变频器课件知识讲解.ppt

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1、变频器课件变频器课件v第一章 变频技术综合应用v第二章 电动机的基础知识v第三章 变频器的调速原理v第四章 电力电子器件 主电路v第五章 控制电路v第六章 电动机调速特点v第七章 接电抗器的作用v第八章 变频器的抗干扰v第九章 安装接线调试与维修第一章第一章 变频技术综合应用变频技术综合应用n 变频技术在照明和电源设备上的应用n 变频技术在空调设备上的应用n 变频技术在机床设备上的应用n 变频技术在电梯设备上的应用n 变频技术在生产线中的应用n 变频技术在家用电器中的应用 变频技术的应用可分为两大类：一种是用于传动调速；另一种是用于各种静止电源。而变频器最为典型的应用是以各种机械的节能为目的。

2、序号变频器传动的特点效 果用 途1可以使标准电机调速可以使原有电动机调速风机、水泵、空调、一般帆械2可以连续调速可选择最佳速度机床、搅拌机、压缩机、游粱式抽油机3起动电流小电源设备容量可以小压缩机4最高速度不受电源影响最大工作能力不受电源频率影响泵、风机、空调、一般机械5电动机可以高速化、小型化可以得到用其它调速装置不能实现的高速度内圆磨床、化纤机械、运送机械6防爆容易与直流电机相比，防爆容易、体积小、成本低药品机械、化学工厂7低速时定转矩输出低速时电机堵转也无妨定尺寸装置8可以调节加减速的大小能防止载重物倒塌运送机械9可以使用笼型电动机，不需维修不需要维护电动机生产流水线、车辆、电梯表表81

3、变频器传动的特点变频器传动的特点 1，变频技术应用概述序号项目名称需改造数量或千瓦数节电百分比()年节电量亿kwh1轧机、提升机(变频器交流传动代替直流传动)320万台30262电力机车和内燃机车(变频交流代直流)120台电力机车256O3IGBT直流励磁电源(代替晶闸管)30万kw20354无轨电车(交流变频调速或直流斩波代替电阻调速)5000辆301.05工矿电机车(变频交流或直流斩波代电阻调速)5x105辆30206风机，水泵(交流变频调速代替风门，阀门)3700万台改造10即370万台30517高效节能荧光灯(逆变镇流器)5000万台20308中频感应加热电源(逆变电源)100万台30

4、99电解电源400万kw55.610电焊机(IGBT逆变电源)200万台改造10即20万台303111电镀电源340万台3021.612搅拌机，挤压机，精纺机，纤维机械，抽油机，空压机，起重机2000万kw3051213总计282变频器在工业领域中的节电潜力变频器在工业领域中的节电潜力应用效果用途应用方法以前的调速方式节能鼓风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机(1)调逸运转(2)采用工频电源恒速运转与采用变频器调速运转相结合(1)采用工频电源恒速运转(2)采用挡板、阀门控制(3)机械式变速机(4)液压联轴器省力化自动化各种搬运机械(1)多台电机以比例速度运转；(2)联动运转，同步运转(1)机械式变

5、速减速机(2)定子电压控制(3)电磁滑差离合器控制提高产量机床撤运机械纤维机械游梁式抽油机(1)增速运转(2)消除缓冲起动停止(3)对稠油降低冲次(1)采用土领电源恒速运转(2)定子电压控制(3)带轮调速提高设备的效率(节省设备)金属加工机械采用高频电机进行高速运转直流发电机电动机减少维修(恶劣环境的对策)纤维机械(主要为纺纱机)，机床的主袖传动，生产流水线，车辆传动取代直流电机直流电机提高质量机床搅拌机纤维机械制茶机选择无级的最佳速度运转采用工频电源桓速运转提高舒适性空调机采用压缩机调速运转，进行连续温度控制采用工频电源的通、断控制变频器的应用效果变频器的应用效果变频技术在照明和电源设备上的

