1、1施耐德電氣施耐德電氣VSD產品培訓教材產品培訓教材G3 分銷商自動化產品培訓Division - Name - Date - Language2培訓內容培訓內容n變頻器基本原理n施耐德變頻器概述n總結和答疑Division - Name - Date - Language3培訓內容培訓內容n變頻器基本原理變頻器基本原理n施耐德變頻器概述n總結和答疑Division - Name - Date - Language4變頻器基本原理變頻器基本原理n 旋轉電機的分類：o直流電機o交流電機交流異步電機，又稱感應電動機交流同步電機，有同步電動機和同步發電機之分n 目前工廠中小型電機絕大多數是異步電動機

2、o直流電機用于大功率驅動，但有被取代的趨勢o異步電機制造成本低，維護方便，控制簡單Division - Name - Date - Language5變頻器基本原理變頻器基本原理n 電機轉速的公式：n 式中： n1 為電機的同步速n 例如：對于工頻50Hz電源供電的異步電機，2極，4極，6極電機的同步轉速分別為3000rpm, 1500rpm, 1000rpm。n 實際異步電機的額定轉速通常為29*rpm，14*rpm，9*rpm，7*rpm，與同步速之間的差別即為滑差。n 同步電機沒有滑差，也就是轉子（永磁磁體）轉速與定子磁場保持相同。)1 (1snnpfn12011nDivision -

3、Name - Date - Language6變頻器基本原理變頻器基本原理n 從以上公式看，調節轉速的最佳方法是調節供電電源的頻率。n 調節供電電源頻率的裝置就稱為變頻器。n 用變頻器調速的優勢是控制簡單，穩定性好，效率高。n 變頻器的英文標識為VSD, VFD, Converter, Inverter, Speed Drive等等n 實際也稱為VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency,原因是在改變電源頻率的同時，必須保證供電電壓同時改變。Division - Name - Date - Language7變頻器基本原理變頻器基本原理n 標準低壓變頻器

4、的結構是交直交電壓型的。n 進線端子n EMC濾波器n 整流橋n 儲能電容n 預充電回路n 制動晶體管n 制動電阻及其保護n 逆變橋n 電流互感器n 出線端子Division - Name - Date - Language8變頻器的主回路變頻器的主回路進線進線n 變頻器的進線電源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是單相200240V；也可以是690V。n 電源電壓在690V以下稱為低壓變頻器，1000V以上稱為中壓或高壓變頻器。n 進線電源的相序不影響電機的轉向。Division - Name - Date - Language9變頻器的整流回路變頻器的整流回路整流橋整

5、流橋n 大多數變頻器采取三相全波整流，整流器件為功率二極管。n 三相全波整流獲得的直流輸出電壓為進線電壓有效值的1.35倍，例如電網電壓為400V，則這時直流母線電壓為540V左右。但隨著負載的波動，直流母線電壓也會波動。Division - Name - Date - Language10預充電電阻和預充電接觸器預充電電阻和預充電接觸器n 上電瞬間，整流橋輸出端將產生峰值1.414U的電壓，對儲能電容快速充電。n 為了保護儲能電容，需要在直流母線中串聯一個電阻。在變頻器上電時，整流橋通過該電阻向整流橋充電，充電結束后，用接觸器將該電阻旁路掉。n 該電阻稱為預充電電阻，該接觸器稱為預充電接觸器

6、或預充電繼電器。Division - Name - Date - Language11變頻器的儲能電容變頻器的儲能電容n 變頻器運行過程中需要相對穩定的直流母線電壓，用儲能電容保證。n 該電容的形式為電解電容，對于中大功率變頻器，需要將多個電容并聯。n 當變頻器處于過載的過程中，瞬間會把直流母線電壓拉低；處于發電（制動）過程中，瞬間會升高直流母線電壓，若太高變頻器則停止輸出。n 有些應用中，為了提高變頻器的動態能力，或者在斷電瞬間保持變頻器斜坡停車，需要外加蓄電池或電容，需要考慮回路其它部件的承受能力。Division - Name - Date - Language12直流電抗器直流電抗器n

