變頻器應(yīng)用技術(shù)

變頻器應(yīng)用技術(shù)第一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日變頻器應(yīng)用技術(shù)科學(xué)出版社ISBN:978-7-03-022249-7定價(jià)：22元聯(lián)系方式20122第二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日3入門(mén)篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識(shí)

交流電機(jī)的調(diào)速方式

變頻器的電路結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)的調(diào)速原理

變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

第三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日4入門(mén)篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識(shí)

交流電機(jī)的調(diào)速方式

變頻器的電路結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)的調(diào)速原理

變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

第四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日5異步電機(jī)和同步電機(jī)的概念

1.異步電機(jī)三相異步電機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來(lái)的先決條件是具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，三相異步電機(jī)的定子繞組就是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。三相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電機(jī)定子中的三個(gè)繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時(shí)，定子繞組就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其產(chǎn)生的過(guò)程如圖所示。圖中分四個(gè)時(shí)刻來(lái)描述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程。電流每變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P第五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日6異步電機(jī)和同步電機(jī)的概念

1.異步電機(jī)第六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日7異步電機(jī)和同步電機(jī)的概念

2.同步電機(jī)第七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日8交流電機(jī)的調(diào)速

1.交流電機(jī)的調(diào)速

基于節(jié)能角度，通常把交流調(diào)速分為高效調(diào)速和低效調(diào)速。高效調(diào)速指基本上不增加轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式，在調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)差率基本不變，不增加轉(zhuǎn)差損失，或?qū)⑥D(zhuǎn)差功率以電能形式回饋電網(wǎng)或以機(jī)械能形式回饋機(jī)軸；低效調(diào)速則存在附加轉(zhuǎn)差損失，在相同調(diào)速工況下其節(jié)能效果低于不存在轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式。第八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日9交流電機(jī)的調(diào)速分類(lèi)情況

第九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日10交流電機(jī)的調(diào)速異步電機(jī)的變極調(diào)速

第十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日11交流電機(jī)的調(diào)速電磁調(diào)速電磁調(diào)速技術(shù)是通過(guò)電磁調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)。電磁調(diào)速電機(jī)(又稱(chēng)滑差電機(jī))由三相異步電機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和測(cè)速發(fā)電機(jī)組成，三相異步電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)工作。該技術(shù)是傳統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)之一，適用于容量在0.55～630kW范圍內(nèi)的風(fēng)機(jī)、水泵或壓縮機(jī)。第十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日12交流電機(jī)的調(diào)速電磁調(diào)速第十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日13交流電機(jī)的調(diào)速串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速的典型調(diào)速系統(tǒng)有兩種：一種是電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，另一種是電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)。電氣串級(jí)調(diào)速電路是由異步機(jī)轉(zhuǎn)子一側(cè)的整流器和電網(wǎng)一側(cè)的晶閘管逆變器組成。用改變逆變器的逆變角來(lái)調(diào)節(jié)異步機(jī)轉(zhuǎn)速，將整流后的直流通過(guò)逆變器變換成具有電網(wǎng)頻率的交流，將轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)。電機(jī)串級(jí)調(diào)速電路是把轉(zhuǎn)子整流后的直流作為電源接到一臺(tái)直流電機(jī)的電樞兩端，用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)異步機(jī)轉(zhuǎn)速，直流機(jī)與異步機(jī)同軸相接，將轉(zhuǎn)差功率變?yōu)橹绷髌鞯妮斎牍β逝c異步機(jī)一起拖動(dòng)負(fù)載，使轉(zhuǎn)差功率回饋機(jī)軸。電機(jī)串級(jí)調(diào)速的調(diào)速范圍不大，又增加了一臺(tái)直流電機(jī)，使系統(tǒng)復(fù)雜化，應(yīng)用不多。電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，控制方便，應(yīng)用比較廣泛。第十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日14交流電機(jī)的調(diào)速定子調(diào)壓調(diào)速定子調(diào)壓調(diào)速是用改變定子電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)度過(guò)程中它的轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式損耗在轉(zhuǎn)子繞組中，屬于低效調(diào)速方式。由于電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，改變定子電壓就可以改變電機(jī)的機(jī)械特性，與某一負(fù)載特性相匹配就可以穩(wěn)定在不同的轉(zhuǎn)速上，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

