1、1 珠海市理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校2 項目1 變頻器基礎(chǔ)知識123任務(wù)一任務(wù)一 了解變頻器了解變頻器任務(wù)二任務(wù)二 變頻器的選裝與分類變頻器的選裝與分類任務(wù)四任務(wù)四 變頻器的發(fā)展變頻器的發(fā)展任務(wù)三任務(wù)三 變頻器的控制變頻器的控制43 1、了解“變頻調(diào)速器”的控制方式及基本控制原理。 2、掌握變頻調(diào)速器的安裝方法。 3、掌握變頻調(diào)速器（松下VFO超小型變頻器）的應(yīng)用 。任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理4 變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無級調(diào)速的需要而誕生的。20世紀(jì)60年代后期隨著電力電子器件從SCR(晶閘管)、GTO(門極可關(guān)斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效

2、應(yīng)管)、SIT(靜電感應(yīng)晶體管)、SITH(靜電感應(yīng)晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)發(fā)展到今天的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)，而這些器件的更新促使電力變換技術(shù)的不斷發(fā)展。任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理5 20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻(PWMVVVF)調(diào)速研究引起人們的高度重視。到了20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引了人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。而從20世紀(jì)80年代后期開始，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的VVVF變頻器已投入市場并

3、得到廣泛的應(yīng)用。任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理6 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理1.什么是變頻器 廣義上講，變頻器是利用電力電子半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。通常把電壓和頻率不變的交流電變換成電壓或頻率可變的交流電裝置稱作變頻器。1.1.2變頻器的基本工作原理變頻器的基本工作原理 7 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 2.變頻器的基本原理 通用變頻器的工作原理是把工頻交流電通過整流變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件（GOT、GTR或IGBT）組成的三相逆變器，再將直流電變成可變頻率、電壓的交流電，由于采

4、用微處理器控制正弦脈寬調(diào)制（SPWM）的方法，使輸出的波形近似正弦波，用于驅(qū)動異步電動機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速。利用變頻器不僅可以根據(jù)電機(jī)負(fù)載實際需要實現(xiàn)自動、平滑的增速減速，還保持了異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率小固有的特性，同時又具有效率高、范圍寬、精度高等優(yōu)點。8 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 3.變頻器的基本結(jié)構(gòu) 通用變頻器把工頻電流（50Hz）變成各種頻率的交流電流，以實現(xiàn)電動機(jī)的變速運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器的基本構(gòu)成如圖1-1所示，主要由主電路（包括整流電路、中間直流環(huán)節(jié)、逆變電路）和控制電路組成，分述如下：9 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理圖1-1 變頻器的基本構(gòu)成10

5、 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理1.1.3變頻器主電路的結(jié)構(gòu) 變頻器給負(fù)載提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分稱為變頻器的主電路。典型的電壓型變頻器主電路如圖1-2所示。其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的整流器件，吸收整流器、逆變器產(chǎn)生電壓脈動的平波電路，以及將直流功率變換為交流功率的逆變器。若系統(tǒng)的負(fù)載為異步電動機(jī)，在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中需要制動時，還需要附加制動回路。11 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理工頻電源整流器平波回路逆變器制動電路變頻電源KR圖1-2 型變頻器主電路示意圖12 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 （1

6、）整流電路：變頻器一般使用的是二極管整流，如圖1-2所示，它與單項或三相交流電源相連接，它把工頻電源變換為直流電源。電網(wǎng)側(cè)變流器是整流器，它的作用是將三相（或單相）交流電整流成直流電。13 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 （2）逆變電路：負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器。它同整流電路相反，逆變器是將直流電變換為所需求的可調(diào)壓調(diào)頻的交流電，控制開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷的時間，就可以得到三相變壓變頻交流輸出。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路，通過控制逆變器中主開關(guān)的通、斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。14 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 （

7、3）中間直流環(huán)節(jié)： a）平波電路。整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率的脈動電壓，而逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動采用電感和電容吸收脈動電壓（電流），一般通用變頻器都會采用電容濾波的平波電路。使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定和平滑，供逆變器使用。 15 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 b）通過開關(guān)電源為各控制線路供電。 c）可以配置濾波或制動裝置以提高變頻器性能。 d）控制電路：控制電路一般由運(yùn)算電路、檢測電路、控制信號的輸入輸出和驅(qū)動電路組成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。16 （4）制動回路。變頻器一般帶動

8、的是電機(jī)或其他感性負(fù)載，在停機(jī)的時候，一般都是采用能耗制動的方式來實現(xiàn)的，就是把停止后電機(jī)的動能和線圈里面的磁能都通過一個耗能元件消耗掉,從而實現(xiàn)快速停車。制動回路也可采用可逆變器件把再生能量向工頻電網(wǎng)反饋。任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理17 （5）限流電路。限路電路由如圖1-2中限流電阻R及開關(guān)K構(gòu)成，由于上電瞬間濾波電容端電壓為零，上電瞬間電容充電電流較大，過大的電流可能損壞整流電路，為了保護(hù)整流電路，在變頻器上電瞬間將限流電阻串聯(lián)到回路中，當(dāng)電容充電到一定的時間后通過開關(guān)K將電阻短路。任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理18 1.1.4變頻器控制電路

