1、變頻器基礎(chǔ)知識 培訓(xùn)教材 講師： 課時：90分鐘 Engineering Department,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

2、把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，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)

3、了世界商用變頻器的市場。 1968年起，丹麥的丹佛斯公司就在市場上生產(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

4、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,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,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,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

5、輸出頻率提高工作速度。 按照生產(chǎn)過程調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速具有很多優(yōu)點，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,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

6、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

7、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。,Display,LED Indicators for: Alarm Warning

8、 Power On,ALARM,WARNING,ON,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

9、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,1,4,3,2,5,6,7,8,適用于中大功率(5.5KW以上）,變頻器的詳細(xì)構(gòu)成（上）,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 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 3PH 220V 1PH,制動電阻,直流電抗器,三相交流

10、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,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。 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,S1,S3導(dǎo)通,S2,S4導(dǎo)通,S1,S3導(dǎo)通,S2,S4導(dǎo)通,S1,S3導(dǎo)通,S2,S4導(dǎo)通,f1,f2,Ed,U1,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,S1,S4,S5,S2,S3,S6,U,V,Ed,W,56