6、应用应用变频技术的目的之一就是节能。我国重点实施的“绿色照明工程”中，变频电子节能灯是主要推广项目，其工作频率高达2050KHZ以上。高频镇流器的内耗一般在1W左右，而电感镇流器却高达8W左右，仅镇流器一项即可节电20%，再配上稀土三基色高效荧光灯，取代普通的白炽灯可节电60%80%；取代普通的荧光灯可节电25%50%。高频照明技术是气体放电灯的高频高效化技术。气体放电灯包括普通荧光灯(38mm)、细管荧光灯(26mm)、稀土三基色荧光灯(节能型荧光灯，即紧凑型荧光灯)、高压钠灯、金属卤化物灯和低压钠灯等。它们都比白炽灯的发光效率高得多。气体放电灯发光效率不仅与灯的种类和结构有关，还与工作频率

7、有关。即使是节能型荧光灯，其工作频率由50Hz升至30kHz时，光效可提高20，为白炽灯光效的5倍；灯管寿命可延长25，为白炽灯的10倍。高频照明技术（2）LC耦合串联谐振基本电路变频电源在高频电源中，又分为脉宽调制(PWM)型和谐振型两种类型。前者是采用固定频率，脉冲通过改变脉冲宽度(导通时间)进行全功率开关转换，称为硬转换型；后者是采用正弦波固定导通时间在交流过零(零电压)或电流过零(零电流)时进行开关转换，称为软转换。后者功率损耗几乎为零，谐波干扰、电磁干扰和射频干扰也较小，成为最有发展前途的新一代开关电源。谐振型开关电源的类型主要有：电流谐振型、电压谐振型、多谐振型和部分谐振型。电源装

8、置根据主次作用分为主电源(一次电源)和辅助电源(二次电源)。如程控交换机的48V电源是主电源，容量较大；而辅助电源由主电源输入，二次输出多种电压，容量较小。UPS发展方向1)高频化所谓高频化，一是先逆变为1820kHz的高频交流电，然后再经二次变频输出工频交流电。变频技术在空调设备上的应用空调现已经被广泛应用。空调电动机一般为380V、1555KW。作为建筑物重要的耗电设备，空调风机采用变频调速已是大事所趋。采用变转矩变频器，即可满足空调的需要，且可节电30%60%，又延长了空调机的寿命。再加上温湿度传感器和微机闭环控制，成为现代化的空调室。而小型空调器数量大，应用面广，多为单相电动机驱动，故

9、效率低，又笨重。后采用微型三相电动机，与相同功率单相电动机比，体积和重量可减少30%50%左右。变频器可由三相供电，也可单相输入、三相输出。8.3.1中央（集中）空调1.中央空调系统的构成中央空调系统的构成冷却塔家用空调1.1.分体式一个房间用的空调分体式一个房间用的空调 过去通常房间用的空调是采用ONOFF控制方式，用笼型电机带动压缩机来调节冷暖气，但它存在着以下的问题：1)根据地区气候、房屋的朝向等估计一年中最大负载，从而选择恰当的空调机是比较困难。2)由于是ONOFF方式运行，室内温度和湿度会发生波动时，会引起不舒适的感觉。3)在5060Hz地区会产生较大差别。4)压缩机电机在起动时有很

10、大的冲击电流，因此需要比连续运行时更大的电源容量。5)由于压缩机转速恒定，外面温度变化会引起冷暖空调能力的变化(特别在暖气运行时，外面气温下降会导致暖气效果下降，这是很大的弱点)。数控机床是由数字控制技术操纵的一切工作母机的总称，是集现代机械制造技术、微电子技术、功率电子技术、通讯技术、控制技术、传感技术、光电技术、液压气动技术等为一体的机电一体化产品，是兼有高精度、高效率、高柔性的高度自动化生产制造设备。变频技术在机床设备上的应用 数控机床 这里从节电的角度来考虑数控机床的电气拖动问题。数控机床的电力驱动主要分为3种类型：1）进给伺服驱动系统 2）主轴驱动系统 3）电机内装式高速交流主轴驱动

