變頻器基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)ppt課件

1、康沃變頻器的簡(jiǎn)單引見(jiàn)報(bào)告人:李?yuàn)^祥2005年12月28日目 錄第一章 通用變頻器開(kāi)展史 第一節(jié) 通用變頻器開(kāi)展歷史及特點(diǎn) 第二節(jié) 新型變頻器開(kāi)展趨勢(shì)第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理 第一節(jié) 通用變頻器的類(lèi)別構(gòu)造 第二節(jié) 通用變頻器的任務(wù)原理 第三節(jié) 康沃變頻器簡(jiǎn)介 第四節(jié) 國(guó)內(nèi)外其他變頻器簡(jiǎn)介2第一章 通用變頻器開(kāi)展史第一節(jié) 通用變頻器開(kāi)展歷史及特點(diǎn) 隨著微機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和調(diào)速控制實(shí)際的不斷開(kāi)展，變頻器作為一種智能調(diào)速“電源也在不斷地更新。從變頻器問(wèn)世以來(lái)，通用變頻器主要閱歷以下幾個(gè)開(kāi)展階段： 80年代初期的模擬式、80年代中期的數(shù)字式、90年代初期的智能式、90年代中期的多功能型及如今的集

2、中型通用變頻器。通用變頻器開(kāi)展主要有以下特點(diǎn)： 、 功率器件不斷更新?lián)Q代 雙極晶體管BJT、絕緣柵雙極晶體管IGBT、集成門(mén)極換流晶閘管IGCT、巨型晶體管GTO 2、運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)展 在紡織、印染、塑膠、石油、化工、冶金、造紙、食品、裝卸搬運(yùn)等行業(yè)都有著廣泛運(yùn)用 3.控制實(shí)際不斷成熟3第二節(jié) 新型通用變頻器開(kāi)展趨勢(shì) 1、低電磁噪音、靜音化 新型通用變頻器采用高頻載波方式的正弦波SPWM調(diào)制實(shí)現(xiàn)靜音化2、公用化 新型通用變頻器為更好地發(fā)揚(yáng)變頻調(diào)速控制技術(shù)的獨(dú)特功能，并盡能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)控制的需求，派生了許多公用機(jī)型如風(fēng)機(jī)水泵空調(diào)公用型、起重機(jī)公用型、恒壓供水公用型、 交流電梯公用型、紡織機(jī)械公用型

3、、機(jī)械主軸傳動(dòng)公用型、電源再生公用型、中頻驅(qū)動(dòng)公用型、機(jī)車(chē)牽引公用型等。3、系統(tǒng)化 通用變頻器除了開(kāi)展單機(jī)的數(shù)字化、智能化、多功能化外，還向集成化、系統(tǒng)化方向開(kāi)展。第一章 通用變頻器開(kāi)展史4第一章 通用變頻器開(kāi)展史4、網(wǎng)絡(luò)化 新型通用變頻器可提供多種兼容的通訊接口，支持多種不同的通訊協(xié)議，內(nèi)裝RS485接口，可由個(gè)人計(jì)算機(jī)向通用變頻器輸入運(yùn)轉(zhuǎn)命令和設(shè)定功能碼數(shù)據(jù)等，經(jīng)過(guò)選件可與現(xiàn)場(chǎng)總線：Profibus-DP、 Interbus-S 、 Device Net 、 Modbus Plus、CC-Link、LONWORKS、Ethernet、CAN Open、T-LINK等通訊5、操作傻瓜化 新型

4、通用變頻器機(jī)內(nèi)固化的“調(diào)試指南會(huì)引導(dǎo)他一步一步地填入調(diào)試表格，無(wú)需記住任何參數(shù)，充分表達(dá)了易操作性。6、內(nèi)置式運(yùn)用軟件 新型通用變頻器可以內(nèi)置多種運(yùn)用軟件，有的品牌可提供多達(dá)130余種的運(yùn)用軟件，以滿足現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制的需求，如PID控制軟件、張力控制軟件、速度級(jí)鏈、速度跟隨、電流平衡、變頻器功能設(shè)置軟件、通訊軟件等5第一章 通用變頻器開(kāi)展史7、參數(shù)自調(diào)整 用戶只需設(shè)定數(shù)據(jù)組編碼，而不用逐項(xiàng)設(shè)置，通用變頻器會(huì)將運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整到最正確形狀矢量型變頻器可對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)展自整定。8、功能設(shè)置軟件化 通用變頻器的功能可以在WINDOWS95/98環(huán)境下設(shè)置并下裝，并可以進(jìn)展數(shù)據(jù)通訊。6第二章 通用變頻器構(gòu)

