(完整版)ABB變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)課件

1、變頻器概述目錄變頻器的發(fā)展史變頻器的組成變頻器的工作原理更換變頻器所需的工作變頻器的發(fā)展史為什么要使用變頻器？U/F控制矢量控制DTC控制為什么要使用變頻器說(shuō)到變頻器，就不能不說(shuō)交流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樽冾l器必須配合電動(dòng)機(jī)使用，電動(dòng)機(jī)被稱(chēng)為“工業(yè)的騾馬”，支撐著工業(yè)的發(fā)展，目前較常用的交流電動(dòng)機(jī)有兩種：一是交流異步電動(dòng)機(jī)，二是交流同步電動(dòng)機(jī)。其中交流異步電動(dòng)機(jī)為最常用的。中國(guó)各類(lèi)電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量已超過(guò)6億KW，交流異步電動(dòng)機(jī)約占90%。變頻器的發(fā)展史U/F控制方式（壓頻比控制）上世紀(jì)70年代，最初的變頻器出現(xiàn)，即U/F控制的變頻器是通過(guò)改變同步轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行調(diào)速。分為基頻以下和基頻以上兩種情況?；l以

2、下調(diào)速為充分利用電動(dòng)機(jī)鐵心，發(fā)揮電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力，在基頻下采用恒磁通的控制方式，要保持磁通不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)必須同時(shí)降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然而繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子電阻和漏磁感抗壓降，用定子相電壓來(lái)替代，即則得 定子相電壓/頻率=常值低頻時(shí)定子相電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都較小，定子電阻和漏磁感抗壓降所占的分量相對(duì)較大，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩變小，可以人為的抬高定子相電壓以補(bǔ)償定子壓降，稱(chēng)作低頻補(bǔ)償或轉(zhuǎn)矩提升?；l以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率升高，而定子電壓卻不可能超過(guò)額定電壓，只能保持進(jìn)線(xiàn)電壓，這將使磁通與頻率成反比的下降，使電動(dòng)機(jī)工作在弱磁狀態(tài)，基本上屬于

3、“恒功率調(diào)速”缺點(diǎn)：在低頻時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足應(yīng)用：一般用于風(fēng)機(jī)，泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載ABB變頻器對(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS510系列變頻器的發(fā)展史矢量控制（仿真控制）上世紀(jì)80年代，由于U/F控制的局限性，發(fā)展出了矢量控制模式的變頻器矢量控制早在上世紀(jì)60年代就已出現(xiàn)，并由Siemens在1972年提出，但真正應(yīng)用還是在微電子技術(shù)發(fā)展的80年代控制原理是通過(guò)對(duì)電機(jī)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)解耦，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通控制，達(dá)到和直流電機(jī)一樣的調(diào)速特性。眾所周知，異步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)高階，非線(xiàn)性，強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，矢量控制就是通過(guò)坐標(biāo)系的變換，實(shí)現(xiàn)定子側(cè)控制量的解耦，把定子電流中的勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量變成標(biāo)量獨(dú)立開(kāi)來(lái)，分

4、別進(jìn)行控制。這樣通過(guò)坐標(biāo)系變換重建的電動(dòng)機(jī)模型就可以等效為一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，從而可象直流電動(dòng)機(jī)那樣進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制。缺點(diǎn)：處理速度受中央處理器的運(yùn)算決定，一般為2030ms應(yīng)用：一般用于對(duì)可靠性要求不高的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載ABB變頻器對(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS550系列變頻器的發(fā)展史DTC控制（直接轉(zhuǎn)矩控制）上世紀(jì)90年代，由ABB公司出了DTC控制模式的變頻器DTC控制技術(shù)于上世紀(jì)80年代中期提出，產(chǎn)品成形于90年代中期。最早出現(xiàn)的產(chǎn)品型號(hào)是ACS600，經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，現(xiàn)已被ACS800替代。和矢量控制不同，DTC控制摒棄了解耦得思想，取消了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，簡(jiǎn)單地通過(guò)檢測(cè)電機(jī)定子電壓和電流，借助

5、瞬間空間矢量理論計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得的差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈與轉(zhuǎn)矩的直接控制。這種控制模式和其他控制模式在相同處理器的條件下，DTC模式下的運(yùn)算處理更快，這意味著在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，可以更加快速的響應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化。缺點(diǎn)：由于是對(duì)電流的控制，所以不能應(yīng)用在高低高的場(chǎng)合應(yīng)用：工程型變頻器可以應(yīng)用在任何交流電機(jī)的場(chǎng)合ABB變頻器對(duì)應(yīng)的機(jī)型為ACS800系列變頻器的發(fā)展史變頻器的組成ACS800-01-XXXX-3變頻器的組成ACS800-04-XXXX-3ACS800-01和ACS800-04 R2R6機(jī)型的區(qū)別變頻器的組成ACS800-01ACS800-04R2R6和R7R8 機(jī)型

