課題一通用變頻器的基礎(chǔ)知識和控制原理課題二通用變頻器的選用、安裝與調(diào)試課題三通用變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護與維修變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速是通過改變交流異步電動機的供電頻率進行調(diào)速的。課題一通用變頻器的基礎(chǔ)知識和控制原理一、變頻器及其分類

變頻器是一種利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用，將工頻交流電源變換成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的電能控制裝置。分類方式種類分類方式種類按其供電電壓分低壓變頻器(110V220V380V)中壓變頻器(500V

660V1140V)高壓變頻器(3kV3.3kV6kV6.6kV10kV)按輸出功率大小分小功率變頻器中功率變頻器大功率變頻器按供電電源的相數(shù)分單相輸入變頻器三相輸入變頻器按用途分通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器按直流電源的性質(zhì)分電流型變頻器電壓型變頻器按主開關(guān)器件分IGBT變頻器GOT變頻器GTR變頻器按變換環(huán)節(jié)分交-直-交變頻器交-交變頻器按輸出電壓調(diào)制方式分PAM(脈幅調(diào)制)控制變頻器PWM(脈寬調(diào)制)控制變頻器按機殼外型分塑殼變頻器鐵殼變頻器柜式變頻器按控制方式分U/f

控制變頻器轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器矢量控制變頻器接其商標所有權(quán)分國產(chǎn)變頻器臺灣變頻器進口變頻器二、通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)

目前，通用變頻器的變換環(huán)節(jié)大多采用交－直－交變頻變壓方式。交－直－交變頻器是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，然后再把直流電逆變成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電。LED顯示：設(shè)定頻率、輸出頻率、輸出電流、輸出電壓、同步轉(zhuǎn)速、負載轉(zhuǎn)速、負載率、設(shè)定值、反饋值、功能號、功能數(shù)據(jù)、故障代號單位顯示頻率調(diào)節(jié)電位器加減鍵編程鍵移位鍵反轉(zhuǎn)運行鍵正轉(zhuǎn)運行指示燈正轉(zhuǎn)運行鍵反轉(zhuǎn)運行指示燈停止、故障復(fù)位鍵變頻器操作面板外形操作面板前蓋板接線端子蓋板緊固螺釘變頻器外形主控、顯示與外接控制板開關(guān)電源電路驅(qū)動電路濾波電容器整流和逆變一體化模塊的緊固螺釘限流電阻板間連接排線

變頻器內(nèi)部電路

交—直—交變頻器的主電路1．變頻器的主電路顯示/鍵盤逆變模塊主控模塊電源板鍵盤顯示采樣驅(qū)動控制輸入接線板控制輸出接線板給定控制測量控制2．變頻器的控制電路控制電路各部分的功能主控板變頻器運行的控制中心,其核心器件是微控制器（單片微機）或數(shù)字信號處理器（DSP）鍵盤與顯示板鍵盤與顯示板總是組合在一起。鍵盤是向主控板發(fā)出各種信號或指令,主要用于向變頻器發(fā)出運行控制指令或修改運行數(shù)據(jù)等電源板與驅(qū)動板變頻器的內(nèi)部電源普遍使用開關(guān)穩(wěn)壓電源外接控制電路外接電路可實現(xiàn)由電位器、主令電器、繼電器及其他自控設(shè)備對變頻器的運行控制，并輸出其運行狀態(tài)、故障報警、運行數(shù)據(jù)信號等三、變頻器中常用電力半導(dǎo)體器件1．電力晶體管GTRGTR是一種高擊穿電壓、大容量的晶體管。它具有自關(guān)斷能力,并具有開關(guān)時間短、飽和壓降低和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點。

六單元GTR模塊圖形符號二單元模塊的等效電路（2）GTR模塊的主要參數(shù)1)開路阻斷電壓UCEO

，例如：2DI200D-100

（3）GTR的選擇方法1）開路阻斷電壓UCEO的選擇UCEO通常按電源線電壓峰值的2倍來選擇。2)集電極最大持續(xù)電流ICM的選擇ICM通常按輸出交流線電流峰值的2.25倍來選擇。2)集電極最大持續(xù)電流ICM

，例如：6DI15Z-1202．絕緣柵雙極晶體管IGBTIGBT是MOSFET和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物,其主體部分與GTR相同，也有集電極和發(fā)射極,但驅(qū)動部分卻和MOSFET相同,是絕緣柵結(jié)構(gòu)。

六單元IGBT圖形符號基本電路（1）IGBT的特點IGBT在外形上有模塊型和芯片型兩種,在通用變頻器中使用的IGBT一般是模塊型。

單管模塊雙管模塊六管模塊（2）IGBT的主要參數(shù)1）集電極—發(fā)射極額定電壓UCES。2）柵極—發(fā)射極額定電壓UGES。3）額定集電極電流IC。3．智能電力模塊器件IPMIPM的主要特點如下:

