變頻器教學講解課件

變頻器技術講座1ppt課件.變頻器技術講座1ppt課件.第一章變頻技術綜合應用第二章電動機的基礎知識第三章變頻器的調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試與維修2ppt課件.第一章變頻技術綜合應用2ppt課件.第一章變頻技術綜合應用

變頻技術在照明和電源設備上的應用

變頻技術在空調設備上的應用

變頻技術在機床設備上的應用

變頻技術在電梯設備上的應用

變頻技術在生產線中的應用

變頻技術在家用電器中的應用3ppt課件.第一章變頻技術綜合應用3ppt課件.

變頻技術的應用可分為兩大類：一種是用于傳動調速；另一種是用于各種靜止電源。而變頻器最為典型的應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可以使標準電機調速可以使原有電動機調速風機、水泵、空調、一般帆械2可以連續(xù)調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、風機、空調、一般機械5電動機可以高速化、小型化可以得到用其它調速裝置不能實現(xiàn)的高速度內圓磨床、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、化學工廠7低速時定轉矩輸出低速時電機堵轉也無妨定尺寸裝置8可以調節(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流水線、車輛、電梯表8—1變頻器傳動的特點1，變頻技術應用概述4ppt課件.變頻技術的應用可分為兩大類：一種是用于傳動調速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(交流變頻調速或直流斬波代替電阻調速)5000輛301.05工礦電機車(變頻交流或直流斬波代電阻調速)5x105輛30206風機，水泵(交流變頻調速代替風門，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)領域中的節(jié)電潛力5ppt課件.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、提升應用效果用途應用方法以前的調速方式節(jié)能鼓風機、泵、攪拌機、擠壓機、精紡機(1)調逸運轉(2)采用工頻電源恒速運轉與采用變頻器調速運轉相結合(1)采用工頻電源恒速運轉(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；(2)聯(lián)動運轉，同步運轉(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量機床撤運機械纖維機械游梁式抽油機(1)增速運轉(2)消除緩沖起動停止(3)對稠油降低沖次(1)采用土領電源恒速運轉(2)定子電壓控制(3)帶輪調速提高設備的效率(節(jié)省設備)金屬加工機械采用高頻電機進行高速運轉直流發(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，生產流水線，車輛傳動取代直流電機直流電機提高質量機床攪拌機纖維機械制茶機選擇無級的最佳速度運轉采用工頻電源桓速運轉提高舒適性空調機采用壓縮機調速運轉，進行連續(xù)溫度控制采用工頻電源的通、斷控制變頻器的應用效果6ppt課件.應用效果用途應用方法以前的調速方式節(jié)能鼓風機、泵、攪拌機、擠變頻技術在照明和電源設備上的應用應用變頻技術的目的之一就是節(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%。7ppt課件.變頻技術在照明和電源設備上的應用應用變頻技術的目的之一就是節(jié)高頻照明技術是氣體放電燈的高頻高效化技術。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構有關，還與工作頻率有關。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

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

在高頻電源中，又分為脈寬調制(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(導通時間)進行全功率開關轉換，稱為硬轉換型；后者是采用正弦波固定導通時間在交流過零(零電壓)或電流過零(零電流)時進行開關轉換，稱為軟轉換。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電源。諧振型開關電源的類型主要有：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。11ppt課件.變頻電源

在高頻電源中，又分為脈寬調制(PWM)型和諧振型兩UPS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，然后再經二次變頻輸出工頻交流電。12ppt課件.UPS發(fā)展方向

1)高頻化12ppt課件.變頻技術在空調設備上的應用

空調現(xiàn)已經被廣泛應用?？照{電動機一般為380V、15～55KW。作為建筑物重要的耗電設備，空調風機采用變頻調速已是大事所趨。采用變轉矩變頻器，即可滿足空調的需要，且可節(jié)電30%～60%，又延長了空調機的壽命。再加上溫濕度傳感器和微機閉環(huán)控制，成為現(xiàn)代化的空調室。而小型空調器數(shù)量大，應用面廣，多為單相電動機驅動，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。13ppt課件.變頻技術在空調設備上的應用

