變頻器原理培訓(xùn)

1、變頻器基本原理培訓(xùn)變頻器基本原理培訓(xùn)培訓(xùn)目標(biāo)培訓(xùn)目標(biāo)了解各大品牌變頻器掌握變頻器的基本工作原理能向用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)交流為了自己更好的發(fā)展培訓(xùn)目錄培訓(xùn)目錄1.市場(chǎng)上變頻器幾大品牌2.變頻器的應(yīng)用意義3.變頻器的構(gòu)成4.變頻器保護(hù)功能 國(guó)內(nèi)外各大品牌變頻器國(guó)內(nèi)外各大品牌變頻器歐美品牌歐美品牌西門子西門子、科比科比、倫茨、施耐德施耐德、丹佛斯丹佛斯、ROCKWELL、VACON、 ABB、西威西威 日本品牌日本品牌富士富士、三菱三菱、安川安川、三墾三墾、日立日立、歐姆龍歐姆龍 松下電器、松下電工、東芝、國(guó)產(chǎn)品牌國(guó)產(chǎn)品牌利德華福、合康、智光、佳靈、森蘭、英威騰、惠豐、開誠(chéng)（隔爆）港臺(tái)品牌港臺(tái)品牌臺(tái)達(dá)

2、臺(tái)達(dá)、普傳、臺(tái)安臺(tái)安、東元、美高韓國(guó)品牌韓國(guó)品牌 LG 、現(xiàn)代、三星、收獲紅色紅色：主要對(duì)手主要對(duì)手 藍(lán)色藍(lán)色：需關(guān)注的對(duì)手需關(guān)注的對(duì)手 變頻器應(yīng)用意義變頻器應(yīng)用意義目的目的 根據(jù)設(shè)備和工藝的要求通過改變電動(dòng)機(jī)速度或輸出轉(zhuǎn)矩改變終端設(shè)備的速度或輸 出轉(zhuǎn)矩序號(hào)意義有代表意義的行業(yè)或設(shè)備1節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)2提高產(chǎn)品質(zhì)量機(jī)床、印刷、包裝等生產(chǎn)線3改善工作環(huán)境電梯、中央空調(diào)意義：意義：注：并不是所有的設(shè)備使用電氣傳動(dòng)裝置后都可以節(jié)能 變頻器應(yīng)用意義變頻器應(yīng)用意義變頻器變頻器 變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱VVVF

3、 ( Variable Voltage Variable Frequency）變頻器的控制對(duì)象變頻器的控制對(duì)象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是2/4/8極變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全2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3無級(jí)調(diào)速，調(diào)速精度大大提高4電機(jī)正反向無需通過接觸器切換5非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制 變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速原理交流異步電機(jī)的機(jī)械特性公式交流異步電機(jī)的機(jī)械特性公式 n60f/p(1-s)

4、 n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) s：轉(zhuǎn)差率 T：電機(jī)力矩負(fù)載1異步機(jī)機(jī)械特性負(fù)載2交流同步電機(jī)的機(jī)械特性公式交流同步電機(jī)的機(jī)械特性公式負(fù)載1負(fù)載2T：電機(jī)力矩同步機(jī)機(jī)械特性 n60f/p n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) N；速度 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-發(fā)展歷程發(fā)展歷程電機(jī)控制算法功率半導(dǎo)體技術(shù)V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT計(jì)算機(jī)技術(shù)單片機(jī)DSP IGBT大容量化更高速率和容量大功率傳動(dòng)使用變頻器，體積大，價(jià)格高未來發(fā)展方向完美無諧波如：矩陣式變頻器PWM技術(shù)SPWM技術(shù)無速度矢量控制電流矢量V/F高速DSP專用芯片

5、超靜音變頻器開始流行解決了GTR噪聲問題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率PWM技術(shù)空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小，開始在中小功率電機(jī)上使用PWM定義 Pulse Width Modulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制 SPWM，就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)率排列 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-分類分類供電電源低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH 660V 1140V高壓3000、6000、10000V/3PH控制算法通用內(nèi)置V/F控制方式，簡(jiǎn)單，性能一般高性能內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高

6、性能變換方法（拓樸結(jié)構(gòu)）交直交電壓型（儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型(儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電抗器）交交無儲(chǔ)能環(huán)節(jié)注：l交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高，目前廣泛使用l常用設(shè)計(jì)功率在大功率 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-前言前言載波PWMPWM（Pulse Width ModurationPulse Width Moduration）調(diào)制）調(diào)制lPWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。lSPWM調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個(gè)開關(guān)可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想

