变频器技术讲座.ppt

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1、1.1变频器操作注意事项变频器操作注意事项v1不能对变频器内部零件进行耐压测试，这些半导体零件易受高电压损坏。v2变频器接地端子务必正确接地。v3变频器必须安装好前盖才能接通电源，通电后不能取下前盖，否则可能发生触电事故；不能在送电中实施接、配线。v4变频器运行时不可以切离电动机，否则会造成变频器过电流跳闸，甚至变频器主电路烧毁。v5变频器接通电源时，即使处于停止状态，其端子上仍带电，不能接触。否则可能发生触电事故。v6变频器关闭电源后，在充电指示灯熄灭前，其端子上仍带电，不能接触。否则可能发生触电事故。v7不能采用接通和断开主电路电源的方法来控制变频器的运行和停止。否则可能引起事故。v8若变

2、频器设置了自动重起功能，当发生跳闸停止情况时，按跳闸原因会自动实现再起动，此过程中不能靠近电动机及所拖动的机械，以免危险。v9变频器可以很容易地实现由低频到高频的运行，务必确定电动机及其拖动机械的工作频率范围。21.2变频器使用注意事项1严禁将变频器的输出端子U、V、W连接到AC 电源上。2变频器要正确接地，接地电阻小于1010。3变频器存放两年以上，通电时应先用调压器逐渐升高电压。存放半年半年或一年一年应通电运行一天。4变频器断开电源后，待几分钟后方可维护操作，直流母线电压（P+，P-）应在25V25V以下。35.避免变频器安装在产生水滴飞溅的场合。6.不准将P+、P-、PB任何两端短路。7

3、.主回路端子与导线必须牢固连接。8.变频器驱动三相交流电机长期低速运转时，建议选用变频电机。9.变频器驱动电机长期超超过过50HZ50HZ运行时，应保证电机轴承等机械装置在使用的速度范围内，注意电机和设备的震动、噪音。10.变频器驱动减速箱、齿轮等需要润滑机械装置，在长期低速运行时应注意润滑效果。411.变频器在一确定频率工作时，如遇到负载装置的机械共振点，应设置跳跃频率避开共振点。12.变频器与电机之间连线过长，应加输出电抗器。13.严禁在变频器的输入侧使用接触器等开关器件进行频繁启停操作。14.电机首次使用或长期放置后使用，必须对电机进行绝缘检测。使用500V500V电压型兆欧表检测，电机

4、绝缘电阻大于5M5M。15.对电机绝缘检测时必须将变频器与电机连线断开。对电机绝缘检测时必须将变频器与电机连线断开。16.在变频器的输出侧，严禁连接功率因数补偿器、电容、防雷压敏电阻。17.变频器的输出侧严禁安装接触器、开关器件。518.变频器在海拔10001000米以上地区使用时，须降额使用。19.变频器输入侧与电源之间应安装空气开关和熔断器。20.变频器输出侧不必安装热继电器。21.变频器使用寿命变频器使用寿命影响变频器寿命的元件大致有三种：自身冷却风扇上电时限流电阻短路接触器中间环节大容量电解电容注意：前两个元件是机械磨损元件，一般寿命为五五年年，第三个元件规定为五五年年，一般情况下五年

5、后测量一下电容值，如果小于额定值的80%80%就应更换，实际上，如果变频器一直连续运行，电解电容可用十年十年。6 控制线应与主回路动力线分开，控制线采用屏蔽电缆。22.变频器与负载的配置变频器与负载的配置变频器长期工作电流 I变长=I电115%（I电-电动机额定电流）变频器短期工作电流（可持续12分钟）I变短=I变150%（I变-变频器额定电流）变频器瞬时工作电流（可持续数秒钟）I变瞬=I变180%7二.变频器调速原理8 380V 50HZf =0 500HZ 图图 3 3-1 -1 变频调速变频调速变频调速变频调速 f f 变极对数调速变极对数调速 P P 变转差率调速变转差率调速 S S