7、 直流電抗器是串聯在直流中間回路的一個或兩個扼流圈, 因其通過的電流為直流電流, 故亦成為直流扼流圈.n 直流電抗器的作用是抑制變頻器的進線電流諧波,從而減少對電網的污染.n 通常采用適當大小的直流電抗器,即可使變頻器的諧波污染減少到符合標準,這是一種低成本的方案.Division - Name - Date - Language13制動單元和制動電阻制動單元和制動電阻n 制動單元是一個或一組晶體管,與制動電阻串聯之后,接在直流母線上.n 當直流母線電壓超過某規定電壓時,制動晶體管導通,直流母線電容和電機向制動電阻釋放能量.使直流母線電壓降低,降低到另一規定電壓后,制動晶體管截止.所以制動電阻

8、的作用是能耗制動.n 圖中Tfr為制動晶體管,PA-PB連接制動電阻。Division - Name - Date - Language14變頻器的主回路變頻器的主回路 逆變橋逆變橋n 逆變橋是變頻器的核心部分,其作用是將直流電壓通過6個橋臂可控硅的反復輪流通斷形成所需要的幅值和頻率變化的三相交流輸出電壓.n 逆變橋的橋臂的可控硅的類型主要是IGBT絕緣珊雙極型晶體管.Division - Name - Date - Language15變頻器的輸出波形變頻器的輸出波形n 輸出電壓波形為脈沖波，其形成機制稱為脈寬調制技術n 輸出電流波形接近正弦波，諧波成分為導致變頻器輸出干擾的主要原因。n 開

9、關頻率的概念和影響。Division - Name - Date - Language16恒轉矩區與恒功率區恒轉矩區與恒功率區T/Tn1.751.701.501.2510.950.750.500.2500.10.1253050607590100120F(Hz)23141自冷卻電機:連續可用轉矩2強迫通風電機:連續可用力矩3瞬態過轉矩(對變轉矩應用限制為 1.1 Tn)4恒功率段的超速力矩Division - Name - Date - Language17負載類型負載類型n 變頻器的選型和應用, 首先要考慮的就是負載的類型n 負載可以分為三大類o恒轉矩負載例如輸送帶,提升,鉆床,擠出機,容積泵

10、o變轉矩負載例如離心風機, 離心泵o恒功率負載例如磨床, 高速車床, 繞線筒等n 根據不同的負載類型,以及其它功能和性能的要求,選擇對應系列的變頻器Division - Name - Date - Language18恒轉矩負載恒轉矩負載n 在整個運行的速度范圍內,需要相同大小的負載n 當轉速變化時,負載轉矩保持不變n 所需功率與轉速成正比n 通常轉速限制在基本頻率以內Division - Name - Date - Language19變轉矩負載變轉矩負載n 負載轉矩是轉速的函數:在低速下需要較小的轉矩, 而在高速下需要較大的轉矩n 只有兩類典型的負載:離心泵和離心風機n 額定轉速以下o設備

11、產生的流量與泵或風機的轉速成正比o設備產生的壓力與泵或風機轉速的平方成正比o設備消耗的功率與泵或風機轉速的立方成正比Division - Name - Date - Language20變轉矩負載變轉矩負載n 對于變轉矩的離心風機和泵,所需功率與流量成正比是節能的原理所在.n 當所需的流量為額定流量的一半時,意味著所需要的功率僅僅為額定功率的八分之一.n 成年累月地積累下來,形成巨大的節能潛力.Division - Name - Date - Language21恒功率負載恒功率負載n 通常恒功率段是指在電機的基本頻率之上n 對于一個恒功率負載,實際上負載轉矩是負載物理尺寸的函數n 在轉速較低