（1）內(nèi)含設(shè)定了最佳的IGBT驅(qū)動條件的驅(qū)動電路。（2）內(nèi)含完善的保護功能及相應(yīng)的報警輸出信號。（3）內(nèi)含制動電路。（4）散熱效果良好。四、變頻器的工作原理和功能1．變頻器的工作原理（1）逆變的基本工作原理將直流電變換為交流電的過程稱為逆變,完成逆變功能的裝置叫逆變器。

電路構(gòu)成輸出電壓波形單相逆變電路

電路結(jié)構(gòu)輸出電壓波形三相逆變電路a)電路結(jié)構(gòu)b)各開關(guān)元件的導(dǎo)通情況c)輸出電壓波形（2）U/f控制

U/f控制是在改變變頻器輸出電壓頻率的同時改變輸出電壓的幅值,以維持電動機磁通基本恒定,從而在較寬的調(diào)速范圍內(nèi),使電動機的效率、功率因數(shù)不下降。

要使電動機的磁通在整個調(diào)速過程中保持不變,只要在改變電源頻率的同時改變電動機的感應(yīng)電動勢E,使其滿足為常數(shù)即可。（3）脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)實現(xiàn)變頻變壓的方法有多種，目前應(yīng)用較多的是脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，簡稱PWM技術(shù)。

PWM輸出電壓基本波形SPWM的原理（4）三相異步電動機變頻調(diào)速后的機械特性

基頻以下調(diào)速時的機械特性

基頻以上調(diào)速時的機械特性把基頻以上調(diào)速和基頻以下調(diào)速兩種情況結(jié)合起來，可得下圖所示的異步電動機變頻調(diào)速控制特性。

異步電動機變頻調(diào)速控制特性2．變頻器的功能（1）系統(tǒng)所具有的功能1）全范圍轉(zhuǎn)矩自動增強功能。2）防失速功能。3）過轉(zhuǎn)矩限定運行功能。4）運行狀態(tài)檢測顯示功能。5）自動節(jié)能運行功能。6）自動電壓調(diào)整功能。7）通過外部信號對變頻器進行啟?？刂频墓δ堋＃?）頻率設(shè)定功能

1）給定頻率的設(shè)定方法2）基本頻率fb和最高頻率fmax

3）上限頻率fH和下限頻率fL

4）載波頻率5）點動頻率

上限頻率fH和下限頻率fL

（3）升速時間和降速時間的設(shè)定功能1）升速時間的設(shè)定2）降速時間的設(shè)定其一，工作頻率從基本頻率降至０Hz所需的時間；其二，工作頻率從最高頻率降至０Hz所需的時間。（4）變頻器的保護功能1）過電流保護功能2）過載保護功能3）電壓保護功能（5）變頻器控制方式的選擇功能

基本線可供選擇的線自動調(diào)整的線課題二通用變頻器的選用、安裝與調(diào)試變頻調(diào)速實訓(xùn)裝置電路一、變頻器的選用1．變頻器的額定值（1）輸入側(cè)的額定值1）380V/50Hz、三相，用于絕大多數(shù)設(shè)備中2）200～230V/50Hz或60Hz、三相，主要用于某些進口設(shè)備中3）200～230V/50Hz、單相,主要用于小容量設(shè)備和家用電器（2）輸出側(cè)的額定值1）額定輸出電壓2）額定輸出電流3）輸出容量(kVA)4）適用電動機功率(kW)5）過載能力2．變頻器的選擇（1）變頻器類型的選擇1）風(fēng)機、泵類負載2）恒轉(zhuǎn)矩類負載①采用普通功能型變頻器②采用比較理想的具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型控制變頻器（2）變頻器容量的選擇（3）變頻器外圍設(shè)備及其選擇

變頻器的外圍設(shè)備二、變頻器的安裝1．變頻器對安裝環(huán)境的要求（1）環(huán)境溫度（2）環(huán)境濕度（3）安裝場所（4）其他條件2．變頻器的發(fā)熱與散熱3．安裝變頻器的方法和要求（1）墻掛式安裝變頻器（2）柜式安裝4．變頻器的接線森蘭SB60/61系列變頻器的基本接線圖（1）主電路的接線

