《变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第一章 通用变频器基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频调速 教学课件 ppt 作者 陈立香主编 1_第一章 通用变频器基础（312页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、陈立香 主编,变频调速,第一章 通用变频器基础,本章应知,本章应会,第一节 通用变频器的基本认识,一、 认识三菱变频器 1.变频器的组成部件,图1-1 变频器的外观,第一节 通用变频器的基本认识,1) 变频器的外观如图1-1所示。 2) 变频器前盖板及操作面板，如图1-1所示。 拆卸前盖板和操作面板后的结构如图12所示。,图1-2 拆去盖板后的结构 a)前盖板 b)主机 c)参数单元,第一节 通用变频器的基本认识,2.功能单元简介 通用变频器的功能单元根据变频器生产厂家的不同而千差万别，但是它们的基本功能相同。 1)显示频率、电流、电压等参数。 2)设定操作模式、操作命令、功能码等。 3)读取
2、变频器运行信息和故障报警信息。 4)监视变频器运行状况。 5)变频器运行参数的自整定。 6)故障报警状态的复位。,第一节 通用变频器的基本认识,三菱公司FRA500系列变频器的操作面板（FRDU04）的名称和功能如图13所示，各按键的功能及单位显示和操作状态显示见表11和表12。,图1-3 操作面板(FRDU04)的名称和功能,第一节 通用变频器的基本认识,表1-1 各按键的功能,第一节 通用变频器的基本认识,表1-1 各按键的功能,第一节 通用变频器的基本认识,表1-2 单位显示和操作状态显示,3.通用变频器的铭牌 通用变频器的铭牌如图14所示。,第一节 通用变频器的基本认识,图1-4 通用
3、变频器的铭牌,第一节 通用变频器的基本认识,4.外观和结构 变频器的外观和结构如图15所示。,图1-5 变频器的外观和结构 a)前视图 b)无前盖板 注：7.5kW以下变频器装有内置制动电阻,第一节 通用变频器的基本认识,二、 变频器的拆装 1.前盖板的拆卸与安装 (1)拆卸 1)手握着前盖板上部两侧向下用力推。 2)握着向下的前盖板向身前拉，就可将其拆下，即使带着PU单元(FRDU04/FRPU04)时也可以连参数单元一起拆下，如图1-6所示。,图1-6 前盖板的拆卸与安装,第一节 通用变频器的基本认识,(2)安装 1)将前盖板的插销插入变频器底部的插孔中。 2)以安装插销部分为支点将盖板完
4、全推入机身。 注意：安装前盖板前应拆去操作面板，安装好盖板后再安装操作面板。 (3)注意事项 1)不要在带电的情况下拆卸操作面板。 2)不要在带电时进行拆装。 3)抬起时要缓慢轻拿。 2.操作面板的拆卸与安装,第一节 通用变频器的基本认识,(1)拆卸 一边按着操作面板上部的按钮，一边拉向身前，就可以拆下，如图1-7所示。,图1-7 操作面板的拆卸与安装,(2)安装 安装时，垂直插入并牢固装上。 3.连接电缆的安装 1)拆去操作面板。,第一节 通用变频器的基本认识,2)拆下连接标准插座转换接口(将拆下的标准插座转换接口放置在标准插座转换接口隔间处)。 3)将电缆的一端牢固插入机身的插座上，将另一
5、端插到PU单元上，如图1-8所示。,图1-8 连接电缆的安装,第一节 通用变频器的基本认识,三、变频器的应用 变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一，它的应用主要在以下几个方面。 1.在节能方面的应用 风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可以达到20%60%，这是因为风机、泵类负载的耗电功率基本与转速的三次方成比例。 2.在自动化系统中的应用,第一节 通用变频器的基本认识,由于变频器内置有32位或16位的微处理器，具有多种算术逻辑运算和智能控制功能，输出频率精度高达01%001%，还设置有完善的检测、保护环节，因此，在自动化系统中获得广泛的应用。 3.在提高工艺水平和产品质量方面
