通用变频器原理及应用.ppt

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1、通用变频器原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系7/31/20211学习情境2：变频器的结构、原理分析-17/31/20212学习情境2：变频器的结构、原理分析-1知识目标：1、了解矢量控制变频器基本原理；2、认识通用变频器在采用不同分类方法的各类型变频器的特性；3、掌握通用变频器的基本结构、原理；4、掌握通用变频器的SPWM控制的实现和优势。能力目标：1、掌握IGBT-SPWM-VVVF交流调速系统组成。2、掌握SPWM、矢量调制方式下V/F曲线测定方法。2.1概述2.1.1变频调速概述1.前言直流调速系统具有较优良的静、动态性能指标，因此，在过去很长时期内，调速传动领域大多为直流电

2、动机调速系统。如今，由于全控型电力电子器件（如BJT、IGBT）的发展、SWPM专用集成芯片的开发、交流电动机矢量变换控制技术以及单片微型计算机的应用，使得交流调速的性能获得极大的提高，在许多方面已经可以取代直流调速系统，特别是各类通用变频器的出现，使交流调速已逐渐成为电气传动中的主流。7/31/20214通用变频器具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、功率因数高、操作方便且便于同其他设备接口等一系列优点，因此应用越来越广泛，社会经济效益十分显著。2.目前国内主流的变频器目前,市场主流的变频器种类有:ABB公司ACS系列、西门子公司的MICROMASTER系列和6SE70系列、富

3、士电机公司的FRN-G9S/P9S系列、三菱电机公司的FRA540/FR-F540系列、安川公司的VS-616G5系列、三肯公司的SAMCO-I/IP系列等。7/31/20215（1）西门子图2-1MICROMASTER4(MM4)系列（通用型变频器）图2-2SIMOVERTMASTERDRIVES6SE7系列（工程型变频器）7/31/20216（2）ABB图2-3ACS600、ACS800、ACS1000系列（3）三菱图2-4FR-A540、FR-F540、FR-A241E、FR-F700系列7/31/202173.交流调速传动概述目前人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交

4、流电动机的变频调速传动。除变频以外的另一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，虽然仍在特定场合有一定的应用，但由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。交流调速传动控制技术之所以发展得如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（PulseWidthModulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。7/31/202182.1.2通用变频器概述众所周知，直流调速系统具有较为优良的静、动态性能指

5、标。在很长的一个历史时期内，调速传动领域基本上被直流电动机调速系统所垄断。直流电动机虽有调速性能好的优越，但也有一些固有的难于克服的缺点，主要是机械式换向器带来的弊端。1.直流电动机与交流电动机的比较7/31/20219（1）直流电动机的缺点维修工作量大，事故率高；容量、电压、电流和转速的上限值，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；使用环境受限，特别是在易燃易爆场合难于应用。（2）交流电动机的优点容量、电压、电流和转速的上限，不像直流电动机那样受限制；结构简单、造价低；坚固耐用，事故率低，容易维护。7/31/202110但交流电动机的最大缺点是调速困难，简单调速方

6、案的性能指标不佳。随着交流电动机调速的理论问题的突破和调速装置（主要是变频器）性能的完善，交流电动机调速性能差的缺点已经得到了克服。目前，交流调速系统的性能已经可以和直流调速系统相匹敌，甚至可以超过直流系统。7/31/20211160年代中期，普通晶闸管、小功率晶体管的实用化，使交流电动机变频调速也进入了实用化。采用晶闸管的同步电动机自控式变频调速系统、采用电压型或电流型晶闸管变频器的笼型异步电动机调速系统（包括不属变频方案的绕线转子异步电动机的串级调速系统）等先后实现了实用化，使变频调速开始成为交流调速的主流。2.通用变频器的发展7/31/202112此后的20多年中，电力电子技术和微电子技

7、术以惊人的速度向前发展，变频调速传动技术也随之取得了日新月异的进步。这种进步，突出表现在：（1）变频装置的大容量化对一些大型生产机械的主传动，直流电动机在容量等级方面已接近极限值，采用直流调速方案无论在设计和制造上都已十分困难。为了适应大容量的高压电动机，采用直接高压型PWM变频器来控制高压电动机，发展较迅速。如下图2-5所示。7/31/202113图2-5GTO三电平电压型PWM变频器主电路7/