《变频器张春强》PPT课件.ppt

变频器技术 原原则:轻理理论、重基本概念、旨在解决、重基本概念、旨在解决实际问题内容内容:变频器的基本原理、器的基本原理、应用技用技术、维护修理修理第一部分 三相异步电动机一一.异步异步电动机机变频调速的基本原理速的基本原理定子定子转子转子 鼠笼式鼠笼式1绕线式绕线式:三相转子绕组三相转子绕组 可串电可串电阻阻定子绕组、铁芯、机座定子绕组、铁芯、机座.结构结构2.旋旋转磁磁场:当三相对称的电流流入三相定子绕组后，电动机当三相对称的电流流入三相定子绕组后，电动机内便会产生旋转磁场内便会产生旋转磁场。方向方向:相序决定相序决定 大小大小:电流决定电流决定 转速转速:f1=50 P 1 2 3 4 工频工频 n0=3000 1500 1000 750(亦称同步转速亦称同步转速)3 3.异步电动机的旋转异步电动机的旋转 通入三相电源通入三相电源 产生旋转磁场产生旋转磁场 转子导条切割转子导条切割磁场磁场 产生感应电动势产生感应电动势(电流电流)带电导体在磁场中带电导体在磁场中 产生电磁力产生电磁力 对轴心产生二个方向相反、大小相对轴心产生二个方向相反、大小相等的电磁转矩等的电磁转矩 转子旋转转子旋转4.转速转速 转子与旋转磁场有相对运动是电动机旋转的原因转子与旋转磁场有相对运动是电动机旋转的原因5.调速方法调速方法（1）.改变极对数改变极对数P 调速电机调速电机（2）.改变转差率改变转差率S 滑差电机滑差电机（3）.改变频率改变频率 f1 变频调速变频调速(称异步电动机称异步电动机)输输 出出三相三相 50Hz三相三相0-50(200)Hzn-380V等效正弦波等效正弦波 实际实际PWM波波输输 入入正弦波正弦波380V6 6.异步异步电动机机变频调速速(实际应用用)第二部分变频器基本原理变频器的基本器的基本结构构 所有所有变频器其基本器其基本结构相同，但具体构相同，但具体电路各有差异。路各有差异。A.A.主主电路路(主回路主回路)整流整流电路路:将三相交流将三相交流电变成脉成脉动直流直流电滤波波电路路:使脉使脉动直流直流电成成为较平滑的直流平滑的直流电 电容器容器 电压型型变频器器 电感器感器 电流型流型变频器器限流限流电路路:限止限止刚接通接通电源源时的充的充电电流，以流，以 保保护整流二极管整流二极管制制动电路路:吸收吸收泵生生电压和增大和增大电机制机制动转矩矩逆逆变电路路:在在驱动电路的控制，将直流路的控制，将直流电变成成 交流交流电.滤波元件滤波元件B.B.控制控制电路路保保护电路路:由取由取样、放大、放大、处理三部分理三部分电路路组成成驱动电路路:把把CPU送出的送出的PWM信号信号进行行电压和和功功 率放大，控制逆率放大，控制逆变电路中六个开关器件路中六个开关器件I/O电路路:处理理变频器器对外外输入和入和输出相关信号的出相关信号的 电路路操作面板操作面板:一是用于一是用于显示，另外作示，另外作为操作操作键盘CPU:变频器的核心器的核心电路，按照相关信号控制路，按照相关信号控制变频器的工作器的工作 开关开关电源源:向控制向控制电路提供所需的直流工作路提供所需的直流工作电压第三部分变频器的使用变频器的控制方式变频器的控制方式 变频器的输出电压必须与输出频率按比例变化。变频器的输出电压必须与输出频率按比例变化。