變頻器教學(xué)講解課件

變頻器技術(shù)講座駐馬店機械電子工程學(xué)校鄧阿春變頻器技術(shù)講座駐馬店機械電子工程學(xué)校1第一章變頻技術(shù)綜合應(yīng)用第二章電動機的基礎(chǔ)知識第三章變頻器的調(diào)速原理第四章電力電子器件主電路第五章控制電路第六章電動機調(diào)速特點第七章接電抗器的作用第八章變頻器的抗干擾第九章安裝接線調(diào)試與維修第一章變頻技術(shù)綜合應(yīng)用2第一章變頻技術(shù)綜合應(yīng)用

變頻技術(shù)在照明和電源設(shè)備上的應(yīng)用

變頻技術(shù)在空調(diào)設(shè)備上的應(yīng)用

變頻技術(shù)在機床設(shè)備上的應(yīng)用

變頻技術(shù)在電梯設(shè)備上的應(yīng)用

變頻技術(shù)在生產(chǎn)線中的應(yīng)用

變頻技術(shù)在家用電器中的應(yīng)用第一章變頻技術(shù)綜合應(yīng)用3變頻技術(shù)的應(yīng)用可分為兩大類：一種是用于傳動調(diào)速；另一種是用于各種靜止電源。而變頻器最為典型的應(yīng)用是以各種機械的節(jié)能為目的。序號變頻器傳動的特點效果用途1可以使標準電機調(diào)速可以使原有電動機調(diào)速風(fēng)機、水泵、空調(diào)、一般帆械2可以連續(xù)調(diào)速可選擇最佳速度機床、攪拌機、壓縮機、游粱式抽油機3起動電流小電源設(shè)備容量可以小壓縮機4最高速度不受電源影響最大工作能力不受電源頻率影響泵、風(fēng)機、空調(diào)、一般機械5電動機可以高速化、小型化可以得到用其它調(diào)速裝置不能實現(xiàn)的高速度內(nèi)圓磨床、化纖機械、運送機械6防爆容易與直流電機相比，防爆容易、體積小、成本低藥品機械、化學(xué)工廠7低速時定轉(zhuǎn)矩輸出低速時電機堵轉(zhuǎn)也無妨定尺寸裝置8可以調(diào)節(jié)加減速的大小能防止載重物倒塌運送機械9可以使用籠型電動機，不需維修不需要維護電動機生產(chǎn)流水線、車輛、電梯表8—1變頻器傳動的特點1，變頻技術(shù)應(yīng)用概述變頻技術(shù)的應(yīng)用可分為兩大類：一種是用于傳動調(diào)速4序號項目名稱需改造數(shù)量或千瓦數(shù)節(jié)電百分比(％)年節(jié)電量／億kw·h1軋機、提升機(變頻器交流傳動代替直流傳動)320萬臺30262電力機車和內(nèi)燃機車(變頻交流代直流)120臺電力機車256O3IGBT直流勵磁電源(代替晶閘管)30萬kw203．54無軌電車(交流變頻調(diào)速或直流斬波代替電阻調(diào)速)5000輛301.05工礦電機車(變頻交流或直流斬波代電阻調(diào)速)5x105輛30206風(fēng)機，水泵(交流變頻調(diào)速代替風(fēng)門，閥門)3700萬臺改造10％即370萬臺30517高效節(jié)能熒光燈(逆變鎮(zhèn)流器)5000萬臺20308中頻感應(yīng)加熱電源(逆變電源)100萬臺3099電解電源400萬kw55.610電焊機(IGBT逆變電源)200萬臺改造10％即20萬臺303．111電鍍電源340萬臺3021.612攪拌機，擠壓機，精紡機，纖維機械，抽油機，空壓機，起重機2000萬kw3051．213總計282變頻器在工業(yè)領(lǐng)域中的節(jié)電潛力序號項目名稱需改造數(shù)量或千瓦數(shù)節(jié)電百分比年節(jié)電量1軋機、提升5應(yīng)用效果用途應(yīng)用方法以前的調(diào)速方式節(jié)能鼓風(fēng)機、泵、攪拌機、擠壓機、精紡機(1)調(diào)逸運轉(zhuǎn)(2)采用工頻電源恒速運轉(zhuǎn)與采用變頻器調(diào)速運轉(zhuǎn)相結(jié)合(1)采用工頻電源恒速運轉(zhuǎn)(2)采用擋板、閥門控制(3)機械式變速機(4)液壓聯(lián)軸器省力化自動化各種搬運機械(1)多臺電機以比例速度運轉(zhuǎn)；(2)聯(lián)動運轉(zhuǎn)，同步運轉(zhuǎn)(1)機械式變速減速機(2)定子電壓控制(3)電磁滑差離合器控制提高產(chǎn)量機床撤運機械纖維機械游梁式抽油機(1)增速運轉(zhuǎn)(2)消除緩沖起動停止(3)對稠油降低沖次(1)采用土領(lǐng)電源恒速運轉(zhuǎn)(2)定子電壓控制(3)帶輪調(diào)速提高設(shè)備的效率(節(jié)省設(shè)備)金屬加工機械采用高頻電機進行高速運轉(zhuǎn)直流發(fā)電機—電動機減少維修(惡劣環(huán)境的對策)纖維機械(主要為紡紗機)，機床的主袖傳動，生產(chǎn)流水線，車輛傳動取代直流電機直流電機提高質(zhì)量機床攪拌機纖維機械制茶機選擇無級的最佳速度運轉(zhuǎn)采用工頻電源桓速運轉(zhuǎn)提高舒適性空調(diào)機采用壓縮機調(diào)速運轉(zhuǎn)，進行連續(xù)溫度控制采用工頻電源的通、斷控制變頻器的應(yīng)用效果應(yīng)用效果用途應(yīng)用方法以前的調(diào)速方式節(jié)能鼓風(fēng)機、泵、攪拌機、擠6變頻技術(shù)在照明和電源設(shè)備上的應(yīng)用應(yīng)用變頻技術(shù)的目的之一就是節(jié)能。我國重點實施的“綠色照明工程”中，變頻電子節(jié)能燈是主要推廣項目，其工作頻率高達20～50KHZ以上。高頻鎮(zhèn)流器的內(nèi)耗一般在1W左右，而電感鎮(zhèn)流器卻高達8W左右，僅鎮(zhèn)流器一項即可節(jié)電20%，再配上稀土三基色高效熒光燈，取代普通的白熾燈可節(jié)電60%～80%；取代普通的熒光燈可節(jié)電25%～50%。變頻技術(shù)在照明和電源設(shè)備上的應(yīng)用應(yīng)用變頻技術(shù)的目的之一就是節(jié)7高頻照明技術(shù)是氣體放電燈的高頻高效化技術(shù)。氣體放電燈包括普通熒光燈(φ38mm)、細管熒光燈(≤φ26mm)、稀土三基色熒光燈(節(jié)能型熒光燈，即緊湊型熒光燈)、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和低壓鈉燈等。它們都比白熾燈的發(fā)光效率高得多。氣體放電燈發(fā)光效率不僅與燈的種類和結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與工作頻率有關(guān)。即使是節(jié)能型熒光燈，其工作頻率由50Hz升至30kHz時，光效可提高20％，為白熾燈光效的5倍；燈管壽命可延長25％，為白熾燈的10倍。