6、的应用 变频器还可以广泛应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，它可以提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。 四、变频器的分类,第一节 通用变频器的基本认识,变频器即电压频率变换器，是一种将固定频率的交流电变换成频率电压连续可调的交流电，以供给电动机运转的电源装置。 1.按变频的原理分类 变频器 (1)交-交变频器 单相交-交变频器的原理框图如图1-9a所示。,图1-9 单相交-交变频器电路及输出电压波形,第一节 通用变频器的基本认识,(2) 交-直-交变频器 交-直-交变频器又称为间接变频器，它是先将工频交流电通过整流器变换成直流电，再经逆变器将直流电
7、变成频率和电压可调的交流电。,图1-10 交-直-交变频器的原理框图,1) 交-直-交变频器根据直流环节的储能方式，又分为电压型和电流型两种。,第一节 通用变频器的基本认识, 电压型变频器。在电压型变频器中，整流电路产生的直流电压，通过电容进行滤波后供给逆变电路。由于采用大电容滤波，故输出电压波形比较平直，在理想情况下可以看成一个内阻为零的电压源，逆变电路输出的电压为矩形波或阶梯波。电压型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。电压型变频器的主电路结构如图1-11a所示。,图1-11 电压型和电流型变频器的主电路结构 a)电压型变频器 b)电流型变频器,第一节 通用变频器的基本认识
8、, 电流型变频器。当交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻很大，对负载来说基本上是一个电流源，逆变电路输出的交流电流是矩形波。电流型变频器适用于频繁可逆运转的变频器和大容量的变频器。电流型变频器的主电路结构如图1-11b所示。 2) 根据调压方式的不同，交-直-交变频器又分为脉幅调制和脉宽调制两种。,第一节 通用变频器的基本认识, 脉幅调制(PAM)。PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式，是一种改变电压源的电压Ed或电流源的电流Id的幅值进行输出控制的方式。因此，在逆变器部分只控制频率，整流器部分只控制输出电压或电流。采
9、用PAM调节电压时，变频器的输出电压波形如图1-12所示。,图1-12 用PAM方式调压, 脉宽调制(PWM)。,第一节 通用变频器的基本认识,PWM(Pulse Width Modulation)方式，指变频器输出电压的大小是通过改变输出脉冲的占空比来实现的。目前，使用最多的是占空比按正弦规律变化的正弦波脉宽调制，即SPWM方式。用PWM方式调压输出的波形如图1-13所示。,图1-13 用PWM方式调压输出的波形 a)调制原理 b)输出电压波形,2.按变频器的控制方式分类 (1)U/f控制变频器 U/f控制又称为压频比控制。,第一节 通用变频器的基本认识,(2) SF控制变频器 SF控制即转
10、差频率控制，是在U/f控制基础上的一种改进方式。 (3) VC变频器 VC(Vector Control)即矢量控制，是20世纪70年代由德国人Blaschke首先提出来的对交流电动机一种新的控制思想和控制技术，也是异步电动机的一种理想调速方法。 矢量控制方式使异步电动机的高性能成为可能。 3.按用途分类 对一般用户来说更为关心的是变频器的用途，根据用途的不同对变频器进行如下分类。,第一节 通用变频器的基本认识,(1)通用变频器 顾名思义，通用变频器的特点是其通用性。 1)简易型通用变频器。 2)高性能通用变频器。 (2) 专用变频器 1) 高性能专用变频器。 2) 高频变频器。 3) 高压变