忽略定子绕组漏阻抗忽略定子绕组漏阻抗,每相定子绕组上的电动势则每相定子绕组上的电动势则 U1E1=4.44K1w1f1m=Kf1m 设设 U1=C 不变不变 则则m 1/f1 f1 m Tm 电动机功率变小电动机功率变小 定子电流增大定子电流增大 涡流严重涡流严重 所以所以 必须使必须使 m=C 要求要求U1/f1=C f1 m 磁饱和磁饱和 发热发热1.U1.U1 1/f1 1=C =C 控制方式控制方式因因为 U1=Z1I1+E1 f1较高高时 U1较大大 Z1I1影响影响较小小 f1较低低时 U1较低低 Z1I1影响影响较大大 对于于风机水机水泵型型负载能能满 使用中使用中发现节能效果能效果显著著,同同时控制也方便，广泛控制也方便，广泛应用用于于电力拖力拖动(恒恒转矩或恒功率矩或恒功率负载)。（1）.采用低采用低频补偿,将将Z1I1补上上2）.E1/f1=C 控制方式控制方式2.2.矢量控制方式矢量控制方式目的目的:达到直流达到直流调速的性能速的性能方法方法:仿直流仿直流调速速 励磁励磁电流流 控制磁控制磁场 电枢枢电流流 控制控制转矩矩交流交流电动机机转换成直流成直流电动机机 励磁励磁电流分量流分量 转矩矩电流分量流分量直流调速直流调速交流电流分解交流电流分解（一）交流电动机转换成直流电动机（一）交流电动机转换成直流电动机 （2 2）构思框）构思框图3.3.直接直接转矩控制方式矩控制方式对于拖于拖动系系统而言而言TMTL nTMTL nTM=TL n不不变TM电机机转矩矩TL负载转矩矩 n 电机机转速速 电机的机的电磁磁转矩矩TM决定于决定于电机的定子磁机的定子磁链和和转子磁子磁链。通通过检测到的定子到的定子电压和和电流直接在定子流直接在定子坐坐标下可下可计算出算出电动机的机的电磁磁转矩。矩。转速和速和转矩的矩的测量量值与与给定定值进行比行比较，通，通过磁通磁通调节器和器和转速速调节器控制逆器控制逆变器的开关状器的开关状态，获取取相相应的空的空间电压矢量，由空矢量，由空间电压矢量直接矢量直接 控控制制电机的机的转速和速和电磁磁转矩，达到矩，达到调速的目的。速的目的。变频器的器的应用用1.变频器的器的选择 U/f 控制方式控制方式 一般性能的一般性能的调速速 矢量矢量 直接直接转矩矩 高性能的高性能的调速速 风机机 水水泵型型 伺服型伺服型 高高压型型 专用用设备型型通用变频器通用变频器 专用变频器专用变频器 2.2.变频器容量的选择变频器容量的选择一拖一：一般与电动机的功率相同一拖一：一般与电动机的功率相同 以下情况需要高一档次以下情况需要高一档次:六极六极 八极电机，加减速时间八极电机，加减速时间较短，启动转矩要大。较短，启动转矩要大。同时启动同时停止同时启动同时停止 不同时启动不同时停止不同时启动不同时停止一拖几一拖几3.3.变频器功能参数的器功能参数的设置置无特殊要求默无特殊要求默认“出厂出厂设置置”，按要求重新，按要求重新设置置主要功能参数名主要功能参数名词解解释 (1)基本基本频率率 电动机机电源的源的额定定频率率 (2)最高最高频率率指指给定信号定信号为最大最大值时变频器的器的 输出出频率率 (3)上、下限上、下限频率率变频器的器的输出出频率被限制在率被限制在这两个两个频率之率之间既既 当当XXL fx=fL,，XXH fx=fH操作面板控制，效果相同操作面板控制，效果相同(4)回避回避频率率能使能使调速系速系统产生共振或震生共振或震动较大大 的的输出出频率率(5)点点动频率率调试点点动时的的输出出频率，一般率，一般较低低(6)上升上升时间指指变频器启器启动到到输出最高出最高频率所需率所需 