中冶南方變頻器培訓(xùn)課件

1、 變頻器基礎(chǔ)知識介紹(jisho) 沈琪凡共二十五頁 電氣傳動控制系統(tǒng)(kn zh x tn)主要內(nèi)容變頻器主要(zhyo)特點(diǎn)電氣參數(shù)的定義變頻器組成和分類培訓(xùn)目錄共二十五頁 電氣傳動基礎(chǔ)知識-系統(tǒng)(xtng)框圖 以交流（直流）電動機(jī)為動力(dngl)拖動各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流(直流)電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng)共二十五頁 電氣傳動基礎(chǔ)知識-發(fā)展趨勢直流調(diào)速系統(tǒng)(xtng)的特點(diǎn)：調(diào)速理論簡單，對控制系統(tǒng)(xtng)的要求較低，但直流電機(jī)本身易損壞、難維護(hù)且造價較高。交流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)：調(diào)速理論復(fù)雜，實現(xiàn)較困難，但交流電機(jī)本身運(yùn)行可靠、堅固耐用且價格低廉。直流電機(jī)交

2、流(jioli)電機(jī)共二十五頁 電氣傳動基礎(chǔ)知識目的(md)和意義目的通過改變電動機(jī)頻率和電壓改變電機(jī)的速度和輸出(shch)轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求意義序號意義典型應(yīng)用1節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)、攪拌機(jī)和擠壓機(jī)2提高產(chǎn)品質(zhì)量冶金、造紙和包裝3提高舒適性電梯、空調(diào)4提高生產(chǎn)效率搬運(yùn)機(jī)械和纖維機(jī)械共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-定義(dngy)和分類按變換環(huán)節(jié)分:(1)交-交變頻器把頻率固定的交流電源直接變換成頻率可調(diào)的交流電，又稱直接式變頻器。交交變頻沒有直流環(huán)節(jié)，變頻效率高，主回路簡單，不含直流電路及濾波部分，與電源之間無功功率處理以及有功功率回饋容易。雖然大功率交交變頻器得到了普遍的應(yīng)用，但

3、因其功率因數(shù)低，高次諧波多，輸出頻率低，變化(binhu)范圍窄，使用元件數(shù)量多使之應(yīng)用受到了一定的限制。它在傳統(tǒng)大功率電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用較多。(2)交-直-交變頻器 先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，又稱間接式變頻器。交直交變頻器比較常見，由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。由于控制方法和硬件設(shè)計等各種因素，交直交變頻器在一般自動化控制領(lǐng)路應(yīng)用比較廣泛。共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-定義(dngy)和分類按直流環(huán)節(jié)的儲能方式(fngsh)分（對交直交）:(1)電流型直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈LF,如圖所示。(2)電壓型直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器CF,如

4、圖所示。共二十五頁8 變頻器基礎(chǔ)知識-系統(tǒng)拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-主回路拓?fù)?tu p)結(jié)構(gòu)共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-主要(zhyo)電器元件整流橋： 大多數(shù)變頻器采取三相全波整流，整流器件為功率二極管。 三相全波整流獲得的直流輸出電壓為進(jìn)線電壓有效值的1.35倍，例如電網(wǎng)電壓為400V，則這時直流母線電壓為540V左右(zuyu)。但隨著負(fù)載的波動，直流母線電壓也會波動。啟動電阻： 變頻器運(yùn)行過程中需要相對穩(wěn)定的直流母線電壓，用儲能電容保證。 該電容的形式為電解電容，對于中大功率變頻器，需要將多個電容并聯(lián)。 當(dāng)變頻器處于過載的過程中，瞬間會把直流母線電壓拉低；處于發(fā)

5、電（制動）過程中，瞬間會升高直流母線電壓，若太高變頻器則停止輸出。 有些應(yīng)用中，為了提高變頻器的動態(tài)能力，或者在斷電瞬間保持變頻器斜坡停車，需要外加蓄電池或電容，需要考慮回路其它部件的承受能力。共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-主要(zhyo)電器元件直流電抗器： 直流電抗器是串聯(lián)在直流中間回路的一個或兩個扼流圈, 因其通過的電流為直流電流, 故亦成為直流扼流圈. 直流電抗器的作用是抑制變頻器的進(jìn)線電流諧波,從而減少對電網(wǎng)的污染. 通常采用適當(dāng)大小的直流電抗器,即可使變頻器的諧波污染減少到符合標(biāo)準(zhǔn),這是一種低成本的方案.母線電容： 變頻器運(yùn)行過程中需要相對(xingdu)穩(wěn)定的直流母線電壓，用儲能電

