變頻器的原理

變頻器的原理及應用今天和大家一起學習關于變頻器的原理及應用技術。在學習的過程中，有什么疑問自己先做好記錄，待課后咱們再一起進行交流，謝謝大家。變頻器的組成變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達到改變電源電壓的目的，根據電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調速的目的。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現這種轉換的裝置稱為“變頻器”根據控制原理變頻器大致可分為-5個部分：:二匚」直一交變換根據控制原理變頻器大致可分為-5個部分：:二匚」直一交變換1、整流:1、整流:圖1：交一直一交變頻器主電路將市電AC220V/AC380V經整流橋堆整流濾波后得到直流母線電壓DC310V/DC540V，濾波電容的容量根據變頻器功率的大小均有不同配置。2、充電:因考慮到電容在儲能的過程中會產生大電流沖擊，在整流橋與電容之間串聯一個功率電阻，以限制在充電的瞬間大電流，待電容電壓滿足母線電壓時開關電源工作，旁路接觸器吸合（可控硅導通）將該電阻短接。電阻阻值和功率隨電容容量變化，電容容量越大則充電電阻功率越大。3、 逆變：逆變部分現在所用的器件均為IGBT，這種絕緣柵極型功率管，具有大電流、高耐壓和功耗小等優(yōu)點。三相輸出由三組共六只IGBT組成，隨著控制部分輸出的PWM方波有序導通，控制門極限制電壓土20V，采用光電耦合器隔離，為了讓IGBT可靠關斷一般門極控制采用負電壓使其截止，正電壓導通。如圖2所示常態(tài)光耦的初級為低電平時門極為-10V關斷狀態(tài)，當控制信號為高電平時門極為+15V導通。六組驅動當中如有任意一組損壞或驅動不良都有可能引起變頻器異常（如缺相、輸出不平衡等故障）。4、 能耗：在變頻器使用過程中，經常會碰到電機工作在發(fā)電狀態(tài)的情況，發(fā)電狀態(tài)下的電動機所產生的能量均會反饋到變頻器，使變頻器母線電壓升高，如該過程持續(xù)則可能導致變頻器內部元器件因過電壓而燒毀。那么在這種情況下變頻器就需要將多余的能量釋放，當控制部分檢測到變頻器母線電壓高過閥值，則能耗部分開始工作，直到母線電壓低于閥值時關斷，

從而很好的保護了變頻器。目前還有一種更好的方式可將多余的能量反饋給電網，可使資源進一步得到利用。5、主控:主控部分主要是由CPU、人機界面、A/D轉換及I/O組成。主控部分除了控制變頻器輸出外還監(jiān)視本機實時變化以做出相應得保護措施，如過電流保護即負載電流達到電機額定電流2倍時變頻器則給出報警型號并停止輸出，以更好的保護電機。（當然還有其它的保護過溫度保護、過載保護、缺相保護等等）I/O部分主要是提供與外部設備連接的開關量輸入輸出信號，以便于和外部設備連接，另外還支持外部通信及模擬量控制。人機部分主要是用來給用戶更具不同工藝和不同負載類型設置不同的控制方式，使變頻器滿足控制條件。像其內置PID、簡易PLC等控制讓使用者能夠更好的發(fā)揮與利用。變頻器的保護功能變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應用。由于變頻器大量的使用了各種半導體器件，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，如保護失效或動作延遲將導致變頻器出現不可恢復性損害?，F在通用變頻器不但在產品性能上有很大提高，而且自診斷功能、報警及保護功能也非常齊全，熟悉這些功能對于正確使用變頻器極其重要。逆變器過載熔斷器燒斷存儲器出錯逆變器過載熔斷器燒斷存儲器出錯通訊出錯CPU出錯自整定出錯過電壓欠電壓散熱板過熱外部報警輸入變器過熱動機過載變頻器選型一選型原則考慮變頻器運行的經濟性和安全性，變頻器選型保留適當的余量是必要的。要準確選型，必須要把握以下幾個原則：（1） 充分了解控制對象性能要求。一般來講如對啟動轉矩、調速精度、調速范圍要求較高的場合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可（2） 了解負載特性，如是通用場合，則需確定變頻器是3型還是P型了解所用電機主要銘牌參數：額定電壓、額定電流。（3） 確定負載可能出現的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機額定電流，則按適配電機選擇對應變頻器，考慮成本因素，如選用的是通用變頻器，則可以選擇P型機。（4） 以下情況要考慮容量放大一檔：1、 長期高溫大負荷2、 異?；蚬收贤C會出現災難性后果的現場3、 目標負載波動大4、 現場電網長期偏低而負載接近額定5、 繞線電機、同步電機或多極電機（6極以上）（5）充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎對于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個原則：以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場合，如：賓館中央空調、電機功率大于55KW以上電網品質惡劣或容量偏小的場合如不選用可能會造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機以下情況要選用交流輸出電抗器、變頻器到電機線路超過100米（一般原則）以下情況一般要選用制動單元和制動電阻提升負載頻繁快速加減速大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運行電流小于加速電流的設備）（6）變頻器應用的行業(yè)及設備1、 通用變頻器：紡織絕大多數設備、冶金輔助風機水泵、輥道、高爐卷揚石化用風機、泵、空壓機、電梯門機、起重行走、供水、油田用風機、水泵、抽油機、空壓機、電廠風機水泵、傳送帶、市政鍋爐、污水處理、部分拉絲機牽引、水泥、陶瓷、玻璃生產線全線、傳送帶礦山風機泵、卷煙制絲、低速造紙及配套風機水泵、制漿。2、 矢量變頻器：紡織有張力控制場合需使用、冶金各種主軋線、飛剪、電梯、起重提升、拉絲機的收放卷、凹版印刷、礦山提升機、卷煙成型包裝、高速造紙、切紙機、復卷機。變頻器使用注意事項嚴禁將變頻器的輸出端子U、V、W連接到AC 電源上。變頻器要正確接地，接地電阻小于10Q。變頻器存放兩年以上，通電時應先用調壓器逐漸升高電壓。存放半年或一年應通電運行一天。變頻器斷開電源后，待幾分鐘后方可維護操作，直流母線電壓（P+，P-）應在25V以下。避免變頻器安裝在產生水滴飛濺的場合。不準將P+、P-、PB任何兩端短路。主回路端子與導線必須牢固連接。變頻器驅動三相交流電機長期低速運轉時，建議選用變頻電機。變頻器驅動電機長期超過50HZ運行時，應保證電機軸承等機械裝置在使用的速度范圍內，注意電機和設備的震動、噪音。變頻器驅動減速箱、齒輪等需要潤滑機械裝置，在長期低速運行時應注意潤滑效果。變頻器在一確定頻率工作時，如遇到負載裝置的機械共振點，應設置跳躍頻率避開共振點。變頻器與電機之間連線過長，應加輸出電抗器。嚴禁在變頻器的輸入側使用接觸器等開關器件進行頻繁啟停操作。電機首次使用或長期放置后使用，必須對電機進行絕緣檢測。使用500V電壓型兆