變頻器的工作原理和選型(培訓(xùn)課件)

變頻器的工作原理和選型技術(shù)支持：張永勝目錄變頻器工作原理1變頻器的選型2施耐德變頻器選型案例3ABB變頻器選型案例4變頻器工作原理一、變頻器概念變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。簡(jiǎn)單說變頻器是電源轉(zhuǎn)換裝置。

二、變頻器的組成單元變頻器主要由整流、濾波、逆變、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元和微處理單元等組成。三、變頻器電源轉(zhuǎn)換部分（主電路）1、整流2、濾波

經(jīng)過整流器整流后輸出的電壓是脈動(dòng)的，有雜波，濾波是為了消除雜波。3、逆變由六個(gè)全控功率開關(guān)器件和六個(gè)與他們反并聯(lián)的反向二級(jí)管組成，通過六個(gè)全控功率開關(guān)器件反復(fù)交替的通斷，實(shí)現(xiàn)三相的逆變。六個(gè)反向二極管則為處于發(fā)電狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)回饋電能提供了通路。四、變頻器控制電路

控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電(電壓、頻率可調(diào))的主電路提供控制信號(hào)的回路，通過控制變頻器的半導(dǎo)體器件，進(jìn)行變頻器與周邊電路的數(shù)據(jù)交換，并收集和處理故障信息，還要執(zhí)行對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能。它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。五、變頻器電源置換變頻器的選型變頻器選擇主要應(yīng)該從變頻器的容量，防護(hù)等級(jí)，用途，負(fù)載類型等方面綜合考慮。一、變頻器的容量容量的選擇應(yīng)符合“變頻器容量不小于負(fù)載容量”的原則。通常變頻器的容量用所適用的電動(dòng)機(jī)功率（kW）、輸出容量（kVA）、額定輸出電流（A）表示。其中最重要的是額定電流，它是指變頻器連續(xù)運(yùn)行時(shí)輸出的最大交流電流的有效值。所以電動(dòng)機(jī)額定電流一般用來衡量變頻器的容量。1.1、按電動(dòng)機(jī)額定電流選擇

式中，ICN是變頻器額定電流；IM是電動(dòng)機(jī)額定電流；K1是電流裕量系數(shù)，根據(jù)應(yīng)用情況，一般可取為1.05～1.15。對(duì)于K1，一般情況可取小值，在電動(dòng)機(jī)持續(xù)負(fù)載率超過80%時(shí)則應(yīng)該取大值，因?yàn)槎鄶?shù)變頻器的額定電流都是以持續(xù)負(fù)載率不超過80%來確定的。

另外，起動(dòng)停止頻繁的時(shí)候也應(yīng)該考慮取大值，這是因?yàn)槠饎?dòng)過程以及有制動(dòng)電路的停止過程電流會(huì)短時(shí)超過額定電流，頻繁起動(dòng)停止則相當(dāng)于增加了負(fù)載率。

1.2、按電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇

這個(gè)方式特別適用于技術(shù)改造工程，其計(jì)算公式為：式中，K2是裕量系數(shù)，考慮到測(cè)量誤差，K2可取1.1～1.2，在頻繁起動(dòng)停止時(shí)應(yīng)該取大值；Id是電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)運(yùn)行電流，指的是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流，不包括起動(dòng)、停止和負(fù)載突變時(shí)的動(dòng)態(tài)電流，實(shí)測(cè)時(shí)應(yīng)該針對(duì)不同工況作多次測(cè)量，取其中最大值。按照上式計(jì)算后，實(shí)際選擇時(shí)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器標(biāo)稱功率不應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)額定功率的80%，二次方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的變頻器標(biāo)稱功率不應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)額定功率的65%，如果應(yīng)用時(shí)對(duì)起動(dòng)時(shí)間有要求，則通常不應(yīng)該降低變頻器功率

特殊情況下變頻器容量選擇過高的環(huán)境溫度過高的海拔過高的開關(guān)頻率過長(zhǎng)的電機(jī)線輕載和重載二、變頻器的防護(hù)等級(jí)對(duì)于施耐德變頻器來說，如果沒有特殊要求，一般都選標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)等級(jí)IP20。ABB變頻器防護(hù)等級(jí)一般為內(nèi)置，在一些特殊應(yīng)用中也可以選擇。防護(hù)等級(jí)說明IP為防護(hù)等級(jí)的字母標(biāo)識(shí)IP后第一個(gè)數(shù)字表示接觸保護(hù)和外來物保護(hù)等級(jí)IP后面第二個(gè)數(shù)字表示防水保護(hù)等級(jí)三、變頻器的用途施耐德常用變頻器應(yīng)用范圍ATV71應(yīng)用范圍（0.35至500kw）高性能應(yīng)用（恒轉(zhuǎn)矩）物料搬運(yùn)起重木材加工機(jī)械加工機(jī)械

