課變頻器分類調(diào)速原理電路

三菱變頻調(diào)速器交流變頻器FR-A700課程培訓(xùn)講義第二課1整理課件本課主要內(nèi)容變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性變頻器的總體分類變頻器的構(gòu)成原理作業(yè)討論2整理課件一、異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

定子：由定子鐵心和三相繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子：由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，是電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能、帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的部分。二、異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理

定子三相繞組接到三相交流電源上，會(huì)有三相對稱電流流過，電機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組的鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對運(yùn)動(dòng)，切割磁力線，導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢，由右手定則可判斷電流方向。導(dǎo)條在磁場中受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，根據(jù)左手定則判斷T的方向，在此作用下，轉(zhuǎn)子就“跟著”定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)起來了。1、變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性3整理課件4整理課件四、電機(jī)轉(zhuǎn)速及調(diào)速方式1、轉(zhuǎn)速公式2、轉(zhuǎn)差率公式1、變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性3、功率與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系功率與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的乘積成正比5整理課件

3．基本特性（轉(zhuǎn)矩和電流）機(jī)械和電氣相關(guān)特性圖如下「轉(zhuǎn)矩?電流特性」電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流轉(zhuǎn)速[r/min]0發(fā)電機(jī)的區(qū)域（再生）電機(jī)的區(qū)域（電動(dòng)）同步轉(zhuǎn)速啟動(dòng)電流最大(堵轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差電流A●●電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以由電機(jī)電流來推定(磁通矢量控制)●●啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

負(fù)載扭矩T6整理課件2、變頻器的總體分類一、按變頻器的原理分類

交－交變頻器將頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源，其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有中間環(huán)節(jié)，變換率高。但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄。主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。變頻器交－交變頻器交－直－交變頻器按儲(chǔ)能方式分電壓型C電流型L按調(diào)壓方式分脈幅調(diào)制脈寬調(diào)制7整理課件交－直－交變頻器先將頻率固定的交流電整流后變成直流，在經(jīng)過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍上就有明顯優(yōu)勢。目前三菱的變頻器大都為這個(gè)類型的。電壓型－整流后靠電容來濾波?，F(xiàn)在使用的大都為電壓型。電流型－整流后靠電感來濾波。脈幅調(diào)制（PAM）－輸出電壓大小通過改變直流電壓來實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制（PWM）－輸出電壓大小通過改變輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)。2、變頻器的總體分類8整理課件二、按變頻器的用途分類專用變頻器針對某一種（類）特定的控制對象而設(shè)計(jì)的，如風(fēng)機(jī)、水泵用變頻器、電梯及起重機(jī)械用變頻器、中頻變頻器等。通用變頻器是數(shù)量最多，應(yīng)用最廣泛的一種，也是我們講解的主要品種。而大容量變頻器主要用于冶金工業(yè)的一些低速場合。2、變頻器的總體分類變頻器專用變頻器通用變頻器按容量分中小容量大容量按應(yīng)用分節(jié)能型通用型9整理課件節(jié)能型變頻器由于節(jié)能型變頻器的負(fù)載主要是風(fēng)機(jī)、泵、二次方率負(fù)載，對調(diào)速性能的要求不高，因此控制方法比較單一，一般只有V/F控制，但價(jià)格相對便宜些。通用型變頻器主要用在生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速上，對調(diào)速性能的要求（如調(diào)速范圍，調(diào)速后的動(dòng)、靜態(tài)特性等）往往較高，價(jià)格也較貴，它的控制方法除了V/F控制，還使用了矢量控制技術(shù)。此外，高性能的變頻器還配備了各種控制功能如：PID調(diào)節(jié)、PLC控制、PG閉環(huán)速度控制等。2、變頻器的總體分類10整理課件變頻器回路的構(gòu)成（P17）

通用變頻器把工頻電流（50HZ或60HZ）變換成各種頻率的交流電流，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速交流電變換成直流電且對直流電進(jìn)行平滑濾波）和逆變電路（變頻器由主回路和控制回路構(gòu)成。主回路包括整流電路（工頻電源的變換成各種頻率的交流電）兩部分?？刂苹芈吠瓿蓪χ麟娐返目刂?。3、變頻器的構(gòu)成原理控制電路整流電路逆變電路主電路~~~AC電源IM電機(jī)11整理課件3、變頻器的構(gòu)成原理

恒定電圧恒定頻率交流直流交流可變電圧可變頻率電源控制回路部分電機(jī)輸出信號(hào)狀態(tài)、報(bào)警等輸入信號(hào)啟/停、變速等整流部分ACDC逆變部分