第十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日15交流電機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速第十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日16交流電機(jī)的調(diào)速

變頻調(diào)速第十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日17交流電機(jī)的調(diào)速調(diào)速方式匯總第十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日18入門(mén)篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識(shí)

交流電機(jī)的調(diào)速方式

變頻器的電路結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)的調(diào)速原理

變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

第十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日19交流電機(jī)的調(diào)速

N0=60f/p（同步電機(jī)）

N=N0(1-s)=60f/P(1-s)（異步電機(jī)）式中：f-頻率；p-極對(duì)數(shù)；s-轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。由轉(zhuǎn)速公式可見(jiàn)，只要設(shè)法改變?nèi)嘟涣麟姍C(jī)的供電率f，就十分方便地改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速N。實(shí)際上僅僅改變電機(jī)的頻率并不能獲得良好的變頻特性。第十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日20交流電機(jī)的調(diào)速感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型:T型等效電路第二十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日21交流電機(jī)的調(diào)速感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型:簡(jiǎn)化等效電路第二十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日22交流電機(jī)的調(diào)速感應(yīng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型:簡(jiǎn)化等效電路第二十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日23交流電機(jī)的調(diào)速基頻以下調(diào)速＋基頻以上調(diào)速第二十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日24交流電機(jī)的調(diào)速矢量控制與DTC控制第二十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日25入門(mén)篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識(shí)

交流電機(jī)的調(diào)速方式

變頻器的電路結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)的調(diào)速原理

變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

第二十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日26變頻器的電路結(jié)構(gòu)交流變頻調(diào)速技術(shù)是強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率轉(zhuǎn)換和弱電控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，后者要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題，在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術(shù)。第二十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日27變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造1.主回路包括整流部分、直流環(huán)節(jié)、逆變部分、制動(dòng)或回饋環(huán)節(jié)等部分。

第二十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日28變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造2.控制回路控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測(cè)傳感電路、控制信號(hào)的輸入輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路組成。第二十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日29變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造2.控制回路控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測(cè)傳感電路、控制信號(hào)的輸入輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路組成。第二十九頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日30入門(mén)篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識(shí)

交流電機(jī)的調(diào)速方式

變頻器的電路結(jié)構(gòu)

交流異步電機(jī)的調(diào)速原理

變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

第三十頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日31變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)變頻器的變流環(huán)節(jié)的不同進(jìn)行分類(lèi)：（1）交直交變頻器交直交變頻器是先將頻率固定的交流電"整流"成直流電，再把直流電"逆變"成頻率任意可調(diào)的三相交流電，又稱(chēng)間接式變頻器。目前應(yīng)用廣泛的通用型變頻器都是交直交變頻器。（2）交交變頻器交交變頻器就是把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電，而且轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同，又稱(chēng)直接式變頻器。第三十一頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日32變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)直流電路的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（或?yàn)V波方式）分類(lèi)頻器的變流環(huán)節(jié)的不同進(jìn)行分類(lèi)：（1）電壓型變頻器電壓型變頻器的儲(chǔ)能元件為電容器，其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱(chēng)電壓型變頻器，常選用于負(fù)載電壓變化較大的場(chǎng)合。

（2）電流型變頻器電流型變頻器的儲(chǔ)能元件為電感線(xiàn)圈，因此其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，緩沖無(wú)功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱(chēng)電流型變頻器。第三十二頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日33變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)

根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類(lèi)（1）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器正弦波脈寬調(diào)制變頻器是指輸出電壓的大小是通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且載頻信號(hào)用等腰三角波，而基準(zhǔn)信號(hào)采用正弦波。中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類(lèi)變頻器。

