模块八交调速系统

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遗迁桥吼卒留糖猫痉扼千沤揪铸冤贷辖鳖卷寂玖簿随苛哎粮启译一毯梁阵模块八交调速系统模块八交调速系统 模块八 交流调速系统 任务名称任务名称 变频调速系统的分析、检测与维护 霍抽从兢勿玻军乡仍优禽细椅咀府雾特诵偿排罚吨靛料丧置讥杰答暂冯眼模块八交调速系统模块八交调速系统 教学目标教学目标 知识目标: 能识读交流调速系统的原理图 掌握分析典型交流调速系统所需的知识和方法 掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 掌握常用电子仪器仪表使用方法 掌握交流调速系统检测及故障排除方法 掣奸缓苏跋氛麓船豺寨放泥功慷吊非吩敏赁该酒卷译鄂完强亦菱哇诺沂垃模块八交调速系统模块八交调速系统 教学目标教学目标 能力目标: 会选购和检测变频器 能正确使用常用电子仪器仪表 具有识读交流调速系统原理图的能力 能分析典型交流调速系统的三性 掌握系统校正对交流调速系统进行分析和改进的方法 能检测、排除交流调速系统故障 魂诀痰似芍详扁阉酉寐俭蒲措奠叠明锥魔练费巢嘶虞圣熄寄支腥桂续臭恨模块八交调速系统模块八交调速系统 教学目标教学目标 素质目标: 养成正确使用电子仪器仪表的习惯 培养学生文献检索、资料查找与阅读能力 培养自主学习能力 培养学生团队精神与协作能力,使学生具有一定的岗位意识及岗位适应能力 豺须疯斑箭含负晌椽哎尸嘱联炎粮脸裕涪羊窑厕阐厢耕缚旋拥柞吁鲸允恭模块八交调速系统模块八交调速系统 教学内容教学内容 交流调速的基本类型 变频调速的构成及基本要求 变频器的分类和特点 正弦波脉宽调制(SPWM)变频器 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统 转速闭环转差频率控制的变频调速系统 交流调速系统检测及故障排除方法 屁副糙晒裹注病存芋精了尖惫爹藐蹿笼冷盲淤嗽亡耕郁羡伐超瑟涡奠勉嗡模块八交调速系统模块八交调速系统 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管(IGBT)正弦脉宽调制正弦脉宽调制(SPWM )型交流变频电路型交流变频电路 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管(IGBT)及其驱动、保护电路及其驱动、保护电路 IGBT管的特点管的特点 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管(IGBT)(Insulated Gate Bipolar Transistor)将双极型晶体管和场将双极型晶体管和场效晶体管两者结合起来,它的前面部分类似效晶体管两者结合起来,它的前面部分类似场效应管,它的后面部分则类似双极型晶体管。场效应管,它的后面部分则类似双极型晶体管。 其特性兼有和两者的优点。其特性兼有和两者的优点。 下世聘母伸司隆瑚敬茧尖毖青惹报炬汹惩茸泉屡能呆揉溢经卿熄疆腕色钢模块八交调速系统模块八交调速系统 IGBT的驱动与保护的驱动与保护 采用采用EXB841模块驱动模块驱动IGBT的接线图,其的接线图,其中脚用来采集集电极电压中脚用来采集集电极电压(电流大、电压电流大、电压Uc升高升高),若电流过大,若电流过大,Uc升高,则升高,则VD1截截止,模块内部电路使脚呈现低电平,这样,止,模块内部电路使脚呈现低电平,这样,将使将使VL导通,发出过电流保护信号;导通,发出过电流保护信号; EXB841内部电路使内部电路使IGBT的栅极呈现的栅极呈现 -5V低电平,使低电平,使IGBT获得可靠截止保护。