变频器工作原理课件

欠电压故障排除
检查电源电压、缺相和主回路电压，确保电 源稳定且符合要求。
过电压故障排除
检查电源电压、减速时间和制动单元，调整 参数或更换故障部件。
过热故障排除
改善环境温度、散热条件和风扇状况，确保 变频器正常散热。
预防措施建议
定期检查
定期对变频器进行检查和维护，确保其正常运行。
参数设置
根据负载特性和使用要求合理设置变频器参数， 避免过载或超速等故障发生。
工业领域
楼宇自动化
交通运输
新能源领域
对变频器调速精度、动态响应等性能 要求较高，用于实现精确控制和节能 降耗。
对变频器可靠性、环境适应性要求较 高，用于电机车、地铁等牵引系统。
市场竞争格局概述
国内外品牌竞争
国内外变频器品牌众多，市场竞争激烈，但国内品牌 市场份额逐年提升。
技术竞争
随着电力电子技术的发展，变频器技术不断创新，产 品性能不断提升。
04
变频器安装调试与操作 维护技巧
安装前准备工作和注意事项
确认电源容量及电压等级是否符 合变频器要求
检查变频器型号、规格及附件是 否齐全
预留足够的空间进行安装，确保 通风散热良好
接地处理要符合规范，确保安全 可靠
调试过程检查项目清单
01
检查变频器接线是否正确、紧固
02 核对变频器参数设置，确保与实际负载相 匹配
频率跳变
测试变频器在负载变化时的频率跳变幅度和 恢复时间，以评估其抗干扰能力。
效率、功率因数和谐波等关键参数分析
效率
测试变频器在不同负载下的效率，以评估其 能量转换效率。
功率因数
测试变频器的输入功率因数，以评估其对电 网的影响。
谐波分析

02
变频器的基本组成与电路
变频器的基本组成
变频器主要由整流器、中间电路、逆变器和控制电路组成。
整流器的作用是将交流电转换为直流电，逆变器的作用是将直流电转换为交流电。
中间电路起到调节直流电压和电流的作用，控制电路则负责整个变频器的控制和调 节。
变频器的整流电路
整流电路是变频器的输入部分，主要 作用是将三相交流电整流成直流电。
变频器的使用注意事项与维护保养
使用注意事项
避免在变频器输出端接入电容补偿，以免引起过电流或损坏变频器。同时，要定期检查 接线端子是否松动、电缆是否破损等。
维护保养
定期对变频器进行清洁除尘，检查冷却风扇是否正常工作，定期更换过滤网等易损件， 确保变频器的正常运行。
THANKS
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《变频器教材》PPT课 件
目录
• 变频器概述 • 变频器的基本组成与电路 • 变频器的控制方式与调速原理 • 变频器的应用领域与案例分析 • 变频器的选型与使用注意事项
01
变频器概述
变频器的定义与工作原理
总结词
理解变频器的定义和工作原理是掌握其应用的基础。
详细描述
变频器是一种电力控制设备，通过改变交流电的频率来控制电动机的转速。其 工作原理基于电力电子技术和微处理器控制技术，通过改变电源的频率来实现 电动机的无级调速。
04
变频器的应用领域与案例分析
变频器在工业自动化领域的应用
总结词
广泛应用、提高效率、精确控制
详细描述
变频器在工业自动化领域中应用广泛，如电机、风机、水泵等设备的调速控制， 能够提高设备的运行效率，实现精确控制，降低能耗，提升生产效率。
变频器在电力电子领域的应用
总词

变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable
Voltage Variable Frequency） 变频器的控制对象
三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极
变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）
序 优点 号
1 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安 全
低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高 矢量控制－－－性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚 模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电
流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用
负载转矩大小于与转速无关
恒功率
变转矩
（速度越低， （速度越低，负载
负载转矩越大） 转矩越小）
机床
风机水泵
开卷机/收卷机
h
8
电气传动基础知识—交（直）流电
气传动系统的特点
直流电气传动系统特点： 控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式 性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限 电机易损坏，不适应恶劣现场 需定期维护
交流同步电动 系统复杂，性能好
机
可以和直流调速系统相媲美
晚
在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用
三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉
还是在一些性能较低的传动现场使用
h
11
变频器基础知识—变频器及其
变频器
特点

