1、n了解變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)n了解電氣傳動(dòng)的基本概念n掌握變頻器的基本工作原理n了解變頻器的基本應(yīng)用和選型原則n掌握普通電氣應(yīng)用 實(shí)訓(xùn)原理圖n電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)n通用變頻器的構(gòu)成n通用變頻器保護(hù)功能n變頻器應(yīng)用簡(jiǎn)介n變頻器選型n變頻器市場(chǎng)分布定義定義 以交流（直流）電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流） 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成構(gòu)成中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流電源輸入終端機(jī)械交流電機(jī)直流調(diào)速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等風(fēng)機(jī)、泵等直流電機(jī)交流調(diào)速裝置交流輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：l控制對(duì)象：直流電動(dòng)機(jī)控制對(duì)象：直流電動(dòng)機(jī)l控制原理簡(jiǎn)單，一種調(diào)速方式控制原理簡(jiǎn)

2、單，一種調(diào)速方式l性能優(yōu)良，對(duì)硬件要求不高性能優(yōu)良，對(duì)硬件要求不高 l電機(jī)有換向電刷（換向火化）l電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限l電機(jī)易損壞，不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)l需定期維護(hù)交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：l控制對(duì)象：交流電動(dòng)機(jī)l控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式l性能較差，對(duì)硬件要求較高l電機(jī)無(wú)電刷，無(wú)換向火化問(wèn)題電機(jī)無(wú)電刷，無(wú)換向火化問(wèn)題l電機(jī)功率設(shè)計(jì)不受限電機(jī)功率設(shè)計(jì)不受限l電機(jī)不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)l基本免維護(hù)基本免維護(hù)l70年代以前直流占統(tǒng)治地位l交流調(diào)速只在大功率電機(jī)調(diào)速上使用Thyristor晶閘管IGBT絕緣柵極二極管整流/回饋單元IGBT絕緣柵極二極管逆變單元主回路(功率元件)接口及通

3、訊線路V/f電壓/頻率控制VC矢量控制DTC直接轉(zhuǎn)矩控制MC伺服控制運(yùn)算控制線路(數(shù)學(xué)模型)電源及觸發(fā)線路控制回路(電子線路板)交流驅(qū)動(dòng)器變頻器變頻器 變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）變頻器的控制對(duì)象變頻器的控制對(duì)象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是2/4極序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全2在機(jī)械允許的情況下可通過(guò)提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速精度

4、大大提高4電機(jī)正反向無(wú)需通過(guò)接觸器切換5非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）電機(jī)控制算法功率半導(dǎo)體技術(shù)V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT計(jì)算機(jī)技術(shù)單片機(jī)DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩陣式變頻器大功率傳動(dòng)使用變頻器，體積大，價(jià)格高未來(lái)發(fā)展方向完美無(wú)諧波PWM技術(shù)SPWM技術(shù)PWM優(yōu)化新一代開(kāi)關(guān)技術(shù)無(wú)速度矢量控制電流矢量V/F70年代80年代60年代90年代高速DSP專用芯片00年代超靜音變頻器開(kāi)始流行解決了GTR噪聲問(wèn)題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優(yōu)化 更大容量 更高開(kāi)

5、關(guān)頻率PWM技術(shù)空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小，開(kāi)始在中小功率電機(jī)上使用供電電源低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高壓3000、6000、10000V/3PH控制算法通用內(nèi)置V/F控制方式，簡(jiǎn)單，性能一般高性能內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能變換方法（拓樸結(jié)構(gòu)）交直交電壓型（儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型(儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電抗器）交交無(wú)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)注：l交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高，目前廣泛使用交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高，目前廣泛使用l常用設(shè)計(jì)功率在315KW整流部分儲(chǔ)能環(huán)節(jié)逆變部分M控制系統(tǒng)交流交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框

6、圖直流直流交流整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非 正弦，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電 流近似正弦單相逆變電路工作原理單相逆變電路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通 S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通f1f2EdU1逆變器的功能：l通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率l通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序通過(guò)改變開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUVW612

7、 123 234 345 456 561 612三相逆變電路三相逆變電路Ed缺點(diǎn)：l輸出電壓的諧波分量太大l電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī)l轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)l直到從通信技術(shù)中采用直到從通信技術(shù)中采用PWMPWM調(diào)制才大大的緩解了以上問(wèn)題調(diào)制才大大的緩解了以上問(wèn)題電機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器 的英文是MODEM，其作用是利用模擬信號(hào)傳輸線路傳輸數(shù)字信號(hào)。 電子信號(hào)分兩種，一種是“模擬信號(hào)”，一種是“數(shù)字信號(hào)”。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而PC機(jī)之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。所以當(dāng)你想通過(guò)電話線把自己的電腦連入Internet時(shí)，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來(lái)“翻譯

8、”兩種不同的信號(hào)。 連入Internet后，當(dāng)PC機(jī)向Internet發(fā)送信息時(shí)，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來(lái)把數(shù)字信號(hào)“翻譯”成模擬信號(hào)，才能傳送到Internet上，這個(gè)過(guò)程叫做“調(diào)制”。 當(dāng)PC機(jī)從Internet獲取信息時(shí)，由于通過(guò)電話線從 Internet傳來(lái)的信息都是模擬信號(hào)，所以PC機(jī)想要看懂它們，還必須借助調(diào)制解調(diào)器這個(gè)“翻譯”,這個(gè)過(guò)程叫作“解調(diào)”。合起來(lái)就是“調(diào)制解調(diào)”。SPWM調(diào)制載波PWMPWM（Pulse Width ModulationPulse Width Modulation）調(diào)制）調(diào)制lPWMPWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷

