1、Inverter Basic Trainning變頻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)目標(biāo)了解變頻器作為電氣傳動的基本概念初步理解變頻器宣傳資料能進(jìn)行簡單的技術(shù)交流和宣傳性介紹了解變頻器的基本應(yīng)用和選型原則目 錄通用變頻器的構(gòu)成通用變頻器保護(hù)功能變頻器應(yīng)用簡介變頻器選型變頻器的基本概念 定義：變頻器是由控制電路利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件，將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 英文簡稱：VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 變頻器的控制對象: 三相交流異步電機(jī)、三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是4極 把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電

2、源，以實現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時還需要一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。 變頻器的作用 作用：作為電氣傳動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制與調(diào)節(jié)電動設(shè)備的速度。 起源：芬蘭瓦薩控制系統(tǒng)有限公司，前身瑞典的STRONGB，于20世紀(jì)60年代成立，于1967年開發(fā)出世界上第一臺變頻器，被稱為變頻器的鼻祖，開創(chuàng)了世界商用變頻器的市場。 1968年起，丹麥的丹佛斯公

3、司就在市場上生產(chǎn)與銷售三相交流電機(jī)的VLT無極變頻調(diào)速器。電氣術(shù)語：“控制”與“調(diào)節(jié)” “控制”與“調(diào)節(jié)”這兩個詞取決于生產(chǎn)設(shè)備類型。 速度“控制”是將信號傳送給電機(jī)，并預(yù)期完成它能產(chǎn)生所需要的速度。 例如：控制電機(jī)速度為0-50Hz之間變化，灌裝機(jī)主傳動電機(jī)，依據(jù)生產(chǎn)率不同，人為操作控制傳動電機(jī)速度隨之不同。 速度“調(diào)節(jié)”則是從過程中采集一個反饋信號，如果速度不滿足工作要求，傳送給電機(jī)的信號就自動被調(diào)節(jié)，直到滿足要求為止。 例如：廠區(qū)中央空調(diào)溫度調(diào)節(jié)，通過PID依據(jù)對環(huán)境溫度的檢測，信號反饋到變頻器自動調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速，無需人工干預(yù)，直到滿足工作要求的環(huán)境為止。變頻器的調(diào)速原理N=60F/P

4、 P：極對數(shù) F：頻率N：轉(zhuǎn)速改變極對數(shù) （有級調(diào)速）改變輸入頻率 （無級調(diào)速）變頻器調(diào)速原理：調(diào)速方法： 與調(diào)速相關(guān)的轉(zhuǎn)差率，電壓，相位差，空載轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)子電阻，勵磁電阻，轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子感抗，定子磁通，角速度等等相關(guān)參數(shù)不予闡述。使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)1. 節(jié)能： 專業(yè)選型的變頻器依據(jù)現(xiàn)場特征，采用調(diào)節(jié)變速方式可以節(jié)能，例如：風(fēng)機(jī)水泵，在流量不大的情況下，可以降低泵的轉(zhuǎn)速，從而節(jié)能。一方面可以避免風(fēng)機(jī)水泵長期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成電機(jī)過早的老化。2. 無級調(diào)速：優(yōu)化過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量 無級調(diào)速，調(diào)速精度大大提高，在機(jī)械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度。 按照生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速具有很多

5、優(yōu)點(diǎn)，包括提高生產(chǎn)率、降低廢品率、減少材 料水泵和磨損。例如：機(jī)床、印刷、包裝等生產(chǎn)線3. 軟啟功能：設(shè)備起動與運(yùn)行平穩(wěn) 全速起動和停車的次數(shù)可大幅度降低，采用變頻器的軟起動和停車的斜坡信 號可避免電動機(jī)對機(jī)器部件的沖擊和震動。 例如：在供水系統(tǒng)中可消除水泵電機(jī)直接啟停產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)4. 使系統(tǒng)維護(hù)簡單化：電機(jī)正反向無需通過接觸器切換 例如：吹瓶間的主傳動電機(jī)如果在設(shè)備調(diào)試時能降低速度，可大大方便操作 工的檢修與清潔工作，也減小了噪音。 例如：安裝灌裝機(jī)時，噴瓶、沖瓶、洗瓶三個電機(jī)同步運(yùn)行調(diào)試時，旋轉(zhuǎn)方 向相反，可以即時停止并且即時調(diào)整。5.提高技術(shù)含量，改善工作環(huán)境： 非常方

6、便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制，例如，Profibus-DP 例如：瓶輸送線上的瓶子在排隊等候時，若能降低帶速，就可以大減少噪音。 例如：電梯、中央空調(diào)變頻器的分類 變頻器的分類方法有多種： 按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器； 按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器； 按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、矢量控制變頻器和無傳感器矢量控制變頻器等； 按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。 變頻器的保護(hù)功能： （1） 檢知異常狀態(tài)后自動地進(jìn)行修正動作，如過電流

7、失速防止，再生過電壓失速防止。 （2）檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號，使電機(jī)自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬時停電保護(hù)等。變頻器常見的保護(hù)功能 由于變頻器大量的使用了各種半導(dǎo)體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等， 要想保證變頻器長期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。 超出條件則必須立刻或延時停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重 新開始工作，如保護(hù)失效或動作延遲將導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)不可恢復(fù)性損害。保護(hù)類型原因缺相輸入缺相輸入電壓值相差超過允許值輸出缺相輸出電流三相不平衡過流加速/減速/恒速超過變頻器允許的最大電流（2倍額定）過載變頻器過載超過