12、時需要的轉矩較高,在轉速較高時,需要的轉矩較低.n 負載轉矩與轉速成反比,其乘積,亦即功率為恒定值,稱為恒功率負載.Division - Name - Date - Language22n 變頻器對電機有多種控制模式n 不同的控制模式可以使變頻器適用于各種類型的電機和機械，可以獲得不同的靜態和動態性能n 電機控制模式包括：o開環V/F模式（壓頻比模式）o開環磁通矢量控制模式（SVC）o閉環速度控制模式（FVC）o轉矩控制模式（TC）o同步電機控制模式（開環和閉環）電機控制模式電機控制模式Division - Name - Date - Language23培訓內容培訓內容n變頻器基本原理n施耐

13、德變頻器概述施耐德變頻器概述n總結和答疑Division - Name - Date - Language24施耐德變頻器概況施耐德變頻器概況 ATV 312 0.3715KW ATV61 風機泵類變頻器 ATV 12ATV71 高力矩應用變頻器ATV21（HVAC專用0.3775KWn15kwn2.2 kwn1400kwn630kwn500kwn75kwn7.5kwATV3020.37kW7.5kW廣泛的行業應用廣泛的行業應用OEM相相對對簡簡單單應應用用復復雜雜高高要要求求ATV32高端書本型0.1815KWDivision - Name - Date - Language25ATV312

14、小功率通變頻器小功率通變頻器 操控自如，溝通無界操控自如，溝通無界n 應用于0.1815KW三相異步電動機的通用型變頻器o最簡單操作方式：自帶7段碼操作與監視界面LED明晰的參數菜單立即配置控制源和給定源o最實用標準配置：6 邏輯輸入，2繼電器輸出，3模擬輸入，1模擬量輸出，均可編程和配置內置制動單元帶本地控制起停按鈕和電位器旋鈕o通訊協議：自帶MODBUS和CANOPEN接口，無需添加其他卡件。可通過選件連接到其他通訊總線Division - Name - Date - Language26n提升通訊能力：oCANopen 菊花鏈, ProfibusDP，DeviceNet；n簡約的用戶界面

15、:o通過手機進行參數配置 (Bluetooth)o直觀的導航按鍵，圖形操作終端o自身面板操作n強大而豐富的功能-針對應用開發的特定功能n通過自整定實現優化的特性ATV312小功率通變頻器小功率通變頻器 操控自如，溝通無界操控自如，溝通無界Division - Name - Date - Language27n關注性能 在工業環境中簡單而緊湊的機械中；n關注集成 在設備的PLC構架中；n關注人與變頻的互動o通用的人機界面實現溝通； o藍牙通訊n關注環境性能n關注用戶友好關注用戶友好 o提升用戶操作性能ATV312小功率通變頻器小功率通變頻器 操控自如，溝通無界操控自如，溝通無界簡化簡化 操作操作

16、 為了提升機器的性能為了提升機器的性能Division - Name - Date - Language28n 應用于0.1815KW三相異步電動機的通用型變頻器o驅動能力：頻率范圍：0.5500HZ瞬時過力矩：170%60秒-200%2秒 電機額定轉矩制動能力：連續輸出100%電機轉矩，可過載150%60秒o適用行業： - 物料處理 - 包裝 - 專用機械 - 泵和風機ATV312小功率通變頻器小功率通變頻器 操控自如，溝通無界操控自如，溝通無界Division - Name - Date - Language29ATV302小型通用變頻器小型通用變頻器 聰慧于心聰慧于心 穩健于行穩健于行n

17、 應用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器o最典型功率段：0.377.5KWo最簡單操作方式：自帶7段碼操作與監視界面明晰的下拉菜單立即配置控制源和給定源o最實用標準配置：6 邏輯輸入，2繼電器輸出，3模擬輸入，1模擬量輸出，均可編程和配置內置制動單元帶本地控制起停按鈕和電位器旋鈕Division - Name - Date - Language30ATV302小型通用變頻器小型通用變頻器 聰慧于心聰慧于心 穩健于行穩健于行n 應用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器o最通用功能：8段預置速PI調節寸動各種停車方式o最皮實環境承受能力：全范圍電路板加強涂層（防水霧，防塵