5、造與原理第一節(jié)、通用變頻器的類(lèi)型 從構(gòu)造上可分為： 1、交交變頻器 2、交直交變頻器 從變頻電源的性質(zhì)分見(jiàn)圖3 1、電流源型：中間直流濾波環(huán)節(jié)采用大電感濾波，電源內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出電流波形為矩形波。 2、電壓源型：中間直流濾波環(huán)節(jié)采用大電容濾波，電源內(nèi)阻抗為無(wú)窮大的恒流源，輸出電壓波形為矩形波。 兩者性能差別：無(wú)功能量的緩沖回饋制動(dòng)調(diào)速時(shí)的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)適用范圍7第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理不可控整流器PWM逆變器UVWCFA電壓源型不可控整流器PWM逆變器RSTUVWB電流源型圖2-1：電壓源型和電流型交-直-交型變頻器LFIB8圖2-2、通用變頻器主回路圖VD1VD3VD5VD4VD6VD

6、2RSTRBVBC1C2V1V3V5V4V6V2D1D3D5D4D6D2RSPNKSRC1、2IB整流電路濾波電路制動(dòng)電路逆變電路9第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理一、變頻器的主回路 電壓型變頻器主電路包括：整流電路、中間直流電路、逆變電路三部分組，交-直-交型變頻器構(gòu)造見(jiàn)圖21、整流電路： VD1VD6組成三相不可控整流橋，220V系列采用單相全波整流橋電路；380V系列采用橋式全波整流電路。假設(shè)電源線電壓為UL，三相全橋整流后平均直流電壓UD=1.35UL，直流母線電壓為535V2、中間濾波電路：整流后的電壓為脈動(dòng)電壓，必需加以濾波；濾波電容CF除濾波作用外，還在整流與逆變之間起去耦作用、消除

7、干擾給電機(jī)感性負(fù)載提供必要的無(wú)功功率，由于該大電容儲(chǔ)存能量，在斷電的短時(shí)間內(nèi)電容兩端存在高壓電，因此要在電容充分放電后才可進(jìn)展操作。3、限流電路：由于儲(chǔ)能電容較大，接入電源時(shí)電容兩端電壓為零，因此在上電瞬間濾波電容CF的充電電流很大，過(guò)大的電流會(huì)損壞整流橋二極管，為維護(hù)整流橋上電瞬間將充電電阻RL串入直流母線中以限制充電電流，當(dāng)CF充電到一定程度時(shí)由開(kāi)關(guān)SL將RL短路。10第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理4、逆變電路： 逆變管V1V6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、幅值都可調(diào)的交流電，是變頻器的中心部分。常用逆變模塊有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，普通都采用模塊化構(gòu)造有2單元、4單

8、元、6單元5、續(xù)流二極管D1D6：其主要作用為：1電機(jī)繞組為感性具有無(wú)功分量，VD1VD7為無(wú)功電流前往到直流電源提供通道2當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)形狀時(shí)，再生電流經(jīng)過(guò)VD1VD7前往直流電路。3V1V6進(jìn)展逆變過(guò)程是同一橋臂兩個(gè)逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在換相過(guò)程中也需求D1D6提供通路。11第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理6、制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元VB 電機(jī)在任務(wù)頻率下降中，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將能夠超越此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速n=60f/P而處于再生制動(dòng)發(fā)電形狀，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將反響到直流電路中使直流母線濾波電容兩端電壓UD不斷上升即所說(shuō)的泵升電壓，這樣變頻器將會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓維護(hù)，甚至能夠損壞變頻器，因此需將反響能

