变频技术第一章优秀PPT.ppt
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1、1 1第1页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况本章教学提要本章教学提要教学要求:教学要求:1、了解变频器发展概况,认识变频器在现代化建设中的作用。2、了解各类电力电子器件的特性及应用。3、了解变频器中各类微处理器及其作用。教学重点:教学重点:1、变频器在工业企业的“节能减排”和实现自动化过程中的作用。2、电力电子器件和微处理器的发展对变 频器技术发展的促进作用。教学难点:教学难点:新型电力电子器件的特性。2第2页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况本章教学内容本章教学内容 本章共分3节,分别讲述:变频器调速技术发展概
2、况及其在国家经济建设中的重要作用;电力电子器件的发展概况及它对变频器内在品质的决定作用;微处理器的发展及对变频器控制能力和智能化的影响。本章教学建议本章教学建议 本章教学可以采用实物教学,主电路要求学生认识电力电子模块或器件,控制电路要求学生认识核心器件即单片机或DSP,使学生在后面学习和掌握维护、检修技术有一个感性认识,并打下基础。3第3页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况1.1概述概述 【知识目标】了解变频调速技术发展概况及其在国家经济建设中的重要作用。1.1.1交流变频技术的发展交流变频技术的发展 各类电动机已经成为人类生产、生活中最重要的动力机械
3、,其地位与作用是其他动力机械不可比拟的。在各类电动机中笼型三相交流异步电动机以其结构简单坚固,运行可靠、价格低廉等优势在电力拖动领域中独占鳌头。由变频器传动电动机实现交流调速,首先可 以实现节能,同时可以提高生产效率,实现生 产自动化,这是人们长期以来孜孜以求的愿望。4第4页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况 电力电子器件的发展,最新微处理器技术的应用和变频控制理论的不断创新,使交流变频技术飞速发展。1.1.2变频器新技术及其发展方向变频器新技术及其发展方向1.变频器新技术变频器新技术 伴随着变频器应用的日益广泛,其性能好技术也在飞速发展,主要体现在:(
4、1)模块化:新型变频器其主要功能电路均已实现模块化,使整机的原件数量比原来减少了40%以上,可靠性得到很大提高。(2)专用化:新型变频器为更好地发挥其控制 技术的独特功能,派生出许多专用机型。例如:风机、水泵专用型,空调专用型,电梯专用型等。5第5页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况 (3)软件化:新型变频器的功能软件化已进入实用阶段,通过内置软件编程可实现所需的功能。如PID软件,张力控制软件等。(4)网络化:新型变频器内装RS485接口,可提供多种兼容的通信接口,支持多种不同的通信协议,可接在多种现场总线的控制网络中,成为网络中一个“节点”,实现网络
5、控制。(5)低电磁噪声、静音化 (6)图形化用户界面 (7)引导式调试步骤 (8)参数趋势图形2 2、变频器未来的发展方向、变频器未来的发展方向 (1)进一步提高控制理论,发展控制策略。(2)高速全数字化控制。6第6页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况 (3)新型电力电子器件的应用技术。(4)变频器的大容量化和小体积化。(5)更符合环境保护要求,成为真正的“绿色产品”。1.2电力电子器件在变频器中的应用电力电子器件在变频器中的应用【知识目标】了解电力电子器件发展概况 掌握电力电子器件分类方法 掌握常用的电力电子器件的基本特性好在使用中应注意的问题。1.2
6、.1电力电子器件发展概况电力电子器件发展概况 1956年第一个普通晶闸管诞生,标志着电力电 子技术的产生并进入应用阶段。半控型电力电子器件的缺陷:7第7页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况1、不能控制“关断”,只能增加“强迫换流”电路,因而效率低。2、工作频率低应用范围小。现代电力电子器件在其控制技术方面有如下特点:1、集成化:几乎使用全控型器件均是由多个子器件集成的。例如1个1000A的GTO含有近千个单元GTO。2、高频化:一般的IGBT工作频率均达到20KHz,有的功率器件工作频率可达10MHz以上。3、全控化:现代电力电子器件均已实现全控化,即自
7、动关断化。4、控制电路弱电化、控制技术数字化:全控型 器件的高频化促进了电力电子控制电路的弱电化。8第8页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况1.2.2电力电子器件的简单分类电力电子器件的简单分类1、根据不同的开关特性分 不控型器件 半控型器件 全控型器件2、根据器件内参与导电的载流子情况分 双极型 单极性 混合型3、根据控制信号不同分(1)电流控制型其特点是:器件内有两种载流子导电,器件的PN结温度高,因此工作频率较低。具有电导调制效应,导通压降很低,导通损耗小。输入阻抗较低,因此驱动电流和控制功率较大,电路也比较复杂。9第9页,本讲稿共23页第第1 1
8、章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况(2)电压控制型其特点是:输入阻抗很高,控制功率小,控制电路简单。只有一种载流子,工作频率很高。工作温度高,抗辐射能力强。1.2.3变频器中常用的电力电子器件变频器中常用的电力电子器件 电力电子器件在变频器的主电路中起核心作用,它的性能优劣标志着变频器档次的高低。1、电力晶体管(大功率双极型晶体管GTR)单个电力晶体管的放大系数很小,通常采用多 个晶体管按达林顿接法组成单元结构,其主要特 点是耐压高,电流大,开关特性好,具有导通压 降小,导通损耗低的优点。10第10页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况2.门
9、极可关断晶闸管(门极可关断晶闸管(GTO)门极可关断晶闸管(GTO)是普通晶闸管的派生器件,具有门极控制的自关断性能,近年来制成高电压、大功率的GTO,在电力机车、内燃机车和电动车辆的变频系统中广泛应用。GTO应用中的问题主要有两个。缓冲问题:为解决GTO 的二次击穿问题,必须设计 缓冲电路。(见附图):其 中Cs为缓冲电容,电阻Rs用 来限制电容放电电流,二极 管VDs 用于电阻旁路。11第11页,本讲稿共23页第第1 1章变频器技术应用发展概况章变频器技术应用发展概况 驱动问题:GTO在关断时门极要流过一个相当大的负载电流,典型值为被关断阳极电流的三分之一,所以GTO的驱动电路体积大,也比
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