最新变频器的基本知识幻灯片.ppt

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1、项目十一 变频器的检查与保养 基本概念： 1. VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。 2. CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。 3.各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。 项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养项目十

2、一 变频器的检查与保养 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。 项目十一 变频器的检查与保养 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管

3、)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。 项目十一 变频器的检查与保养 20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWMVVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市

4、场并获得了广泛应用。 项目十一 变频器的检查与保养 脉宽调制的基本原理脉宽调制的基本原理 脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。项目十一 变频器的检查与保养 模拟电路模拟电路 模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在0V, 5V这一集合中取

5、值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变项目十一 变频器的检查与保养 小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还

6、可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。项目十一 变频器的检查与保养数字控制数字控制 通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。 简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电

7、被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养 图显示了三种不同的PWM信号。图a是一个占空比为10%的PWM输出，即在信号周期中，10的时间通，其余90的时间断。图b和图c显示的分别是占空比为50%和90%的PWM输出。这三种PWM输出编码的分别是强度为满度值的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。例如，假设供电电源为9V，占空比为10%，则对应的是一个幅度为0.9V的模拟信号。项目十一 变频器的检查与保养图中使用9V电池来给一个白炽灯泡供电。如果将连接电池和灯泡的开关闭合50

8、ms，灯泡在这段时间中将得到9V供电。如果在下一个50ms中将开关断开，灯泡得到的供电将为0V。如果在1秒钟内将此过程重复10次，灯泡将会点亮并象连接到了一个4.5V电池(9V的50%)上一样。这种情况下，占空比为50%，调制频率为10Hz。项目十一 变频器的检查与保养 大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz。设想一下如果灯泡先接通5秒再断开5秒，然后再接通、再断开。占空比仍然是50%，但灯泡在头5秒钟内将点亮，在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得4.5V电压的供电效果，通断循环周期与负载对开关状态变化的响应时间相比必须足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果

9、，必须提高调制频率。在其他PWM应用场合也有同样的要求。通常调制频率为1kHz到200kHz之间。项目十一 变频器的检查与保养 1、按变换的环节分类：、按变换的环节分类： 可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器；交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。 变频器变频器的一般分类的一般分类 项目十一 变频器的检查与保养 2、按直流电源性质分类：、按直流电源性质分类： （1）电流型变频器）电流型变频器 电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无

10、功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。 项目十一 变频器的检查与保养 （2）电压型变频器）电压型变频器 电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，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。 此外，变频器还可以按输出电压调节方式分类，按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类。项目十一 变频器的检查与保养 变频器的工作原理变频器的工作原理 交流

11、电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p (1) 式中n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； p电动机极对数。 由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 项目十一 变频器的检查与保养 变频器变频器的控制方式的控制方式 低压通用变频输出电压为380650V，输出功率为0.75400kW，工作频率为0400Hz，它的主电路都采用交直交电路。其控制方式经历了以下四代。 1、变电压变频率（V

12、VVF）控制方式，又分为两种： （1）U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 （2）电压空间矢量(SVPWM)控制方式 项目十一 变频器的检查与保养 2、矢量控制、矢量控制(VC)方式方式 3、直接转矩控制、直接转矩控制(DTC)方式方式 4、矩阵式交、矩阵式交交控制方式交控制方式 项目十一 变频器的检查与保养变频器的制动变频器的制动 制动制动：指电能从电机侧流到变频器侧（或供电电源侧），这时电机的转速高于同步转速。 负载的能量分为动能和势能。动能(由速度和重量确定其大小)随着物体的运动而累积，当动能减为零时，该事物就处在停止状态。 机械抱闸装置的方法是用制动装置把物体动能转换为摩擦和热

13、能消耗掉。对于变频器，如果输出频率降低，电机转速将跟随频率同样降低。这时会产生制动过程。由制动产生的功率将返回到变频器侧，可用电阻发热消耗。当用于提升类负载下降时, 能量(势能)也要返回到变频器(或电源)侧进行制动，这种操作方法被称作再生制动，该方法也可用于变频器制动。在减速期间，产生的功率如果不通过热消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到变频器电源侧的方法叫做功率返回再生方法。在实际中，这种应用需要能量回馈单元选件。 项目十一 变频器的检查与保养 怎样提高制动能力怎样提高制动能力 用散热来消耗再生功率，需要在变频器侧安装制动电阻；而改善制动能力，不能期望靠增加变频器的容量来解决问题。应选用制动