高頻照明技術(shù)

高頻照明技術(shù)是氣體放電燈的高頻高效化技術(shù)。氣體放電燈包括普通8變頻器ppt教學(xué)講解課件9（2）LC耦合串聯(lián)諧振基本電路（2）LC耦合串聯(lián)諧振基本電路10變頻電源

在高頻電源中，又分為脈寬調(diào)制(PWM)型和諧振型兩種類型。前者是采用固定頻率，脈沖通過改變脈沖寬度(導(dǎo)通時間)進行全功率開關(guān)轉(zhuǎn)換，稱為硬轉(zhuǎn)換型；后者是采用正弦波固定導(dǎo)通時間在交流過零(零電壓)或電流過零(零電流)時進行開關(guān)轉(zhuǎn)換，稱為軟轉(zhuǎn)換。后者功率損耗幾乎為零，諧波干擾、電磁干擾和射頻干擾也較小，成為最有發(fā)展前途的新一代開關(guān)電源。諧振型開關(guān)電源的類型主要有：電流諧振型、電壓諧振型、多諧振型和部分諧振型。電源裝置根據(jù)主次作用分為主電源(一次電源)和輔助電源(二次電源)。如程控交換機的48V電源是主電源，容量較大；而輔助電源由主電源輸入，二次輸出多種電壓，容量較小。變頻電源

在高頻電源中，又分為脈寬調(diào)制(PWM)型和諧振型兩11UPS發(fā)展方向

1)高頻化所謂高頻化，一是先逆變?yōu)?8～20kHz的高頻交流電，然后再經(jīng)二次變頻輸出工頻交流電。UPS發(fā)展方向

1)高頻化12變頻技術(shù)在空調(diào)設(shè)備上的應(yīng)用

空調(diào)現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。空調(diào)電動機一般為380V、15～55KW。作為建筑物重要的耗電設(shè)備，空調(diào)風(fēng)機采用變頻調(diào)速已是大事所趨。采用變轉(zhuǎn)矩變頻器，即可滿足空調(diào)的需要，且可節(jié)電30%～60%，又延長了空調(diào)機的壽命。再加上溫濕度傳感器和微機閉環(huán)控制，成為現(xiàn)代化的空調(diào)室。而小型空調(diào)器數(shù)量大，應(yīng)用面廣，多為單相電動機驅(qū)動，故效率低，又笨重。后采用微型三相電動機，與相同功率單相電動機比，體積和重量可減少30%～50%左右。變頻器可由三相供電，也可單相輸入、三相輸出。變頻技術(shù)在空調(diào)設(shè)備上的應(yīng)用

空調(diào)現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用?？照{(diào)電動機138.3.1中央（集中）空調(diào)1.中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成冷卻塔8.3.1中央（集中）空調(diào)1.中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成冷卻塔14家用空調(diào)

1.分體式一個房間用的空調(diào)

過去通常房間用的空調(diào)是采用ON／OFF控制方式，用籠型電機帶動壓縮機來調(diào)節(jié)冷暖氣，但它存在著以下的問題：1)根據(jù)地區(qū)氣候、房屋的朝向等估計一年中最大負載，從而選擇恰當(dāng)?shù)目照{(diào)機是比較困難。2)由于是ON／OFF方式運行，室內(nèi)溫度和濕度會發(fā)生波動時，會引起不舒適的感覺。3)在50／60Hz地區(qū)會產(chǎn)生較大差別。4)壓縮機電機在起動時有很大的沖擊電流，因此需要比連續(xù)運行時更大的電源容量。5)由于壓縮機轉(zhuǎn)速恒定，外面溫度變化會引起冷暖空調(diào)能力的變化(特別在暖氣運行時，外面氣溫下降會導(dǎo)致暖氣效果下降，這是很大的弱點)。家用空調(diào)