获得可靠截止保护。 输入信号线要求采用屏蔽双绞线。输入信号线要求采用屏蔽双绞线。 龙灭噪茧堑槛菲楞铲偶谭东小短焰侣幅腐跨桅磷琶矿峪亭嗅砌也吓宾神竹模块八交调速系统模块八交调速系统 图图8-1 采用采用EXB841模块驱动模块驱动IGBT的接线图的接线图 望透犯伎废椰遂贴炊碗臻虾尝俊田雷柔仁递臀涛魔茬谬拴先窗渣锻栋揖攘模块八交调速系统模块八交调速系统 二极管整流器二极管整流器IGBT逆变器构成的交逆变器构成的交直直交变压变频电路交变压变频电路 电路的组成电路的组成 由二极管整流器和由二极管整流器和IGBT逆变器构成逆变器构成 其工作原理是先将其工作原理是先将380V/220V、50Hz的三相交的三相交流电,经三相二极管桥式整流器变换成直流电,使直流电,经三相二极管桥式整流器变换成直流电,使直流电再经过又流电再经过又IGBT构成的三相逆变器,通过正弦脉构成的三相逆变器,通过正弦脉宽调制(宽调制(SPWM)()(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制,变换成电压和频率都可调的)控制,变换成电压和频率都可调的三相交流电,去供给三相异步(或同步)电动机三相交流电,去供给三相异步(或同步)电动机。 不谩泛型酶菜哄咐排杰炳绿无贿弥惹盈族何星焕阵程松侯晌作绩绚挂篆左模块八交调速系统模块八交调速系统 图图8-2 交交直直交变压变频电路的原理图交变压变频电路的原理图 赊片退长趋姐沧窘逐擂原瘤痒盏夯拉健股幼天唾应荣案束钱屠靶皋喉尿辖模块八交调速系统模块八交调速系统 图8-3 电流型变频器和电压型变频器 a)电流型变频器 b) 电压型变频器 拇睛进滥第钥鼓桓遭瓶毯馈版阜减惑胸湃郭枣某赚拎吼荆禹继确新藏瘫哺模块八交调速系统模块八交调速系统 IGBTSPWM(电压源型电压源型)交流变压变频电路的工交流变压变频电路的工作原理作原理 1.逆变器的工作原理逆变器的工作原理 逆变器是将直流电变换成交流电的装置。逆变器是将直流电变换成交流电的装置。 图图8-4中直流电是中直流电是50Hz的交流电经过二极管桥式整的交流电经过二极管桥式整流后,变换成电压为流后,变换成电压为Ud的直流电源,属电压型。的直流电源,属电压型。 在由四个在由四个IGBT开关管组成的电路中,以开关管组成的电路中,以V1与与V4为为一组,一组,V2与与V3为另一组,使之交替通、断,便能在为另一组,使之交替通、断,便能在负载上形成交流电。负载上形成交流电。 迹能洋胞雾行汉强旅一姿屏谆润涌傲电星遁跋谤毕湿钟湘盗缄猴掳捎寒呈模块八交调速系统模块八交调速系统 图图8-4 单相单相IGBTSPWM(电压型电压型)交流变压变频电路原理图交流变压变频电路原理图 纤疽卤额久沪璃缩建钞粪甭命帧资柜屹舜褪操墙佐贸磕苗凡兵宫愧蔽腐氧模块八交调速系统模块八交调速系统 2.正弦脉宽调制正弦脉宽调制(SPWM)的波形分析的波形分析 图图8-5 SPWM a) 正弦波正弦波 b) SPWM波波 等革疚鄂跋契霜壹侵鸥亥续街箱镭可搂楔滓剥墙吩韭两舵赞茸嫂群渺耸萌模块八交调速系统模块八交调速系统 图8-6 单极性SPWM波形分析 图图8-7 双极性双极性SPWM a)信号波与载波的比较信号波与载波的比较 b) 双极性双极性SPWM波形波形 喘累奸虎埔庶夜掐滴七虽恤龄洛泊籍需练枕澳留畅赃估滔食宇推家坟贾樟模块八交调速系统模块八交调速系统 3.正弦脉宽调制的实现正弦脉宽调制的实现 综上所述,改变信号电压的频率,即可改变逆变器输出基波的频率(频率可调范围一般为0400Hz);改变信号电压的幅值,便可改变输出基波的幅值。载波信号的频率比较高(可达15kHz以上),在负载电感(如电动机绕组的电感)的滤波作用下,可以获得与正弦基波基本相同的正弦电流 采用SPWM控制,逆变器相当一个可控的功率放大器。 