14、电阻、制动单元或功率再生变换器等选件来改善变频器的制动容量。 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的散热 变频器的故障率随温度升高而成指数的上升。使用寿命随温度升高而成指数的下降。环境温度升高10度，变频器使用寿命减半。因此，我们要重视散热问题。变频器工作时，流过变频器的电流是很大的, 变频器产生的热量也是非常大的，不能忽视其发热所产生的影响。一台变频器的发热量可以用以下公式估算： 发热量的近似值 变频器容量（KW）55 W 如果变频器带有直流电抗器或交流电抗器, 并且也在柜子里面, 这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或侧上方比较好。这时可以用估算： 发热量的近似值 变频器容量（KW

15、）60 W 项目十一 变频器的检查与保养 一般功率稍微大一点的变频器， 都带有冷却风扇。同时，也建议在控制柜上出风口安装冷却风扇。进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。注意控制柜和变频器上的风扇都是要的。 注意：注意： 如果有制动电阻的话，因为制动电阻的散热量很大， 因此最好安装位置最好和变频器隔离开，如装在柜子上面或旁边等。项目十一 变频器的检查与保养西门子G110变频器 西门子G110变频器接线方框图变频器接线方框图 项目十一 变频器的检查与保养 变频器的标准配置操作面板为状态显示板SDP（标准件），在SDP面板上有两个LED指示灯，显示变频器的运行状态。 项目十一 变频器的检查与保养 如果

16、要访问变频器的各个参数，并能够对变频器进行参数设置，需选配基本操作面板BOP（可选件），在BOP面板上有一液晶显示屏及八个操作按键。 项目十一 变频器的检查与保养变频器操作变频器操作 （1）SDP状态显示板上两个LED状态定义说明（2）BOP基本操作面板上的按键操作项目十一 变频器的检查与保养 用户访问级用户访问级P0003 用户访问级 最小值:0 最大值:4 缺省值:1 本参数用于定义用户访问参数组的等级。 对于大多数简单的应用对象，采用缺省设定值 (标准模式) 就可以满足要求了。可能的设定值: 0 用户定义的参数表 - 有关使用方法的详细情况请参看 P0013 的说明1 标准级: 可以访问

17、最经常使用的一些参数。2 扩展级: 允许扩展访问参数的范围，例如变频器3 专家访问级项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养 变频器的调试变频器的调试 （1）复位为工厂的缺省设置值 为了把所有的参数都复位为工厂的缺省设置值，应按下列数据对参数进行设置：设定 P0010=30。设定 P0970=1。 说明：大约需要 10 秒钟才能完成复位的全部过程，将变频器的参数复位为工厂的缺省设置值。 （2）快速调试 (P0010=1) 为了进行快速调试 (P0010=1)， 必须有以下参数。 项目十一 变频器的检查与保养 艾默生艾默生 EV2000系列通用型变频器系列通用型变频器 EV200

18、0可以实现高转矩、高精度、宽调速驱动，满足通用变频器高性能化的趋势；具有防跳闸性能和适应恶劣电网、温度、湿度和粉尘能力。具有实用的PI、简易PLC、灵活的输入输出端子、脉冲频率给定、停电和停机参数存储选择、频率给定通道与运行命令通道捆绑、零频回差控制、主辅给定控制、摆频控制、定长控制等功能，EV2000通过优化PWM控制技术和电磁兼容性整体设计，以满足用户对应用场所的低噪音、低电磁干扰的环保要求。 项目十一 变频器的检查与保养图11-1 EV2000通用型变频器实物图 项目十一 变频器的检查与保养EV2000系列变频器型号说明系列变频器型号说明 项目十一 变频器的检查与保养 作业：作业：请简单

19、说明请简单说明EV2000-4 T 0550 p1 各数字及字母代表的含义？各数字及字母代表的含义？项目十一 变频器的检查与保养EV2000系列变频器各部位名称说明系列变频器各部位名称说明 项目十一 变频器的检查与保养项目十一 变频器的检查与保养 安装在室内、通风良好的场所，一般应垂直安装。选择安装环境时，应注意以下事项： 环境温度要求在-1040的范围内，如温度超过40时，需外部强迫散热或者降额使用； 湿度要求低于95，无水珠凝结； 安装在振动小于5.9米/秒2（0.6g）的场所； 避免安装在阳光直射的场所； 避免安装在多尘埃、金属粉末的场所； 严禁安装在有腐蚀性、爆炸性气体场所；变频器的安装环境变频器的安装环境项目十一 变频器的检查与保养图11-4 安装的间隔距离（45kW及以下） 项目十一 变频器的检查与保养图11-5 安装的间隔距离（55kW及以上）