11、系统1.数控机床的电力驱动数控机床的电力驱动2.主轴变频交流调速主轴变频交流调速 使用通用型变频器可以对标准电机直接变速传动，所以除去离合器很容易实现主轴的无级调速。对于通常采用主轴直流调速的高级机种，引入主轴专用变频器进行交流调速后，可以得到以下的效果：1)由于有更高的主轴速度，可以实现对铝等软工件的高效率切削以及更高精度的最终切削。2)由于不需要维护电刷，主轴电机的安装位置可更自由地选择。3)由于采用全封闭式电机，适应环境性更好。4)由于不需要励磁线圈，更节省电能。另外，对于通常采用离合器变速的车床，引入通用变频器后，也可取得如下的效果：1)简化了动力传递机构。2)能实现精细的恒线速控制。

12、3)不用对离合器进行维护。4)容易实现高速恒功率运转。车床1.立式车床立式车床对于自动车床，采用具有下列功能的变频器可以缩短加工周期：(1)可不经过停止状态直接由正转变反转。(2)变频器输出频率为120Hz以上，可加快速度。(3)备有相应于急剧减速的再生制动装置。而且有制动功能，减速结束时 不用机械闸就能完全停止。(4)低速时速度变化率小，运行平滑。使用效果有：(1)缩短了加工周期，使生产率提高。(2)将以往的带制动器电机更换为通用电机，因而不需要维护。(3)由于采用数控变频器，使速度再现性好，产品质量稳定。2.自动车床自动车床动力来自电动机，一般选11kW或15kW的异步电动机。曳引机的作用

13、有三点：一是调速，二是驱动曳引钢丝绳，三是在电梯停车时实施制动。为了加大载重能力，钢丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置，配重的重量随电梯载重量的大小而变化。计算公式如下：配重的重量(载重量2十轿厢自重)45。公式中的45是平衡系数，一般要求平衡系数在4550之间。这种施动机构可使电梯的载重能力大为提高，在电梯空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处在发电状态；而电梯在重载上行和空载下行时，电动机的负载最大，是处在拖动状态，这就要求电动机在四象限内运行。为满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和难确停车性能。电梯的工作原理 1.变频调速器在电机的应用变频

14、调速器在电机的应用第二章第二章 电动机的基础电动机的基础知识知识 1.异步电动机构造和原理异步电动机构造和原理图图2-12-1 异步电动机构造异步电动机构造a a）外形）外形 b b）定子）定子 c c）转子）转子 2.2.旋转原理旋转原理图图2-22-2 三相交流异步电动机旋转原理三相交流异步电动机旋转原理a a）三相交流电流）三相交流电流 b b）三相绕组）三相绕组 c c）旋转原理）旋转原理3 3.电动机定子和转子的能量传递电动机定子和转子的能量传递图图2-3 2-3 能量传递能量传递a a）从电能转变成机械能）从电能转变成机械能 b b）定子与转子能量传递）定子与转子能量传递电流特性：

15、输入电机电流=励磁电流+转矩电流 输出电流取决于负载的大小7.7.异步电动机的特性异步电动机的特性:启动力矩启动力矩电动机停止，通电后电动机停止，通电后,电动机产生的力矩电动机产生的力矩 Ts=1.25TN;最大转矩最大转矩电动机在最大转差电动机在最大转差Sm时，产生的最大转矩时，产生的最大转矩Tm;空载电流空载电流空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步;电动状态电动状态电机产生转矩，带动负载转动电机产生转矩，带动负载转动;再生制动状态再生制动状态由于负载原因，电机实际转速超过同步转由于负载原因，电机实际转速超过同步转 速，即设备带动电机转动速，即设备

16、带动电机转动.三.变频器调速原理 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 1.1.变频调速原理变频调速原理 2.交交直直交变频器基本结构交变频器基本结构图图3-2 3-2 交交直直交变频器主回路图交变频器主回路图整整 流流 器器 滤滤 波波 器器 逆逆 变变 器器 3.三相逆变桥示意图三相逆变桥示意图图图3-33-3 三相逆变桥三相逆变桥4.开关元器件应满足的条件开关元器件应满足的条件图图3-43-4 开关元器件的条件开关元器件的条件1 1.能承受足够大的电压