1.分體式一個房間用的空調(diào)15變頻器ppt教學(xué)講解課件16數(shù)控機床是由數(shù)字控制技術(shù)操縱的一切工作母機的總稱，是集現(xiàn)代機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、功率電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、光電技術(shù)、液壓氣動技術(shù)等為一體的機電一體化產(chǎn)品，是兼有高精度、高效率、高柔性的高度自動化生產(chǎn)制造設(shè)備。

變頻技術(shù)在機床設(shè)備上的應(yīng)用

數(shù)控機床

數(shù)控機床是由數(shù)字控制技術(shù)操縱的一切工作母機的總稱，是17這里從節(jié)電的角度來考慮數(shù)控機床的電氣拖動問題。數(shù)控機床的電力驅(qū)動主要分為3種類型：1）進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)

2）主軸驅(qū)動系統(tǒng)

3）電機內(nèi)裝式高速交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)1.數(shù)控機床的電力驅(qū)動2.主軸變頻交流調(diào)速使用通用型變頻器可以對標準電機直接變速傳動，所以除去離合器很容易實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速。這里從節(jié)電的角度來考慮數(shù)控機床的電氣拖動問題。18變頻器ppt教學(xué)講解課件19對于通常采用主軸直流調(diào)速的高級機種，引入主軸專用變頻器進行交流調(diào)速后，可以得到以下的效果：1)由于有更高的主軸速度，可以實現(xiàn)對鋁等軟工件的高效率切削以及更高精度的最終切削。2)由于不需要維護電刷，主軸電機的安裝位置可更自由地選擇。3)由于采用全封閉式電機，適應(yīng)環(huán)境性更好。4)由于不需要勵磁線圈，更節(jié)省電能。另外，對于通常采用離合器變速的車床，引入通用變頻器后，也可取得如下的效果：1)簡化了動力傳遞機構(gòu)。2)能實現(xiàn)精細的恒線速控制。3)不用對離合器進行維護。4)容易實現(xiàn)高速恒功率運轉(zhuǎn)。對于通常采用主軸直流調(diào)速的高級機種，引入主軸專用變頻器進行交20車床

1.立式車床車床

1.立式車床21對于自動車床，采用具有下列功能的變頻器可以縮短加工周期：(1)可不經(jīng)過停止?fàn)顟B(tài)直接由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)。(2)變頻器輸出頻率為120Hz以上，可加快速度。(3)備有相應(yīng)于急劇減速的再生制動裝置。而且有制動功能，減速結(jié)束時不用機械閘就能完全停止。(4)低速時速度變化率小，運行平滑。

使用效果有：(1)縮短了加工周期，使生產(chǎn)率提高。(2)將以往的帶制動器電機更換為通用電機，因而不需要維護。(3)由于采用數(shù)控變頻器，使速度再現(xiàn)性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2.自動車床對于自動車床，采用具有下列功能的變頻器可以縮短加工周期：2.22動力來自電動機，一般選11kW或15kW的異步電動機。曳引機的作用有三點：一是調(diào)速，二是驅(qū)動曳引鋼絲繩，三是在電梯停車時實施制動。為了加大載重能力，鋼絲繩的一端是轎廂，另一端加裝了配重裝置，配重的重量隨電梯載重量的大小而變化。計算公式如下：配重的重量＝(載重量／2十轎廂自重)×45％。公式中的45％是平衡系數(shù)，一般要求平衡系數(shù)在45％～50％之間。這種施動機構(gòu)可使電梯的載重能力大為提高，在電梯空載上行或重載下行時，電動機的負載最小，甚至是處在發(fā)電狀態(tài)；而電梯在重載上行和空載下行時，電動機的負載最大，是處在拖動狀態(tài)，這就要求電動機在四象限內(nèi)運行。為滿足乘客的舒適感和平層精度，要求電動機在各種負載下都有良好的調(diào)速性能和難確停車性能。電梯的工作原理

動力來自電動機，一般選11kW或15kW的異步電動機。曳引機23變頻器ppt教學(xué)講解課件24變頻器ppt教學(xué)講解課件251.變頻調(diào)速器在電機的應(yīng)用1.變頻調(diào)速器在電機的應(yīng)用26第二章電動機的基礎(chǔ)知識第二章電動機的基礎(chǔ)知識271.異步電動機構(gòu)造和原理圖2-1異步電動機構(gòu)造a）外形b）定子c）轉(zhuǎn)子1.異步電動機構(gòu)造和原理圖2-1異步電動機構(gòu)造a）282.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動機旋轉(zhuǎn)原理a）三相交流電流b）三相繞組c）旋轉(zhuǎn)原理2.旋轉(zhuǎn)原理圖2-2三相交流異步電動機旋轉(zhuǎn)原理a）293.電動機定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從電能轉(zhuǎn)變成機械能b）定子與轉(zhuǎn)子能量傳遞3.電動機定子和轉(zhuǎn)子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從30電流特性：

輸入電機電流=勵磁電流+轉(zhuǎn)矩電流輸出電流取決于負載的大小電流特性：317.異步電動機的特性:

啟動力矩——電動機停止，通電后,電動機產(chǎn)生的力矩

Ts=1.25TN

;