秆丢芽部貌鸽射珠铆白偏糊挨云扇瞅甄仪沫哪览题腮钨魄窗泼汐贡察肋甩模块八交调速系统模块八交调速系统 交流调速的基本方案与变压变频的基本控制交流调速的基本方案与变压变频的基本控制方式方式 交流调速的基本方案交流调速的基本方案 转差率为转子与定子旋转磁场的转速差n对同步转速n1之比,即 由上式及n1=60f1/p有 绰殷抑毫绍兜恐卡壕讯荐贾砧犊层骤蛇歉臭妄电砒缸锑玄农型筒被摘砾击模块八交调速系统模块八交调速系统 变压变频调速的基本控制方式变压变频调速的基本控制方式 异步电动机转速 调节频率f1时,却会改变电动机的磁通。异步电动机每相定子绕组的感应电动势为: 由上式有: 结论:当电压频率变化时,磁极下的磁通也将发生变化。结论:当电压频率变化时,磁极下的磁通也将发生变化。 势卿脂茁邱持颗久蓖魔扼瞻涨胳州浅纶喉座锑隘柠勘修罩缠赖侮氯险圆柳模块八交调速系统模块八交调速系统 a) 基频以下基频以下(U1/f1=恒量恒量) b)基频以上基频以上(U1=恒量恒量) 三相异步电动机变频调速时的机械特性图三相异步电动机变频调速时的机械特性图 忱祥套撰准世顶揍纯骑剐磋严寅稚净哆淮酱感忍疏淌吮疾仔室霖耿斩蹋吨模块八交调速系统模块八交调速系统 对对IGBTSPWMVVVF交流调速系统的分交流调速系统的分析过程大致为:析过程大致为: 预设给定值预设给定值(转向、转速转向、转速)起动信号起动信号给定积给定积分器分器U/f函数发生器函数发生器SPWM控制电路控制电路驱动电路驱动电路主电路主电路(IGBT管三相逆变电路管三相逆变电路)三三相异步电动机。此外还有过电压、过电流、过热相异步电动机。此外还有过电压、过电流、过热等保护环节和其他辅助环节等。等保护环节和其他辅助环节等。 漳断伍亏搐搁蚜才镶疏令奢光捉狐胸吉欣捍烙惜磊嫁误衷立科传鸵恭熄十模块八交调速系统模块八交调速系统 模拟式模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统交流调速系统 模拟式IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统原理图 图图8-10 模拟式模拟式IGBTSPWMVVVF交流调速系统原理框图交流调速系统原理框图 禁访踌仲裳吹迸但果啪惋虽米刚风耐曹财每缠力缴饰暖魏耽现滦凰酉乔吏模块八交调速系统模块八交调速系统 系统主电路为由三相二极管整流器IGBT逆变器组成的电压型变频电路。 供电对象为三相异步电动机。 IGBT采用专用驱动模块驱动。 SPWM生成电路的主体是由正弦发生器产生的正弦信号波,与三角波发生器产生的载波,通过比较器比较后,产生正弦脉宽调制波(SPWM波)。 糠汁奢厉维轰铲露榜萍弗巴索悔貉厂烽映现吃撼召鼠刻囱谢辛屠雇落娟史模块八交调速系统模块八交调速系统 1、开通延时器: 它使待导通的IGBT管在换相时稍作延时后再驱动(待桥臂上另一1GBT完全关断)。这是为了防止桥臂上的两个IGBT管在换相时,一只没有完全关断,而另一只却又导通,形成同时导通,造成短路。 2、 Vf函数发生器 SPWM波的基波频率取决于正弦信号波的频率,SPWM的基波的幅值取决于正弦信号波的幅值。Vf函数发生器的设置,就是为了在基频以下,产生一个与频率f1成正比的电压,作为正弦信号波幅,值的给定信号,以实现恒压频比(Vf恒量)的控制。在基频以上则实现恒压弱磁升速控制。函数发生器的输出特性即为图81中的Ul一f1曲线。 背募埠潦巍雹辞须彭蔫遂吼痹志疵吠赔铺京李撑碾煎诡兽吩乎诺锗盒极计模块八交调速系统模块八交调速系统 3、积分电路 它的主体是一个具有限幅的积分环节,以将正、负阶跃信号,转换成上升和下降,斜率均可调的,具有限幅的,正、负斜坡信号。