主電路的基本接線（2）控制電路的接線屏蔽線的接法（3）變頻器的接地正確接法錯誤接法三、變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試1．變頻器通電前的檢查（1）外觀、構(gòu)造檢查（2）絕緣電阻的檢查（3）電源電壓檢查2．變頻器的功能預(yù)置1）變頻器的鍵盤配置模式轉(zhuǎn)換鍵增減鍵讀出、寫入鍵運行操作鍵復(fù)位鍵數(shù)字鍵（2）變頻器的參數(shù)設(shè)定森蘭SB60系列變頻器部分常用功能碼

代碼功能名稱設(shè)定范圍出廠值F000頻率給定0.10～400.0Hz50.0HzF002主給定信號0～30F004運轉(zhuǎn)給定方式0～20F007電機停車方式0～20F008最高操作頻率50.00～400Hz50.0HzF009加速時間10.1～3600s20.0sF010減速時間10.1～3600s20.0sF011電子熱保護0～20F012電子熱保護值25～105%100F101基本頻率10.00～400Hz50.0HzF103轉(zhuǎn)矩提升0～5010F400數(shù)據(jù)鎖定0～10F400數(shù)據(jù)初始化0～10F407載波頻率設(shè)定0～70F607上限頻率0.50～400Hz50.0HzF608下限頻率0.10～400Hz0.50Hz

減速停車自由停車減速+直流制動停車

加、減速時間示意圖三種停車方式

變頻器程序設(shè)定的一般步驟及流程圖序號操作內(nèi)容流程圖第一步按模式轉(zhuǎn)換鍵（MODE或PRG）,使變頻器處于程序設(shè)定狀態(tài)第二步按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵（∧、∨、＞＞），找出需預(yù)置的功能碼第三步按讀出鍵或設(shè)定鍵（READ或SET），讀出該功能中原有的數(shù)據(jù)碼第四步如需修改，則按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵來修改數(shù)據(jù)碼第五步按寫入鍵或設(shè)定鍵(WRT或SET)，將修改后的數(shù)據(jù)碼寫入存儲器中第六步判斷預(yù)置是否結(jié)束，如結(jié)束，則轉(zhuǎn)入第二步繼續(xù)預(yù)置其他功能；如已結(jié)束，則按模式轉(zhuǎn)換鍵，使變頻器進入運行狀態(tài)3.電動機的空載試驗變頻器的輸出端接上電動機，但將電動機與負載脫開，進行通電試驗，以觀察變頻器配上電動機后的工作情況，并校準電動機的旋轉(zhuǎn)方向。（1）先將頻率設(shè)置于0位，合上電源后，稍微增大工作頻率，觀察電動機的起轉(zhuǎn)情況以及旋轉(zhuǎn)方向是否正確。（2）將頻率上升至額定頻率，讓電動機運行一段時間，觀察變頻器的運行情況。（3）將給定頻率信號突降至0，觀察電動機的制動情況。4．調(diào)速系統(tǒng)的負載試驗（1）起轉(zhuǎn)試驗（2）啟動試驗（3）運行試驗1）進行最高頻率時的帶載能力試驗2）在負載的最低工作頻率下，應(yīng)考察電動機的發(fā)熱情況3）進行過載試驗（4）停機試驗5.測量變頻器電路時儀表類型的選擇（1）輸入電壓因是工頻正弦電壓，故各類儀表均可使用。（2）輸出電壓以整流式儀表為宜。（3）輸入和輸出電流均以選用電磁式儀表為宜。（4）輸入和輸出功率均可用電動式儀表。課題三通用變頻調(diào)速系統(tǒng)的維護與維修一、變頻器的日常維護和檢查1．變頻器維護檢查時的注意事項（1）操作者必須熟悉變頻器的結(jié)構(gòu)、基本原理、功能特點和指標。（2）維護檢查前確保操作者的安全。（3）變頻器出廠前，生產(chǎn)廠家都對其進行了初始設(shè)定。（4）在新型變頻器的控制電路中，不要用手指直接觸摸電路板。（5）在通電狀態(tài)下，不允許進行改變接線或拔插連接件等操作。（6）測量儀表的選擇及測量應(yīng)符合廠家的規(guī)定。（7）當變頻器發(fā)生故障而無故障顯示時，注意不能再輕易通電。2．變頻器的日常檢查（1）安裝地點的環(huán)境是否異常

（2）電源電壓是否在允許范圍內(nèi)（3）冷卻系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常（4）變頻器、電動機、變壓器、電抗器等是否過熱、變色或有異味（5）外部連接導(dǎo)線有無松動、有無發(fā)熱現(xiàn)象（6）濾波電容器是否有異味，小凸肩是否脹出（7）變頻器的運行參數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)3．變頻器的定期檢查及維護冷卻系統(tǒng)冷卻風(fēng)機散熱器電解電容器接觸器、充電電阻接線端子、控制電源4．變頻器零部件的更換（1）更換冷卻風(fēng)扇（2