DCAC中間直流部分開啟電流吸收回路

平波回路12整理課件

整流電路

3、變頻器的構(gòu)成原理整流單元是由圖中的6個(gè)二極管D1～D6組成的三相全波整流橋，是變頻器中用來產(chǎn)生直流電的變流器。當(dāng)三相交流電源供電時(shí)，它們將工頻380V的交流電整流成直流電。13整理課件3、變頻器的構(gòu)成原理

中間直流回路

開啟電流吸收回路

當(dāng)變頻器接通時(shí)，由于濾波電容C很大，會(huì)有很大的開啟電流流過并給濾波電容充電，該電流有可能燒壞整流二極管。如圖所示，在整流橋的輸出端與濾波電容間加裝了由一個(gè)限流電抗器（吸收電阻R）和繼電器組成的限流回路。在接通電源的瞬間，R串入電路用來吸收開啟電流的峰值，當(dāng)充電到一定的程度后，R由繼電器觸點(diǎn)短接，以避免引起附加損耗等。吸收電阻充電電流繼電器14整理課件

中間直流回路3、變頻器的構(gòu)成原理

電容平波回路

整流橋輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓（圖1），利用左上圖中的濾波電容C在電路中的儲(chǔ)能作用，當(dāng)電源電壓增加時(shí)，電容把能量儲(chǔ)存在電場中，當(dāng)電源電壓減少時(shí)，又把儲(chǔ)藏的能量逐漸釋放出來，從而減少輸出電壓中的脈動(dòng)部分，對整流電壓進(jìn)行平滑濾波，使之成為平滑的DC電壓（圖2）。輸出電壓（無平滑電容時(shí)）（圖1）平滑DC電壓（圖2）15整理課件3、變頻器的構(gòu)成原理

中間直流回路

制動(dòng)回路

變頻調(diào)速在降速時(shí)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)回饋的能量到達(dá)直流回路，會(huì)使P、N兩端的電壓上升，這是很危險(xiǎn)的，需要將這部分能量消耗掉。電路中制動(dòng)電阻RB就是用于消耗這部分能量的。制動(dòng)單元由大功率晶體管VB及采樣、比較和驅(qū)動(dòng)電路組成，其功能是為放電電流流過RB提供通路。在小于22kW的變頻器中有內(nèi)部制動(dòng)單元。P-P1間和PX-PR間為短路片，需外接制動(dòng)電阻及制動(dòng)單元時(shí)要拆去之間的短路片。NPP1PXPRRBVB16整理課件

逆變回路3、變頻器的構(gòu)成原理

逆變橋

逆變器是把直流電變換成交流電的裝置。用六個(gè)晶體管代替開關(guān)構(gòu)成的電路，該電路連上三相電機(jī)，晶體管的交替通斷電使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過改變通斷周期，可以得到要求的供電頻率；通過改變晶體管接通順序，可以改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。續(xù)流二極管晶體管單相導(dǎo)通，并聯(lián)二極管為再生電流及能量返回直流提供通路17整理課件4.作業(yè)討論：為什么變頻器的輸入端與輸出端不允許接反？作業(yè)討論

逆變電路的6只續(xù)流二極管變?yōu)檎麟娐?，?dāng)橋臂上一只二極管導(dǎo)通時(shí)，另一只二極管承受反向電壓。此時(shí)與其并聯(lián)的IGBT承受正向電壓，有門極脈沖時(shí)就會(huì)導(dǎo)通，造成電源短路，損壞變頻器；18整理課件討論：1.結(jié)合變頻器的主電路分析：(1)主要由哪幾部分組成？試簡述各部分的作用。(2)電阻R1和R2的作用是什么？對它們的阻值有何要求？(3)電容CF1和CF2為什么要串聯(lián)使用？電容CF1和CF2串聯(lián)后的主要功能是什么？(4)制動(dòng)單元的作用是什么？19整理課件解答：(1)主要由整流、起動(dòng)緩沖、濾波、均壓、直流指示、制動(dòng)單元、逆變等部分組成?！镎鞑糠肿饔茫簩⑷嘟涣麟娮兂擅}動(dòng)直流電。★起動(dòng)緩沖部分作用：限制電源接通瞬間的整流電路的起動(dòng)電流，保護(hù)整流二極管和濾波電容?！餅V波：將脈動(dòng)直流電變成較平滑直流電?！锞鶋海菏箖蓚€(gè)濾波電容承受的電壓相等?！镏绷髦甘荆弘娫粗甘?，發(fā)光二極管★制動(dòng)單元：用于消耗變頻調(diào)速在降速時(shí)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)回饋的能量?！锬孀儯耗孀兤魇?/p>