的的时间 (7)下降下降时间变频器从最高器从最高频率下降到零率下降到零频率率 需的需的时间(8)上升，下降方式上升，下降方式 线性方式性方式 S型方式型方式(反反)半半S型方式型方式(反反)正常正常(停止停止)停止停止时输出出频率逐率逐渐 下降下降 自由滑行自由滑行停止停止时变频器停止器停止输出出 离离线：输入相关入相关电机参数机参数 在在线：可以随温度：可以随温度变化而自化而自动修正修正 参数，使运行保持参数，使运行保持稳定定(9)停止方式停止方式(10)自整定自整定4.4.变频器器输出出频率的几种控制方法率的几种控制方法 操作面板控制操作面板控制电压控制控制 0-5V(0-10V、0-15V)电流控制流控制 4-20mA(0-20mA)通通讯控制控制 通通过通通讯接口接口脉冲控制脉冲控制变频器器调速的速的问与答与答如何如何选择变频器的器的载波波频率率?答：所答：所谓载波波频率是指率是指变频器器输出的出的PWM信号信号的的频率。一般率。一般0.5-12KHz之之间可通可通过功能参数功能参数设定。定。载波波频率率较高高时，噪音可以减小，噪音可以减小，电机机发热和和对外干外干扰会增会增强。使用使用变频器器调速后，是否速后，是否还需要减速机？需要减速机？答：一般不需要，但答：一般不需要，但长期工作期工作频率在低率在低频时，加，加减速机后效果更好。减速机后效果更好。变频器的器的输出出电流流为什么会大于什么会大于输入入电流？流？答：答：测量量误差。差。输出出频率低于基本率低于基本频率率时，ViIi=VoIo Vi=C 因因为Vo下降下降 所以所以Io上升。上升。变频器器驱动电机，机，电机机为何易何易发热？答：高答：高频和高次和高次谐波使波使电机定子机定子绕组发热、涡 流流现象比象比较严重，冷却重，冷却风机与定子同机与定子同轴，低速，低速时，风量减小，二者量减小，二者导致致电机机发热。可以降低。可以降低载波波频率，外加冷却率，外加冷却风机和机和输出出电抗器等方法抗器等方法减小减小发热程度。程度。变频调速系速系统中，漏中，漏电断路器断路器为什么易跳什么易跳闸？答：高答：高频和高次和高次谐波干波干扰所致。可以适当所致。可以适当调高高 设定定值或更或更换具有防干具有防干扰功能的断路器。功能的断路器。变频器器驱动防爆防爆电机机时应注意什么？注意什么？答：答：应选用防爆用防爆变频器，通用器，通用变频器无防爆功器无防爆功 能，必能，必须置于安全的置于安全的环境，境，电缆较长时应考考虑 线经是否是否满足要求。足要求。为什么什么变频器运行（减速）器运行（减速）时或停止或停止时主主电路路P N 之之间电压较静静态时高？高？答：答：泵生生电压迭加所致。迭加所致。变频器器选择矢量控制方式，不矢量控制方式，不带电机机为何不能何不能启启动？答：答：变频器器获取不到取不到电机的相关信息无法运算作机的相关信息无法运算作出判断，无法出判断，无法发出出输出信息。出信息。变频器器输入端与入端与输出端相互接出端相互接错有什么后果？有什么后果？答：肯定答：肯定烧毁功率模功率模块。变频器停机器停机时直接断开直接断开电源会有什么后果？源会有什么后果？答：可能会答：可能会烧毁功率模功率模块。答：答：变频器器滤波波电容容长期未充放期未充放电容易老化，容易老化，变频器不使用器不使用时应定期通定期通电，否，否则使用使用时应逐步增高逐步增高通通电电压。11变频器长期保管后再次使用需注意什么？变频器长期保管后再次使用需注意什么？谢谢！