9、的構(gòu)成變頻器控制電路的構(gòu)成任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 變頻器的控制電路是給變頻器主電路提供控制信號的回路，變頻器控制電路如圖1-3所示，它將信號傳送給整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器。同時它也接受來自這部分的信號。它的主要功能首先是通過信號控制半導(dǎo)體器件（逆變器）的開關(guān)速度，其次提供操作變頻器的各種信號，另外還需要監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，以及提供保護(hù)功能。19 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理圖1-3 變頻器控制電路20 1.1.4變頻器控制電路的構(gòu)成變頻器控制電路的構(gòu)成任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 1.控制電路 控制電路包含：電

10、壓、頻率的運(yùn)算電路，主電路的電壓、檢測電路，用于變頻調(diào)速系統(tǒng)電動機(jī)速度檢測電路，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的驅(qū)動電路，以及逆變器和負(fù)載的保護(hù)電路。 1）運(yùn)算電路。運(yùn)算電路的功能是將變頻器的電壓、電流檢測電路的信號以及速度、轉(zhuǎn)矩等檢測電路等非電量信號與給定的電壓電流信號進(jìn)行比較運(yùn)算，從而決定逆變器的輸出電壓和頻率。21 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 2）驅(qū)動電路。變頻器驅(qū)動電路的功能是在控制電路的控制下，產(chǎn)生足夠的功率驅(qū)動信號，使主電路開關(guān)元件導(dǎo)通或關(guān)斷?？刂齐娐芬话闶遣捎秒姼綦x技術(shù)是對驅(qū)動電路的控制。 3）V/I（電壓/電流）檢測電路。變頻器的電壓、電流檢測電路是采用

11、電隔離技術(shù)來檢測主回路的電壓、電流，檢測電流在對檢測到的電壓、電流進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，以滿足變頻器控制的需要。22 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 4）速度檢測電路。速度檢測電路以安裝在異步電動機(jī)同軸上的速度檢測器TG、PLG等為核心，將檢測的速度信號進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算要求使電動機(jī)按指令要求速度運(yùn)轉(zhuǎn)。5）I/O輸入輸出電路。變頻器的I/O輸入輸出電路的功能是為了使變頻器更好的實現(xiàn)人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號如運(yùn)行、點動、多段速等，還有各種內(nèi)部參數(shù)如電流、頻率、速度等信號。23 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 2.保護(hù)電路變頻

12、器的保護(hù)電路是通過檢測主電路的電壓、電流等參數(shù)來判斷變頻器運(yùn)行的狀況。當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止變頻器的逆變器和負(fù)載損壞，停止逆變器的工作或抑制輸出電壓。變頻器的保護(hù)電路，可分為變頻器保護(hù)和負(fù)載電動機(jī)保護(hù)兩種。1）變頻器保護(hù)功能瞬時過電流保護(hù)。在變頻器逆變器的負(fù)載側(cè)發(fā)生短路時，流過逆變器開關(guān)器件的電流超過容許值時，瞬時過電流保護(hù)動作停止逆變器工作。當(dāng)整流器的輸出電流達(dá)到異常值，也停止逆變器工作。24 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 4）欠壓保護(hù)。引起電動機(jī)疲倒的電壓稱為臨界電壓 。當(dāng)線路電壓降低到臨界電壓時，保護(hù)電器的動作，稱為欠電壓保護(hù)，其任務(wù)主要是防止設(shè)備因

13、過載而燒毀。5）接地過電流保護(hù)。變頻器逆變器負(fù)載接地時，為了保護(hù)逆變器需要設(shè)置接地過電流保護(hù)功能。為了確保人員安全，還需安裝漏電斷路器。25 1.1.5通用變頻器的主要功能通用變頻器的主要功能任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理 1.基本功能1）基本變頻。通常指輸入工頻交流的頻率，實現(xiàn)050HZ的平滑調(diào)速。2）自動加、減速控制。按照機(jī)械慣量以及負(fù)載的特性自動確定加減速時間。3）加減速時間的設(shè)置。由加減、速時間的設(shè)置決定調(diào)速系統(tǒng)的快速性。如果設(shè)置加、減速時間較短，就可以提高生產(chǎn)效率。但是，若電動機(jī)帶動大負(fù)載加速時間太短，則會引起過流；若減速設(shè)置時間太短，則會使頻率下降太快，電動機(jī)容易進(jìn)入制動狀態(tài)。26 任務(wù)一 了解變頻器發(fā)展背景學(xué)習(xí)目標(biāo) 主要功能工作原理2.特出功能1）低頻定子補(bǔ)償功能。通常稱為電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩（力矩）提升。2）跳頻功能。由變頻器為交流電動機(jī)供電時，系統(tǒng)可能發(fā)生震蕩（發(fā)生震蕩的原因是：