Inverter Basic Trainning变频器基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master title style,变频器基础知识,培训教材,讲师： 课时：,90,分钟,Engineering Department,培训目标,了解变频器作为电气传动的基本概念,初步理解变频器宣传资料,能进行简单的技术交流和宣传性介绍,了解变频器的基本应用和选型原则,目 录,通用变频器的构成,通用变频器保护功能,变频器应用简介,变频器选型,变频器的基本概念,定义：,变频器是由控制电路利用信号来开关逆变器的半导体器件，将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。,英文简称：,VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency,）,变频器的控制对象,:,三相交流异步电机、三相交流同步电机，标准适配电机极数是,4,极,把工频电源,(50Hz,或,60Hz),变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的,CPU,以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。,变频器的作用,作用：作为电气传动的执行机构，,控制,与,调节,电动设备的速度。,起源：,芬兰瓦萨控制系统有限公司，前身瑞典的,STRONGB,，于,20,世纪,60,年代成立，于,1967,年开发出世界上第一台变频器，被称为变频器的鼻祖，开创了世界商用变频器的市场。,1968,年起，丹麦的丹佛斯公司就在市场上生产与销售三相交流电机的,VLT,无极变频调速器。,电气术语：,“,控制,”,与,“,调节,”,“,控制,”,与,“,调节,”,这两个词取决于生产设备类型。,速度,“,控制,”,是将信号传送给电机，并预期完成它能产生所需要的速度。,例如：控制电机速度为,0-50Hz,之间变化，灌装机主传动电机，依据生产率不同，人为操作控制传动电机速度随之不同。,速度,“,调节,”,则是从过程中采集一个反馈信号，如果速度不满足工作要求，传送给电机的信号就自动被调节，直到满足要求为止。,例如：厂区中央空调温度调节，通过,PID,依据对环境温度的检测，信号反馈到变频器自动调节变频器的转速，无需人工干预，直到满足工作要求的环境为止。,变频器的调速原理,N=60F/P,P,：极对数,F,：频率,N,：转速,改变极对数 （有级调速）,改变输入频率 （无级调速）,变频器,调速原理：,调速方法：,与调速相关的转差率，电压，相位差，空载转差，转子电阻，励磁电阻，转差转速，转子感抗，定子磁通，角速度等等相关参数不予阐述。,使用变频器的优点,1.,节能：,专业选型的变频器依据现场特征，采用调节变速方式可以节能，例如：风机水泵，在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，从而节能。一方面可以避免风机水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化。,2.,无级调速：优化过程，提高产品质量,无级调速，调速精度大大提高，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。,按照生产过程调节转速具有很多优点，包括提高生产率、降低废品率、减少材 料水泵和磨损。例如：机床、印刷、包装等生产线,3.,软启功能：设备起动与运行平稳,全速起动和停车的次数可大幅度降低，采用变频器的软起动和停车的斜坡信,号可避免电动机对机器部件的冲击和震动。,例如：在供水系统中可消除水泵电机直接启停产生水锤现象。,使用变频器的优点,4.,使系统维护简单化：电机正反向无需通过接触器切换,例如：吹瓶间的主传动电机如果在设备调试时能降低速度，可大大方便操作,工的检修与清洁工作，也减小了噪音。,例如：安装灌装机时，喷瓶、冲瓶、洗瓶三个电机同步运行调试时，旋转方,向相反，可以即时停止并且即时调整。,5.,提高技术含量，改善工作环境：,非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制，例如，,Profibus-DP,例如：瓶输送线上的瓶子在排队等候时，若能降低带速，就可以大减少噪音。,例如：电梯、中央空调,变频器的分类,变频器的分类方法有多种：,按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；,按照开关方式分类，可以分为,PAM,控制变频器、,PWM,控制变频器和高载频,PWM,控制变频器；,按照工作原理分类，可以分为,V/f,控制变频器、矢量控制变频器和无传感器矢量控制变频器等；,按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。,变频器的保护功能：,（,1,） 检知异常状态后自动地进行修正动作，如过电流失速防止，再生过电压失速防止。,（,2,）检知异常后封锁电力半导体器件,PWM,控制信号，使电机自动停车。如过电流切断、再生过电压切断、半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护等。,变频器常见的保护功能,由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、,IGBT,、电解电容等，,要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。,超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重,新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。