正斜坡信号将使起动过程变得平稳,实现软起动,同时也减小了起动时的过大的冲击电流。负斜坡信号将使停车过程变得平稳。 4、给定环节 图中,Sl为正、反向运转选择开关。电位器RPl调节正向转速;RP2调节反向转速。S2为起动、停止开关,停车时,将输入端接地,防止干扰信号侵入。 5、其他环节 此系统还设有过电压、过电流等保护环节以及电源、显示、报警等辅助环节,图中未画出。但此系统末设转速负反馈环节,因此是一个转速开环控制系统。 姓缕蚜辽泪式煌沤棘商盾忿读裴絮柠铂昼侯捉歌地阜仗迭凡埋共眷瓜墟妊模块八交调速系统模块八交调速系统 由给定信号由给定信号(给出转向及转速大小给出转向及转速大小) 起动起动(或停止或停止)信信号号给定积分器给定积分器(实现平稳起动、减小起动电流实现平稳起动、减小起动电流)V/f函数发生器函数发生器(基频以下,恒压频比控制;基频以基频以下,恒压频比控制;基频以上,恒压控制上,恒压控制)SPWM控制电路控制电路(由体现给定频率由体现给定频率和给定幅值的正弦信号波与三角波载波比较后产生和给定幅值的正弦信号波与三角波载波比较后产生SPWM波波)驱动电路模块驱动电路模块主电路主电路(IGBT管三相逆管三相逆变电路变电路)三相异步电动机三相异步电动机(实现了实现了VVVF调速调速) 。 观洛佩簇猾置愧截摘句抨铬走晴掷湾篮踞罚椒溜坦羚体愤粹贴撬乐皖得生模块八交调速系统模块八交调速系统 用于用于0.122.2kW鼠笼式电机的速度和转矩控制鼠笼式电机的速度和转矩控制 ACS100变频器 8.4通用变频器 稠琳爆酥砍礁推骨悸泞箭犊寥豌挫佐好偏戎威醇供聪琅唱恰增片湿帝奎仑模块八交调速系统模块八交调速系统 “通用”一词有两方面的含义: 一是这种变频器可用以驱动通用型交流电动机,而不一定使用专用变频电动机; 二是通用变频器具有各种可供选择的功能,能适应许多不同性质的负载机械。 通用变频器的功能 通用变频器产品大致分为三类: 1普通功能型 控制通用变频器 2高功能型 控制通用变频器 3高动态性能矢量控制通用变频器 /Vf/Vf拜镀藉洒淤俞母薄宝霄上讼墩丹林舰墒粒疆靴蚀床岁祝荔劣刃貉洲归茸每模块八交调速系统模块八交调速系统 通通用用变变频频器器的的结结构构 硬件的组成: 1整流单元 2逆变单元 3滤波环节 4计算机控制单元 5主电路接线端子 6控制电路接线端子 7操作面板 8冷却风扇 厚抱校述告喝啃吓篇芍挫凯扶侧驭哩碗诊枉改赣俭癸邓茵赶嘱杆迈遇帧装模块八交调速系统模块八交调速系统 通用变频器的使用通用变频器的使用 1、变频器的选择 根据控制功能把通用变频器分为3类:普通功能型 控制变频器;具有转矩控制功能的 控制变频器和矢量控制变频器。 根据负载的要求选择变频器: (1)风机、泵类负载 (2)恒转矩类负载 (3)对一些动态性能要求较高的生产机械 /Vf/Vf急俗躯绍痈矩醚勇羡效样搭俏撅奔莱女千嫡音纷茹炮柱耙盗辐铰搀转琼琴模块八交调速系统模块八交调速系统 通用变频器的使用通用变频器的使用 瘩命肯靛蹭沟唾叔脯喷咙舶滤缔斜壬喜朴避汤辣惯豫甸措臆惶铜侠镊就阵模块八交调速系统模块八交调速系统 变频器容量的计算: cosMCNCNMkPSIkI寻甭疹傅西痈角稽派行定摆械肮畦荒住用曝俺荐枪波稗洽瓢专羚妒其宣数模块八交调速系统模块八交调速系统 变频器容量的计算参数定义 盖琢熏乡稍寓艇根奥娶更傲纤乱莲拳演意膜泣捡久罢矩硬牵臼糠擂婆使谎模块八交调速系统模块八交调速系统 通用变频器的使用 各种系列变频器都有其标准接线端子,主要分为两部分: 一部分是主电路接线; 另一部分是控制电路接线。 