空調現(xiàn)已經被廣泛應用?？照{電動機8.3.1中央（集中）空調1.中央空調系統(tǒng)的構成冷卻塔14ppt課件.8.3.1中央（集中）空調1.中央空調系統(tǒng)的構成冷卻塔14p家用空調

1.分體式一個房間用的空調

過去通常房間用的空調是采用ON／OFF控制方式，用籠型電機帶動壓縮機來調節(jié)冷暖氣，但它存在著以下的問題：1)根據地區(qū)氣候、房屋的朝向等估計一年中最大負載，從而選擇恰當?shù)目照{機是比較困難。2)由于是ON／OFF方式運行，室內溫度和濕度會發(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)由于壓縮機轉速恒定，外面溫度變化會引起冷暖空調能力的變化(特別在暖氣運行時，外面氣溫下降會導致暖氣效果下降，這是很大的弱點)。15ppt課件.家用空調

1.分體式一個房間用的空調15ppt課件.16ppt課件.16ppt課件.

數(shù)控機床是由數(shù)字控制技術操縱的一切工作母機的總稱，是集現(xiàn)代機械制造技術、微電子技術、功率電子技術、通訊技術、控制技術、傳感技術、光電技術、液壓氣動技術等為一體的機電一體化產品，是兼有高精度、高效率、高柔性的高度自動化生產制造設備。

變頻技術在機床設備上的應用

數(shù)控機床

17ppt課件.數(shù)控機床是由數(shù)字控制技術操縱的一切工作母機的總稱，是

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)控機床的電力驅動主要分為3種類型：

1）進給伺服驅動系統(tǒng)

2）主軸驅動系統(tǒng)

3）電機內裝式高速交流主軸驅動系統(tǒng)1.數(shù)控機床的電力驅動2.主軸變頻交流調速

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)主軸的無級調速。18ppt課件.這里從節(jié)電的角度來考慮數(shù)控機床的電氣拖動問題。19ppt課件.19ppt課件.對于通常采用主軸直流調速的高級機種，引入主軸專用變頻器進行交流調速后，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。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。20ppt課件.對于通常采用主軸直流調速的高級機種，引入主軸專用變頻器進行交車床

1.立式車床21ppt課件.車床

1.立式車床21ppt課件.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)可不經過停止狀態(tài)直接由正轉變反轉。(2)變頻器輸出頻率為120Hz以上，可加快速度。(3)備有相應于急劇減速的再生制動裝置。而且有制動功能，減速結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，產品質量穩(wěn)定。

2.自動車床22ppt課件.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.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：一是調速，二是驅動曳引鋼絲繩，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速性能和難確停車性能。電梯的工作原理

23ppt課件.動力來自電動機，一般選11kW或15kW的異步電動機。曳引機24ppt課件.24ppt課件.25ppt課件.25ppt課件.1.變頻調速器在電機的應用26ppt課件.1.變頻調速器在電機的應用26ppt課件.第二章電動機的基礎知識27ppt課件.第二章電動機的基礎知識27ppt課件.1.異步電動機構造和原理圖2-1

異步電動機構造a）外形b）定子c）轉子28ppt課件.1.異步電動機構造和原理圖2-1異步電動機構造a）2.

旋轉原理圖2-2

三相交流異步電動機旋轉原理a）三相交流電流b）三相繞組c）旋轉原理29ppt課件.2.旋轉原理圖2-2三相交流異步電動機旋轉原理a）3.電動機定子和轉子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從電能轉變成機械能b）定子與轉子能量傳遞30ppt課件.3.電動機定子和轉子的能量傳遞圖2-3能量傳遞a）從電流特性：

輸入電機電流=勵磁電流+轉矩電流輸出電流取決于負載的大小31ppt課件.電流特性：31ppt課件.7.異步電動機的特性:

啟動力矩——電動機停止，通電后,電動機產生的力矩

Ts=1.25TN

;

最大轉矩——電動機在最大轉差Sm時，產生的最大轉矩Tm;

空載電流——空載電流主要是勵磁電流，轉速幾乎達到同步;

電動狀態(tài)——電機產生轉矩，帶動負載轉動;