17、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30 40KHZ 驱动电路电流小，功耗很少 第四章 电力电子器件n晶闸管的特性参数及保护n门极关断晶闸管的特性参数n功率晶体管的特性参数及驱动电路nMOS器件的特性参数及保护n绝缘栅双极型晶体管IGBT的特性参数、驱动电路及其保护n集成门极换流晶闸管和功率集成电路简介本章要点电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，也是变频技术技术发展的也是变频技术技术发展的“龙头龙头”。可以说

18、，电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。新型电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用等加以介绍。2.1 半控型电力电子器件2.1.1晶闸管（SCR）的特性及参数1.1.晶闸管的特性晶闸管的特性（1 1）晶闸管的阳极伏安特性）晶闸管的阳极伏安特性晶闸管有三个引线端子：阳极（anode）A、阴极(cathode)K和门极(gate)G，有三个PN结。晶闸管的结构见图2-1（2 2）晶闸管的并联）晶闸管的并联1）主回路对并联晶闸管电流分配的影响2）正向压降对并联晶闸管电流分配的影响常用的均流

19、电路有：串联电阻均流电路串联电抗器均流电路 晶闸管的正向压降等于与正向电流无关的恒定压降与内阻压降之和。由于晶闸管内阻很小，并联晶闸管各回路的阻抗又不相同，因此，各支路电流分配也不均衡。当负载电流很大时，各并联支路的电阻和自感必须相等，互感也应尽量相等。采用直流电抗器的均流电路 工作原理：工作原理：当主电路过电流时，电流反馈信号电压Ufi增大，稳压管VS被击穿，晶体管V导通，直流快速灵敏继电器KA得电并自锁，并断开了电源接触器KM 吸引线圈电压，使KM失电切断主电路交流电源，以达到过电流保护的目的。过电流故障排除后，想要恢复供电，先按下复位按钮SB，KA失电，其KA常闭触点闭合，按下主电路起动

20、按钮SB2，KM 得电接通主电路交流电源，恢复正常供电。调节电位器RP，可以很方便地调节过电流跳闸动作电流的大小。2 2）过电流继电器保护）过电流继电器保护4 4）利用反馈控制作过电）利用反馈控制作过电流保护流保护 这种保护的特点是控制系统本身的动作速度快，在一些容易发生短路的设备如逆变器中，常采用这种保护方法，但内部发生短路时还得靠快速熔断器来保护。2.2 门极关断晶闸管 门极关断晶闸管GTO（gate turn off thyristor）。它与普通晶闸管相比，属“全控型器件”或“自关断器件”，既可控制器件的开通，又可控制器件的关断。因此，使用GTO的装置与使用普通型晶闸管的装置相比，具有

21、主电路器件少，结构简单；装置小巧；无噪声；装置效率高；易实现脉宽调制，可改善输出波形等优点。其结构见图2-25所示，也属于PNPN四层三端器件。2.2.1门极关断晶闸管的特性及参数1 1GTOGTO的特性的特性 下图为GTO的工作电路简图。A、K和G分别为GTO的阳极、阴极和门极，EA和RK分别为工作电压和负载电阻；EG1和RG1分别为正向触发电压和限流电阻；EG2和RG2分别为反向关断电压和限流电阻。当S置于“1”时，GTO导通，阴极电流IKIA十IG。当S置于“2”时，GTO关断。2.2.2 用万用表对晶闸管的检测 如图2-27所示，这里介绍利用万用表判定GTO电极、检查GTO的触发能力和

