变频技术原理与应用吕汀石红梅编著 ppt课件

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变频器的原理及其应用ppt课件

变频器的原理及其应用
提纲
一、变频器的结构及原理二、变频器的控制方法三、变频器在风机负载和泵类负载中的应用四、变频调速系统接电抗器的作用五、变频器的抗干扰六、变频器的功能七、变频器的选择八、变频器的运行九、变频器的调试与维护
一、变频器的结构及原理
变频器的调速原理
调速原理：
N：转速
38
1. 变频器的干扰源
图7-1 变频器的电压、电流波形
39
2. 电路耦合干扰
— 电路传播：1）电源线 2）地线
措施： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地
40
3.感应耦合干扰
—电磁感应 —静电感应
1）电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式
41
4. 抗干扰措施
远离、相绞、屏蔽、不平行
四. 变频调速系统接电抗器的作用
32
1. 变频器输出端接入电抗器的场合
图需要接入电抗器的场合
a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机
33
输出电抗器作用：
➢ 抑制变频器电磁幅射干扰 ➢ 抑制电动机电压谐振
34
2. 输入交流电抗器
作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌
P0=55*10%=5.5KW P1=55KW
由PL=P0+KPnL3得: KP=55-5.5=49.5KW P2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW
总消耗的功率为55+11.7=67KW
风机的节电率统计举例
（2）两台变频运行时每台的平均供风量为75%Q P1=P2=5.5+49.5（75%）3=26.4KW
1）准确停车 2) 变频器给电动机输入直流电，在电机

变频技术概述

本章要点晶闸管的特性参数及保护门极关断晶闸管的特性参数功率晶体管的特性参数及驱动电路 MOS器件的特性参数及保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的特性参数、驱动电路及其保护集成门极换流晶闸管和功率集成电路简介
7
电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，也是变频技术技术发展的“龙头”。
可以说，电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。新型电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用等加以介绍。
5）浪涌电流ITSM
（3）晶闸管的门极定额
1）门极触发电流IGT：是在室温下，通态电压直流6V时使晶闸管由断态转入通态所必需的最小门极电流。
2）门极触发电压UGT：是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。
（4）动态参数
1）断态临界电压上升率du/dt：是在额定结温和门极开路的情况下，不使从断态到通态转换的最大电压上升率。如果du/dt过大，会使充电电流足够大，使晶闸管误导通，此时应采取措施，使其在临界值内。
（4）维持电流IH
（5）门极关断电流IGM 它是GTO从通态转为断态所需的门极反向瞬时峰值电流的最小值。
（6）开通时间ton 开通时间是指延迟时间td 和上升时间tr 之和，即
（7）关断时间toff 关断时间一般指储存时间ts 和下降时间tf 之和，即
（8）断态不重复峰值电压URSM
ton =td+tr toff=ts+tf
（2）电压与电流上升率的限制
限制电压变化率的措施有：
1）装设有整流变压器的变流装置 2）对于没有整流变压器而直接由电网供电的装置，可在交流电源输入端串接

变频器原理及应用ppt完整版

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

变频器的原理和应用课件

交流电抗器一般装在变频器输入端或者输出端，直流电抗器串接在直流母线中间
ห้องสมุดไป่ตู้
注意：必须保证输入和输出不能接反制动单元正负极正确
1.高温对变频器的危害
高温会造成变频器功率原件寿命变短，甚至损坏，变频器必须有良好的散热能力，环境温度适中。
2.电网污染对变频器的危害
高次谐波对对电子原件损害较大，必要是变频器要加装交流电抗器，或直流电抗器。
2.滤波：通过并联在直流母线间的电容对整流得到的直流电进行滤波，一般在直流母线上测的电压要高于513V，因为电容有升压作用。
3.充电电阻：作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。
1.变频器除尘与清洁
要经常对变频器除尘吹灰，保证散热片干净，散热风扇运行良好。
2.外接端子检查
接线端子必须紧固，松动，打火都可能造成变频器损坏。
3.外接电机的绝缘检测
定期对外围设备进行绝缘检测，用兆欧表检测绝缘时，必须把电机和变频器脱离，然后对电机进行绝缘检测。
4.在没有采取措施的情况下，不能直接用兆欧表对变频器进
以下所述内容主要为“交直交”变频器
1.变频器原理简图
2.变频器内部常见原件
控制部分
控制部分包括：检测部分，IGBT驱动部分，cpu主控部分
3.变频器主电路示意图
1.整流部分：变频器的整流部分由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，通过三相整流后得到一个513V的直流电压。

变频器工作原理及应用 ppt课件

2020/11/24
22
例1 . 水泵节能恒压供水
压力变送器
生活小区
图10—1 供水系统示意图
2020/11/24
23
例2 . 球团回转窑主驱动变频调速示意图
I
进料口
2020/11/24
～
回转窑
减速箱
R ST UVW
t
出料口
FU
操
4～20mA
作
室
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浇铸钢包
例3 ：
结晶器
钢锭连铸示意图
2020/11/24
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• 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200V/60Hz（50Hz）或 100V/60Hz（50Hz）。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”。
2020/11/24
9
变频器的组成
• 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
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
2020/11/24
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电气传动基础知识—电气传动系统工作原理
中间传动机构终端机械
过电流过电压欠电压散热板过热外部报警输入变器过热动机过载
逆变器过载熔断器烧断存储器出错通讯出错 CPU出错自整定出错
2020/11/24
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• 为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。

