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1、第一章 认识变频器项目一：了解变频器的作用变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。变频器于20世纪60年代左右问世，到20世纪80年代在主要工业化国家已广泛使用，而从20世纪90年代以来，随着人们节能环保意识的加强，变频器的应用越来越普及。自20世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中央空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要作用。1、变频器的主要功能（1）可实现软
2、起动、软停车；（2）可通过预置频率，精确地控制输出频率；（3）可通过输入电压或电流信号，及时地调节输出频率；（4）不用电路换接，即可实现正、反转控制；（5）通过降低电动机的转速，可用于节能控制；（6）高性能的矢量控制型变频器可实现恒转矩控制；（7）与PLC、触摸屏等相配合，可实现智能控制；（8）具有可切换的显示功能； （9）具有完善的电压保护、过电流保护功能。2、变频调速的优点许多生产设备由于工艺需要，要求电动机必须具有优良的调速性能。如各种机床、造纸机、轧钢机、纺织印染机、拉丝机、电线电缆生产线、卷尺生产线等。过去，交流电动机的调速控制比较困难，所以低档次的上述生产机械，一般采用滑差调速或交
3、流整流子异步机小范围调速，由于转速稳定性差、传动速度不协调等原因，造成产品报废率高，且调速范围小、能耗高。直流调速性能较好，所以高档次的上述机械一般采用直流调速。但直流电动机结构复杂、对工作环境要求较高；直流电机碳刷易磨损、碳刷架易打火而引起电机烧坏；换向器经过长时间磨檫后，铜片会越来越薄，最后导致打火击穿。国产换向器和碳刷，一般只能用半年多时间。直流电动机故障率高、保养难度大的问题，目前还没有从根本上解决，且直流调速系统体积大、耗电量大。现在，变频调速技术的日益成熟使交流变频调速正逐步取代直流调速。采用变频调速不但可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，而
4、且变频调速系统还具有优良的控制性能和显著的节能效果。3、变频调速应用实例（1）变频调速在棉纺织设备中的应用现棉纺织企业所使用的设备，大都是七、八十年代生产的设备，这些设备从机械状态来讲仍可使用相当一段时间，近期全部更新是不可能的，但对其进行部分电气传动改造是完全可行的。纺纱工艺流程中要求加工设备的电气传动稳定，点动、启动及升降调速都应平滑实现，这样才能使纤维的牵伸均匀，降低重量不匀和条干CV值。在棉纺设备旧的传动系统中，都是由皮带与齿轮来进行调速，由于电动机启动硬度的原因，在点动与启动过程中，不可避免地会出现皮带打滑，齿轮冲击等现象。在机械传动轮系中，齿轮越多，造成齿轮损伤的机率也就越大。用交
5、流变频调速技术就能够很好的解决平滑启动，消除机械启动时的冲击力，实现无级变速，满足生产工艺要求，提高成纱质量。应用此技术，在纱支品种变化的情况时，不需改变齿数比或皮带轮，设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成。（2）变频调速在水泥厂设备中的应用立窑水泥厂，生产线上的烧结风机，是主要的耗能设备，其风量是按工艺要求进行调节的。以前的水泥厂，是采用调节进风口或放风口挡板的开启度的方法来满足工艺要求的。由于该方法是以增大风阻或牺牲风机效率来达到要求的，也就是增大耗能为代价来实现风量的粗调，同时过剩的风量向空中排放，又加重了环境污染，诸多弊端一直困扰着每一家水泥厂。采用变频调速器进行锅炉引风机、鼓风
6、机、炉排机改造，既可以节约电能，降低使用煤炭的数量，延长锅炉及配套辅机的使用寿命，减少维修量，又可以避免冒黑烟，减少对环境的污染，减少工人劳动强度。（3）变频调速在中央空调控制中的应用中央空调绝大多数的时间在低负荷情况下工作，在满足中央空调系统正常工作的情况下，通过变频器控制，使冷冻水泵和冷却水泵作出相应转速调节，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比，随着转速的下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。（4）变频调速在大惯量输送车控制中的应用由于拖动系统存在着很大的惯性，在起动过程中，如果频率上升得太快，电动机转子的转速将跟不上同步转速的上升，转差n增大，引起电流的增大，甚至可能超过一定
7、限值而导致变频器跳闸，同时过大冲击力会造成运输物的挤压甚至倒塌。为了保证起动过程的平稳性，必须采用软起动。采用“S型”软起动可有效地解决加速度的快慢与运输车的运行平稳性之间的矛盾，既可减小起动电流，又能提升起动转矩。同样，为了做到平稳而精确地快速停车，可采用直流制动和再生制动配合使用的方法，即首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速，然后再转换成直流（DC）制动, 使电动机迅速停住。（5）变频调速在多单元同步联动控制系统中的应用项目二：了解变频器的结构1、变频器的分类变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸
8、管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管）的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频（PWMVVVF）调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场
9、并获得了广泛应用。变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。3