9、把直流電壓調(diào)制成電壓可變、調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻率可變的電壓脈沖列。頻率可變的電壓脈沖列。lSPWMSPWM調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的PWMPWM波形直接控制各個(gè)開(kāi)關(guān)可以波形直接控制各個(gè)開(kāi)關(guān)可以得到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能得到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲得理想的控制效果：輸出電流近似正弦獲得理想的控制效果：輸出電流近似正弦l載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同lGTR變頻器由于開(kāi)關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大，IG

10、BT有效的解決了這個(gè)問(wèn)題0VTime逆變器輸出電流逆變器輸出電壓0VTime逆變器輸出電壓VRZM Max=0.95VLine.逆變器輸出電壓0VTimeVFLM Max=1.05VLine交流調(diào)速的控制核心是： 只有保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得理想的調(diào)速效果V/FV/F控制控制簡(jiǎn)單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛l只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 對(duì)于380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為40HZ時(shí)，要保持V/F 恒定，則 40HZ時(shí)電機(jī)的供電電壓:380（40/50)304Vl低頻時(shí)，定子阻抗壓降會(huì)導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高矢量控制矢量控制性能優(yōu)

11、良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚l模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子勵(lì)磁電 流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的 轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相對(duì)復(fù)雜，直到90代計(jì)算 機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用220V/380V3PH鍵盤控制1PH鍵盤控制電路適用于小功率（5.5KW)適用于中大功率(5.5KW以上）M3變頻器變頻器整流單元整流單元Motor直流環(huán)節(jié) (DC 母排):電容器及恒定的直流母線電壓1.35 400V = 540V進(jìn)線電源:e.g. 3-ph. 400V AC可變電壓及頻率 0

12、V2 V1, 0 f2 fmax21逆變器逆變器2整流單元 EE整流回饋單元 ERE主動(dòng)前端AFE(Active Front End)能量-電動(dòng)能量-發(fā)電特點(diǎn)特點(diǎn):元件元件:應(yīng)用應(yīng)用 簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 無(wú)能量反饋 需制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻以消耗反饋能量 能量可反饋回電網(wǎng) 當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)不會(huì)產(chǎn)生換向故障 正弦波整流及反饋 可調(diào)的功率因素 能量可反饋回電網(wǎng) 2個(gè)可控的整流橋 自整流-IGBT元件 不可控二極管或可控晶閘管 單象限驅(qū)動(dòng) 非頻繁制動(dòng)VDC linkVDC linkVsupply 1.2Vsupply VDC link 4-象限運(yùn)行 頻繁制動(dòng)(e.g. 反向運(yùn)行)工頻電源外部延長(zhǎng)電纜特點(diǎn)：l運(yùn)行命令由

13、鍵盤上的RUN和STOP決定l運(yùn)行方向一般由變頻器內(nèi)部參數(shù)決定l運(yùn)行給定由鍵盤修改特定功能碼完成l方便快捷適用場(chǎng)合l在設(shè)備調(diào)試時(shí)廣泛使用l應(yīng)用在簡(jiǎn)單且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的單機(jī)場(chǎng)合工頻電源特點(diǎn)：l運(yùn)行命令由外部啟停按鈕決定，通過(guò)變 頻器外部端子FWD/REV決定運(yùn)行方向l運(yùn)行給定一般由外部模擬端子決定：PLC 模擬輸出電位器l常與外部邏輯電路或PLC共同控制變頻器適用場(chǎng)合l應(yīng)用在實(shí)時(shí)性較強(qiáng)獨(dú)立系統(tǒng)l使用范圍最廣 啟動(dòng)停止開(kāi)關(guān)量端子模擬量端子工頻電源啟動(dòng)停止工頻電源速度給定使用場(chǎng)合： 各類小型生產(chǎn)線或系統(tǒng)特點(diǎn)：l 實(shí)時(shí)性好l 調(diào)試維護(hù)方便l 線路復(fù)雜，抗干擾 能力差 開(kāi)關(guān)量端子模擬量端子開(kāi)關(guān)量端子模擬量端

14、子工頻電源啟動(dòng)停止工頻電源速度給定使用場(chǎng)合： 各類中大型生產(chǎn)線或系統(tǒng)特點(diǎn)：l所有控制均通過(guò)通訊電纜l線路相對(duì)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化 水平高，信息交換量大l實(shí)時(shí)性好，抗擾能力強(qiáng)l為防止網(wǎng)絡(luò)故障，特設(shè)獨(dú)立急停功能l投入大，調(diào)試維護(hù)困難通訊接口通訊接口單根電纜人機(jī)界面通訊接口使用通用變頻器的行業(yè)和設(shè)備使用矢量變頻器的行業(yè)和設(shè)備紡織絕大多數(shù)設(shè)備紡織有張力控制場(chǎng)合需使用冶金輔助風(fēng)機(jī)水泵、輥道、高爐卷?yè)P(yáng)冶金各種主軋線、飛剪石化用風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)電梯門機(jī)、起重行走電梯、起重提升供水油田用風(fēng)機(jī)、水泵、抽油機(jī)、空壓機(jī)電廠風(fēng)機(jī)水泵、傳送帶市政鍋爐、污水處理部分拉絲機(jī)牽引拉絲機(jī)的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生產(chǎn)線全線傳送帶礦山風(fēng)機(jī)泵礦山提升機(jī)卷煙制絲卷煙成型包裝低速造紙及配套風(fēng)機(jī)水泵、制漿高速造紙、切紙機(jī)、復(fù)卷機(jī)重點(diǎn)行業(yè)情況（單位：億元）總計(jì)：31.6億紅色紅色：主要對(duì)手主要對(duì)手 藍(lán)色藍(lán)色：需關(guān)注的對(duì)手需關(guān)