行业定制化
针对不同行业和应用场景， 开发定制化的变频器产品， 以满足特定需求并优化性能 。
感谢您的观看
THANKS
实施效果
03
通过变频器控制，实现了空调系统的智能调节，提高了室内环
境的舒适度和空调系统的能效比。
电梯控制系统应用案例
案例背景
某高层住宅电梯控制系统，需保证电梯运行平稳、快速响 应乘客需求。
解决方案
采用变频器控制电梯曳引机电机，根据电梯运行状态和乘 客需求实时调整电机转速和制动力矩，保证电梯运行平稳 、快速响应。
程序编写方法及技巧
编程语言基础
编程技巧与规范
简要介绍变频器编程所涉及的编程语 言基础，如变量、数据类型、控制结 构等。
分享一些实用的编程技巧和规范，如 代码优化、错误处理、注释规范等， 提高学员的编程效率和代码质量。
程序结构与设计
讲解变频器程序的结构和设计方法， 包括主程序、子程序、中断程序等的 设计思路和实现方法。
欠压故障
变频器输出电压过低，可能是电源电 压过低、电源缺相等原因导致。
过热故障
变频器内部温度过高，可能是散热系 统不良、环境温度过高等原因导致。
故障排除方法和步骤
识别故障现象
根据变频器的故障指示或报警信息，识别 出具体的故障现象。
排除故障
根据故障原因，采取相应的措施进行故障 排除，如更换损坏的部件、调整参数设置
实施效果
通过变频器控制，实现了电梯控制系统的精确控制，提高 了电梯的运行效率和乘客的舒适度。同时，变频器还具有 节能效果，降低了电梯的能耗和运行成本。
05
变频器维护保养与故障排 除
日常维护保养项目
清洁变频器表面
定期清除变频器表面的 灰尘、油污等杂物，保

变频器选型—选型原则
确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该
电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素， 如
选用的是通用变频器，则可以选择P型机
以下情况要考虑容量放大一档：
1、长期高温大负荷
2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场
3、目标负载波动大
4、现场电网长期偏低而负载接近额定
5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）
变频器选型—选型原则
充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。 对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则： 以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器
民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上 电网品质恶劣或容量偏小的场合 如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机 以下情况要选用交流输出电抗器 变频器到电机线路超过100米（一般原则） 以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器保护功能
由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT、电解电容等， 要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。 超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重 新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。
变频器的保护功能
T电机转矩
T负载转矩
T电机转矩>T负载转矩－－－加速运行 T电机转矩<T负载转矩－－－减速运行 T电机转矩＝T负载转矩－－－恒速运行
电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素 加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关

未来发展趋势预测和机遇挑战剖析
01
发展趋势
随着新能源、智能制造等新兴产业的快速发展，变频器市场需求将不断
增长，同时产品将向高性能、高可靠性、节能环保等方向发展。
02
机遇
国家政策的支持以及新兴市场的开拓为变频器行业带来了巨大的发展机
遇，如“一带一路”倡议、工业4.0等。
03
挑战
国际贸易环境的变化、原材料价格波动以及技术更新换代速度加快等因
作用
在工业生产中，变频器被广泛应用于电动机的速度控制和节能领域。通过调节 电源频率，变频器可以实现对电动机的无级调速，满足不同生产工艺对电机速 度的需求。
变频器分类与特点
01
分类：根据电压等级、功率大小、控制方式等，变频器可分 为低压变频器、中压变频器、高压变频器等类型。
02
特点
03
调速范围广，可实现无级调速；
03
变频器可用于太阳能、风能等新能源发电系统中，提高能源利
用效率。
案例分析：典型行业解决方案
电力行业
变频器在电力行业中的应用主要包括风力发电、火 力发电和水力发电等。通过变频器对发电机组的转 速进行精确控制，可实现电力系统的稳定运行和能 源的高效利用。
石油化工行业
变频器在石油化工行业中的应用主要包括输油泵、 压缩机、搅拌器等设备。通过变频器对设备的运行 速度进行精确控制，可实现石油化工生产过程的优 化和能源的节约。
输标02入题
对于过压和欠压故障，应检查输入电源电压是否稳定， 并调整变频器参数以适应电源电压波动。
01
Hale Waihona Puke 03在排除故障时，应注意安全操作规范，切勿带电操作 或随意拆卸变频器内部元器件。同时，建议定期对变