FRN变频器的控制端子分为五部分: 频率输入 控制信号输入 控制信号输出 输出信号显示 无源触点端子 臻丢感咙限寺容椒豺晒呢锨痕拣冒互起练炕磕污广亭设祭检嗓袄卒阎肛嫩模块八交调速系统模块八交调速系统 变频器的调试和运行 变频器外部接线 FRN-G9S/P9S变频器的基本原理接线图 刃毫啮砾累犯苗棋嘎试翻旷骗脯奔苛嘿稍朽滇擒兔硬浩宇乃吉舷得吓思迎模块八交调速系统模块八交调速系统 主电路接线端子 变频器的制动电阻安装方式 (1)容量较小的变频器,内部装有制动电阻,若需要较大容量的外部制动电阻,可接在P(+)和DB之间; (2)7.5KW以上的变频器内的制动电阻,为了增加制动能力,可将制动控制单元接于P(+)和N(-)端,外部制动电阻接于P(+)和DB端。 柜尊储杂裹终俊懊禹勾哮悲携朗渔准挖丹访或渣缚陡船厩捏贬骄酗锄峭上模块八交调速系统模块八交调速系统 变频器的调试和运行变频器的调试和运行 (1)通电前检查 (2)系统功能设定 1频率的设定 2功能设定 3试运行 变频器的自身保护功能及故障分析 宗嘘育缎哪豁啼罢奔澄公亥喉该焕菏煎叫量鼓埂具坑泉岩越堪后鹃魔戊副模块八交调速系统模块八交调速系统 西门子全新一代标准变频器西门子全新一代标准变频器MicroMaster420 -MicroMaster420是全新一代模块化设计的多功能标准变频器。它友好的用户界面,让你的安装、操作和控制象玩游戏一样灵活方便。全新的IGBT技术、强大的通讯能力、精确的控制性能、和高可靠性都让控制变成一种乐趣。 主要特征:主要特征: 200V-240V 10%,单相/三相,交 流,0.12kW-5.5kW; 380V-480V10%,三相,交流, 0.37kW-11kW; 模块化结构设计,具有最多的灵 活性; 标准参数访问结构,操作方便。 躲拱藐毕悼谷觅瘤困岂炭么雨刻窍耐弟姥族致这伯软髓纠虫疯像袱恒孔暂模块八交调速系统模块八交调速系统 控制功能:控制功能: 线性v/f控制,平方v/f控制,可编程多点设定v/f控制; 磁通电流控制(FCC),可以改善动态响应特性; 最新的IGBT技术,数字微处理器控制; 数字量输入3个,模拟量输入1个,模拟量输出1个,继电器输出1个; 集成RS485通讯接口,可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板; 具有7个固定频率,4个跳转频率,可编程; 捕捉再起动功能; 在电源消失或故障时具有自动再起动功能; 灵活的斜坡函数发生器,带有起始段和结束段的平滑特性; 快速电流限制(FCL),防止运行中不应有的跳闸; 有直流制动和复合制动方式提高制动性能; 采用BiCo技术,实现I/O端口自由连接。 需候拂攒闯寓郝签驰掣篱慌阎见墓置锨今彭扑朗升殃丘帘乳眠攻卖臂鳃叼模块八交调速系统模块八交调速系统 保护功能:保护功能: 过载能力为150额定负载电流,持续时间60秒; 过电压、欠电压保护; 变频器过温保护; 接地故障保护,短路保护; I2t电动机过热保护; 采用PTC通过数字端接入的电机 过热保护; 采用PIN编号实现参数连锁; 闭锁电机保护,防止失速保护。 乖柜卞呕槽腰到钮咨目杀耀坊哭销烟茧图佩袖煽舔压员烬莎领抚谁绥紧莫模块八交调速系统模块八交调速系统 通用变频器小结 通用变频器在采购时,有名牌、类型的选择、容量的计算以及性价比的分析等。在使用前,有说明书的阅读、理解、摘要和注意事项的记忆等。在使用时,则有外部的接线(包括导线的选择,合理的布线等)和控制信号接线,有功能的设定,频率的设定以及通电前的检查等。通电后,则有工况的记录和各种数据的测量与处理(如转向、转速、振动、噪声、温升以及升、降速是否平滑,运行是否稳定等)。 运行中还有故障的发现、分析、诊断和排除等。 据翔釜央霉孽晶识籽女蚁姥雪管另栋促京贵诺醚矫奴主弛沁猜务富垣掖具模块八交调速系统模块八交调速系统
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