变频器的基本操作

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1、n了解电气传动的基本概念n掌握变频器的基本工作原理n了解变频器的基本应用n了解变频器的市场竞争状态n变频器的基本操作变频器n电气传动基础知识n通用变频器的构成n通用变频器保护功能nEMERSON公司产品情况n变频器应用简介n变频器选型n中国市场竞争情况定义定义 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流） 电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统构成构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器序号意义有代表意义的行业或设备1节能风机、水泵、注塑机2提高产品质量机床、印刷、包装等生

2、产线3改善工作环境电梯、中央空调目的目的 根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输 出转矩意义意义注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能电力传动系统运动方程式电力传动系统运动方程式lT电机转矩T负载转矩加速运行 T电机转矩T负载转矩减速运行 T电机转矩T负载转矩恒速运行l电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素l加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关dnT电机力矩T负载阻力dtJT电机转矩T负载转矩 P电机功率T电机转矩N电机速度K常数 MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械l速度模式： 以保持转速恒定为目的，如常规调速系统（电

3、梯、各类生产线）。控制设 备根据速度要求自动调整电机转矩适应外部的负载变化，恒速时电机转矩 肯定等于负载转矩l转矩模式 以控制电机转矩恒定为目的，如：开卷/收卷，恒速时电机转矩肯定等于 负载转矩，但电机的运转速度不确定。 如果电机转矩始终大于负载转矩，则速度持续上升直至设备限速或损坏 如果电机转矩始终小于负载转矩，则速度为0或最低（下限）速度 为保证系统安全，必须额外考虑限速或超速保护dnT电机力矩T负载阻力dtJT电机转矩T负载转矩 MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械传动机构电动机生产机械负载特性摩擦恒转矩l生产流水线l起重行走速度T负载转矩势能恒转矩l电梯l起重机提升恒功率（速度越

4、低，速度越低，负载转矩越大）负载转矩越大）l机床l开卷机/收卷机变转矩（速度越低，负载速度越低，负载转矩越小）转矩越小）l风机水泵负载转矩大小于与转速无关直流电气传动系统特点：l控制对象：直流电动机控制对象：直流电动机l控制原理简单，一种调速方式控制原理简单，一种调速方式l性能优良，对硬件要求不高性能优良，对硬件要求不高 l电机有换向电刷（换向火化）l电机设计功率受限l电机易损坏，不适应恶劣现场l需定期维护交流电气传动系统特点：l控制对象：交流电动机l控制原理复杂，有多种调速方式l性能较差，对硬件要求较高l电机无电刷，无换向火化问题电机无电刷，无换向火化问题l电机功率设计不受限电机功率设计不受

5、限l电机不易损坏，适应恶劣现场电机不易损坏，适应恶劣现场l基本免维护基本免维护l70年代以前直流占统治地位l交流调速只在大功率电机调速上使用交流异步电机的机械特性公式交流异步电机的机械特性公式 n60f/p(1-s) n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 T：电机力矩N：速度n0负载1异步机机械特性负载2交流同步电机的机械特性公式交流同步电机的机械特性公式 n60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 n0负载1负载2T：电机力矩同步机机械特性调速方式名称控制对象特点变极调速交流异步电动机有级调速，系统简单，最多4段速调压调速无级调速，

6、调速范围窄电机最大出力能力下降，效率低系统简单，性能较差转子串电阻调速变频调速交流异步电动机交流同步电动机真正无级调速，调速范围宽电机最大出力能力不变，效率高系统复杂，性能好可以和直流调速系统相媲美早早晚晚发发 展展 时时 间间l在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用l三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉 还是在一些性能较低的传动现场使用变频器变频器 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Fr

7、equency）变频器的控制对象变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极序号优点1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）电机控制算法功率半导体技术V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT计算机技术单片机DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩阵式变频器大功率传动使用变频器，体积大，价格

8、高未来发展方向完美无谐波PWM技术SPWM技术PWM优化新一代开关技术无速度矢量控制电流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP专用芯片00年代超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法优化 更大容量 更高开关频率PWM技术空间电压矢量调制技术变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用供电电源低压220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高压3000、6000、10000V/3PH控制算法通用内置V/F控制方式，简单，性能一般高性能内置矢量控制方式，复杂，高性能变换方法（拓朴结构）交直交电压型（储能环节为电解电容）电流型(储能环节为电

9、抗器）交交无储能环节注：l交直交电压型变频器因结构简单，功率因素高，目前广泛使用l常用设计功率在315KW整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流交流低压交直交通用变频器系统框图交流低压交直交通用变频器系统框图直流直流交流整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电 流近似正弦单相逆变电路工作原理单相逆变电路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3导通S2,S4导通 S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通f1f2EdU1逆变器的功能：l通过改变开关管导通时

10、间改变输出电压的频率l通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612 123 234 345 456 561 612三相逆变电路三相逆变电路Ed缺点：l输出电压的谐波分量太大l电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机l转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳l直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题电机调制解调器调制解调器 调制解调器 的英文是MODEM，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。 电子信号分两种，一种是“模拟信号”，一种是“数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想

11、通过电话线把自己的电脑连入Internet时，就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。 连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做“调制”。 当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。合起来就是“调制解调”。SPWM调制载波PWMPWM（Pulse Width Pulse Width ModurationModur