6、1.1.变频调速原理变频调速原理9 2.交交直直交变频器基本结构交变频器基本结构整整 流流 器器 滤滤 波波 器器 逆逆 变变 器器 101 1.能承受足够大的电压和电流2.2.允许长时间频繁接通和关断3 3.接通和关断的控制十分方便开关元器件应满足的条件开关元器件应满足的条件IGBT的特点的特点：耐压1200V开关频率高达3040KHZ驱动电路电流小，功耗很少1138050HZ8.变频器主电路图变频器主电路图图图3-73-7 变频器主电路结构图变频器主电路结构图129.整流和滤波电路整流和滤波电路图图3-83-8 整流和滤波电路整流和滤波电路1310.充电过程的限流电路充电过程的限流电路图图

7、3-93-9 合上电源时的充电过程合上电源时的充电过程1411.逆变电路的基本结构逆变电路的基本结构图图3-103-10 逆变电路的结构逆变电路的结构 a a）逆变电路逆变电路 b b）输出电压波形输出电压波形 c c）输出电压等效波形输出电压等效波形15变频器的内部结构和主要功能16变频器主电路各器件作用1718 21.PWM图图3-203-20 脉宽调制脉宽调制整整 流流逆逆 变变变变 频频变变 压压脉脉 宽宽 调调 制制1922.正弦脉宽调制正弦脉宽调制（SPWM）图图3-21 正弦脉宽调制正弦脉宽调制（SPWM）20载波频率提高，电磁噪音减少，电机获得较载波频率提高，电磁噪音减少，电机

8、获得较理想的正弦电流曲线。理想的正弦电流曲线。开关频率高，电磁幅射增大，输出电压下降，开关频率高，电磁幅射增大，输出电压下降，开关元件耗损大。开关元件耗损大。载波频率的特性载波频率的特性21变频器各部分电流关系：变频器输出电流IM取决于负载转矩，当负载转矩恒定，IM大小与速度无关；直流回路的电流随频率下降而减少；变频器输入电流随频率下降而减少。226.一台变频器带多台电动机一台变频器带多台电动机图图4-64-6 一台变频器带多台电动机一台变频器带多台电动机23六.变频调速系统 接电抗器的作用241.变频器输出端接入电抗器的场合变频器输出端接入电抗器的场合图图6-16-1 需要接入电抗器的场合需

9、要接入电抗器的场合a a）电机与变频器距离远电机与变频器距离远 b b）小变频器带轻载大电机小变频器带轻载大电机25输出电抗器作用输出电抗器作用：抑制变频器电磁幅射干扰抑制变频器电磁幅射干扰 抑制电动机电压谐振抑制电动机电压谐振262.输入交流电抗器输入交流电抗器作用：作用：1 1）提高功率因数提高功率因数 2 2）抑制高次谐波抑制高次谐波 3 3）削弱电流浪涌削弱电流浪涌273.接入交流电抗器的场合接入交流电抗器的场合图图6-36-3 接入交流电抗器的场合接入交流电抗器的场合a a）多台变频器接同一电源多台变频器接同一电源 b b）同一电源上接有大容量晶闸管设备同一电源上接有大容量晶闸管设备

10、 c c）变压器容量超过变频器容量十倍以上变压器容量超过变频器容量十倍以上 d d）电源电压不平衡度电源电压不平衡度3 3%284.直流电抗器直流电抗器做用做用：1 1）提高功率因数提高功率因数 2 2）拟制电流尖峰拟制电流尖峰29七.变频器的抗干扰301 1.变频器的干扰源变频器的干扰源图图7-17-1 变频器的电压、电流波形变频器的电压、电流波形312.电路耦合干扰电路耦合干扰 电路传播：电路传播：1 1）电源线电源线 2 2）地线地线措施措施 ：1 1）隔离变压器隔离变压器 2 2）光耦隔离光耦隔离 3 3）正确接地正确接地323.3.感应耦合干扰感应耦合干扰电磁感应电磁感应 静电感应静