7、的控制效果：輸出電流近似正弦l載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同lGTR變頻器由于開關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大，IGBT有效的解決了這個(gè)問題 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-原理原理整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M控制系統(tǒng)交流交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖直流直流交流整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非 正弦，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電 流近似正弦 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-關(guān)鍵元件關(guān)鍵元件IGBT驅(qū)動(dòng)電路過流保護(hù)過熱保護(hù)欠壓保護(hù)

8、 IPM （智能功率模塊）PIM（功率集成模塊） 目前以IGBT 和PIM使用較多 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-主回路主回路220V/380V3PH鍵盤控制1PH鍵盤控制電路適用于小功率（5.5KW)適用于中大功率(5.5KW以上） 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-主回路主回路類別作用主要構(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(dòng)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(dòng)電阻,大功率制動(dòng)單元外置上電緩沖6降低上電沖擊電流

9、，上電結(jié)束后接觸器自動(dòng)吸合，而后變頻器允許運(yùn)行限流電阻和接觸器儲(chǔ)能部分5保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動(dòng)電解電容和均壓電阻控制回路鍵盤7對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和修改，并實(shí)時(shí)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(hào)接收處理及保護(hù)DSP(或兩個(gè)MCU） 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-主回路主回路類別作用結(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(cè)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 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-主回路接口主回路接口 R S T P 1 (

10、+ ) P B (-) U V W P E P O W E R S U P P LY M O T O R 工頻電網(wǎng)輸入380V 3PH/220V 3PH220V 2PH制動(dòng)電阻直流電抗器三相交流電機(jī) 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-簡(jiǎn)要工作原理簡(jiǎn)要工作原理S1S4S2S3EdU1S1,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f1f2EdU1逆變器的功能：l通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率l通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序單相逆變電路工作原理單相逆變電路工作原理 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-簡(jiǎn)要工作原理簡(jiǎn)要工作原理S1S

11、4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUWU612 123 234 345 456 561 612三相逆變電路三相逆變電路Ed缺點(diǎn)：l輸出電壓的諧波分量太大l電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī)l轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)l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) 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-控制算法控制算法交流調(diào)速的控制核心是： 只有保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得理想的調(diào)速效果V/FV/F控制控制簡(jiǎn)單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛l只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 對(duì)于380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為

12、40HZ時(shí)，要保持V/F 恒定，則 40HZ時(shí)電機(jī)的供電電壓:380（40/50)304Vl低頻時(shí)，定子阻抗壓降會(huì)導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高矢量控制矢量控制性能優(yōu)良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚l模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子勵(lì)磁電 流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的 轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復(fù)雜，直到90代計(jì)算 機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-功能介紹功能介紹停車方式停車方式減速停車 變頻器接到停止命令后按照減速時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線逐漸減小輸出頻率，到0后停機(jī)。

13、注：這種方式最常用，當(dāng)直流母線電壓過高時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)能耗制動(dòng)，此時(shí)需 配置制動(dòng)單元，否則會(huì)報(bào)減速過電壓自由停車 變頻器接到運(yùn)行停止命令后，立刻中止輸出，負(fù)載靠自然阻力停止。 注：變頻器故障時(shí)的停車方式就是自由停車減速直流制動(dòng)停車 變頻器接到運(yùn)行停止命令后，按照減速時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線逐漸減少輸出頻率，當(dāng) 到達(dá)某一預(yù)設(shè)頻率，即開始直流制動(dòng)（通脈沖直流）停車，防止電機(jī)爬行 注：對(duì)于大慣量負(fù)載或有定位要求的場(chǎng)合非常適用 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-功能介紹功能介紹加減速時(shí)間（加減速時(shí)間（S/min)S/min)頻率時(shí)間 Fmax最大輸出頻率加速時(shí)間減速時(shí)間 變頻器構(gòu)成變頻器構(gòu)成-基本知識(shí)基本知識(shí)-功能介紹功能介紹點(diǎn)動(dòng)命令點(diǎn)動(dòng)命令f1 t1t3 t2時(shí)間頻率時(shí)間點(diǎn)動(dòng)間隔時(shí)間注：一般在調(diào)試時(shí)使用，如：確定運(yùn)轉(zhuǎn)方向、反向倒車等點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)動(dòng) 變頻器保護(hù)功能變頻器保護(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(zhǎng)期穩(wěn)定