6、容保證。 該電容的形式為電解電容，對于中大功率變頻器，需要將多個電容并聯(lián)。 當(dāng)變頻器處于過載的過程中，瞬間會把直流母線電壓拉低；處于發(fā)電（制動）過程中，瞬間會升高直流母線電壓，若太高變頻器則停止輸出。 有些應(yīng)用中，為了提高變頻器的動態(tài)能力，或者在斷電瞬間保持變頻器斜坡停車，需要外加蓄電池或電容，需要考慮回路其它部件的承受能力。共二十五頁 變頻器基礎(chǔ)知識-主要(zhyo)電器元件制動(zh dn)單元： 制動單元是一個或一組晶體管,與制動電阻串聯(lián)之后,接在直流母線上. 當(dāng)直流母線電壓超過某規(guī)定電壓時,制動晶體管導(dǎo)通,直流母線電容和電機(jī)向制動電阻釋放能量.使直流母線電壓降低,降低到另一規(guī)定電壓后,

7、制動晶體管截止.所以制動電阻的作用是能耗制動逆變橋： 逆變橋是變頻器的核心部分,其作用是將直流電壓通過6個橋臂可控硅的反復(fù)輪流通斷形成所需要的幅值和頻率變化的三相交流輸出電壓. 逆變橋的橋臂的可控硅的類型主要是IGBT絕緣珊雙極型晶體管.共二十五頁 變頻器的基本參數(shù)-輸入(shr)參數(shù)輸入電壓：即工頻電網(wǎng)電壓，根據(jù)世界各國電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)的不同，變頻器的輸入電壓大致劃分為110V220V、380V480V和660V690V三個電壓等級。輸入頻率：即工頻電網(wǎng)頻率，一般為50Hz或者(huzh)60Hz。輸入電流：即變頻器交流輸入側(cè)電流的大小，該電流與變頻器的功率因數(shù)有著較大的關(guān)系，如果變頻器內(nèi)置交流

8、電抗器或者直流電抗器時，該輸入電流可以相應(yīng)減小。共二十五頁 變頻器的基本參數(shù)-輸出(shch)參數(shù)輸出電壓：一般從0變頻器輸入電壓，在滿輸出時需要考慮過調(diào)制。輸出電流：由變頻器所帶電機(jī)的電流所決定，一般變頻器輸出電流要高于被驅(qū)動電機(jī)的電流，從而保證變頻器能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行。輸出頻率：通常情況(qngkung)下，輸出頻率為050Hz，需要弱磁時，可以輸出更高的頻率，最高輸出頻率受載波比限制。共二十五頁 變頻器的基本參數(shù)-電氣(dinq)參數(shù)調(diào)速范圍：通常指能保證額定運(yùn)行狀態(tài)下允許的最大頻率范圍。通常電機(jī)運(yùn)行速度總有一個上限，所以此定義更多的是要強(qiáng)調(diào)變頻器的低頻特性。比如一臺電機(jī)額定頻率為50H

9、z，如果變頻器能保證電機(jī)在低頻0.05Hz都有滿轉(zhuǎn)矩，那么可以說調(diào)速范圍是1：1000。啟動轉(zhuǎn)矩：當(dāng)給處于停止?fàn)顟B(tài)下的電動機(jī)加上電壓時的瞬間，電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為(chn wi)起動轉(zhuǎn)矩。它表征了電動機(jī)的啟動能力，在輥道輸送和起重升降等場合有一定的要求。共二十五頁 變頻器的基本參數(shù)-電氣(dinq)參數(shù)過載能力：指變頻器在超過自身額定輸出電流時的工作能力，輸出電流的能力主要取決于電容器的大小和逆變功率元件如IGBT的容量以及變頻器散熱的效果，評價標(biāo)準(zhǔn)有過載倍數(shù)、過載時間(shjin)和過載周期。共二十五頁 變頻器的控制(kngzh)方式-V/f控制V/f恒定控制是在改變電動機(jī)電源頻率的同時，改

10、變電動機(jī)電源的電壓，使電動機(jī)磁通保持恒定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機(jī)的效率、功率因數(shù)不下降。由于是控制電壓與頻率的比值，因此稱為V/f控制。V/f恒定控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器不能達(dá)到較高的控制性能，而且在低頻時，必須(bx)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。共二十五頁 變頻器的控制(kngzh)方式-矢量控制矢量(shling)控制是一種高性能交流電動機(jī)控制方式，它基于交流電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過測量和控制交流電動機(jī)定子電流矢量(shling)，根據(jù)磁場定向原理分別對交流電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。共二十五頁 變頻器的控制(kngzh)

