变频器的基础知识
- 格式:doc
- 大小:34.00 KB
- 文档页数:3
变频器基础原理知识1.变频器基础1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写,意为改变电压和改变频率,也就是人们所说的变压变频。
2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写,意为恒电压、恒频率,也就是人们所说的恒压恒频。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源,一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压,整流滤波后得到的。
交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
无论是用于家庭还是用于工厂,单相交流电源和三相交流电源,其电压和频率均按各国的规定有一定的标准,如我国大陆规定,直接用户单相交流电为220V,三相交流电线电压为380V,频率为50Hz,其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同,如有单相100V/60Hz,三相200V/60Hz等等,(德国与日本是比较发达的国家)标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常,把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC),这个过程叫整流。
把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波,主要是用在三相异步电动机调速用,又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器,要对波形进行整理,可以输出标准的正弦波,叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15--20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
变频器也可用于家电产品。
变频器基础知识一、变频器的定义通常所说的变频器,是指将频率固定的电源(如50Hz三相交流电)变成频率可变的电源(如在0〜50HZ之间随意变换)的转换设备。
如果原有电源的频率为0(即为直流电源供电),则变频器可以省去直流变换环节,退化成单一的逆变器(DO AQO二、变频器的分类从不同的角度,可以对变频器进行不同的分类。
1、按电压等级不同,变频器可分为:高压变频器、中压变频器、低压变频器按照国际惯例,电压》10kV时称高压,1-10kV为中压,小于1kV 时称低压,与其电压范围相对应的变频器分别称为高压变频器、中压变频器、低压变频器。
在我国,习惯上把10KV 6kV或3kV的电机称为高压电机,相应的电压为10KV 6kV或3kV的变频器均称高压变频器。
平常所说的“高- 高”“高-低-高”“高-低”只是变频器的不同应用形式。
2、按主回路结构不同,变频器可分为:交-直-交变频器,交-交变频器。
交- 直- 交变频器1)交- 直-交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电,再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。
整流电路、直流回路、逆变电路是交-直-交变频器的三个基本组成部分。
整流电路可以是不控的(二极管全波整流)、也可以是可控的,如果是可控整流,则它也能工作在逆变状态,将直流回路的能量逆变回电网。
逆变电路肯定是可控的,主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。
如果电机工作在发电工况时(比如制动场合),逆变电路工作在整流状态,将电机的能量送到直流回路。
交- 交变频器2)交-交变频器没有直流回路,每相都由两个相互反并联的整流电路组成,正桥提供正向相电流,反桥提供负向相电流。
3、按储能方式不同,变频器可分为:电流源型、电压源型。
电流源型变频器1)电流源型:电流源变频器输入采用可控整流,控制电流的大小。
中间采用大电感,对电流进行平滑。
逆变桥将直流电流转换为频率可变的交流电流,供给交流电机。
在电流源变频器中,直接受控量是电流。
变频器基础知识变频器基础知识引言随着现代工业的不断发展,变频器作为一种电力传动装置,已经成为许多行业中必不可少的设备。
本文将介绍变频器的基础知识,包括变频器的工作原理、组成部分、常见应用领域以及使用注意事项。
一、工作原理变频器是一种将固定频率(通常为50Hz或60Hz)的电源电压通过电子技术转换为可调节频率和电压的设备。
其工作原理主要基于斯托克斯定理和电磁感应定律。
通过变频器可以将电机的电源电压和频率进行调整,实现电机的调速、调转和定位等功能。
二、组成部分1.整流器和滤波器:整流器用于将交流电转换为直流电,滤波器则用于平滑直流电流,以减小电流的脉动。
2.逆变器:逆变器将直流电转换为交流电,并且可以调节输出频率和电压。
3.控制器:控制器是变频器的核心部分,其中包括微处理器、运算控制器和其他电路。
控制器根据输入的信号和控制指令,通过调节整流器和逆变器的工作方式,控制变频器的输出频率和电压。
三、常见应用领域1.工业自动化:变频器广泛应用于工业生产线中,用于调节电机的转速和负载,实现生产过程的自动化控制。
特别是在需要对转速和运动进行精确控制的行业,如冶金、化工、纺织等领域。
2.电梯及自动扶梯:变频器在电梯和自动扶梯中的应用,可以实现平稳的启停和多速调节功能,提高乘客的乘坐舒适度和安全性。
3.空调和通风系统:变频器在空调和通风系统中的应用,可以根据室内环境的需求,调节供电电压和频率,控制风机的转速和风量,实现节能效果。
4.泵和风机控制:变频器能够根据水流或气流的需求,调节电机的转速和功率输出,实现泵和风机的控制。
这在水处理、给排水系统和工农业用途中有广泛应用。
四、使用注意事项1.选择合适的变频器:根据不同应用领域和工作环境的需求,选用适合的变频器型号和规格。
考虑到功率、电压、频率、保护等要素,确保变频器的稳定和可靠运行。
2.电气安全:变频器工作时产生的高压和高温要注意防护,避免触电和短路等事故。
3.接线和布线:正确连接变频器、电机和电源等设备,采取恰当的线路布置和屏蔽措施,避免电磁干扰和信号干扰。