(1)自然采样法 (2)规则采样法
图(十) 三相SPWM变 频器输出波形
三、异步电机变频调速控制策略
变频器控制的对象是电机，首先研究电机等效图
(一)等效图: 1、转子电势: 转子电势的频率为f2 ，转子旋转后，由于转子导体与磁
场之间的相对运动速度减小，转子感应电势的频率也随之减小，此时:
f2=f1S
1、定义：利用半导体器件的开通和关断，把直流电压变成一定形状的 电压脉冲序列，以实现变频、变压及控制和消除谐波为目标的一门技术。
2、数学分析：
f (t) a0 (an cosnt bn sin nt)
n1
t 02
a 1
0
2 t 0
f (t)dt
f(t)
t 02
a 1
n
2 t 0
f (t)dt
1
4 sin ntdt
3
m
sin ntdt]
m 1
2
[
c
osn
1
c
osn
n
2
c
osn
2
]
2 n
m
(1)k1 cosnk
k 1
(4)
于是，由(3)和(4)式对于奇数n和任意的m均有:
m
bn
(1) k 1 cos nk
(5)
k 1
式中 : 0
1
2 m
2
对于奇函数，偶次谐波为零，仅有奇次谐波，即：
一.变频器的原理与组成
(一)概述:
1.定义：转换电能并能改变频率的电能转换装置。 2.交流调速技术发展的概况与趋势： 交流电机：结构简单，价低，动态响应好、维护方便，但调速困难。 直流电机：结构复杂、成本高、故障多、维护困难且工作量大；机械换向 器的换向能力限制了电动机的容量（单机容量12000kW~14000kW）、电压和 速度（最高电压1000多伏、最高转速3000r/min）。接触式的电流传输又限制 了其使用场合；电枢在转子上，电动机的效率低，散热条件差。为改善换向 能力，减小电枢漏感，转子变得粗短惯性增大，影响系统的动态响应。 交流调速飞速技术发展的原因： 电力电子器件制造技术；电力电子电路的变换技术；PWM技术，矢量控 制技术，直接转矩控制技术；微机和大规模集成电路基础的数字控制技术。

12
变频器的工作原理
7、变频器的控制回路构成：
电源板（防雷电路、开关电源电路、模块驱动和保护电路、信号采 集电路等） ——控制板（客户命令采集、各种信号处理并进行整机控制 等） —— 接口板 ——键盘板。
变频器
主回路
驱动板
控制板
接口板
键盘
硬件
软件
硬件
软件
控算软制法件
控功软制能件
参检软数测件
故 处软障 理件
? 逆变电路：由六个IGBT和它反向并联的六个续流二极管组成的三相全桥逆变 电路组成。这六个续流二极管的功能有以下三点：a,由于电动机是一种感性 负载，工作时其无功电流返回直流电源需要它们提供通路；b,降速时电动机 处于再生制动状态， 它们为再生电流提供返回直流的通路；c,逆变时它们快 速高频率地交替切换，同一桥臂的两管交替地工作在导通和截止状态，在切 换的过程中，也需要给线路的分布电感提供释放能量的通路。
d) 能进行四象限运行 。
7
变频器的工作原理
3、变频器的分类
按变频的原理，变频器分为交－交变频器和交－直－交变频器。
8
变频器的工作原理
4、变频器的分类
① 交一交变频器 它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源．其主要优点 是没有中间环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额定频 率的1／2以下，故主要用于容量较大的低速拖动系统中。
? 中间电路：主要包括缓冲电路、滤波电路、制动电路组成。滤波电路主要是 由无感电容和电解电容、均压电阻等，大功率变频器我们常常要求客户加直 流电抗器，这些都是为了消除直流中的高次谐波、提高功率因素；缓冲电路 作用缓解在上电瞬间对电解电容的冲击；制动电路的作用是在电机减速或停 机时将电机反馈回来的电能消耗掉，从而起到快速减速、保护电机和变频器 的作用。

特点
控制精度高，动态响应快；但需要较复杂的算法和较高的运算能 力。
应用场合
适用于对控制性能要求较高的场合，如数控机床、印刷通过检测定子电压和电流，实 时计算电机的磁链和转矩，并调整电压矢量的幅值和相位， 以实现电机的快速响应和高效运行。
特点
动态响应快，转矩脉动小；但对电机参数的依赖性较大， 且算法较为复杂。
出接口等。
滤波电路
对整流后的直流电进行 滤波，减小纹波电压对
逆变器的影响。
选型依据及参数设置方法
负载类型
根据负载的性质（如恒转矩负载、变转矩负 载等）选择合适的变频器类型。
控制方式
根据控制需求（如速度控制、位置控制等） 选择合适的控制方式。
额定功率
根据电动机的额定功率和负载的实际需求选 择合适的变频器容量。
04
变频器运行维护与故 障诊断
日常维护项目清单
01
检查变频器工作环境， 包括温度、湿度、粉尘 等
02
定期检查变频器内部元 器件，如电容、电阻、 电感等
03
04
检查变频器接线端子是 否松动、腐蚀，确保接 线可靠
对变频器进行定期除尘， 保持清洁
故障诊断方法及步骤
01
02
03
04
通过变频器面板查看故障代码 或故障信息
变频器在节能减排中作用
01
变频器节能原理
通过调整电机转速，实现流量、压力等负荷的匹配，从而达到节能的目
的。
02
变频器在节能减排领域的应用
变频器广泛应用于电力、冶金、石化、建材、造纸、印染等高耗能行业，
有效降低了能源消耗和污染物排放。
03
变频器与其他节能技术的结合
变频器可以与PLC、DCS等自动化控制系统相结合，实现更加精准的节