最大轉(zhuǎn)矩——電動機在最大轉(zhuǎn)差Sm時，產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩Tm;

空載電流——空載電流主要是勵磁電流，轉(zhuǎn)速幾乎達到同步;電動狀態(tài)——電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動負載轉(zhuǎn)動;再生制動狀態(tài)——由于負載原因，電機實際轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，即設(shè)備帶動電機轉(zhuǎn)動.7.異步電動機的特性:32三.變頻器調(diào)速原理三.變頻器調(diào)速原理33~380V50HZf

=0~500HZ圖3-1變頻調(diào)速

變頻調(diào)速f變極對數(shù)調(diào)速P變轉(zhuǎn)差率調(diào)速S

1.變頻調(diào)速原理~380Vf=0~500HZ342.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻器主回路圖整流器濾波器逆變器2.交—直—交變頻器基本結(jié)構(gòu)圖3-2交—直—交變頻35變頻器ppt教學(xué)講解課件363.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋3.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋374.開關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開關(guān)元器件的條件4.開關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件圖3-4開關(guān)元器件的條件381.

能承受足夠大的電壓和電流2.

允許長時間頻繁接通和關(guān)斷3.

接通和關(guān)斷的控制十分方便開關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件IGBT的特點：耐壓1200V開關(guān)頻率高達30~40KHZ驅(qū)動電路電流小，功耗很少1.能承受足夠大的電壓和電流開關(guān)元器件應(yīng)滿足的條件IGBT39第四章電力電子器件晶閘管的特性參數(shù)及保護門極關(guān)斷晶閘管的特性參數(shù)功率晶體管的特性參數(shù)及驅(qū)動電路MOS器件的特性參數(shù)及保護絕緣柵雙極型晶體管IGBT的特性參數(shù)、驅(qū)動電路及其保護集成門極換流晶閘管和功率集成電路簡介本章要點第四章電力電子器件晶閘管的特性參數(shù)及保護本章要點40電力電子器件是電力電子技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵，也是變頻技術(shù)技術(shù)發(fā)展的“龍頭”?？梢哉f，電力電子技術(shù)起步于晶閘管，普及于GTR，提高于IGBT。新型電力電子器件的涌現(xiàn)與發(fā)展，促進了電力電子電路的結(jié)構(gòu)、控制方式、裝置性能的提高。本章從應(yīng)用的角度出發(fā)，對電力電子器件的種類、性能及應(yīng)用等加以介紹。電力電子器件是電力電子技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵，也是變頻技術(shù)412.1半控型電力電子器件

2.1.1晶閘管（SCR）的特性及參數(shù)晶閘管的特性2.1半控型電力電子器件

2.1.1晶閘管（SCR）的特42（1）晶閘管的陽極伏安特性

晶閘管有三個引線端子：陽極（anode）A、陰極(cathode)K和門極(gate)G，有三個PN結(jié)。晶閘管的結(jié)構(gòu)見圖2-1（1）晶閘管的陽極伏安特性

晶閘管有三個引線端子：陽極（an43變頻器ppt教學(xué)講解課件44變頻器ppt教學(xué)講解課件45（2）晶閘管的并聯(lián)1）主回路對并聯(lián)晶閘管電流分配的影響2）正向壓降對并聯(lián)晶閘管電流分配的影響常用的均流電路有：①串聯(lián)電阻均流電路②串聯(lián)電抗器均流電路晶閘管的正向壓降等于與正向電流無關(guān)的恒定壓降與內(nèi)阻壓降之和。由于晶閘管內(nèi)阻很小，并聯(lián)晶閘管各回路的阻抗又不相同，因此，各支路電流分配也不均衡。當(dāng)負載電流很大時，各并聯(lián)支路的電阻和自感必須相等，互感也應(yīng)盡量相等。（2）晶閘管的并聯(lián)1）主回路對并聯(lián)晶閘管電流分配的影響2）正46③采用直流電抗器的均流電路③采用直流電抗器的均流電路47

工作原理：當(dāng)主電路過電流時，電流反饋信號電壓Ufi增大，穩(wěn)壓管VS被擊穿，晶體管V導(dǎo)通，直流快速靈敏繼電器KA得電并自鎖，并斷開了電源接觸器KM吸引線圈電壓，使KM失電切斷主電路交流電源，以達到過電流保護的目的。過電流故障排除后，想要恢復(fù)供電，先按下復(fù)位按鈕SB，KA失電，其KA常閉觸點閉合，按下主電路起動按鈕SB2，KM得電接通主電路交流電源，恢復(fù)正常供電。調(diào)節(jié)電位器RP，可以很方便地調(diào)節(jié)過電流跳閘動作電流的大小。2）過電流繼電器保護工作原理：當(dāng)主電路過電流時，電流反饋信號電壓484）利用反饋控制作過電流保護這種保護的特點是控制系統(tǒng)本身的動作速度快，在一些容易發(fā)生短路的設(shè)備如逆變器中，常采用這種保護方法，但內(nèi)部發(fā)生短路時還得靠快速熔斷器來保護。4）利用反饋控制作過電流保護這種保護的特點是控492.2門極關(guān)斷晶閘管