再生制動狀態(tài)——由于負載原因，電機實際轉速超過同步轉速，即設備帶動電機轉動.32ppt課件.7.異步電動機的特性:32ppt課件.三.變頻器調速原理33ppt課件.三.變頻器調速原理33ppt課件.~380V50HZf

=0~500HZ

圖3-1變頻調速

變頻調速f

變極對數(shù)調速P

變轉差率調速S

1.變頻調速原理34ppt課件.~380Vf=0~500HZ2.交—直—交變頻器基本結構圖3-2交—直—交變頻器主回路圖整流器濾波器

逆變器35ppt課件.2.交—直—交變頻器基本結構圖3-2交—直—交變頻36ppt課件.36ppt課件.3.三相逆變橋示意圖圖3-3

三相逆變橋37ppt課件.3.三相逆變橋示意圖圖3-3三相逆變橋37ppt課4.開關元器件應滿足的條件圖3-4

開關元器件的條件38ppt課件.4.開關元器件應滿足的條件圖3-4開關元器件的條件1.

能承受足夠大的電壓和電流2.

允許長時間頻繁接通和關斷3.

接通和關斷的控制十分方便開關元器件應滿足的條件IGBT的特點：耐壓1200V

開關頻率高達30~40KHZ

驅動電路電流小，功耗很少39ppt課件.1.能承受足夠大的電壓和電流開關元器件應滿足的條件IGBT

第四章電力電子器件晶閘管的特性參數(shù)及保護門極關斷晶閘管的特性參數(shù)功率晶體管的特性參數(shù)及驅動電路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40ppt課件.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4電力電子器件是電力電子技術的物質基礎和技術關鍵，也是變頻技術技術發(fā)展的“龍頭”?？梢哉f，電力電子技術起步于晶閘管，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構、控制方式、裝置性能的提高。本章從應用的角度出發(fā)，對電力電子器件的種類、性能及應用等加以介紹。41ppt課件.電力電子器件是電力電子技術的物質基礎和技術關鍵，也是變頻技術2.1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42ppt課件.2.1半控型電力電子器件

2.1.1晶閘管（SCR）的特（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。晶閘管的結構見圖2-143ppt課件.（1）晶閘管的陽極伏安特性

晶閘管有三個引線端子：陽極（an44ppt課件.44ppt課件.45ppt課件.45ppt課件.（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的恒定壓降與內阻壓降之和。由于晶閘管內阻很小，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，互感也應盡量相等。46ppt課件.（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③采用直流電抗器的均流電路47ppt課件.③采用直流電抗器的均流電路47ppt課件.

工作原理：當主電路過電流時，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，想要恢復供電，先按下復位按鈕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，恢復正常供電。調節(jié)電位器RP，可以很方便地調節(jié)過電流跳閘動作電流的大小。2）過電流繼電器保護48ppt課件.工作原理：當主電路過電流時，電流反饋信號電壓4）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)生短路的設備如逆變器中，常采用這種保護方法，但內部發(fā)生短路時還得靠快速熔斷器來保護。49ppt課件.4）利用反饋控制作過電流保護這種保護的特點是控2.2門極關斷晶閘管

門極關斷晶閘管GTO（gateturnoffthyristor）。它與普通晶閘管相比，屬“全控型器件”或“自關斷器件”，既可控制器件的開通，又可控制器件的關斷。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，結構簡單；裝置小巧；無噪聲；裝置效率高；易實現(xiàn)脈寬調制，可改善輸出波形等優(yōu)點。其結構見圖2-25所示，也屬于PNPN四層三端器件。50ppt課件.2.2門極關斷晶閘管

門極關斷晶51ppt課件.51ppt課件.2.2.1門極關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分別為反向關斷電壓和限流電阻。當S置于“1”時，GTO導通，陰極電流IK＝IA十IG。當S置于“2”時，GTO關斷。52ppt課件.2.2.1門極關斷晶閘管的特性及參數(shù)

1．GTO的特性2.2.2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)能力和關斷能力、估測關斷增益βoff的方法。圖2-27GTO的檢測53ppt課件.2.2.2用萬用表對晶閘管的檢測