变频器相关基础知识目录第一部分有关变频器的相关国家标准、地方标准及行业规范 (2)第二部分变频器简介 (3)一、变频器基本知识介绍 (3)二、变频器的选择 (14)三、传动机构(减速箱) (15)四、变频器低电压穿越功能分析 (16)五、变频柜内,变频器的外围设备及其选择 (21)六、关于谐波的问题 (49)七、其他 (57)第一部分有关变频器的相关国家标准、地方标准及行业规范《DL/T5521-2016火力发电厂变频调速系统设计导则》《GB/T21056-2007风机、泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》《GB/T34123-2017电力系统变频器保护技术规范》《GB/T20161-2008变频器供电的笼型感应电动机应用导则》《GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波》《DL/T5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程》《GB50052-2009供配电系统设计规范》《大型汽轮发电机组一类辅机变频器高、低电压穿越技术规范》《DL/T339-2010低压变频调速装置技术条件》《JB/T12219-2015YFP系列(IP55)风机专用变频调速三相异步电动机技术条件(机座号80~400)》《DL/T994-2006火电厂风机水泵用高压变频器》《GB/T12668.2-2002调速电气传动系统第2部分:一般要求低压交流变频电气传动系统额定值的规定》《DB34/T1429—2011额定电压1kV到3kV变频器用电力电缆》安徽省地方标准《IEEE519-1992》……第二部分变频器简介一、变频器基本知识介绍1、什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一种频率电源的电能控制装置,通俗的讲,变频器就是一种能改变施加于交流电动机的电源频率值和电压值的调速装置。
2、变频器组成变频器由主电路、控制电路、操作显示电路和保护电路4部分组成。
3、使用变频器的目的⑴对异步电动机实现无级调速控制;⑵对电动机实现节能;⑶对电动机实现软启动、软制动以及平滑调速;4、变频器分类⑴按变换频率的方法分类:有交-交、交-直-交两种变换器。
变频器基础知识变频器是一种用于改变交流电频率的电子设备,也被称为变频调速器或电机调速器。
其主要作用是将来自电源的交流电转换为所需的频率和电压以驱动电机运行。
变频器在工业生产和日常生活中起着重要作用,本文将介绍变频器的基础知识。
一、变频器的工作原理变频器通过将交流电转换为直流电,再将直流电转换为所需的频率和电压信号来控制电机运行。
其基本构成由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
首先,交流电通过整流器将交流电转换为直流电。
然后通过滤波器去除电流中的谐波和干扰,使电流更加稳定。
接下来,逆变器将直流电转换为所需的交流电频率和电压信号。
最后,控制电路根据设定的参数来调整逆变器的输出信号,以实现电机的精确控制。
二、变频器的优势和应用领域1. 节能降耗:变频器可以根据实际负载条件智能调整电机的转速和运行状态,实现节能降耗的效果。
通过减少机械设备的启停次数和降低设备的运行速度,可以降低电机的能耗,并减少电机的磨损和故障率,延长设备的使用寿命。
2. 调速控制:变频器具有精确的调速控制能力,可以根据实际需要灵活地调整电机的转速和运行方式。
无论是低速运行、中速运行还是高速运行,变频器都可以满足不同的工业生产和设备驱动需求。
3. 软启动和平稳运行:变频器具有软启动功能,可以使电机在启动过程中渐进加速,避免了电机启动时的冲击和压力。
此外,变频器可以实现电机的平稳运行,减小了机械设备的振动和噪音。
4. 提高生产效率:变频器可以根据工艺要求和实际需要调整电机的转速,从而实现生产过程的精确控制。
例如,在纺织、化工、食品等行业,通过合理地调整电机的转速和材料的输送速度,可以提高生产效率并减少产品质量缺陷。
变频器广泛应用于各个领域,如冶金、化工、食品、建筑、纺织、电力等。
无论是驱动机械设备,还是控制生产过程,都可以借助变频器来实现需要的电机调速和精确控制。
三、变频器的选型和安装注意事项1. 负载特性:在选择变频器时,需要考虑电机的负载特性和工作环境。
变频器基础知识1、什么是变频器?变频器的基本功能?变频器是利用电力半导体器件(IGBT、IPM)的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的基本功能就是,将频率固定(工频通常为50Hz)交流电源(三相或单相)转换成频率在一定范围内连续可调(通常0-400Hz)三相交流电源。
2、变频器常用的控制方式有哪几种?V/F 控制、V/F+PG、无感矢量、矢量+PG。
3、变频器可以驱动哪几类电机?三相异步电机(包括普通鼠笼式电机和变频电机)、永磁同步电机。
4、三相异步电机的转速公式?N=60f/p —旋转磁场转速,n=60f(1-s)/P —电机转速N:同步转速(2 极电机3000r,4 极1500r,6 极1000r,8 极750r);f:输入交流电源的频率(一般50Hz);p:极对数(1、2、3、4);n:电机转速(r/min);s:异步电机的滑差率(无单位)。
二、目前在售产品系列1、产品系列有:PI9000:9100(9100A、9100B)、9200、9200Z、9300、9400;PI7800;PI8100。
2、简述9000 与130 的区别:A、电压等级:9000 有G1\G2\G3\G4,130 只有G1\G2\G3;B、控制方式:9000 有V/F、无PG 矢量控制、带PG 矢量控制,130 只有V/F、无PG 矢量控制;C、外围选件:9000 可以接PG 卡、485 通讯,130 不能接PG 卡、单有内置485 通讯;D、可拖动电机类型:9000 可拖动异步电机、同步电机(永磁电机),130 只能拖动异步电机。
E、功能方面:高速脉冲输入、输出9000 有,130 没有;定长和计数9000 有,130 没有;比例联动9000 有,130 没有;简易PLC功能9000 有,130 没有;参数拷贝9000 有,130 没有;按键锁定9000 没有,130 有。
休眠功能9000 有,130 没有;红外功能9000有,130 没有。
变频器基础入门知识1、电压源型与电流源型高压变频器的区别。
变频器的主电路大体上可分为两类:电压源型和电流源型。
电压源型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波元件是电容;电流源型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波元件是电感。