門極關(guān)斷晶閘管GTO（gateturnoffthyristor）。它與普通晶閘管相比，屬“全控型器件”或“自關(guān)斷器件”，既可控制器件的開通，又可控制器件的關(guān)斷。因此，使用GTO的裝置與使用普通型晶閘管的裝置相比，具有主電路器件少，結(jié)構(gòu)簡單；裝置小巧；無噪聲；裝置效率高；易實現(xiàn)脈寬調(diào)制，可改善輸出波形等優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)見圖2-25所示，也屬于PNPN四層三端器件。2.2門極關(guān)斷晶閘管

門極關(guān)斷晶50變頻器ppt教學(xué)講解課件512.2.1門極關(guān)斷晶閘管的特性及參數(shù)

1．GTO的特性下圖為GTO的工作電路簡圖。A、K和G分別為GTO的陽極、陰極和門極，EA和RK分別為工作電壓和負載電阻；EG1和RG1分別為正向觸發(fā)電壓和限流電阻；EG2和RG2分別為反向關(guān)斷電壓和限流電阻。當(dāng)S置于“1”時，GTO導(dǎo)通，陰極電流IK＝IA十IG。當(dāng)S置于“2”時，GTO關(guān)斷。2.2.1門極關(guān)斷晶閘管的特性及參數(shù)

1．GTO的特性522.2.2用萬用表對晶閘管的檢測

如圖2-27所示，這里介紹利用萬用表判定GTO電極、檢查GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力、估測關(guān)斷增益βoff的方法。圖2-27GTO的檢測2.2.2用萬用表對晶閘管的檢測

如圖2531．判定GTO的電極2．檢查觸發(fā)能力3．檢查關(guān)斷能力將萬用表撥至R×1檔，測量任意兩腳間的電阻，僅當(dāng)黑表筆接G極，紅表筆接K極時，電阻呈低阻值，對其它情況電阻值均為無窮大。由此可判定G、K極，剩下的就是A極。如圖2-27(a)所示，首先將表Ⅰ的黑表筆接A極，紅表筆接K極，電阻為無窮大；然后用黑表筆尖也同時接觸G極，加上正向觸發(fā)信號，表針向右偏轉(zhuǎn)到低阻值即表明GTO已經(jīng)導(dǎo)通；最后脫開G極，只要GTO維持通態(tài)，就說明被測管具有觸發(fā)能力。現(xiàn)采用雙表法檢查GTO的關(guān)斷能力，如圖2-27(b)所示，表Ⅰ的檔位及接法保持不變。將表Ⅱ撥至R×10檔，紅表筆接G極，黑表筆接K極，施以負向觸發(fā)信號，如果表Ⅰ的指針向左擺到無窮大位置，證明GTO具有關(guān)斷能力。1．判定GTO的電極2．檢查觸發(fā)能力3．檢查關(guān)斷能力546.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋6.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋552.3大功率晶體管

大功率晶體管GTR（GiantTransistor）也稱為電力晶體管PTR（PowerTransistor），是一種具有發(fā)射極（e）、基極（b）、集電極(c)區(qū)的三層器件，有npn和pnp兩種結(jié)構(gòu)，故又稱雙結(jié)型晶體管BJT（BiJunctionTansistor）。它既有晶體管的固有特性，又擴大了功率容量。在大功率電力變換電路中,10kHz以下的應(yīng)用較多。GTR的缺點是耐沖擊能力差，易受二次擊穿而損壞，所以使用時必須考慮以下參數(shù)：擊穿電壓、電流增益、耗散功率和開關(guān)速度，這四個參數(shù)是相互制約的。2.3大功率晶體管

大功率晶體管GTR（Giant562.3.1GTR的結(jié)構(gòu)及特性參數(shù)

1.GTR的結(jié)構(gòu)雙極型硅晶體管有PNP和NPN兩種結(jié)構(gòu)。對于高壓、大功率晶體管常用NPN結(jié)構(gòu)。圖2-28所示為電力晶體管的結(jié)構(gòu)及符號示意圖。PNP型GTRNPN型GTR2.3.1GTR的結(jié)構(gòu)及特性參數(shù)

1.GTR的結(jié)構(gòu)57晶體管通常連接成共發(fā)射極電路2．GTR的特性晶體管通常連接成共發(fā)射極電路2．GTR的特性582.4MOS器件

2.4.1功率MOSFET場效應(yīng)晶體管1.結(jié)構(gòu)MOSFET有N溝道和P溝道兩種。N溝道中載流子是電子，P溝道中載流子是空穴，都是多數(shù)載流子。其中每一類又可分為增強型和耗盡型兩種。所謂耗盡型就是當(dāng)柵源間電壓UGS＝0時存在導(dǎo)電溝道，漏極電流ID≠0；所謂增強型就是當(dāng)UGS＝0時沒有導(dǎo)電溝道，ID＝0，只有當(dāng)UGS＞0(n溝道)或UGS＜0(P溝道)時才開始有ID。2.4MOS器件

2.4.1功率MOSFET場效應(yīng)59變頻器ppt教學(xué)講解課件607.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋7.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋612.5絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

2.5.1結(jié)構(gòu)特點IGBT（IsolotedGateBipolarTransistor）是在VDMOS的基礎(chǔ)上增加了一個P+層漏極，形成PN結(jié)jl，并由此引出漏極(D)，柵極(G)和源極(S)。IGBT柵極輸入高阻抗，是場控器件，這一點是MOSFET的特性；另外，IGBT的輸出特性飽和壓降低，這一點是GTR的特性。目前，IGBT的容量已經(jīng)達到GTR的水平，而且它的驅(qū)動簡單、保護容易、不用緩沖電路、開關(guān)頻率高。2.5絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