,保护类型,原因,缺相,输入缺相,输入电压值相差超过允许值,输出缺相,输出电流三相不平衡,过流,加速,/,减速,/,恒速,超过变频器允许的最大电流（,2,倍额定）,过载,变频器过载,超过变频器允许的过载范围,过压,加速,/,减速,/,恒速,直流母线电压超过允许值,过热,散热器温度超过允许值,欠压,电网电压过低,Display,LED Indicators,for:,Alarm,Warning,Power On,ALARM,WARNING,ON,变频器的基本构成,变频器的基本构成：由主回路（包括整流器、中间电路、逆变器）和控制回路组成，如上图所示,变频器的基本构成,1.,整流器。,它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型：可控与不可控。,2.,中间电路。,它有以下三种类型：,a),将整流电压变换成直流电压。,b),使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。,c),将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。,3.,逆变器。,它产生电动机电压的频率。另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。,4.,控制电路。,它将信号传送给整流器、逆变器与中间电路，同时它也接收来自些部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。,变频器的构造分解图示,1,4,3,2,5,6,7,8,适用于中大功率以上）,类别,作用,主要构成器件,主,回,路,整流部分,1,将工频交流变成直流，输入无相序要求,整流桥,逆变部分,2,将直流转换为频率电压均可变的交流电，输出无相序要求,IGBT,制动部分,3/4,消耗过多的回馈能量，保持直流母线电压不超过最大值,单管,IGBT,和制动电阻,大功率制动单元外置,上电缓冲,6,降低上电冲击电流，上电结束后接触器自动吸合，而后变频器允许运行,限流电阻和接触器,储能部分,5,保持直流母线电压恒定，降低电压脉动,电解电容和均压电阻,控制回路,键盘,7,对变频器参数进行调试和修改，并实时监控变频器状态,MCU(,单片机）,控制电路,8,交流电机控制算法生成，外部信号接收处理及保护,DSP(,或两个,MCU,）,变频器的详细构成（上）,类别,作用,结构件,散热器,将整流桥、逆变器产生的热量散发出去,温度传感器,检测散热器温度，确保模块工作在允许温度环境下,风扇,配合散热器，将变频器内部的热量带走，有直流风扇（,24V),和交流风扇两种,变频器的详细构成（下）,Danfass,变频器操作面板,Danfass,变频器控制端子与常用控制接线图,Danfass,变频器的控制板,主回路接口,控制回路接口,模拟量输入,模拟量输出,通讯接口,控制回路接口,开关量输入,开关量输出,编码器接口,本图片与线路图依照松下变频器制作，只作代表，不具备原理性,M,主回路接口,工频电网输入,380V 3PH/220V 3PH,220V 1PH,制动电阻,直流电抗器,三相交流异步电机、,三相交流同步电机，,标准适配电机极数是,4,极,控制回路接口,接口类型,主要特点,主要功能,开关量输入,无源输入，一般由变频器内部,24V,供电，,启,/,停变频器，接收编码器信号、多段速、外部故障等信号或指令,开关量输出,集电极开路输出、继电器输出,变频器故障、就绪、达速等，参与外部控制,模拟量输入,0-10V/4-20mA,频率给定,/PID,给定、反馈，接收来自外部的给定或控制,模拟量输出,0-10V/4-20mA,运行频率、运行电流的输出，用于外界显示仪表和外部设备控制,脉冲输出,PWM,波输出,功能同模拟量输出（只有个别变频器提供）,通讯口,RS485/RS232,组网控制,以上端子均可自由编程,一般常见变频器主回路关键器件,IGBT,驱动电路,过流保护,过热保护,欠压保护,IGBT,的理解,IGBT,是一种功率晶体，运用此种晶体设计之,UPS,可有效提升产品效能，使电源品质好、效率高、热损耗少、噪音低、体积小与产品寿命长等多种优点。,IGBT,是,Insulated Gate Bipolar Transistor,的英文缩写。可以翻译做绝缘栅双极晶体管。,逆变器,单相逆变电路工作原理,S1,S4,S2,S3,E,d,U1,S1,S3,导通,S2,S4,导通,S1,S3,导通,S2,S4,导通,S1,S3,导通,S2,S4,导通,f1,f2,Ed,U1,逆变器的功能：,通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率,通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序,逆变器,S1,S4,S5,S2,S3,S6,U,V,Ed,W,561,U,UV,U,VW,U,VW,612,123,234,345,456,561,612,三相逆变电路,Ed,缺点：,输出电压的谐波分量太大,电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机,转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳,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,变频器选型,选型原则,使用通用变频器的行业和设备,使用矢量变频器的行业和设备,纺织绝大多数设备,纺织有张力控制场合需使用,冶金,辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬,冶金,各种主轧线、飞剪,石化用,风机、泵、空压机,电梯门机、起重行走,电梯、起重提升,供水,油田用,风机、水泵、抽油机、空压机,电厂风机水泵、传送带,市政,锅炉、污水处理,部分拉丝机牵引,拉丝机的收放卷,凹版印刷,水泥、陶瓷、玻璃生产线全线,传送带矿山风机泵,矿山提升机,卷烟制丝,卷烟成型包装,低速,造纸,及配套风机水泵、制浆,高速造纸、切纸机、复卷机,End,Thanks!,