18、土，防腐蝕）-10-+50滿負荷運行，可高至60降容使用可并排安裝電源電壓：380-15%-500+10%Division - Name - Date - Language31ATV302小型通用變頻器小型通用變頻器 聰慧于心聰慧于心 穩健于行穩健于行n 應用于0.377.5KW三相異步電動機的通用型變頻器o最佳驅動能力：速度范圍：1:100（矢量控制），1:50（V/F控制）瞬時過力矩：170%60秒-200%2秒 電機額定轉矩制動能力：連續輸出100%電機轉矩，可過載150%60秒o最適用機械配套行業：陶瓷，玻璃，木工等建材機械銑刨磨鍛沖鉆等機床工具波峰焊，電鍍，PCB等電子機械包裝，印刷

19、，食品，塑機等輕型機械Division - Name - Date - Language32ATV302小型通用變頻器小型通用變頻器 聰慧于心聰慧于心 穩健于行穩健于行內在內在價值價值優勢優勢nIGBT器件器件n電壓寬度電壓寬度n工作溫度工作溫度n加強涂層工藝加強涂層工藝n參數設置參數設置n內部元器件內部元器件n貨期貨期n服務服務n同級別最高過轉矩能力同級別最高過轉矩能力n最廣電壓（最廣電壓（380V500V）n最寬溫度（最寬溫度（-10 +50 ）n適應各種環境可靠運行適應各種環境可靠運行n簡捷、淺顯簡捷、淺顯n品質優異，穩定可靠品質優異，穩定可靠n4大物流中心庫存，貨期迅捷大物流中心庫存，

20、貨期迅捷n全國快速響應全國快速響應n出力到位，源源不斷出力到位，源源不斷n適合各種電源不穩定地區適合各種電源不穩定地區n高溫不降容，系統運行穩定高溫不降容，系統運行穩定n促進客戶產品環境適應能力，增加附加值促進客戶產品環境適應能力，增加附加值n加快調試，贏得時間加快調試，贏得時間n穩固壽命，長期運行，節省成本穩固壽命，長期運行，節省成本n幫助節約工期、提高效率，贏得競爭幫助節約工期、提高效率，贏得競爭n幫助提升客戶品牌形象幫助提升客戶品牌形象ATV302的客戶價值的客戶價值Division - Name - Date - Language33ATV61/71 功率范圍功率范圍n ATV61/7

21、1覆蓋的電機功率范圍從0.75KW至630KW560/KW，690v系列可達2400KW/2000KWn 三個子系列：o0,75 - 630 kW 380/480V ; UL Type 1/ IP20電壓380V三相o0,75 - 90 kW 200/240V ; UL Type 1/ IP20電壓220V三相o0,75 - 90 kW 380/480V ; UL Type 12/ IP54電壓380V三相，高防護等級IP54n 所有規格均標配圖形操作終端n ATV61/71的75KW以下規格還可以帶有個4位7段碼顯示單元，訂貨時可帶圖形操作終端，也可不帶圖形操作終端（型號后帶Z）。ATV71

22、/61通用通用&工程型變頻器工程型變頻器 強勢驅動強勢驅動 縱橫馳騁縱橫馳騁Division - Name - Date - Language34ATV61/71 環境適應環境適應n 環境溫度：o運行：-10C-+50C,不降容，最高可達60C,降容o可緊湊式并排安裝，考慮降容o儲存：-25C-+70Cn 相對濕度：5-95%，無凝露或滴水n 最大工作高度：o1000米，不降容o1000-3000米，沒升高100米，降容1n 所有規格的線路板帶有三防涂層，還可以定購帶加強涂層的產品Division - Name - Date - Language35o6種語言，中文作為標準語言中文作為