22、关断能力、估测关断增益off的方法。图2-27 GTO的检测1 1判定判定GTOGTO的电极的电极2 2检查触发能力检查触发能力3 3检查关断能力检查关断能力 将万用表拨至R1档，测量任意两脚间的电阻，仅当黑表笔接G极，红表笔接K极时，电阻呈低阻值，对其它情况电阻值均为无穷大。由此可判定G、K极，剩下的就是A极。如图2-27(a)所示，首先将表的黑表笔接A极，红表笔接K极，电阻为无穷大；然后用黑表笔尖也同时接触G极，加上正向触发信号，表针向右偏转到低阻值即表明GTO已经导通；最后脱开G极，只要GTO维持通态，就说明被测管具有触发能力。现采用双表法检查GTO的关断能力，如图2-27(b)所示，表

23、的档位及接法保持不变。将表拨至R10档，红表笔接G极，黑表笔接K极，施以负向触发信号，如果表的指针向左摆到无穷大位置，证明GTO具有关断能力。6.GTR大功率晶体管大功率晶体管图图3-5 GTR3-5 GTR逆变桥逆变桥2.3 2.3 大功率晶体管大功率晶体管大功率晶体管GTR（Giant Transistor）也称为电力晶体管PTR（Power Transistor），是一种具有发射极（e）、基极（b）、集电极(c)区的三层器件，有npn和pnp两种结构，故又称双结型晶体管BJT（Bi Junction Tansistor）。它既有晶体管的固有特性，又扩大了功率容量。在大功率电力变换电路中,

24、10kHz以下的应用较多。GTR的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿而损坏，所以使用时必须考虑以下参数：击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度，这四个参数是相互制约的。2.3.1 GTR的结构及特性参数1.GTR1.GTR的结构的结构 双极型硅晶体管有PNP和NPN两种结构。对于高压、大功率晶体管常用NPN结构。图2-28 所示为电力晶体管的结构及符号示意图。PNP型型GTRNPN型型GTR晶体管通常连接成共发射极电路 2 2GTRGTR的特的特性性2.4 MOS器件2.4.1 功率MOSFET场效应晶体管1.1.结构结构 MOSFET有N沟道和P沟道两种。N沟道中载流子是电子，P沟道中载流子是

25、空穴，都是多数载流子。其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。所谓耗尽型就是当栅源间电压UGS0时存在导电沟道，漏极电流ID0；所谓增强型就是当UGS0时没有导电沟道，ID0，只有当UGS0(n沟道)或UGS0(P沟道)时才开始有ID。7.IGBT绝缘栅晶体管绝缘栅晶体管图图3-6 IGBT3-6 IGBT逆变桥逆变桥2.5 绝缘栅双极晶体管(IGBT)2.5.1 结构特点结构特点 IGBT（Isoloted Gate Bipolar Transistor）是在VDMOS的基础上增加了一个P+层漏极，形成PN结jl，并由此引出漏极(D)，栅极(G)和源极(S)。IGBT栅极输入高阻抗，是场控器件

26、，这一点是MOSFET的特性；另外，IGBT的输出特性饱和压降低，这一点是GTR的特性。目前，IGBT的容量已经达到GTR的水平，而且它的驱动简单、保护容易、不用缓冲电路、开关频率高。2.5.3 IGBT的驱动与保护技术1.驱动电路（1 1）对驱动电路的要求）对驱动电路的要求对驱动电路的要求体现在以下几方面：由于IGBT以MOSFET为输入级，所以MOSFET的驱动电路同样适用于IGBT。1）IGBT与MOSFET都是电压驱动，都具有一个2.55V的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可靠，要保证有一个低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT的连线要尽

27、量短。2）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压有足够陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。IGBT开通后，栅极驱动源能提供足够的功率，使IGBT不退出饱和而损坏。3）驱动电路要能传递几kHz的脉冲信号。4）驱动电平+UGE的选择必须综合考虑。在有短路过程的设备中，由于负载短路时的IC增大，IGBT能承受短路电流的时间减少，对其安全不利，因此UGE应取得小一些，一般为1215V。5）在关断过程中，为尽快抽取PNP管的存储电荷，应施加一负偏压UGE，但其受IGBT的G、E间的最大反向耐压限制，一般取-1-10V。6）在大电感负载下，IGBT的开关时间不能太短，以限制di/dt所形

