普传变频器培训教材—基本知识篇.ppt
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1、普传科技变频器培训教材普传科技变频器培训教材我们的未来我们的未来驱动与控制驱动与控制 MY FUTUREIS DRIVER&CONTROL MY FUTUREIS DRIVER&CONTROL深圳普传科技有限公司深圳普传科技有限公司深圳普传科技有限公司深圳普传科技有限公司技术服务部编写技术服务部编写技术服务部编写技术服务部编写基础知识篇第一页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务培训目标培训目标n了解电气传动的基本概念n掌握变频器的基本工作原理,变频器应用概括n熟悉普传科技公司的产品,变频器
2、技术规范n掌握变频器的基本知识,能同客户进行简单技术交流。n掌握变频器的基本应用和选型原则n了解变频器的市场竞争状态第二页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务目录目录n电气传动基础知识n通用变频器的应用概括,构成原理n通用变频器保护功能n普传科技公司产品情况n变频器应用简介n变频器选型n中国市场竞争情况第三页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基
3、础知识电气传动基础知识电气传动系统概电气传动系统概电气传动系统概电气传动系统概述述述述定义定义 以交流(直流)电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流(直流)电气传动系统,也称交流(直流)电气拖动系统构成构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器第四页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动的目电气传动的目电气传动的目电气传动
4、的目的和意义的和意义的和意义的和意义序号意义有代表意义的行业或设备1节能风机、水泵、注塑机2提高产品质量改善生产工艺简化传动机构机床、印刷、包装等生产线3改善工作环境电梯、中央空调目的目的 根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输 出转矩意义意义注:并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能第五页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动系统基本工电气传动系统基本工电气传动系统基本工电气传动系
5、统基本工作原理作原理作原理作原理电力传动系统运动方程式电力传动系统运动方程式lT电机转矩T负载转矩加速运行 T电机转矩T负载转矩减速运行 T电机转矩T负载转矩恒速运行l电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素l加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关T电机转矩T负载转矩 P电机功率T电机转矩N电机速度K常数 MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械第六页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动系统工电气传动系统工作原理作原理l速度模
6、式:以保持转速恒定为目的,如常规调速系统(电梯、各类生产线)。控制设 备根据速度要求自动调整电机转矩适应外部的负载变化,恒速时电机转矩 肯定等于负载转矩l转矩模式 以控制电机转矩恒定为目的,如:开卷/收卷,恒速时电机转矩肯定等于 负载转矩,但电机的运转速度不确定。如果电机转矩始终大于负载转矩,则速度持续上升直至设备限速或损坏 如果电机转矩始终小于负载转矩,则速度为0或最低(下限)速度 为保证系统安全,必须额外考虑限速或超速保护T电机转矩T负载转矩 MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械第七页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动
7、和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动系统负载电气传动系统负载电气传动系统负载电气传动系统负载特性特性特性特性传动机构电动机生产机械负载特性摩擦恒转矩l生产流水线l起重行走速度T负载转矩势能恒转矩l电梯l起重机提升恒功率(速度越低,速度越低,负载转矩越大)负载转矩越大)l机床l开卷机/收卷机变转矩(速度越低,负载速度越低,负载转矩越小)转矩越小)l风机水泵负载转矩大小于与转速无关第八页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完
8、美服务电气传动基础知识电气传动基础知识交(直)流交(直)流电气传动系统的特点电气传动系统的特点直流电气传动系统特点:l控制对象:直流电动机控制对象:直流电动机l控制原理简单,一种调速方式控制原理简单,一种调速方式l性能优良,对硬件要求不高性能优良,对硬件要求不高 l电机有换向电刷(换向火化)l电机设计功率受限l电机易损坏,不适应恶劣现场l需定期维护交流电气传动系统特点:l控制对象:交流电动机l控制原理复杂,有多种调速方式l性能较差,对硬件要求较高l电机无电刷,无换向火化问题电机无电刷,无换向火化问题l电机功率设计不受限电机功率设计不受限l电机不易损坏,适应恶劣现场电机不易损坏,适应恶劣现场l基
9、本免维护基本免维护l70年代以前直流占统治地位l交流调速只在大功率电机调速上使用第九页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识交流电气交流电气交流电气交流电气传动系统的发展历程传动系统的发展历程传动系统的发展历程传动系统的发展历程交流异步电机的机械特性公式交流异步电机的机械特性公式 n60f/p(1-s)n:电机转速 f:给电机供电的交流电频率 p:电机极对数 s:转差率 T:电机力矩N:速度n0负载1异步电机机械特性负载2交流同步电机的
10、机械特性公式交流同步电机的机械特性公式 n60f/p n:电机转速 f:给电机供电的交流电频率 p:电机极对数 n0负载1负载2T:电机力矩同步电机机械特性第十页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务调速方式名称控制对象特点变极调速交流异步电动机有级调速,系统简单,最多4段速调压调速无级调速,调速范围窄电机最大出力能力下降,效率低系统简单,性能较差转子串电阻调速变频调速交流异步电动机交流同步电动机真正无级调速,调速范围宽电机最大出力能力不变,效率高系统复杂,性能好可以和直流调速系统相媲美早早
11、晚晚发发 展展 时时 间间变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识交流电气传动系交流电气传动系交流电气传动系交流电气传动系统的发展历程统的发展历程统的发展历程统的发展历程l在变频器出现前同步电机无法实现调速功能,因此只能在定速传动领域使用l三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳,但其结构坚固、经久耐用且价格低廉 还是在一些性能较低的传动现场使用第十一页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器及其特变频器及其特点点变频器变频器 变频器是交流电气传动系统
12、的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置,英文简称VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)变频器的控制对象变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机,标准适配电机极数是2/4极序号优点1平滑软启动,降低启动冲击电流,减少变压器占有量,确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速,调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制,实现生产自动化控制变频调速的优势(与其它交流电机调速方式对比)变频调速的优势(与其它交流电机调速方式对比)第十二页