2.5.1結(jié)構(gòu)特點62變頻器ppt教學(xué)講解課件632.5.3IGBT的驅(qū)動與保護技術(shù)

1.驅(qū)動電路（1）對驅(qū)動電路的要求對驅(qū)動電路的要求體現(xiàn)在以下幾方面：由于IGBT以MOSFET為輸入級，所以MOSFET的驅(qū)動電路同樣適用于IGBT。2.5.3IGBT的驅(qū)動與保護技術(shù)

1.驅(qū)動電路（1）對641）IGBT與MOSFET都是電壓驅(qū)動，都具有一個2.5～5V的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷非常敏感，故驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一個低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短。2）用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓有足夠陡的前后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。IGBT開通后，柵極驅(qū)動源能提供足夠的功率，使IGBT不退出飽和而損壞。3）驅(qū)動電路要能傳遞幾﹢kHz的脈沖信號。4）驅(qū)動電平+UGE的選擇必須綜合考慮。在有短路過程的設(shè)備中，由于負載短路時的IC增大，IGBT能承受短路電流的時間減少，對其安全不利，因此UGE應(yīng)取得小一些，一般為12～15V。5）在關(guān)斷過程中，為盡快抽取PNP管的存儲電荷，應(yīng)施加一負偏壓UGE，但其受IGBT的G、E間的最大反向耐壓限制，一般取-1～-10V。6）在大電感負載下，IGBT的開關(guān)時間不能太短，以限制di/dt所形成的尖峰電壓，確保IGBT的安全。7）由于IGBT在電力電子設(shè)備中多用于高壓場合，故驅(qū)動電路與控制電路在電位上應(yīng)嚴格隔離。8）IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)簡單實用，其自身帶有對IGBT的保護功能，有較強的抗干擾能力。1）IGBT與MOSFET都是電壓驅(qū)動，都具有一個2.565（2）集成化驅(qū)動電路大電流高電壓IGBT已模塊化，圖2-60為IGBT絕緣柵雙極晶體管模塊外形圖。圖2-61為IGBT模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖2-60IGBT模塊外形圖2-61IGBT模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（2）集成化驅(qū)動電路大電流高電壓IGBT已模塊化，圖66變頻器ppt教學(xué)講解課件679.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路9.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路6810.充電過程的限流電路圖3-9合上電源時的充電過程10.充電過程的限流電路圖3-9合上電源時的充電過6911.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)a）逆變電路b）輸出電壓波形c）輸出電壓等效波形11.逆變電路的基本結(jié)構(gòu)圖3-10逆變電路的結(jié)構(gòu)70小功率變頻器（5.5-7.5）KW小功率變頻器（5.5-7.5）KW71中功率中功率72控制端子接線圖控制端子接線圖731、測試整流電路

找到變頻器內(nèi)部直流電源的P(positive)端和N(negative)端，將萬用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個接近于無窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復(fù)以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.阻值三相不平衡，可以說明整流橋故障。B.紅表棒接P端時，電阻無窮大，可以斷定整流橋故障或起動電阻出現(xiàn)故障。

1、測試整流電路

找到變頻器內(nèi)部直流電源的P(positiv74變頻器ppt教學(xué)講解課件75

變頻器ppt教學(xué)講解課件76變頻器ppt教學(xué)講解課件77變頻器ppt教學(xué)講解課件782、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基

本相同，反相應(yīng)該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則

可確定逆變模塊故障

2、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上79二、動態(tài)測試

在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進行動態(tài)測試，即上電試機。在上電前后必須注意

以下幾點:

1、上電之前，須確認輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級變頻器之中會出現(xiàn)炸機（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。

2、檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動,連接異常有時可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴重時會出現(xiàn)炸機等情況。

3、上電后檢測故障顯示內(nèi)容,并初步斷定故障及原因。

4、如未顯示故障,首先檢查參數(shù)是否有異常,并將參數(shù)復(fù)歸后,進行空載(不接電機)情況下啟動變頻器,并測試U、V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅(qū)動板等有故障

5、在輸出電壓正常（無缺相、三相平衡）的情況下，帶載測試。測試時，最好是滿負載測試二、動態(tài)測試

在靜態(tài)測試結(jié)果正常以后，才可進行動態(tài)測80三、故障判斷

1、整流模塊損壞

一般是由于電網(wǎng)電壓或內(nèi)部短路引起。在排除內(nèi)部短路情況下，更換整流橋。在現(xiàn)場處理故障時，應(yīng)重點檢查用戶電網(wǎng)情況，如電網(wǎng)電壓，有無電焊機等對電網(wǎng)有污染的設(shè)備等。

2、逆變模塊損壞

一般是由于電機或電纜損壞及驅(qū)動電路故障引起。在修復(fù)驅(qū)動電路之后，測驅(qū)動波形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場服務(wù)中更換驅(qū)動板之后，還必須注意檢查馬達及連接電纜。在確定無任何故障下，運行變頻器。

3、上電無顯示

一般是由于開關(guān)電源損壞或軟充電電路損壞使直流電路無直流電引起，如啟動電阻損壞，也有可能是面板損壞。

三、故障判斷

1、整流模塊損壞

一般是由于電網(wǎng)電814、上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸入缺相，電路老化及電路板受潮引起。找出其電壓檢測電路及檢測點，更換損壞的器件。