8、變頻器允許的過載范圍過壓加速/減速/恒速直流母線電壓超過允許值過熱散熱器溫度超過允許值欠壓電網(wǎng)電壓過低DisplayLED Indicators for:AlarmWarningPower OnALARMWARNINGON變頻器的基本構(gòu)成 變頻器的基本構(gòu)成：由主回路（包括整流器、中間電路、逆變器）和控制回路組成，如上圖所示變頻器的基本構(gòu)成1.整流器。 它與單相或三相交流電源相連接，產(chǎn)生脈動的直流電壓。整流器有兩種基本類型：可控與不可控。2.中間電路。 它有以下三種類型： a)將整流電壓變換成直流電壓。 b)使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用。 c)將整流后固定的直流電壓變換成可變的直

9、流電壓。3.逆變器。 它產(chǎn)生電動機(jī)電壓的頻率。另外，一些逆變器還可以將固定的直流電壓變換成可變的交流電壓。4.控制電路。 它將信號傳送給整流器、逆變器與中間電路，同時它也接收來自些部分的信號。具體被控制的部分取決于各個變頻器的設(shè)計。變頻器的構(gòu)造分解圖示14325678適用于中大功率以上）類別作用主要構(gòu)成器件主回路整流部分1將工頻交流變成直流，輸入無相序要求整流橋逆變部分2將直流轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電，輸出無相序要求IGBT制動部分3/4消耗過多的回饋能量，保持直流母線電壓不超過最大值單管IGBT 和制動電阻,大功率制動單元外置上電緩沖6降低上電沖擊電流，上電結(jié)束后接觸器自動吸合，而后變頻

10、器允許運(yùn)行限流電阻和接觸器儲能部分5保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動電解電容和均壓電阻控制回路鍵盤7對變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和修改，并實時監(jiān)控變頻器狀態(tài)MCU(單片機(jī)）控制電路8交流電機(jī)控制算法生成，外部信號接收處理及保護(hù)DSP(或兩個MCU）變頻器的詳細(xì)構(gòu)成（上）類別作用結(jié)構(gòu)件散熱器將整流橋、逆變器產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去溫度傳感器檢測散熱器溫度，確保模塊工作在允許溫度環(huán)境下風(fēng)扇配合散熱器，將變頻器內(nèi)部的熱量帶走，有直流風(fēng)扇（24V)和交流風(fēng)扇兩種變頻器的詳細(xì)構(gòu)成（下）Danfass變頻器操作面板Danfass變頻器控制端子與常用控制接線圖Danfass變頻器的控制板主回路接口控制回路接口模擬量輸入

11、模擬量輸出通訊接口控制回路接口開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出編碼器接口本圖片與線路圖依照松下變頻器制作，只作代表，不具備原理性M主回路接口工頻電網(wǎng)輸入380V 3PH/220V 3PH220V 1PH制動電阻直流電抗器三相交流異步電機(jī)、三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是4極控制回路接口接口類型主要特點(diǎn)主要功能開關(guān)量輸入無源輸入，一般由變頻器內(nèi)部24V供電，啟/停變頻器，接收編碼器信號、多段速、外部故障等信號或指令開關(guān)量輸出集電極開路輸出、繼電器輸出變頻器故障、就緒、達(dá)速等，參與外部控制模擬量輸入0-10V/4-20mA頻率給定/PID給定、反饋，接收來自外部的給定或控制模擬量輸出0-10V/4-20m

12、A運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流的輸出，用于外界顯示儀表和外部設(shè)備控制脈沖輸出PWM波輸出功能同模擬量輸出（只有個別變頻器提供）通訊口RS485/RS232組網(wǎng)控制以上端子均可自由編程一般常見變頻器主回路關(guān)鍵器件IGBT驅(qū)動電路過流保護(hù)過熱保護(hù)欠壓保護(hù)IGBT的理解 IGBT是一種功率晶體，運(yùn)用此種晶體設(shè)計之UPS可有效提升產(chǎn)品效能，使電源品質(zhì)好、效率高、熱損耗少、噪音低、體積小與產(chǎn)品壽命長等多種優(yōu)點(diǎn)。 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor的英文縮寫?？梢苑g做絕緣柵雙極晶體管。逆變器單相逆變電路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3

13、導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通f1f2EdU1逆變器的功能：通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時間改變輸出電壓的頻率通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序逆變器S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612123234345456561612三相逆變電路Ed缺點(diǎn)：輸出電壓的諧波分量太大電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動較大，低速運(yùn)行時影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)直到從通信技術(shù)中采用PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題電機(jī)變頻器選型選型原則使用通用變頻器的行業(yè)和設(shè)備使用矢量變頻器的行業(yè)和設(shè)備紡織絕大多數(shù)設(shè)備紡織有張力控制場合需使用冶金輔助風(fēng)機(jī)水泵、輥道、高爐卷揚(yáng)冶金各種主軋線、飛剪石化用風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)電梯門機(jī)、起重行走電梯、起重提升供水油田用風(fēng)機(jī)、水泵、抽油機(jī)、空壓機(jī)電廠風(fēng)機(jī)水泵、傳送帶市政鍋爐、污水處理部分拉絲機(jī)牽引拉絲機(jī)的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生產(chǎn)線全線傳送帶礦山風(fēng)機(jī)泵礦山提升機(jī)卷煙制