紡織機(jī)械包裝ATV61的應(yīng)用(0.75至630kw)風(fēng)機(jī)：帶有強(qiáng)制功能的安全性（故障禁止，選擇行進(jìn)方向和參考速度）多泵：通過使用可編程多泵卡，Altivar61可在管理多個(gè)泵時(shí)具有靈活性、用戶友好性和適應(yīng)性。泵類：對(duì)于裝置欠載保護(hù)、過載保護(hù)和流體缺失檢測(cè)保護(hù)所需的必要功能ATV312應(yīng)用范圍(0.18至15kw)ATV312變頻器的各種功能適用于許多常規(guī)應(yīng)用中，包括：物料處理（小型輸送機(jī)、起重機(jī)等）包裝機(jī)器（小型制袋機(jī)、貼標(biāo)機(jī)等）通用機(jī)器（機(jī)床、紡織機(jī)械等）泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)ATV12應(yīng)用范圍(0.18至4kw)包裝機(jī)械印刷機(jī)械小型物料搬運(yùn)設(shè)備紡織機(jī)械醫(yī)療和健康領(lǐng)域小型風(fēng)機(jī)、泵類應(yīng)用其它（攪拌機(jī)、洗衣機(jī)等）ATV21應(yīng)用范圍(0.75至75kw)此系列專用于建筑物暖通空調(diào)應(yīng)用；可變轉(zhuǎn)矩泵和風(fēng)機(jī)應(yīng)用所必需的所有功能：PI調(diào)節(jié)器，預(yù)置PI；自動(dòng)重起動(dòng)，可在運(yùn)行時(shí)恢復(fù)；頻率跳躍；皮帶破裂檢測(cè)；過載檢測(cè)與欠載檢測(cè)。ABB常用變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域ACS800應(yīng)用領(lǐng)域：ABB工業(yè)傳動(dòng)專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，特別適合于工業(yè)過程控制領(lǐng)域，例如紙漿與造紙，金屬，采礦，水泥，電力，化工，石油與天然氣等。ABB工業(yè)傳動(dòng)不僅可以作為完整的交流傳動(dòng)，也可以作為模塊單元，從而滿足用戶、OEM和系統(tǒng)集成的需求。功率范圍1.1至2200KW。ACS510應(yīng)用領(lǐng)域：ABB傳動(dòng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，ACS510特別適合風(fēng)機(jī)水泵傳動(dòng)，典型的應(yīng)用包括恒壓供水，冷卻風(fēng)機(jī)，地鐵和隧道通風(fēng)機(jī)等等。功率范圍1.1至160KW。ACS310應(yīng)用領(lǐng)域:ABB標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)家庭延伸出一種專門為泵、風(fēng)機(jī)等可變力矩的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的傳動(dòng)。這個(gè)特殊設(shè)計(jì)包括一套有利于風(fēng)機(jī)和泵應(yīng)用的功能。功率范圍0.37至22KW。ACS550應(yīng)用領(lǐng)域：ABB標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)ACS550可以應(yīng)用于大量行業(yè)中，其中典型的應(yīng)用包括泵類，風(fēng)機(jī)和恒轉(zhuǎn)矩的使用，傳送帶水處理、鍋爐風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、輸送帶、紡織等領(lǐng)域等。ACH550在HVAC中的應(yīng)用ABB標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)ACH550在HVAC工業(yè)中的應(yīng)用，對(duì)我們交流變頻器的發(fā)展起到了關(guān)鍵性作用。該傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、編程著眼于HVAC的各類應(yīng)用，其中包括供應(yīng)和回流風(fēng)機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)、增壓泵和冷凝器等。產(chǎn)品主要應(yīng)用。功率范圍0.75至355KWACS350應(yīng)用領(lǐng)域：ABB通用機(jī)械傳動(dòng)專為滿足廣泛的機(jī)械應(yīng)用需求而設(shè)計(jì)。對(duì)于食品飲料、物料輸送、紡織、印刷、橡膠與塑料以及木工機(jī)械行業(yè)應(yīng)用來說，該傳動(dòng)為理想選擇。功率范圍0.37至7.5KW四、變頻器負(fù)載類型

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（傳送帶、攪拌、擠出機(jī)），轉(zhuǎn)矩不變，電流也不變，故容量選擇時(shí)不能降檔選型。對(duì)于這類恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在選擇變頻器時(shí)可以選擇通用型，如ATV71、ACS550恒功率負(fù)載：恒功率負(fù)載（車床切削、造紙、卷繞、軋機(jī)），功率不以轉(zhuǎn)速變化而變化，故容量選擇時(shí)不能降檔選型。這類負(fù)載通常對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，應(yīng)該采用矢量控制變頻器。平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載：二次方負(fù)載（風(fēng)機(jī)、水泵），轉(zhuǎn)速下降時(shí)電流隨之減小，可以以實(shí)際電流為依據(jù)適當(dāng)降檔選型，但要注意一點(diǎn)限制啟動(dòng)電流，若為U/F控制，啟動(dòng)電壓不要設(shè)的太高，加速斜坡也要平緩一些。變頻器型號(hào)選擇時(shí)可以選擇專用變頻器，如ATV61、ACS510、ACS800施耐德變頻器選型案例例1:用變頻器控制煉鋼廠風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)名牌數(shù)據(jù)：額定電壓380V額定電流441A額定功率250KW變頻器的選型:ATV61容量選擇：I=KId=1.05*441=463A

施耐德易選通選型ABB變頻器選型案例例2、用變頻器控制恒壓供水系統(tǒng)中的水泵電動(dòng)機(jī)名牌數(shù)據(jù)：額定電壓380V