5、上電后顯示過電流或接地短路

一般是由于電流檢測電路損壞。如霍爾元件、運放等。

6、啟動顯示過電流

一般是由于驅(qū)動電路或逆變模塊損壞引起。

7、空載輸出電壓正常,帶載后顯示過載或過電流

該種情況一般是由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或驅(qū)動電路老化,模塊損傷引起4、上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸82反并聯(lián)二極管的作用：

電機繞組磁場作功，發(fā)電狀態(tài)，電流通過反并聯(lián)二極管流向直流電路。反并聯(lián)二極管的作用：83第五章控制電路第五章控制電路8420.PAM（脈幅調(diào)制）整流變壓逆變變頻圖3-19脈幅調(diào)制

整流變壓逆變變頻20.PAM（脈幅調(diào)制）整流變壓逆變變頻圖38521.PWM圖3-20脈寬調(diào)制整流逆變變頻變壓脈寬調(diào)制21.圖3-20脈寬調(diào)制整8622.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21

正弦脈寬調(diào)制（SPWM）22.正弦脈寬調(diào)制（SPWM）圖3-21正弦脈寬調(diào)制8723.實現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22

單極性調(diào)制23.實現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22單極性調(diào)制88變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動機提供的電源必須滿足電動機的使用要求。即輸出正弦波形的電壓和電流。逆變SPWM等幅不等寬的矩形脈沖波形面積，與正弦波形面積等效。逆變器的特性：變頻器是一種電源變換的設(shè)備，給電動機提供的電源必須滿足電動機8924.雙極性SPWM圖3-23

雙極性調(diào)制24.雙極性SPWM圖3-23雙極性調(diào)制9025.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24

雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響25.雙極性調(diào)制的死區(qū)及影響圖3-24雙極性調(diào)制的死91第五章電動機調(diào)速特點第五章電動機調(diào)速特點921.變頻器的輸出電流圖4-1電動機的電流1.變頻器的輸出電流圖4-1電動機的電流932.電流和功率的關(guān)系圖4-2

轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.節(jié)能2.電流和功率的關(guān)系圖4-2轉(zhuǎn)速下降.輸出功率下降.94變頻器各部分電流關(guān)系：

變頻器輸出電流IM取決于負載轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩恒定，IM大小與速度無關(guān)；直流回路的電流隨頻率下降而減少；變頻器輸入電流隨頻率下降而減少。變頻器各部分電流關(guān)系：954.去掉減速器的錯誤去掉減速器圖4-4用變頻器取代減速器！能量守恒，降速降功率4.去掉減速器的錯誤去掉減速器圖4-4966.一臺變頻器帶多臺電動機圖4-6一臺變頻器帶多臺電動機6.一臺變頻器帶多臺電動機圖4-6一臺變頻器帶多臺97變頻器的額定電流：多臺電動機同時啟動和運行

IN＞1.05~1.1×∑IMN多臺電動機分別啟動

IN＞（1.05~1.1×∑IMN＋K1×∑IST）/K2一臺變頻器帶多臺電動機IST=電機起動電流

K1=1.2，1.5~2自由狀態(tài)K2=1.5

變頻器過載能力變頻器的額定電流：一臺變頻器帶多臺電動機IST=電機起動電98第七章變頻調(diào)速系統(tǒng)接電抗器的作用第七章變頻調(diào)速系統(tǒng)接電抗器的作用991.變頻器輸出端接入電抗器的場合圖6-1需要接入電抗器的場合a）電機與變頻器距離遠b）小變頻器帶輕載大電機1.變頻器輸出端接入電抗器的場合圖6-1需要接入電100輸出電抗器作用：

抑制變頻器電磁幅射干擾抑制電動機電壓諧振輸出電抗器作用：1012.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次諧波3）削弱電流浪涌2.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次102變頻器ppt教學(xué)講解課件1034.電抗器變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成分，這些高次諧波電流都是無功電流，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到0．75以下。所以，在容量較大的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)考慮接入電抗器，以提高功率因數(shù)。圖7-14電抗器外形圖4.電抗器變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成1043.接入交流電抗器的場合圖6-3接入交流電抗器的場合a）多臺變頻器接同一電源b）同一電源上接有大容量晶閘管設(shè)備c）變壓器容量超過變頻器容量十倍以上d）電源電壓不平衡度≥3%3.接入交流電抗器的場合圖6-3接入交流電抗器的場1054.直流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）擬制電流尖峰4.直流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）擬106電動機容量/kw3037～5575～90110～132160～200220280允許電流／A75150220280370560740電感量／μH6003002001401107055注：變頻器功率大于30Kw時才考慮配置表7—5常用直流電抗器的規(guī)格電動機容量/kw3037～5575～90110～132160107第八章變頻器的抗干擾第八章變頻器的抗干擾1081.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形1.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形1092.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施：1）隔離變壓器2）光耦隔離3）正確接地2.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施1103.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)—靜電感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式2）靜電感應(yīng)是電壓干擾傳播方式3.感應(yīng)耦合干擾—電磁感應(yīng)1）電磁感應(yīng)是電流干擾傳播方式1114.抗干擾措施遠離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗干擾4.抗干擾措施遠離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗1125.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射5.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射1136.抗干擾措施