28、成的尖峰电压，确保IGBT的安全。7）由于IGBT在电力电子设备中多用于高压场合，故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。8）IGBT的栅极驱动电路应简单实用，其自身带有对IGBT的保护功能，有较强的抗干扰能力。（2 2）集成化驱动电路）集成化驱动电路 大电流高电压IGBT已模块化，图2-60为IGBT绝缘栅双极晶体管模块外形图。图2-61为IGBT模块内部结构图。图2-60 IGBT模块外形图2-61 IGBT模块内部结构图9.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10.充电过程的限流电路充电过程的限流电路图图3-93-9 合上电源时的充电过程合上电源时的

29、充电过程11.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 小功率变频器（5.5-7.5）KW中功率控制端子接线图1、测试整流电路找到变频器内部直流电源的P(positive)端和N(negative)端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定

30、电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。B.红表棒接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。2、测试逆变电路将红表棒接到P端,黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障二、动态测试 在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意 以下几点:1、上电之前，须确认输入电压是否有误，将380V电源接入220V级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。2、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致

31、变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。3、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。4、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况下启动变频器,并测试U、V、W三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障 5、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试 三、故障判断 1、整流模块损坏 一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。2、逆变模块损坏 一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障

32、引起。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。3、上电无显示 一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，也有可能是面板损坏。4、上电后显示过电压或欠电压 一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。5、上电后显示过电流或接地短路 一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。6、启动显示过电流 一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。7、空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动

33、电路老化,模块损伤引起反并联二极管的作用反并联二极管的作用：电机绕组磁场作功，发电状态，电流电机绕组磁场作功，发电状态，电流通过反并联二通过反并联二 极管流向直流电路。极管流向直流电路。第五章 控制电路20.PAM20.PAM（脉幅调制脉幅调制）整流变压整流变压 逆变变频逆变变频图图3-193-19 脉幅调制脉幅调制 整整 流流变变 压压逆逆 变变变变 频频 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22.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）23.实现实现SPWM（单极性单极

34、性）图图3-22 单极性调制单极性调制变频器是一种电源变换的设备，给电动机提变频器是一种电源变换的设备，给电动机提供的电源必须满足电动机的使用要求。即输供的电源必须满足电动机的使用要求。即输出正弦波形的电压和电流。出正弦波形的电压和电流。逆变逆变SPWM等幅不等宽的矩形脉冲波形面等幅不等宽的矩形脉冲波形面积，与正弦波形面积等效。积，与正弦波形面积等效。逆变器的特性：逆变器的特性：24.双极性双极性SPWM图图3-23 双极性调制双极性调制25.双极性调制的死区及影响双极性调制的死区及影响图图3-24 双极性调制的死区及影响双极性调制的死区及影响第五章第五章 电动机调速特电动机调速特点点1.1.

35、变频器的输出电流变频器的输出电流图图4-1 4-1 电动机的电流电动机的电流2.电流和功率的关系电流和功率的关系图图4-2 转速下降转速下降.输出功率下降输出功率下降.节能节能 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。4.去掉减速器的错误去掉减速器的错误去去 掉掉 减减 速速 器器图图4-44-4 用变频器取代减速器用变频器取代减速器！能量守恒，降速降功率能量守恒，降速降功率6.一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

36、动机变频器的额定电流：变频器的额定电流：多台电动机同时启动和运行多台电动机同时启动和运行 IN1.051.1IMN多台电动机分别启动多台电动机分别启动 IN（1.051.1IMNK1 IST）/K2一台变频器带多台电动机一台变频器带多台电动机 IST=电机起动电流 K1=1.2，1.52自由状态 K2=1.5 变频器过载能力第七章 变频调速系统 接电抗器的作用1.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输出电抗器作用输出电抗器作

37、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2.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4.电抗器 变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，这些高次谐波电流都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到075以下。所以，在容量较大的变频调速系统中，应考虑接入电抗器，以提高功率因数。图7-14电抗器外形图3.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