11、电感应1 1）电磁感应是电流干扰传播方式电磁感应是电流干扰传播方式 2 2）静电感应是电压干扰传播方式静电感应是电压干扰传播方式 334.抗干扰措施抗干扰措施远离、相绞、屏蔽、不平行远离、相绞、屏蔽、不平行图图7-47-4 绞线抗干扰绞线抗干扰345.空中幅射干扰空中幅射干扰图图7-57-5 空中幅射与接地空中幅射与接地 电磁幅射电磁幅射356.抗干扰措施抗干扰措施 1 1）准确接地准确接地 2 2）接入滤波器接入滤波器图图7-6 7-6 接入滤波器抑制电磁幅射接入滤波器抑制电磁幅射36八.制动电阻和制动单元371.制动电路的工作特点制动电路的工作特点图图8-18-1 制动电路的场合制动电路的

12、场合a）减速过程减速过程 b b）重物下降过程重物下降过程 382.能耗电路的工作特点能耗电路的工作特点图图8-28-2 能耗电路的工作特点能耗电路的工作特点393.制动电阻的粗算制动电阻的粗算图图8-38-3 制动电路制动电路 查制动电阻表查制动电阻表RB=2.5UDH/IMN UDH/IMN40九.变频器的功能41CVFG3V+VI1VI2I1X7V-U FGNDCM脉冲信号脉冲信号R S 4 8 5RPRP1020mA1.1.外接给定端外接给定端1）电压信号给定端电压信号给定端2）电流信号给定端电流信号给定端3）脉冲给定脉冲给定AB422.2.外接输入控制端子外接输入控制端子图图9-29

13、-2 外控输入电路外控输入电路433.3.外接输出控制端子外接输出控制端子图图9-39-3 外接输出控制端外接输出控制端1）故障输出端故障输出端2 2）模拟量输出端模拟量输出端3 3）通讯接口通讯接口4 4）状态信号输出端状态信号输出端TaTbTcOC1OC2CMAMAOAM-444.V/F4.V/F控制设定功能控制设定功能图图9-49-4 基本频率基本频率F Fb b电机额定频率电机额定频率F FN N基本频率基本频率最大频率最大频率特点：特点：U/FU/F增大，磁通量增大，磁通量增大，磁路饱和，转矩增大增大，磁路饱和，转矩增大455.5.基本频率基本频率电机额定频率电机额定频率特点特点：电

14、机带载的能力减小电机带载的能力减小466.6.基本频率与最大频率基本频率与最大频率图图9-69-6 基本频率与最大频率基本频率与最大频率380V380V477.上限频率和下限频率上限频率和下限频率图图9-79-7 上限频率和下限频率上限频率和下限频率a a）搅拌机搅拌机 b b）上、下限频率上、下限频率488.8.跳跃频率跳跃频率特点：变频器所带负载，在某一频率点发生机械共振，特点：变频器所带负载，在某一频率点发生机械共振，使用跳跃频率回避共振点使用跳跃频率回避共振点49T（时时 间间）f(频率）频率）43HZ33HZ28HZ60秒秒5分钟分钟U V WR S TV+VI1GNDFWDX1X2

15、CMY1Y2Y3COM1X1X2COMF U滤滤 沙沙 池池 滤滤 沙沙 自然水自然水干干 净净 水水干干 净水出口净水出口冲洗水入口冲洗水入口电动阀电动阀电动阀电动阀逆止阀逆止阀逆止阀逆止阀风机风机自然空气自然空气滤滤 布布P L C9 9.事例事例 供水厂滤沙池供风机调速工艺图供水厂滤沙池供风机调速工艺图5010.10.载波频率载波频率图图9-119-11 载波频率的影响载波频率的影响5111.11.转速多档控制转速多档控制图图9-129-12 转速多档控制转速多档控制5212.12.多档转速控制多档转速控制图图9-139-13 多档转速控制多档转速控制5313.PLC控制电路控制电路图图