2、为什么变频器的输出电压与频率成比例的改变?异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过的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,电机电流增大,严重时将烧毁电机。
因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器的输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免磁饱和现象的产生。
这就是VVVF的定义。
这里的电压指的是电机的线电压或者相电压的有效值。
3、电动机使用工频电源驱动时,电压下降则电流增加;对于变频器驱动,如果频率下降时电压也下降,那么电流是否增加?频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。
4、采用变频器运转时,电机的起动电流、起动转矩怎样?采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。
用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。
采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。
起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。
5、V/f模式是什么意思?频率下降时电压V也成比例下降,这个问题已在回答4说明。
保持V/f比恒定控制是异步电机变频调速的最基本的控制方式,它在控制电机的电源频率变化的同时控制变频器输出的电压,并使二者之比V/f为恒定,从而使电机的磁通保持恒定。
在电机额定运行情况下,电机的定子电阻和漏抗的电压降比较小,电机的端电压和电机的感应电势近似相等。
变频器的基础知识
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,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。
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(PWM-VVVF)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。
VVVF:改变电压、改变频率CVCF:恒电压、恒频率。
各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。
通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。
变频器的工作原理
我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:
n=60 f(1-s)/p (1)
式中
n———异步电动机的转速;
f———异步电动机的频率;
s———电动机转差率;
p———电动机极对数。
由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f 在0~50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。
变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
变频器控制方式
低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交—直—交电路。
其控制方式经历了以下四代。
1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。
另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2电压空间矢量(SVPWM)控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。
经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。
但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。
矢量控制(VC)方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。
其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。
然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
直接转矩控制(DTC)方式
1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。
该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。
目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。
它不需要将交流电动机等效为直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
矩阵式交—交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。
其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。
为此,矩阵式交—交变频应运而生。
由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。
它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。
该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是:
——控制定子磁链引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式;
——自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别;
——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;
——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(<+3%);同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150%~200%转矩。