9、量耗費(fèi)掉，制動(dòng)電阻就是用來(lái)耗費(fèi)這部分能量的。制動(dòng)單元由開(kāi)關(guān)管與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其功能是用來(lái)控制流經(jīng)RB的放電電流IB 12第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理 二變頻器的控制回路 變頻器控制部分普通有：CPU單元、顯示單元、電流檢測(cè)電壓檢測(cè)單元、輸入輸出控制端子、驅(qū)動(dòng)放大電路、開(kāi)關(guān)電源等見(jiàn)圖2。1、CPU單元： 采用16位單片機(jī)或DSP，變頻器公用單片機(jī)如：INTEL 87C196MH，速度為幾十ns級(jí)。矢量控制型采用雙CPU。 2、開(kāi)關(guān)電源單元： 變頻器控制電源為開(kāi)關(guān)電源：有24V，15V，+5V等輸出，其輸入在主電路直流母線側(cè)獲得。 3、電流檢測(cè)單元：采用HALL元件檢測(cè)變頻器輸出側(cè)電流。對(duì)于加速、

10、減速、運(yùn)轉(zhuǎn)中過(guò)流、變頻過(guò)載及電機(jī)過(guò)載的檢測(cè)是：由CPU經(jīng)過(guò)檢測(cè)輸入的脈沖頻譜來(lái)區(qū)分的。 4、顯示單元：其功能為人機(jī)界面、參數(shù)設(shè)定、形狀/缺點(diǎn)顯示、遠(yuǎn)間隔操作等 、控制端子：模擬輸入、輸出端子；開(kāi)關(guān)量輸入輸出端子；缺點(diǎn)輸出端子； 6、驅(qū)動(dòng)電路：產(chǎn)生的PWM波經(jīng)公用驅(qū)動(dòng)芯片、驅(qū)動(dòng)放大電路后給IGBT。13第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理第二節(jié) 變頻器任務(wù)原理通用變頻器的根本控制方式V/F控制 由n=60f/P1-SP為極對(duì)數(shù)可知經(jīng)過(guò)改動(dòng)頻率f可改動(dòng)電機(jī)速度，由三相異步電機(jī)定子相電動(dòng)勢(shì)有效值：E=4.44kfn，知：當(dāng)f大于電機(jī)額定頻率fN時(shí)，氣隙磁通將會(huì)小于額定磁通量N ，結(jié)果使電機(jī)的鐵心沒(méi)有得到充分

11、利用而呵斥浪費(fèi)；當(dāng)f小于電機(jī)額定頻率fN時(shí)，氣隙磁通將會(huì)大于額定磁通量N，電機(jī)鐵心飽和，導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)，因此要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，最好在變頻時(shí)堅(jiān)持每極磁通量不變?；l以下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：當(dāng)頻率較低時(shí)以為定子相電壓UE，要使不變那么：U/f=常數(shù)即可。低頻時(shí)U和E都較小，定子繞組阻抗不能再忽略，這時(shí)可將電壓U抬高一些以補(bǔ)償定子電壓，基頻以下控制屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。基頻以上控制恒功率調(diào)速：基頻以上調(diào)速時(shí)電壓U不能超越額定壓Un，最多只能堅(jiān)持在額定電壓Un。頻率上升電壓不變將使磁動(dòng)勢(shì)減弱、轉(zhuǎn)矩減小，但由于同步轉(zhuǎn)速上升可以為輸出功率根本不變。故基頻以上變頻調(diào)速屬于“弱磁恒功率調(diào)速1

12、4第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理第三節(jié)、康沃變頻器件節(jié)康沃變頻器簡(jiǎn)介 一康沃變頻器產(chǎn)品種類(lèi)目前主要有以下大系列產(chǎn)品：G1/G2通用型變頻器P1/P2風(fēng)機(jī)水泵公用型變頻器S1高性能系列單相變頻器ZS注塑機(jī)公用型變頻器ZC注塑機(jī)一體化節(jié)能控制器Smp簡(jiǎn)易型單相小功率變頻器15第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理G2/P2系列ZS系列ZC系列G1/P1系列S1系列16第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理二康沃變頻器的特點(diǎn)1、調(diào)制方式和載波頻率康沃公司的G1/P1系列變頻器產(chǎn)品具備了隨機(jī)調(diào)制、異步伐制、分段同步伐制三種調(diào)制方式，用戶可以根據(jù)實(shí)踐需求進(jìn)展選擇。隨機(jī)調(diào)制是一種嶄新的調(diào)制方式，采用這種調(diào)制方式，變頻器對(duì)外部的