38、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 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33%4.直流电抗器直流电抗器作用作用：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电动机容量/kw3037557590110132160200220280允许电流A75150220280370560740电感量H6003002001401107055注：变频器功率大于30Kw时才考虑配置表表75 常用直流电抗器的规格常用直流电抗器的规格第八章 变频器的抗干扰1 1.变频器的干扰源变频器的干扰源

39、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2.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3.3.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 4.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5.空中幅射干扰空中幅射干扰图图7-57-5 空中幅射与接

40、地空中幅射与接地 电磁幅射电磁幅射6.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第9章 变频器的安装接线、调试与维修本章要点本章要点n 变频器的原理框图及接线图n 变频调速系统的主电路n 变频器的控制电路及电线n 变频器的安装及抗干扰n 可编程控制器与变频器的连接n 变频调速系统的调试n 变频器的维护n 变频器实例7.1 变频器的原理框图及接线7.1.1变频器的基本结构 目前生产中广泛应用的是通用变频器，根据功率的大小，从外形上看有书本型结构(07537KW)和装柜型结构(451500 kW)两种

41、。7.1.2原理框图和接线图原理框图：如图72所示。从图中可知变频器的各组成部分，以便于接线和维修。接线图：图73所示为富士FRNG9S/P9S系列变频器基本接线图。卸下表面盖板就可看见出接线端子。接线时应注意以下几点，以防接错：输入电源必须接到R、S、T上，输出电源必须接到端子U、V、W上，若错接，会损坏变频器。为了防止触电、火灾等灾害和降低噪声，必须连接接地端子。端子和导线的连接应牢靠，要使用接触性好的压接端子。配完线后，要再次检查接线是否正确，有无漏接现象，端子和导线间是否短路或接地。通电后，需要改接线时，即使已经关断电源，也应等充电指示灯熄灭后，用万用表确认直流电压降到安全电压(DC2

42、5V以下)后再操作。若还残留有电压就进行操作，会产生火花，这时先放完电后再进行操作 1.主电路的连接端子符号端子名称说 明R、S、T主电路电源端子连接三相电源U、V、W变频器输出端子连接三相电动机P1、P(+)直流电抗器连接用端子改善功率因数的电抗器P(+)，DB外部制动电阻器连接用端子连接外部制动电阻(选用件)P(+)，N()制动单元连接端子连接外部制动单元PE变频器接地用端子变频器机壳的接地端子表71 主电路端子和连接端子的功能进行主电路连接时应注意以下几点：(1)主电路电源端子R、S、T，经接触器和空气开关与电源连接。不用考虑相序。(2)变频器的保护功能动作时，继电器的常闭触点控制接触器

43、电路，会使接触器断 开，从而切断变频器的主电路电源。(3)不应以主电路的通断来进行变频器的运行、停止操作。需用控制面板上的运行键(RUN)和停止键(STOP)或用控制电路端子FWD（REV）来操作。(4)变频器输出端子(U、V、W)最好经热继电器再接至三相电机上，当旋转方向与设定不一致时，要调换U、V、W三相中的任意二相。(5)变频器的输出端子不要连接到电力电容器或浪涌吸收器上。(6)从安全及降低噪声的需要出发，及防止漏电和干扰侵入或辐射出去，必须接地。根据电气设备技术标准规定，接地电阻应小于或等于国家标准规定值，且用较粗的短线接到变频器的专用接地端子PE上。当变频器和其他设备，或有多台变频器

44、一起接地时，每台设备应分别和地相接，而不允许将一台设备的接地端和另一台的接地端相接后再接地，如图75所示图75 变频器接地方式示意图a)专用地线（好）b)共用地线（正确）c)共通地线（不正确）6）控制电路端子上的连接电线用075mm2及以下规格的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线。7）屏蔽线的接线时把一端连接到各自的共用端子(11、CM)上，另一端不接。1.1.电线的种类电线的种类一般，控制信号的传送所使用的电线采用聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套屏蔽电线。2.2.电线的粗细电线的粗细 控制电线导体的粗细必须考虑机械强度、规程、电压降及铺设费用以后再决定。推荐使用导体截面l.25mm2或2mm2的电线。但