23、標準語言o可以顯示 8 行24個字符o通過導航鍵導航鍵設置菜單導航 o顯示參數參數變化和狀態 本地控制本地控制控制o診斷：保留最近發生的保留最近發生的8次故障次故障o存儲和拷貝和拷貝4套配置o功能能鍵o多變頻的操作方式變頻的操作方式 o用戶自定義菜單或參數菜單或參數中文圖形操作終端中文圖形操作終端Division - Name - Date - Language36ATV61/71 電磁兼容性和諧波對策電磁兼容性和諧波對策n 為了減少變頻器的電流諧波污染，ATV61/71采取措施削弱：oATV61(71)HD18HD75N4內置DC電抗器，使進線電流限制在輸出電流的1.1倍以內。若外加DC電抗

24、器或AC進線電抗器選件，可以限制THDI33%oATV61(71)HD90HC63N4標配DC電抗器，限制THDI33%o若需要整體滿足電網質量標準IEEC519，可選用正弦波濾波器附件。P (kW) 15kW 75kW 500kW 可選 3%電抗器ATV12ATV312ATV71ATV71可選 3%電抗器ATV71集成集成 3%電抗器電抗器Irms減少減少60%THD =48% 符合標準符合標準 內置內置 1%電抗器電抗器Irms減少減少30%Division - Name - Date - Language37ATV61 風機泵類應用專用功能風機泵類應用專用功能n 可調節能比，2點或5點平

25、方V/F曲線n 帶有速度檢測的自動跟蹤旋轉負載n 根據不同轉速的電流限幅自適應n 內置PID調節器，靈活的給定，反饋，監視和診斷以及手動/自動切換n 電能計數和運行時間計數n 流體缺失檢測，零流量檢測，流量限制n 休眠功能和喚醒功能n 物理量顯示的客戶定制：如bar,l/s,C，m3/s等n 通過調整開關頻率（最高可達16KHz),可以有效地抑制電磁噪聲和諧振，開關頻率的調整可以在運行中調整，也可以根據負載情況和電機熱狀態自動隨機調節。水處理水處理地鐵隧道機場地鐵隧道機場Division - Name - Date - Language38ATV71 應用行業專用功能應用行業專用功能n 完美的

26、抱閘控制邏輯，制動狀態反饋n 基于限位開關管理的定位n 高速提升和稱重功能n 直流母線連接n 電動電位器與圍繞給定的電動電位器n 完善的PID調節n 轉矩控制，主從控制和負荷分配n 線路接觸器控制和出線接觸器控制，接觸器狀態反饋n 5種電機控制模式，ENA系統n 故障禁止和緊急撤離n 欠壓管理和直流母線供電冶金冶金電力電力Division - Name - Date - Language39ATV61/71 人機接口人機接口n 標準配置遠程操作終端n 18.5KW(ATV61)/15KW(ATV71)以下，還集成一個4位7段碼顯示終端n 基于Windows界面的PowerSuite軟件o直接連

27、接oEthernet網絡連接oModem或藍牙無線連接n 快速編程o宏配置：起動-停止，泵和風機，總線連接，PID調節等(ATV61)；起動-停止，一般應用，主從控制，總線連接，轉矩控制，提升等(ATV71)o“簡單啟動”菜單o分級結構下拉菜單o直接訪問o參數保存和拷貝Division - Name - Date - Language40ATV61/71 系統集成及通訊系統集成及通訊n 集成了兩個Modbus或CANopen端口n 可以集成于主流工業通訊網絡oEthernet TCP/IPoFipiooModbus/UnitelwayoModbus PlusoProfibus DPoDevice Netn 控制部分可以獨立供電， 保證通訊的連續性Division - Name - Date - Language41ATV61/71 控制端子控制端子n 本體控制端子o6個可編程邏輯輸入源型/漏型/懸浮可設定LI6可設置為PTC輸入o2個可設定模擬輸入