6、的區(qū)別變頻器的組成R2R6R7R8變頻器的組成變頻器由以下基本單元組成1。整流單元2。儲(chǔ)能單元3。逆變單元4。制動(dòng)單元5?？刂茊卧冾l器的組成-功率單元整流單元1。二極管整流2。二極管+晶閘管整流3。晶閘管反向并聯(lián)整流4。IGBT整流儲(chǔ)能單元1。電容儲(chǔ)能2。電感儲(chǔ)能逆變單元1。IGBT變頻器的組成-功率單元主控板1-1 RMIO-R2R61-2 RDCU-R7，R8RMIO-01C或RMIO-11CRDCU-02C或RDCU-12CRMIO-02C或RMIO-12C變頻器的組成-控制單元功率板2-2。AINP+AINT+APOW+AGDR-R7，R8AINP-01CAINT-02CAPOW-0

7、1CAGDR-71C變頻器的組成-控制單元+=RINT主電路：完成對(duì)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的變換過(guò)程電路板: 控制電路完成計(jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能。I/O接口Port1Port2Port3RMIO-01ACS 800-01 電路板的連接。變頻器的組成-電路板連接圖TMRMIOAINTExternaloptionmodulesOptionmodulesUVWOptionmodules+24VRDCOoptionACS 800-04Pulse encoder, Fieldbus, Extended I/OCDP312RFAN230+ -Ch 3Ch 2Ch 1Ch 0APOWAGDRAINP

8、AIBPADPI+24V主電路：完成對(duì)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)功率的變換過(guò)程電路板: 控制電路完成計(jì)算，通訊，數(shù)據(jù)采集和電機(jī)控制等功能。ACS 800-04 電路板的連接。變頻器的組成-電路板連接圖變頻器的組成- ACS800-04 門(mén)極驅(qū)動(dòng)板 (AGDR)直接與 IGBT 模塊相連門(mén)極控制，飽和反饋和溫度檢測(cè)都通過(guò)這塊電路板變頻器的組成- ACS800-04 輸入橋保護(hù)板 (AIBP)針對(duì)瞬變，保護(hù)輸入橋ACS800 R2R6 硬件分解圖1控制盤(pán)支架外殼骨架控制盤(pán)防護(hù)蓋可選的適配器組件接地板控制和I/O板EMC濾波板功率板直流電抗散熱片功率半導(dǎo)體接線(xiàn)盒支撐扳風(fēng)機(jī)變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖控制盤(pán)塑料防護(hù)罩控制盤(pán)

9、支架可選外部組件 外部通訊適配器數(shù)字模擬量擴(kuò)展模塊 脈沖編碼器接口 DDCS 適配器塑料外殼電機(jī)控制和外部I/0端子功率板電抗和其他主電路組件主框架和散熱片風(fēng)機(jī)接線(xiàn)盒EMC 板（可選）+ Separate Cover for IP55 (option)+ Internal Braking Chopper (option)ACS800 R2R6 硬件分解圖2變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖AC 電抗器輔助電源變壓器+熔斷器控制盤(pán)CDP312R電機(jī)控制和IO板:RMIO輸入整流橋+ 壓敏電阻板制動(dòng)斬波器 直流電容器電流互感器冷卻風(fēng)機(jī) 散熱器主電路接口板：RINTIGBTs + 門(mén)極驅(qū)動(dòng)板EMC板(option

10、)共模濾波器（可選件）鐵淦氧環(huán)形濾波器充電電阻開(kāi)關(guān)電源板空氣入口變頻器的組成-結(jié)構(gòu)圖X39控制盤(pán)電纜插口I/O 接線(xiàn)端子（可拆卸）可選模塊接口1可選模塊接口2光纖擴(kuò)展模塊接口R2-R4:帶轉(zhuǎn)軸的控制盤(pán)托架，向左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)托架，可見(jiàn)到I/O端子排控制電纜屏蔽層接地端子(360接地）變頻器的組成-外部附件RDCO-01:RDCO-02:RDCO-03:10 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 5 MB 5 MBCH0 CH1 CH2 CH3RMBA:RDNA:RLON:RPBA:RCAN:RCNA:RMBP:RETA: RIBA: RAI

11、O:RDIO:RTAC:MODBUS通訊協(xié)議適配器DEVICENET通訊協(xié)議適配器LONWORKS通訊協(xié)議適配器PROFIBUS-DP通訊協(xié)議適配器CANOPEN通訊協(xié)議適配器CONTROLENT通訊協(xié)議適配器MODBUSPLUS通訊協(xié)議適配器ETHTRNET通訊協(xié)議適配器INTERBUS-S通訊協(xié)議適配器擴(kuò)展模擬I/O模塊擴(kuò)展模擬I/O模塊脈沖編碼器接口模塊Options List0123變頻器的組成-外部附件RDCO-01:RDCO-02:RDCO-03:10 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 10 MB 10 MB5 MB 5 MB 5 MB 5 MBCH0 CH1 CH2 CH3RMBA:RDNA:RLON:RPBA:RCAN:RCNA:RMBP:RETA: RIBA: RAIO:RDIO:RTAC:Options List0123變頻器的組成-外部附件變頻器的組成-外部附件擴(kuò)展模塊的實(shí)際的連接圖目錄變頻