（2）脈幅調(diào)制（PAM）變頻器脈幅調(diào)制變頻器是指將變壓與變頻分開(kāi)完成，即在把交流電整流為直流電的同時(shí)改變直流電壓的幅值，而后將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟姇r(shí)改變交流電頻率的變壓變頻控制方式。第三十三頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日34變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類(lèi)（1）三進(jìn)三出變頻器變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此類(lèi)。

（2）單進(jìn)三出變頻器變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電，俗稱(chēng)“單相變頻器”。該類(lèi)變頻器通常容量較小，且適合在單相電源情況下使用，如家用電器里的變頻器均屬此類(lèi)。

第三十四頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日35變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性分類(lèi)（1）P型機(jī)變頻器適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器。（2）G型機(jī)變頻器適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器。（3）P/G合一型變頻器同一種機(jī)型既可以使用變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，又可以適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；同時(shí)在變轉(zhuǎn)矩方式下，其標(biāo)稱(chēng)功率大一檔。第三十五頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日36變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分類(lèi)（1）通用變頻器通用變頻器的特點(diǎn)是其通用性，可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)傳動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)及民用、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。通用變頻器的控制方式，已經(jīng)從最簡(jiǎn)單的恒壓頻比控制方式向高性能的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等發(fā)展。（2）專(zhuān)用變頻器專(zhuān)用變頻器的特點(diǎn)是其行業(yè)專(zhuān)用性，它針對(duì)不同的行業(yè)特點(diǎn)集成了可編程控制器以及很多硬件外設(shè)，可以在不增加外部板件的基礎(chǔ)上直接應(yīng)用于行業(yè)中。比如，恒壓供水專(zhuān)用變頻器就能處理供水中變頻與工頻切換、一拖多控制等。第三十六頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日37變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用分類(lèi)（1）部件級(jí)變頻器又稱(chēng)元器件級(jí)變頻器。如ABB的ACS400系列變頻器，能夠非常方便地當(dāng)作電氣元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)其調(diào)速功能。（2）工程型變頻器又稱(chēng)自動(dòng)化級(jí)變頻器。如西門(mén)子的6SE70系列、ABB的ACS800系列、AB的powerflex7系列。第三十七頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日38變頻器的技術(shù)規(guī)范根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用分類(lèi)1.輸入側(cè)的額定數(shù)據(jù)變頻器輸入側(cè)的額定數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：（1）輸入電壓U(IN)即電源側(cè)的電壓。在我國(guó)，低壓變頻器的輸入電壓通常為380V（三相）和220V（單相）。此外，變頻器還對(duì)輸入電壓的允許波動(dòng)范圍作出規(guī)定，如±10%、-15%~+10%等。（2）相數(shù)如單相、三相。（3）頻率f(IN)即電源頻率（常稱(chēng)工頻），我國(guó)為50Hz。頻率的允許波動(dòng)范圍通常規(guī)定±5%。第三十八頁(yè)，共四十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日39變頻器的技術(shù)規(guī)范根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用分類(lèi)2.輸出側(cè)的額定數(shù)據(jù)變頻器輸出側(cè)的額定數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：（1）額定電壓U(N)因?yàn)樽冾l器的輸出電壓要隨頻率而變，所以，U(N)定義為輸出的最大電壓。通常它總是和輸入電壓U(IN)相等的。（2）額定電流I(N)變頻器允許長(zhǎng)時(shí)間輸出的最大電流。（3）額定容量S(N)由額定線(xiàn)電壓U(N)和額定線(xiàn)電流I(N)的乘積決定：S(N)=1.732U(N)I(N)（4）容量P(N)在連續(xù)不變負(fù)載中，允許配用的最大電機(jī)容量。必須注意：在生產(chǎn)機(jī)械中，電機(jī)的容量主要是根據(jù)發(fā)熱狀況來(lái)定的。在變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載及短時(shí)負(fù)載中，只要溫升不超過(guò)允許值，電機(jī)是允許短時(shí)間（幾分鐘或幾十分鐘）過(guò)載的，而變頻器則不允許。所以，在選用變頻器時(shí)，