、容量、质量等性能指标A其次是：品牌、价格A最后选具体型号■不同负载下变频器的选择＞风机、泵类负载变频器的选择＞机械传动系统变频器的选择■不同应用场合下确定变频器容量的原则A连续运行场合A频繁加减速运行的场合＞电流变化不规则的场合A多台电动机共用一台变频器供电的场合哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.40电力电子技术复习指导■变频器运行时产生的谐波干扰•输入侧：整流使电流的脉动性很大，产生大量谐波。A降低电源的供电质量A干扰同一电源的用电设备；•输出侧：是一系列的矩形波，这些矩形波含有丰富的高次谐波成份。A会产生电磁辐射干扰无线电设施A会使电动机的绝缘下降，铜损和铁损增加A谐波电流会改变电磁转矩，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出频率，并发出噪声。哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.41电力电子技术复习指导LIL2L3\-----空气断路器（无胳丝断路器）接触器触点交流输入电抗器[IIlb------电磁滤波器2—制动电阻—直流母抗器■电磁选件的作用A防止电磁干扰》提高功率因数A协助电机制动图5-18电磁选件连接图dpi变频器UVWOTQ

0RS哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.42电力电子技术复习指导■变频器的安装A主电路控制开关及导线线径选择＞变频器的安装环境、安装方向和空间、在多粉尘现场的安装＞安装布线■变频器的维护保养与故障处理A变频器的日常巡视＞变频器的定期维护与保养＞变频器的故障处理哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.43变频器电力电子技术复习指导第6章变频器应用实例本章主要内容：变频器在工程上的应用实例。§6.1变频器在恒压供水中的应用§6.2变频器在电梯中的应用哈尔滨工业大学远程教育文件：变频器原理与应用35.44电力电子技术复习指导-380V■变频调速恒压供水系统30CKMCN512113KM23KM121拖3供水系统电路图图6-2继电器扩展板4310g87-220VQ||