变频器技术讲座.ppt

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1、深圳华能电子有限公司变频器技术讲座主要内容：一、变频调速原理1.基础理论2.电路构成3.变频器各部分的名称及功用4.工频工况下的理论分析5.IGBT、IGCT理论、比例与区别二、变频器的安装与调试1.安装中的注意事项2.变频器对环境的要求3.调试的注意事项与技术要求三、变频器应用1.应用范围2.各种应用情况下控制电路的设计与技术要求3.应用举例四、变频器的日常维护1.日常维护内容2.变频器故障器件的判断3.对故障器件的更换深圳市华能电子有限公司第一部分、变频调速原理1、基础理论1-1.交直流调速方式比较：直流调速的缺点

2、：①维修工作量大，事故率高；②容量、电压、电流和转速上限值,均受到换向条件的制约，在一些大容量、特大容量的调速领域中无法应用；③使用环境受限，特别是在易燃易爆场合难于应用。交流调速的优点：①容量、电压、电流和转速的上限，不像直流电动机那样受限制；②结构简单、造价低；③坚固耐用，故率低，容易维护。最大缺点是调速困难，简单调速方式性能指标不佳。交流调速方案：变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等。交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动。1-2交流调速概况交流调速装置的大容量化法国ALSTHOM公司制造的

3、，用于传动裂化气体压缩机的21000kw、5900r／min的交一直一交电流型无换向器电动机已于1984年投入运行。开关器件的自关断化目前变频器中的开关器件，在容量为1500kw以下的采用IGBT；1000～7500kw的采用GTO；变频装置的高性能U／f控制方式矢量控制转矩控制PWM技术的应用改善变频器的输出波形，降低电动机的谐波损耗，减小转矩脉动，简化了逆变器的结构，加快了调节速度，提高了系统的动态响应性能。全数字控制技术的应用1．变频器中使用16位乃至32位微型机作为控制机，精度在不断提高。2．稳定性好。由于控制信息为数字量

4、，不会随时间发生漂移。3．采用大规模集成电路，系统中的硬件电路数量大为减少，相应的故障率大大降低。4．灵活性好。系统中减少硬件的支持，由软件去完成复杂的控制功能。适当地修改软件，就可以改变系统的功能或提高其性能。5．存储能力强，存储容量大，存放时间几乎不受限制，这是模拟系统不能比拟的。6．逻辑运算能力强，容易实现自诊断、故障记录、故障寻找等功能，使变频装置可靠性、可使用性、可维修性大大提高。1-3、通用变频器概况采用大功率自关断开关器件（GTO、BJT、IGBT）作为主开关器件的正弦脉宽调制式（SPWM）变频器，已经成为通用变频器

5、的主流。容量不断扩大IGBT变频器的单机容量已达1800kVA结构的小型化采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”多功能化和高性能化日益丰富的软件功能使通用变频器的适应性不断增强。应用领域不断扩大通用变频器的技术动向IGBT的应用有如下明显的效果（1）由于载波频率的提高（16kHZ或更高），负载电动机的噪声明显减小，实现了低噪声传动。（2）同样由于载波频率的提高，使电动机的电流（特别是低速时的电流）波形更加趋于正弦波，因而减小了电动机转矩的脉动和电动机的损耗；（3）由

6、于IGBT为电压驱动型，因而简化了驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性提高，成本降低。（4）主开关器件如果采用IPM，上述效果将更加明显。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）IGBT特点：栅极输入高阻抗；的输出特性饱和压降低；容量已经达到BJT的水平；驱动简单、保护容易、不用缓冲电路、开关频率高。IGBT的主要参数集电极一发射极额定电压UCES栅极一发射极额定电压UGES。UGES值大部分为+20V额定集电极电流IC。电流范围是8～400A集电极一发射极饱和电压UCE（SAT）。UCE（SAT）值约为2．5～3．5V。开关频率。可达30

7、～40kHZ。使用IGBT时注意事项IGBT的驱动级正向驱动电压UGE应该保持在15～20V，这样可使IGBT的UCE饱和值较小，降低损耗，不致损坏管子。使IGBT关断的栅极驱动电压-UGE应大于5V，如果这个负电压值大小，可能因为集电极电压变化率Du/DT的作用使管子误导通或不能关断。使用IGBT时，应该在栅极和驱动信号之间加一个栅极驱动电阻RG，如图l－28所示。如果不加这个电阻，当管子导通瞬间，可能产生电流和电压颤动，会增加开关损耗。为了保护管子，在栅极一发射极间加稳压二极管，钳制G-E电压的突然上升，当驱动电压为15V时，

8、二极管的稳压值可以为16V，如图1－28所示。这样，能起到一定的电流短路保护作用。IGBT的驱动驱动模块的外形及管脚号如图l－29所示。驱动模块管脚号的意义管脚①：连接用于反向偏置电源的滤波电容器；管脚②：驱动模块工作电源十20V；管脚③：输出驱动