环等。
变频器故障案例分析
案例一
案例二
某工厂的变频器出现电源故障，经检查发 现电源电压过低，通过增加电源变压器解 决故障。
某车间的大型设备在使用过程中出现停机 现象，经检查发现是过载故障导致，通过 更换更大功率的变频器和电机解决故障。
案例三
案例四
某印刷厂的印刷机在使用过程中出现参数 设置错误，导致无法正常工作，通过重新 设置参数解决故障。
工作原理
控制电路通过采集输入输出信号，根据设定的控制算法，输出控制 信号，控制整流和逆变电路的工作状态。
控制电路的种类
模拟控制、数字控制等。
CHAPTER 03
变频器的故障排除
变频器常见故障及原因
01
电源故障
电源电压过高或过低，导致变频器 无法正常工作。
参数设置错误
用户在设置参数时出现错误，导致 变频器无法正常运行。
制造业
用于生产线的速度控制，提高 生产效率。
交通运输业
用于控制电机速度，实现节能 减排。
建筑行业
用于电梯、空调等设备的节能 控制。
变频器的发展趋势与未来展望
高效化
提高变频器的效率，降低能耗。
智能化
实现变频器的远程监控和智能控制。
小型化
减小变频器的体积，便于集成和安装。
多样化
开发更多类型的变频器，满足不同领域的需 求。
某化工厂的变频器受到雷电干扰导致故障 ，通过增加防雷设备解决故障。
CHAPTER 04
变频器的维护与保养
变频器的日常维护
定期检查变频器的运行状态
01
观察变频器的外观是否正常，检查接线是否牢固，以及是否有
异常声音或气味。
保持变频器的清洁

• 当再次衔接电机电缆时，应检查相序能否正确。 • 假设电机的额定电压小于传动单元额定输入电压
的1/2，那么不允许运转。在DTC 方式下电机额 定电流的范围是1/6 ... 2 ·I2hd，在SCALAR 方式 下电机额定电流的范围是0 ... 2 ·I2hd。电机控制 方式是由传动的一个参数来选择的。
• 26 MOTOR CONTROL • 30 FAULT FUNCTIONS • 31 AUTOMATIC RESET • 32 SUPERVISION • 40 PID CONTROL
〔性能优化〕
可编程的缺点维护功能 自动缺点复位。
监控极限值。
ACS800
99
9904 SCALAR
规范控制
9905
• 14 RELAY OUTPUTS
继电器输出的形状信号
• 15 ANALOGUE OUTPUTS 选择由模拟输出显示的实践信号。 •
20 LIMITS 21 START/STOP 22 ACCEL/DECEL 23 SPEED CTRL 25 CRITICAL SPEEDS
传动运转极限值。 电机启动和停顿的方式 加速和减速时间。 速度控制器的变量。〔微积分〕 危险速度区，电机不允许在这区域里运转。
根本启动过程。假设选择 ID MAGN那么自动进入下一步。 • 或选择ID Run (STANDARD 或 REDUCED) ： • 按LOC/REM 键改为本地控制 (L 显示在第一排)。 • 按启动键运转辨识励磁方式。在零速下电机励磁20-60秒。
电动机的快速启动
• 检查电机的运转方向
• 设置最小转速。
• 风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比 例添加，所以转速少许升高时也要留意〕。
日常维护与检查 对于延续运转的变频

.
VD1~VD6 组成三相不 可控整流桥， 220V系列 采用单相全 波整流桥电 路；380V 系列采用桥 式全波整流
电路。
.
1）.选用西门子哪个系列的变频 MICROMASTER器？
Micromaster430是全新一代标准变频器中的风机和 泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kw至250kw。它 按照专用要求设计，并实用内部功能互联（BiCo） 技术，具有高度可靠性和灵活性。旁路功能，断带 及缺水检测，节能运行方式等（Micromaster4系列 标准变频器 矢量型Micromaster440 节能型Micromaster430 基本型Micromaster420 紧凑型Micromaster410
.
.
3）.什么是U/f控制？说明U/f控制的原理？
❖ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电 流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果 电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回 路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压 要成比例的改变，即改变频率的同时，控制变频 器输出电压，使电动机的磁通保持一致，避免弱 磁和磁饱和现象的产生，这种控制方式多用于风 机，泵类节能型变频器。
1.变频器的分类
变频器分为： 交一交型 交一直一交型
a.交一交变频器可将工频交流 直接换成频率， 电压均可控制的交流，又称直接式变频器。 b.交一直一交变频器则是先把工频交流电通 过整流变成直流电，然后再把直流电变换成 频率，电压均可控制的交流电，又称为间接 型变频器。
.
2.变频器的基本组成（交一直一交型）
.
变频器的介绍
❖ 变频器：是应用变频技术与微电子技术，通过改 变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电 力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流） 滤波，逆变（直流变交流），制动单元，驱动电 源，检测电源微处理单元等组成。