13、射頻干擾將大幅度減弱，因此產(chǎn)品的EMC各項(xiàng)目的得到大幅提升。除G2系列產(chǎn)品外，大部分產(chǎn)品的載波頻率可高達(dá)12.5KHz，并且可以長(zhǎng)期在12.5KHz的載波頻率下滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，高載波頻率配合獨(dú)特的隨機(jī)調(diào)制技術(shù)使電源輸出波形接近完美，進(jìn)一步提高低頻轉(zhuǎn)矩。另一獨(dú)特之處調(diào)制方式和載波頻率可以在線調(diào)整，在運(yùn)轉(zhuǎn)中也不例外，可以在不停機(jī)的情況下比較不同的調(diào)制方式和不同的載波頻率所帶來(lái)的運(yùn)轉(zhuǎn)效果，從而選擇最優(yōu)的參數(shù)設(shè)置。2、優(yōu)良的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)高的載波頻率假設(shè)沒(méi)有高超的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)，變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性將降低。康沃公司采用自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)有技術(shù)進(jìn)展死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償，可得到近乎完美的正弦電流波形，因此不會(huì)因載波頻率過(guò)高而能夠給

14、系統(tǒng)帶來(lái)的不穩(wěn)定要素，同時(shí)采用死區(qū)補(bǔ)償。 17第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理3、快速的自動(dòng)限流功能康沃變頻器內(nèi)部有兩套自動(dòng)限流算法同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)用情況下，可以接受200%的沖擊性負(fù)載而不維護(hù)跳閘，因此可以保證在任何性質(zhì)的負(fù)載條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 4、自動(dòng)節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)獨(dú)立研制的自動(dòng)節(jié)能解藕算法，可以根據(jù)自動(dòng)偵測(cè)的電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前負(fù)載情況，實(shí)時(shí)微調(diào)變頻器的輸出電壓和頻率，使電動(dòng)機(jī)任務(wù)在最高效率的勵(lì)磁形狀，而不是限定在額定勵(lì)磁下任務(wù)，運(yùn)用這一功能，可進(jìn)一步節(jié)能10%左右，在負(fù)載頻繁變化的系統(tǒng)中其節(jié)能效果更為明顯。 5、內(nèi)置PID控制功能靈敏多變的內(nèi)置PID控制功能控制器構(gòu)造可由用戶恣意選擇，完全可以替代傳

15、統(tǒng)變頻器所需的外加PID控制器，從而簡(jiǎn)化用戶系統(tǒng) 6、可編程多段速運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)藏簡(jiǎn)易PLC功能，7種可編程的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、其中S1、G2/P2系列可達(dá)16段速，運(yùn)轉(zhuǎn)方向和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間分別可恣意設(shè)定，也可用外部端子選擇，3種循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)方式可選，其中擺頻運(yùn)轉(zhuǎn)功能在適宜紡織設(shè)備控制要求。 18第二章 通用變頻器構(gòu)造與原理7、RS485通訊內(nèi)含RS485通訊接口，可進(jìn)展最多31臺(tái)變頻器的連網(wǎng)，方便構(gòu)成遠(yuǎn)端集成控制網(wǎng)絡(luò)。也可以設(shè)置其中一臺(tái)變頻器為主機(jī)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器的連動(dòng)控制，其設(shè)定頻率與控制指令與主機(jī)完全同步。 8、G2/P2系列內(nèi)置定時(shí)器與計(jì)數(shù)器可方便客戶在不同運(yùn)用場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)不同的控制功能 9、轉(zhuǎn)速跟蹤功能：當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)在停車(chē)過(guò)程中由于電動(dòng)機(jī)的剩磁，即使電機(jī)定子沒(méi)有電壓，但電