45、是，如果铺设距离短、电压降在容许值以内，使用075mm2比较经济。3.3.电线的分开铺设电线的分开铺设 变频器的控制电线与主回路电线或其他电力电线需分开铺设。相隔距离取电气设备技术标准所确定的距离。4.4.电线的屏蔽电线的屏蔽(1)电线不能分开铺设或者即使分开铺设也不会有抗干扰效果时，要进行有效的屏蔽。(2)电线的屏蔽利用已接地的金属管或者穿在金属管内和带屏蔽的电线上。(3)屏蔽电线的连接方法如图721所示，屏蔽电线端末的处理如图722所示。7.2 变频调速系统的主电路1.低压断路器Q（1）功用 1)隔离作用 当变频器进行维修时，或长时间不用时，将Q切断，使变频器与电源隔离；2)保护作用 空气

46、开关大都具有过电流及欠电压等保护功能，当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可迅速进行保护。（2）选择 因为空气开关具有过电流保护功能，为了避免不必要的误动作，取 IQN(1.31.4)IN (71)式中 IQN空气开关的额定电流；IN变频器的额定电流。由于制动电阻的容量不易准确掌握，如果容量偏小，则极易烧坏。所以，制动电阻箱内应附加热继电器KR，如图713所示。图7-12 制动电阻图(4)制动单元VB 一般情况下，只需根据变频器的容量进行配置即可。7.制动单元的接线制动单元的接线 例例1.1.水泵节能恒压供水水泵节能恒压供水图图101101 供水系统示意图供水系统示意图压力变送器压

47、力变送器生生 活活 小小 区区装设变频器的场所条件有：1)电气室应湿气少、无水浸入。2)无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少。3)装置容易搬入安装。4)应有足够的空间，便于维修检查。5)应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。6)应与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离。7)安装在室外必须单独按照户外配电装置设置。设置场所使用环境变频器长期稳定运行所必须的环境条件有：1.1.周围温度周围温度 变频器运行中周围温度的容许值多为040或1050，避免阳光直射。(1)上限温度 对于单元型装入配电柜或控制盘内等使用时，考虑柜内预测温升10，则上限温度多定为50。变频器为全封闭

48、结构、上限温度为40的壁挂用单元型装入配电柜内使用时，为了减少温升，可以装设通风管（选用件）或者取下单元外罩。(2)下限温度 周围温度的下限值多为0或10，以不特别冻结为前提条件。2.2.周围湿度周围湿度 变频器要注意防止水或水蒸气直接进入变频器内，以免引起漏电，甚至打火，击穿。而周围湿度过高，也可使电气绝缘降低和金属部分的腐蚀。为此，变频柜安装平面应高出水平地面800mm以上。3.周围气体周围气体 作为室内设置，其周围不可有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体。还要选择粉尘和油雾少的设置场所。4.振动振动 关于耐振性因机种的不同而不同，设置场所的振动加速度多被限制在0306G（振动强度5.9m/s2）

49、以下。对于机床、船舶等事先能预测振动的场合，必须选择有耐振措施的机种。5.抗干扰抗干扰 为防止电磁干扰，控制线应有屏蔽措施，母线与动力线要保持不少于100mm的距离。柜内布置应注意：考虑到柜内温度的增加，不应将变频器放在密封的小盒中或在其周围空间堆放零件、热源等。柜内的温度应不超过50。在柜内安装冷却扇时，应设计成冷却空气能通过热源部分。变频器和风扇安装位置不正确，将导致变频器周围的温度超过允许的数值。将多台变频器安装在同一装置或控制箱里时，为减少相互热影响，建议横向并列安放，如图7-25a所示。必须上下（纵向）安装时，为了使下部的热量不至影响上部的变频器，应在变频器之间加入一块隔板，如图7-25b所示。谢谢各位！祝大家事业有成祝大家事业有成！结束结束