如圖21．判定GTO的電極2．檢查觸發(fā)能力3．檢查關斷能力

將萬用表撥至R×1檔，測量任意兩腳間的電阻，僅當黑表筆接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，表針向右偏轉到低阻值即表明GTO已經導通；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具有關斷能力。54ppt課件.1．判定GTO的電極2．檢查觸發(fā)能力3．檢查關斷能力6.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋55ppt課件.6.GTR大功率晶體管圖3-5GTR逆變橋2.3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兩種結構，故又稱雙結型晶體管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、耗散功率和開關速度，這四個參數(shù)是相互制約的。56ppt課件.2.3大功率晶體管

大功率晶體管GTR（Giant2.3.1GTR的結構及特性參數(shù)

1.GTR的結構

雙極型硅晶體管有PNP和NPN兩種結構。對于高壓、大功率晶體管常用NPN結構。圖2-28所示為電力晶體管的結構及符號示意圖。PNP型GTRNPN型GTR57ppt課件.2.3.1GTR的結構及特性參數(shù)

1.GTR的結構晶體管通常連接成共發(fā)射極電路2．GTR的特性58ppt課件.晶體管通常連接成共發(fā)射極電路2．GTR的特性58ppt課件2.4MOS器件

2.4.1功率MOSFET場效應晶體管1.結構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。所謂耗盡型就是當柵源間電壓UGS＝0時存在導電溝道，漏極電流ID≠0；所謂增強型就是當UGS＝0時沒有導電溝道，ID＝0，只有當UGS＞0(n溝道)或UGS＜0(P溝道)時才開始有ID。59ppt課件.2.4MOS器件

2.4.1功率MOSFET場效應60ppt課件.60ppt課件.7.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋61ppt課件.7.IGBT絕緣柵晶體管圖3-6IGBT逆變橋61p2.5絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

2.5.1結構特點IGBT（IsolotedGateBipolarTransistor）是在VDMOS的基礎上增加了一個P+層漏極，形成PN結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的容量已經達到GTR的水平，而且它的驅動簡單、保護容易、不用緩沖電路、開關頻率高。62ppt課件.2.5絕緣柵雙極晶體管(IGBT)

2.5.1結構特點63ppt課件.63ppt課件.2.5.3IGBT的驅動與保護技術

1.驅動電路（1）對驅動電路的要求對驅動電路的要求體現(xiàn)在以下幾方面：由于IGBT以MOSFET為輸入級，所以MOSFET的驅動電路同樣適用于IGBT。64ppt課件.2.5.3IGBT的驅動與保護技術

1.驅動電路（1）對1）IGBT與MOSFET都是電壓驅動，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，即驅動電路與IGBT的連線要盡量短。

2）用內阻小的驅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的開關損耗盡量小。IGBT開通后，柵極驅動源能提供足夠的功率，使IGBT不退出飽和而損壞。

3）驅動電路要能傳遞幾﹢kHz的脈沖信號。

4）驅動電平+UGE的選擇必須綜合考慮。在有短路過程的設備中，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應取得小一些，一般為12～15V。

5）在關斷過程中，為盡快抽取PNP管的存儲電荷，應施加一負偏壓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在電力電子設備中多用于高壓場合，故驅動電路與控制電路在電位上應嚴格隔離。

8）IGBT的柵極驅動電路應簡單實用，其自身帶有對IGBT的保護功能，有較強的抗干擾能力。65ppt課件.1）IGBT與MOSFET都是電壓驅動，都具有一個2.5（2）集成化驅動電路

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模塊內部結構圖。圖2-60IGBT模塊外形圖2-61IGBT模塊內部結構圖66ppt課件.（2）集成化驅動電路大電流高電壓IGBT已模塊化，圖67ppt課件.67ppt課件.9.整流和濾波電路圖3-8

整流和濾波電路68ppt課件.9.整流和濾波電路圖3-8整流和濾波電路68ppt10.充電過程的限流電路圖3-9

合上電源時的充電過程69ppt課件.10.充電過程的限流電路圖3-9合上電源時的充電過11.逆變電路的基本結構圖3-10

逆變電路的結構a）逆變電路b）輸出電壓波形c）輸出電壓等效波形70ppt課件.11.逆變電路的基本結構圖3-10逆變電路的結構

小功率變頻器（5.5-7.5）KW71ppt課件.小功率變頻器（5.5-7.5）KW71ppt課件.中功率72ppt課件.中功率72ppt課件.控制端子接線圖73ppt課件.控制端子接線圖73ppt課件.1、測試整流電路

找到變頻器內部直流電源的P(positive)端和N(negative)端，將萬用表調到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑表棒分別依到R、S、T，應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，重復以上步驟，都應得到相同結果。如果有以下結果，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。

74ppt課件.1、測試整流電路

找到變頻器內部直流電源的P(positiv75ppt課件.75ppt課件.