11、频器。,第一节 通用变频器的基本认识,高压大容量变频器主要有两种结构形式：一种是用低压变频器通过升降压变压器构成，称为“高低高”式变压变频器，亦称为间接式高压变频器；另一种采用大容量GTO（门极关断）晶闸管或IGCT（集成门极换流晶闸管）串联方式，不经变压器直接将高压电源整流为直流，再逆变输出高压，称为“高高”式高压变频器，亦称为直接式高压变频器。 五、变频器的额定参数 1.变频器的额定值,第一节 通用变频器的基本认识,(1) 输入侧的额定值 输入侧的额定值主要是电压和相数。 1)380V50Hz，三相，这是绝大多数。 2)200230V50Hz或60Hz，三相，主要用于某些进口设备中。 3)
12、200230V50Hz，单相，主要用于精细加工和家用电器。 (2) 输出侧的额定值 1)输出电压额定值UN。 2)输出电流额定值IN。,第一节 通用变频器的基本认识,3)输出容量 SN(kVA) 。 SN=UNIN 4)配用电动机功率PN(kW) 。 PN=SNMcosM 5)过载能力。 六、变频器的构成 变频器的内部结构框图如图114所示。,图1-14 变频器内部结构框图,第一节 通用变频器的基本认识,1.主控电路 (1) 主控电路的基本任务 1) 接收各种信号。 在功能预置阶段，接收对各功能的预置信号。 接收从键盘或外接输入端子输入的给定信号。 接收从外接输入端子输入的控制信号。 接收从电
13、压、电流采样电路以及其他传感器输入的状态信号。 2) 进行基本运算。 进行矢量控制运算或其他必要的运算。,第一节 通用变频器的基本认识, 实时地计算出SPWM波形各切换点的时刻。 3) 输出计算结果。 输出至逆变器件模块的驱动电路，使逆变器件按给定信号及预置要求输出SPWM电压波。 输出给显示器，显示当前的各种状态。 输出给外接输出控制端子。 (2) 主控电路的其他任务 1) 实现各项控制功能。 2) 实施各项保护功能。 停止发出SPWM信号，使变频器中止输出。,第一节 通用变频器的基本认识, 向输出控制端输出报警信号。 向显示器输出故障原因信号。 2.控制电源、采样及驱动电路 (1) 控制电
14、源 控制电源为以下各部分提供稳压电源。 1) 主控电路：主控电路以微机电路为主体，要求提供稳定性非常高的0+5V电源。 2) 外控电路： 为给定电位器提供电源，通常为0+5V或0+10V； 为外接传感器提供电源，通常为0+24V。,第一节 通用变频器的基本认识,(2)采样电路 采样电路的作用主要是提供控制用数据和保护采样。 1) 提供控制用数据。 2) 提供保护采样。 (3) 驱动电路 用于驱动各逆变管。 3.整流电路 整流电路的功能是将交流电转换为直流电，变频器中应用最多的是三相桥式整流电路。 (1)不可控整流电路 1)不可控整流电路的原理分析。,第一节 通用变频器的基本认识,图115所示为
15、三相桥式整流电路，为分析电路工作原理方便，我们以电阻负载为例。,图1-15 三相桥式整流电路及电压波形,第一节 通用变频器的基本认识,2)不可控整流电路使用的元器件。 电力二极管(PD)是指可以承受高电压大电流具有较大耗散功率的二极管。,图1-16 电力二极管的图形符号、外形和特性曲线 a)图形符号 b)螺旋式二极管外形 c)平板式二极管外形 d)伏安特性曲线,(2)可控整流电路 将图1-15所示三相桥式整流电路中的二,第一节 通用变频器的基本认识,极管换为晶闸管，就成为三相桥式全控整流电路，如图1-17所示。,图1-17 三相桥式全控整流电路,第一节 通用变频器的基本认识,图1-18 三相桥
16、式全控整流电路当 0时的电压波形,第一节 通用变频器的基本认识, 三相全控桥整流电路任一时刻必须有两只晶闸管同时导通，才能形成负载电流，其中，一只在共阳极组，另一只在共阴极组。 整流输出电压ud波形是由电源线电压uRS、uRT、uST、uSR、uTR和uRS的轮流输出所组成的。晶闸管的导通顺序为(VT6和VT1)(VT1和VT2)(VT2和VT3)(VT3和VT4)(VT4和VT5)(VT5和VT6)。 6只晶闸管中每管导通120，每间隔60有一只晶闸管换流。 1)对触发脉冲的要求。,第一节 通用变频器的基本认识, 采用单宽脉冲触发，使每一个触发脉冲的宽度大于60而小于120，这样在相隔60要换相时，即后一个脉冲出现的时刻，前一个脉冲还未消失，因此在任何换相点均能同时触发相邻两只晶闸管。例如，在触发VT2时，由于VT1的触发脉冲t1还未消失，故VT2与VT1同时被触发导通。,第一节 通用变频器的基本认识,