16、9-149-14 PLC PLC控制电路控制电路545514.工频启动与变频启动工频启动与变频启动图图9-159-15 异步电动机启动异步电动机启动a a）工频启动转差工频启动转差 b b）工频启动特性工频启动特性 c c）工频启动电流工频启动电流d d）变频启动转差变频启动转差 e e）变频启动特性变频启动特性 f f）变频启动电流变频启动电流56变频起动、工频运行、自动工频转换1投入运行后就不允许停机的设备 如果由变频器拖动，则变频器一旦出现跳闸停机，应马上将电动机切换到工频电源。2应用变频器拖动是为了节能的负载 如果变频器达到满载输出时就失去了节的作用，这时也应将变频器切换到工频运行57

17、15.加速防跳闸自处理功能加速防跳闸自处理功能图图8-168-16 加速自处理功能加速自处理功能a a）暂停加速暂停加速 b b）延长加速时间延长加速时间5816.启动功能启动功能图图9-17 9-17 启动功能启动功能a)a)起动频率起动频率 b)b)暂停加速暂停加速 c)c)起动前直流制动起动前直流制动5917.加速时间与电流加速时间与电流特点：加速时间过短易出现过电流特点：加速时间过短易出现过电流60 启动频率配合转矩提升功能，最佳调整启动频率配合转矩提升功能，最佳调整 启动启动 转矩特性，设定值过大，会出现过电流故障。转矩特性，设定值过大，会出现过电流故障。启动前直流制动，应用自由转动

18、的设备，风启动前直流制动，应用自由转动的设备，风 机类。机类。起动特性起动特性：6118.升速方式升速方式图图9-19 9-19 升速方式升速方式6219.降速时间与直流电压降速时间与直流电压特点：减速时间过短，直流电压升高特点：减速时间过短，直流电压升高6320.接入制动电路接入制动电路图图9-219-21 接入制动电路接入制动电路6421.直流制动直流制动图图9-229-22 直流制动的原理直流制动的原理a a）刨床示图刨床示图 b)b)直流制动原理直流制动原理 c)c)直流制动功能直流制动功能刨台床身65 直流制动的特性：直流制动的特性：1）准确停车准确停车2)变频器给电动机输入直流电，

19、在电机变频器给电动机输入直流电，在电机定子上产生静止恒定磁场，使电机快定子上产生静止恒定磁场，使电机快速停止。速停止。6622.停机功能停机功能图图9-239-23 停机方式停机方式a a）预置时间减速停机预置时间减速停机 b b）自由停机自由停机 c c）直流制动停机直流制动停机6723.控制电路控制电路图图9-24 正转控制电路正转控制电路a）变频器电路变频器电路 b）控制电路控制电路68变频器正反转控制697024.脉冲启动脉冲启动图图9-259-25 脉冲启动电路脉冲启动电路a a）三线控制接线三线控制接线 b b）电源控制电路电源控制电路 71A AMMA AM M-25.两地控制两

20、地控制图图9-26 9-26 两地升降速控制两地升降速控制7226.频率到达与频率检测频率到达与频率检测图图9-279-27 频率到达与频率检测频率到达与频率检测a a）频率到达频率到达 b b）频率检测频率检测7327.应用事例应用事例图图9-289-28 粉末传送带调速控制粉末传送带调速控制a）频率检测频率检测 b）控制示意图控制示意图7428.过流保护过流保护图图9-29 9-29 变频器过流保护变频器过流保护7529.过流故障的原因过流故障的原因图图9-30 9-30 过流故障原因过流故障原因a a）负载堵转负载堵转 b b）输出短路输出短路 c c）内部直流短路内部直流短路7630.