76ppt課件.76ppt課件.77ppt課件.77ppt課件.78ppt課件.78ppt課件.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，應該有幾十歐的阻值，且各相阻值基

本相同，反相應該為無窮大。將黑表棒接到N端，重復以上步驟應得到相同結果，否則

可確定逆變模塊故障

79ppt課件.2、測試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上二、動態(tài)測試

在靜態(tài)測試結果正常以后，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80ppt課件.二、動態(tài)測試

在靜態(tài)測試結果正常以后，才可進行動態(tài)測三、故障判斷

1、整流模塊損壞

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

2、逆變模塊損壞

一般是由于電機或電纜損壞及驅動電路故障引起。在修復驅動電路之后，測驅動波形良好狀態(tài)下，更換模塊。在現(xiàn)場服務中更換驅動板之后，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。

81ppt課件.三、故障判斷

1、整流模塊損壞

一般是由于電網電4、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)設置不當或驅動電路老化,模塊損傷引起82ppt課件.4、上電后顯示過電壓或欠電壓

一般由于輸反并聯(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。83ppt課件.反并聯(lián)二極管的作用：83ppt課件.第五章控制電路84ppt課件.第五章控制電路84ppt課件.20.PAM（脈幅調制）整流變壓逆變變頻圖3-19

脈幅調制

整流變壓逆變變頻85ppt課件.20.PAM（脈幅調制）整流變壓逆變變頻圖321.PWM圖3-20

脈寬調制整流逆變變頻變壓脈寬調制86ppt課件.21.圖3-20脈寬調制整22.正弦脈寬調制（SPWM）圖3-21

正弦脈寬調制（SPWM）87ppt課件.22.正弦脈寬調制（SPWM）圖3-21正弦脈寬調制23.實現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22

單極性調制88ppt課件.23.實現(xiàn)SPWM（單極性）圖3-22單極性調制8變頻器是一種電源變換的設備，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：89ppt課件.變頻器是一種電源變換的設備，給電動機提供的電源必須滿足電動機24.雙極性SPWM圖3-23

雙極性調制90ppt課件.24.雙極性SPWM圖3-23雙極性調制90ppt25.雙極性調制的死區(qū)及影響圖3-24

雙極性調制的死區(qū)及影響91ppt課件.25.雙極性調制的死區(qū)及影響圖3-24雙極性調制的死第五章電動機調速特點92ppt課件.第五章電動機調速特點92ppt課件.1.變頻器的輸出電流圖4-1電動機的電流93ppt課件.1.變頻器的輸出電流圖4-1電動機的電流93ppt課件.2.電流和功率的關系圖4-2

轉速下降.輸出功率下降.節(jié)能94ppt課件.2.電流和功率的關系圖4-2轉速下降.輸出功率下降.

變頻器各部分電流關系：

變頻器輸出電流IM取決于負載轉矩，當負載轉矩恒定，IM大小與速度無關；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。95ppt課件.變頻器各部分電流關系：95ppt課件.4.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96ppt課件.4.去掉減速器的錯誤去掉減速器圖4-46.一臺變頻器帶多臺電動機圖4-6

一臺變頻器帶多臺電動機97ppt課件.6.一臺變頻器帶多臺電動機圖4-6一臺變頻器帶多臺變頻器的額定電流：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98ppt課件.變頻器的額定電流：一臺變頻器帶多臺電動機IST=電機起動電第七章變頻調速系統(tǒng)接電抗器的作用99ppt課件.第七章變頻調速系統(tǒng)接電抗器的作用99ppt課件.1.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100ppt課件.1.變頻器輸出端接入電抗器的場合圖6-1需要接入電輸出電抗器作用：