1）準確接地2）接入濾波器圖7-6接入濾波器抑制電磁幅射6.抗干擾措施1）準確接地114第9章變頻器的安裝接線、調(diào)試與維修

本章要點

變頻器的原理框圖及接線圖

變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路

變頻器的控制電路及電線

變頻器的安裝及抗干擾

可編程控制器與變頻器的連接

變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試

變頻器的維護

變頻器實例第9章變頻器的安裝接線、調(diào)試與維修

本章要點1157.1變頻器的原理框圖及接線

7.1.1變頻器的基本結(jié)構(gòu)目前生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的是通用變頻器，根據(jù)功率的大小，從外形上看有書本型結(jié)構(gòu)(0．75～37KW)和裝柜型結(jié)構(gòu)(45～1500kW)兩種。7.1變頻器的原理框圖及接線

7.1.1變頻器的基本結(jié)116變頻器ppt教學(xué)講解課件1177.1.2原理框圖和接線圖原理框圖：如圖7—2所示。從圖中可知變頻器的各組成部分，以便于接線和維修。接線圖：圖7—3所示為富士FRN—G9S/P9S系列變頻器基本接線圖。卸下表面蓋板就可看見出接線端子。7.1.2原理框圖和接線圖原理框圖：如圖7—2所示。從圖中可118變頻器ppt教學(xué)講解課件119變頻器ppt教學(xué)講解課件120接線時應(yīng)注意以下幾點，以防接錯：①輸入電源必須接到R、S、T上，輸出電源必須接到端子U、V、W上，若錯接，會損壞變頻器。②為了防止觸電、火災(zāi)等災(zāi)害和降低噪聲，必須連接接地端子。③端子和導(dǎo)線的連接應(yīng)牢靠，要使用接觸性好的壓接端子。④配完線后，要再次檢查接線是否正確，有無漏接現(xiàn)象，端子和導(dǎo)線間是否短路或接地。⑤通電后，需要改接線時，即使已經(jīng)關(guān)斷電源，也應(yīng)等充電指示燈熄滅后，用萬用表確認直流電壓降到安全電壓(DC25V以下)后再操作。若還殘留有電壓就進行操作，會產(chǎn)生火花，這時先放完電后再進行操作接線時應(yīng)注意以下幾點，以防接錯：1211.主電路的連接1.主電路的連接122端子符號端子名稱說明R、S、T主電路電源端子連接三相電源U、V、W變頻器輸出端子連接三相電動機P1、P(+)直流電抗器連接用端子改善功率因數(shù)的電抗器P(+)，DB外部制動電阻器連接用端子連接外部制動電阻(選用件)P(+)，N(—)制動單元連接端子連接外部制動單元PE變頻器接地用端子變頻器機殼的接地端子表7—1主電路端子和連接端子的功能端子符號端子名稱說明R、S、T主電路電源端子連接三相電123進行主電路連接時應(yīng)注意以下幾點：(1)主電路電源端子R、S、T，經(jīng)接觸器和空氣開關(guān)與電源連接。不用考慮相序。(2)變頻器的保護功能動作時，繼電器的常閉觸點控制接觸器電路，會使接觸器斷開，從而切斷變頻器的主電路電源。(3)不應(yīng)以主電路的通斷來進行變頻器的運行、停止操作。需用控制面板上的運行鍵(RUN)和停止鍵(STOP)或用控制電路端子FWD（REV）來操作。(4)變頻器輸出端子(U、V、W)最好經(jīng)熱繼電器再接至三相電機上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定不一致時，要調(diào)換U、V、W三相中的任意二相。(5)變頻器的輸出端子不要連接到電力電容器或浪涌吸收器上。(6)從安全及降低噪聲的需要出發(fā)，及防止漏電和干擾侵入或輻射出去，必須接地。根據(jù)電氣設(shè)備技術(shù)標準規(guī)定，接地電阻應(yīng)小于或等于國家標準規(guī)定值，且用較粗的短線接到變頻器的專用接地端子PE上。當(dāng)變頻器和其他設(shè)備，或有多臺變頻器一起接地時，每臺設(shè)備應(yīng)分別和地相接，而不允許將一臺設(shè)備的接地端和另一臺的接地端相接后再接地，如圖7—5所示進行主電路連接時應(yīng)注意以下幾點：124圖7—5變頻器接地方式示意圖a)專用地線（好）b)共用地線（正確）c)共通地線（不正確）圖7—5變頻器接地方式示意圖1256）控制電路端子上的連接電線用0．75mm2及以下規(guī)格的屏蔽線或絞合在一起的聚乙烯線。7）屏蔽線的接線時把一端連接到各自的共用端子(11、CM)上，另一端不接。6）控制電路端子上的連接電線用0．75mm2126變頻器ppt教學(xué)講解課件1271.電線的種類一般，控制信號的傳送所使用的電線采用聚氯乙烯絕緣，聚氯乙烯護套屏蔽電線。2.電線的粗細

控制電線導(dǎo)體的粗細必須考慮機械強度、規(guī)程、電壓降及鋪設(shè)費用以后再決定。推薦使用導(dǎo)體截面l.25mm2或2mm2的電線。但是，如果鋪設(shè)距離短、電壓降在容許值以內(nèi)，使用0．75mm2比較經(jīng)濟。3.電線的分開鋪設(shè)

變頻器的控制電線與主回路電線或其他電力電線需分開鋪設(shè)。相隔距離取電氣設(shè)備技術(shù)標準所確定的距離。1.電線的種類1284.電線的屏蔽(1)電線不能分開鋪設(shè)或者即使分開鋪設(shè)也不會有抗干擾效果時，要進行有效的屏蔽。(2)