11、方式-轉(zhuǎn)矩控制與轉(zhuǎn)速控制不同，轉(zhuǎn)矩控制主要控制電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩而不是轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩控制只有在有矢量反饋控制的條件下才能進(jìn)行。由于轉(zhuǎn)矩控制方式只能控制電流(dinli)的大小，所以，在通常的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主要用于起動或停止的過渡過程中，過渡過程完成后也需轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速控制方式。例如牽引機(jī)車和電梯、張力控制。共二十五頁 變頻器研發(fā)的亮點(diǎn)(lin din)-卓越的性能指標(biāo)控制性能：轉(zhuǎn)速脈動(midng)、轉(zhuǎn)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)等，反映了軟件控制水平電氣性能：調(diào)速范圍、啟動轉(zhuǎn)矩、過載能力等，反映了硬件輸出能力共二十五頁 變頻器研發(fā)(yn f)的亮點(diǎn)-靈活的軟件架構(gòu)開放靈活的軟件架構(gòu) 軟件采用模塊化設(shè)計，

12、大量的算法和功能通過功能塊實現(xiàn)，這些功能塊可通過參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)自由(zyu)連接，通過參數(shù)互聯(lián)，充分滿足用戶的各種各樣的應(yīng)用需求方便快捷的宏操作 標(biāo)準(zhǔn)宏和自定義宏使用戶提高了參數(shù)設(shè)置效率，大大減少了調(diào)試工作量，為用戶節(jié)約了時間強(qiáng)大的自由編程功能 加、減、乘、除、與、或、非、定時器、計時器和RS觸發(fā)器等常規(guī)自由功能塊的出現(xiàn)，使得用戶可以非常方便的實現(xiàn)基本邏輯運(yùn)算，從而實現(xiàn)簡單的PLC功能，減低了用戶的系統(tǒng)成本PI參數(shù)離線和在線相結(jié)合的優(yōu)化方式 通過離線粗調(diào)和在線細(xì)調(diào)相結(jié)合的方式，用戶可以獲取最佳的PI參數(shù)，從而達(dá)到最好的控制性能，從而大大提高現(xiàn)場調(diào)試效率，為用戶節(jié)約時間共二十五頁 變頻器研發(fā)的亮點(diǎn)

13、-強(qiáng)大的調(diào)試(dio sh)助手DriveInspector序號功能1使用數(shù)據(jù)庫保存參數(shù)和連接器信息2支持多設(shè)備同時連接3參數(shù)搜索功能4參數(shù)比較功能5用戶分組參數(shù)功能6參數(shù)上傳下載7參數(shù)監(jiān)測和故障報警8快讀調(diào)試功能9界面語言動態(tài)切換10豐富的快捷鍵11自動重連功能共二十五頁 變頻器研發(fā)的亮點(diǎn)-全面(qunmin)的保護(hù)序號故障序號故障1輸出過流2直流母線過壓3控制電源過壓4直流母線欠壓5輸入缺相6輸出缺相7功率模塊過流8逆變模塊過溫9整流模塊過溫10變頻器過載11電機(jī)過載12電機(jī)堵轉(zhuǎn)13編碼器反向14編碼器斷線15電機(jī)超速16參數(shù)設(shè)定故障17參數(shù)辨識故障18接觸器異常故障19電流檢測電路異常2

14、0模擬量輸入斷線故障21EEPROM故障22外部故障23變頻器掉載24報閘不能正常工作故障25對地短路故障26DP通訊故障27串行通訊故障28溫度傳感器斷線故障29溫度傳感器短路故障30速度偏差過大故障共二十五頁 變頻器研發(fā)的亮點(diǎn)(lin din)-嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試序號測試內(nèi)容測試舉例1電氣性能測試硬件各個功能電路的測試2保護(hù)功能測試各種報警和故障的觸發(fā)和恢復(fù)的測試3控制性能測試轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩等各項等各項性能指標(biāo)的測試4輔助電源測試電源系統(tǒng)的時序、故障保護(hù)、帶載能力等測試5硬件白盒測試硬件電路元器件硬力測試6元器件降額測試按照業(yè)界降額規(guī)范進(jìn)行所有元器件的硬力核查7熱測試對變頻器內(nèi)部熱點(diǎn)進(jìn)行檢測和控制，驗證散熱能力8非破壞性極限測試反復(fù)上下電、電壓運(yùn)行、鍵盤熱拔插、頻繁起停9破壞性極限測試風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)、負(fù)載極限、振動、跌落10異常測試緩沖電阻開路或者短路上電11EMC測試Noise、EF、Surges、ESD、AC Source12安規(guī)測試接地連續(xù)性、耐壓、漏電流13環(huán)境測試高低溫運(yùn)行、高低溫存儲、高低溫循環(huán)等共二十五頁內(nèi)容摘要。電氣傳動基礎(chǔ)知識目的和意義。搬運(yùn)機(jī)械和纖維機(jī)械。由于控制方法和硬件設(shè)計等各種因素，交直交變頻器在一般自動化控制領(lǐng)路應(yīng)用比較廣泛。處于