13、,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器技术应用概括变频器技术应用概括变频器技术应用概括变频器技术应用概括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
14、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、电梯变频器传动的特点变频器传动的特点第十三页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务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
15、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3099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kw30
16、51213总计282变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器在工业领域变频器在工业领域中的节电潜力中的节电潜力第十四页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务应应用效果用效果用途用途应应用方法用方法以前的以前的调调速方式速方式节能鼓风机、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
17、动运转,同步运转(1)机械式变速减速机(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、断控制变频器基础知识变频器的应用效果
18、变频器基础知识变频器的应用效果第十五页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频调速变频调速变频调速变频调速的发展历程的发展历程的发展历程的发展历程电机控制算法功率半导体技术V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT计算机技术单片机DSP IGBT大容量化更高速率和容量如:矩阵式变频器大功率传动使用变频器,体积大,价格高未来发展方向完美无谐波PWM技术SPWM技术PWM优化新一代开关技术无速度矢量控制电流矢量V/F70年代80年代60年代9
19、0年代高速DSP专用芯片00年代超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用,取代直流算法优化 更大容量 更高开关频率PWM技术空间电压矢量调制技术变频器体积缩小,开始在中小功率电机上使用第十六页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器分类变频器分类供电电源低压220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高压3000、6000、10000V/3PH控制算法通用内置V/F控制方式,简单,性能一般高性能内置矢量控制方式,复杂,高性能
20、变换方法(拓朴结构)交直交电压型(储能环节为电解电容)电流型(储能环节为电抗器)交交无储能环节注:l交直交电压型变频器因结构简单,功率因素高,目前广泛使用l常用设计功率在315KW第十七页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理简要工作原理简要工作原理整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流交流低压交直交通用变频器系统框图交流低压交直交通用变频器系统框图直流直流交流整流器:将交流电变换成直流的电力电子装置,其输入电压
21、为正弦波,输入电流非 正弦,带有丰富的谐波逆变器:将直流电转换成交流电的电力电子装置,其输出电压为非正弦波,输出电 流近似正弦第十八页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理简要工作原理简要工作原理单相逆变电路工作原理单相逆变电路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通f1f2EdU1逆变器的功能:l通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率
22、l通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序第十九页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理简要工作原理简要工作原理S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612123234 345456561 612三相逆变电路三相逆变电路Ed缺点:l输出电压的谐波分量太大l电机谐波损耗增加,发热严重甚至烧坏电机l转矩脉动较大,低速运行时影响转速的平稳l直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题电机第二
23、十页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理简要工作原理简要工作原理调制解调器调制解调器 调制解调器 的英文是MODEM,其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。电子信号分两种,一种是“模拟信号”,一种是“数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号,而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时,就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。连入Internet后,当PC
24、机向Internet发送信息时,由于电话线传输的是模拟信号,所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号,才能传送到Internet上,这个过程叫做“调制”。当PC机从Internet获取信息时,由于通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号,所以PC机想要看懂它们,还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。合起来就是“调制解调”。第二十一页,编辑于星期五:九点五十八分。深圳市普传科技有限公司技术服务部编制我的未来,驱动和控制我的未来,驱动和控制精益求精,完美服务精益求精,完美服务变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理简
25、要工作原理简要工作原理SPWM调制载波PWMPWM(Pulse Width ModurationPulse Width Moduration)调制)调制lPWM调制是:利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频 率可变的电压脉冲列。lSPWM调制是:采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关可以得 到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压,能获 得理想的控制效果:输出电流近似正弦l载波频率必须高,才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同lGTR变频器由于开关频率太低,电机噪声较大,IGBT有效的解决了这个问题第二十二页,编辑于星期五:九点五十八
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