通用变频器及其应用技术课件.ppt

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1、第四章通用变频器及其应用技术一、变频器概述二、变频器基本原理三、变频器的保护功能四、变频器的干扰及预防措施五、变频器应用变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无级调速。变频器可把固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。VVVF(VariationVoltageVariationFrequency)频率可变、电压可变。随着电力电子技术的发展，出现了高耐压、大功率、具有自关断的全控型电力电子器件，它具有驱动功率小、开关频率高等特点，应用在逆变电路中可极大提高变频的性能。脉宽调制（PWM)变频就是把通讯系统中的调

2、制技术推广应用到交流变频中，可使变频器具有良好的输出波形，降低了噪声和谐波，提高了系统的性能。采用全数字微机控制技术，使变频器减小了体积、降低了成本、提高了效率、增强了功能。以上三种技术的应用，使电机基本能够平稳运行、无噪声、无抖动。交流变频调速已成为电气调速传动的主流。目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且已扩展到了工业生产的所有领域，以及空调器、洗衣机、电冰箱等家电中。一、变频器概述（一）变频器的功用变频器的功用是将频率固定(通常为工频50HZ)的交流点(三相的或单相的)交换成频率连续可调的三相交流电源。变频器的输入端(R,S,T)接至频率固定的三

3、相交流电源，输出端(U,V,W)输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电机。（二）变频器主要功能1、软启动马达2、调频调压调电流3、空（轻）载时能在维持转速的时候减少电流（节能）变频器总体来说用在启动频繁的马达上，节能效果明显！2.控制方式控制方式大体分为开环控制及闭环控制。开环控制有U/f电压与频率成正比的控制方式闭环有转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制。现在矢量控制可以实现与直流机电枢电流控制相媲美，直接转矩控制直接取交流电动机参数进行控制，其方便准确精度高。二、变频器基本原理（一）变频调速的构成要实现变频调速，必须有频率可调的交流电源，但电力系统却只能

4、提供固定频率的交流电源，因此需要一套变频装置来完成变频的任务。现代的变频器都是由大功率电子器件构成的。相对于旋转变频机组，被称为静止式变频装置，是构成变频调速系统的中心环节。一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电动机和控制电路3大部分组成，静止式变频装置的输入是三相式单相恒频、恒压电源，输出则是频率和电压均可调的三相交流电。变频调速系统的控制任务大多是由微处理机承担。（二）变频调速的基本要求为了充分利用铁心材料，在设计电动机时，总是让电动机在额定频率和额定电压下工作时的气隙磁通接近磁饱和值。因此，在电动机调速时，希望保持每极磁通量为额定值不变。如果过分增大磁通又会使

5、铁心过分饱和，从而导致励磁电流急剧增加，绕组过分发热，功率因数降低，严重时甚至会因绕组过热而损坏电动机。故而希望在频率变化时仍保持磁通恒定，即实现恒磁通变频调速，这样，调速时才能保持电动机的最大转矩不变。（三）变频器的分类1.按变换环节分:(1)交-交变频器把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频器。(2)交-直-交变频器先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电，又称间接式变频器。2.按电压的调制方式分:(1)PAM(脉幅调制)变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式几近绝迹。(

6、2)PWM(脉宽调制)变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦脉宽调制(SPWM)方式。3.按直流环节的储能方式分（对交直交）:(1)电流型直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。(2)电压型直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。变频器的四种控制方式1、U/f恒定控制U/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。因为是控制电压与频率之比，称为U/f控制。主要问题：（1）低速性能较差，转速极低时，电磁转矩无法克服较大的静摩擦

7、力，不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化;（2）其次是无法准确的控制电动机的实际转速。U/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。2、转差频率控制转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。另外，它有速度调节器，利用速度反馈构成闭环控制，速度的静态误差小。然而要达到自动控制系统稳态控制，还达不到