抑制變頻器電磁幅射干擾抑制電動機電壓諧振101ppt課件.輸出電抗器作用：101ppt課件.2.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102ppt課件.2.輸入交流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）抑制高次103ppt課件.103ppt課件.4.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速系統(tǒng)中，應考慮接入電抗器，以提高功率因數(shù)。圖7-14電抗器外形圖104ppt課件.4.電抗器變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成3.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%105ppt課件.3.接入交流電抗器的場合圖6-3接入交流電抗器的場4.直流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）擬制電流尖峰106ppt課件.4.直流電抗器作用：1）提高功率因數(shù)2）擬電動機容量/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107ppt課件.電動機容量/kw3037～5575～90110～132160第八章變頻器的抗干擾108ppt課件.第八章變頻器的抗干擾108ppt課件.1.變頻器的干擾源圖7-1

變頻器的電壓、電流波形109ppt課件.1.變頻器的干擾源圖7-1變頻器的電壓、電流波形12.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110ppt課件.2.電路耦合干擾—電路傳播：1）電源線2）地線措施3.感應耦合干擾—電磁感應—靜電感應1）電磁感應是電流干擾傳播方式2）靜電感應是電壓干擾傳播方式111ppt課件.3.感應耦合干擾—電磁感應1）電磁感應是電流干擾傳播方式4.抗干擾措施遠離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4

絞線抗干擾112ppt課件.4.抗干擾措施遠離、相絞、屏蔽、不平行圖7-4絞線抗5.空中幅射干擾圖7-5

空中幅射與接地—電磁幅射113ppt課件.5.空中幅射干擾圖7-5空中幅射與接地—電磁幅射6.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114ppt課件.6.抗干擾措施1）準確接地第9章變頻器的安裝接線、調試與維修

本章要點

變頻器的原理框圖及接線圖

變頻調速系統(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

變頻調速系統(tǒng)的調試

變頻器的維護

變頻器實例115ppt課件.第9章變頻器的安裝接線、調試與維修

本章要點115ppt課7.1變頻器的原理框圖及接線

7.1.1變頻器的基本結構

目前生產中廣泛應用的是通用變頻器，根據功率的大小，從外形上看有書本型結構(0．75～37KW)和裝柜型結構(45～1500kW)兩種。116ppt課件.7.1變頻器的原理框圖及接線

7.1.1變頻器的基本結117ppt課件.117ppt課件.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。118ppt課件.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119ppt課件.119ppt課件.120ppt課件.120ppt課件.接線時應注意以下幾點，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、火災等災害和降低噪聲，必須連接接地端子。③端子和導線的連接應牢靠，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，端子和導線間是否短路或接地。⑤通電后，需要改接線時，即使已經關斷電源，也應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，會產生火花，這時先放完電后再進行操作121ppt課件.接線時應注意以下幾點，以防接錯：121ppt課件.1.主電路的連接122ppt課件.1.主電路的連接122ppt課件.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123ppt課件.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進行主電路連接時應注意以下幾點：(1)主電路電源端子R、S、T，經接觸器和空氣開關與電源連接。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)最好經熱繼電器再接至三相電機上，當旋轉方向與設定不一致時，要調換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。根據電氣設備技術標準規(guī)定，接地電阻應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。當變頻器和其他設備，或有多臺變頻器一起接地時，每臺設備應分別和地相接，而不允許將一臺設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124ppt課件.進行主電路連接時應注意以下幾點：124ppt課件.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）125ppt課件.圖7—5變頻器接地方式示意圖125ppt課件.6）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。126ppt課件.6）控制電路端子上的連接電線用0．75mm2127ppt課件.127ppt課件.1.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

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

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。相隔距離取電氣設備技術標準所確定的距離。128ppt課件.1.電線的種類128ppt課件.4.電線的屏蔽(1)電線不能分開鋪設或者即使分開鋪設也不會有抗干擾效果時，要進行有效的屏蔽。(2)電線的屏蔽利用已接地的金屬管或者穿在金屬管內和帶屏蔽的電線上。(3)屏蔽電線的連接方法如圖7—21所示，屏蔽電線端末的處理如