21、其他原因引起的过流其他原因引起的过流a a）加速过快加速过快 b b）电动机磁饱和电动机磁饱和 c c）内部采样误差内部采样误差7731.过电压原因过电压原因a)a)电源电压过高电源电压过高 b b）减速过快减速过快 c c）电容补偿器引起电容补偿器引起7832.欠电压原因欠电压原因a a）线流电路断路线流电路断路 b)b)电源缺相电源缺相 c c）大功率晶闸管设备干扰大功率晶闸管设备干扰79储储 气气 罐罐压力传感器压力传感器33.PIDPID自动闭环调节自动闭环调节图图9-349-34 PID PID自动闭环控制自动闭环控制VI1V+80储储 气气 罐罐压力传感器压力传感器34.34.外界

22、外界PIDPID调节器调节器图图9-35 9-35 外界外界PID闭环控制闭环控制IIGND8135.转转矩矩提升提升（转矩补偿，电压补偿转矩补偿，电压补偿）图图9-369-36 电压补偿的原理电压补偿的原理a a）电压补偿的含义电压补偿的含义 b b）补偿前情况补偿前情况 c c）电压补偿的结果电压补偿的结果82 转转矩矩提升特性提升特性：TS=KU2X/FX电压提高，转矩提升补偿过份，励磁饱和，电流畸变8336.不同补偿程度的电流转矩曲线不同补偿程度的电流转矩曲线图图9-37 转矩补偿后的电流转矩曲线转矩补偿后的电流转矩曲线8437.转差补偿频率变动转差补偿频率变动图图9-38 转差补偿功

23、能转差补偿功能85实训一实训一 变频器运行控制变频器运行控制v一、实训目的一、实训目的v1学习变频器工程应用时的起动、正反转控制方法；v2学习控制电路的安装。v二、实训器材二、实训器材v三相接触器1只（参数根据变频器的使用电压和电流而定）；中间继电器2只（参数根据变频器的使用电压和电流而定）；空气断路器1只；起动停止组合按钮1只；正转、反转、停止组合按钮1只；变频器1台；电动机1台；50002W线绕可变电阻1只；导线若干。8687变频器组件图变频器组件图 88变频器安装板示意图变频器安装板示意图 89实训二实训二 变频工频切换运行变频工频切换运行 v一、实训目的一、实训目的v1.掌握变频工频切

24、换电路的工作原理；v2.学习控制电路的安装与调试基本知识。v二、实训器材二、实训器材v接触器3只；中间继电器2只；旋转开关1只；延时继电器1只；蜂鸣器1只；白炽灯泡1只（以上元器件参数根据所用电源电压值选取）。安装导线若干，变频器1台，电动机1台。v三、控制电路工作原理三、控制电路工作原理v变频器拖动系统中根据生产要求常常需要进行变频工频运行切换。例如，变频器运行中出现故障时需及时将电动机由变频运行切换到工频运行。90手动控制变频-工频切换电路 91实训三实训三 变频器正反转运行的变频器正反转运行的PLC控制控制 v一、实训目的一、实训目的v学习PLC控制变频器的正反转运行电路的安装与调试v二、实训器材二、实训器材v变频器组件板1块、PLC组件板1块、旋转开关2只、点动开关2只、按钮开关1只、220V信号灯4只、空气开关1只、接触器1只、导线若干。v三、实训内容及步骤三、实训内容及步骤v分析正反转运行控制原理分析正反转运行控制原理vSA1是旋转开关，用于起动PLC工作；SB1是变频器的通电按钮；SB2是变频器的断电按钮；SA2是变频器的正反转运行旋转开关。结合电路图及梯形图分析控制原理。92PLC控制变频器正反转接线图93PLC控制变频器工频控制变频器工频/变频运行切换电路变频运行切换电路 94变频器多段速控制95谢谢各位！祝祝:大家学有所成大家学有所成！96