变频器的基本原理与应用PPT课件

基本概念结构与原理应用领域
应用意义
实际应用与操作故障判断与排除
2020/3/25
4
2.结构与原理
主机分解图
变频器的结构与原理
2020/3/25
5
变频器的结构与原理
内部结构
变频器基本结构分为4部分：整流单元、中间直流环节、逆变器和控制电路。
□ 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 □ 中间直流环节也称储能环节，主要是高容量电容存储转换后的电能。 □ 逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。 □ 控制电路按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。
变频器的基本原理与应用
2020/3/25
1
变频器的基本原理与应用
基本概念结构与原理应用领域
应用意义
实际应用与操作故障判断与排除
2020/3/25
2
变频器的基本概念
1.基本概念
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频率电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。
改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高低变化。
空调、电梯、高架缆车、传送带……
2020/3/25
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变频器的基本原理与应用
基本概念结构与原理应用领域
风机类负载：风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂65吨 /时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此，他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电67万度，节电率67.7%，锅炉燃烧率提高1.6~2.7%，节省燃料油989~1628 吨。

变频器原理及应用资料课件

THANKS
感谢观看
变频器在电力领域的应用
总结词
改善电网质量、提高供电可靠性
详细描述
变频器在电力领域中可以用于改善电网质量和提高供电可靠性。通过调整变频器的输出频率，可以实现对电力系统的无功补偿和有功滤波等功能，提高电力系统的稳定性和可
靠性。
变频器在空调领域的应用
总结词
节能环保、舒适健康
VS
详细描述
变频器在空调领域中主要用于控制空调系统的电机，实现空调的精确控制和节能运行。通过变频器调节电机的转速，可以精确控制空调的运行状态，实现舒适健康的室内环境，同时降低空调的运行能耗，达到节能环保的效果。
变频器将在风力发电、太阳能发电等新能源领域得到广泛应用，提高新能源发电的效率和稳定性。
电动汽车驱动控制
随着电动汽车市场的不断扩大，变频器在电动汽车驱动控制中的应用将逐渐增加。
物联网与人工智能融合
未来变频器将进一步融入物联网和人工智能技术，实现更加智能化的应用。
05
案例分析与实践经验分享
故障
过电流跳闸
排除方法
检查电机是否短路、负载是否过重、机械部分是否正常等
过电压跳闸
故障
排除方法
检查输入电压是否正常、电机是否处于再生制动状态等
04
变频器的发展趋势与未来展望
变频器技术的发展趋势
1 2 3
高效能化
随着电力电子技术和控制理论的不断发展，变频器的能效不断提高，能够满足更加严格的能效标准。
变频器在某工厂的实际应用案例
01
案例概述
某工厂采用变频器技术对电机进行调速控制，以提高生产效率和节能降耗。
案例分析
02

变频器原理及其应用课件

ANALYSIS
SUMMAR Y
05
变频器的使用与维护
变频器的安装与调试
安装环境
选择干燥、通风良好、无易燃易爆物品的环境进行安装，确保安全可靠。
电缆连接
正确连接电源、电机和控制电缆，遵循接线图和安全规范，避免短路和过载。
参数设置
根据实际需求和电机特性，设置合适的参数，如频率、电压、电流等。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
变频器原理及其应用课件
目录
CONTENTS
• 变频器概述 • 变频器的工作原理 • 变频器的应用 • 变频器的优缺点及发展趋势 • 变频器的使用与维护
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
变频器概述
和维护成本。
复杂性
变频器技术复杂，需要专业人员进行安装、调
试和维护。
对电网的污染
变频器在运行过程中可能会产生谐波，对电网
造成污染。
电磁干扰
变频器在运行过程中可能会产生电磁干扰，影响周围设备的正常运行
。
变频器的发展趋势
01
02
03
04
高效化和节能化
随着能源危机的加剧，高效化和节能化成为变频器的重要发
电梯节能
变频器用于控制电梯的运行速度，实现节能运行和平稳舒适。
工业锅炉节能
变频器用于控制工业锅炉的风机和水泵，实现节能运行和高效供热。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
变频器的优缺点及发展趋势

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可以说，电力电子技术起步于晶闸管，普及于GTR，提高于IGBT。新型电力电子器件的涌现与发展，促进了电力电子电路的结构、控制方式、装置性能的提高。本章从应用的角度出发，对电力电子器件的种类、性能及应用等加以介绍。
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2.1 半控型电力电子器件 2.1.1晶闸管（SCR）的特性及参数
• 晶闸管的特性
2）通态临界电流上升率di/dt：是在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果通态电流上升太快，则晶闸管刚一开通，就会有很大的电流集中在门极附近的很小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。因此要采取措施限制其值在临界值内。限制电流上升率的有效办法是串接空心电感。
（5）额定结温
5）浪涌电流ITSM
（3）晶闸管的门极定额
1）门极触发电流IGT：是在室温下，通态电压直流6V时使晶闸管由断态转入通态所必需的最小门极电流。
2）门极触发电压UGT：是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。
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（4）动态参数
1）断态临界电压上升率du/dt：是在额定结温和门极开路的情况下，不使从断态到通态转换的最大电压上升率。如果du/dt过大，会使充电电流足够大，使晶闸管误导通，此时应采取措施，使其在临界值内。
3）通态（峰值）电压UTM：是晶闸管通以π倍或规定倍数额定通态平均电流值时的瞬态峰值电压。
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（2）晶闸管的电流定额
1）通态额定平均电流IT（AV）：
IT（AV）=（1.5～2） I Tm 1 .57
ITm—最大电流有效值
2）维持电流IH：
3）擎住电流IL
4）断态（正向）重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流IRRM
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变频技术的类型表
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1.2变频技术的发展
随着电力电子技术的发展，变频技术的发展方向是： • 交流变频向直流变频方向转化 • 控制技术由PWM（脉宽调制）向PAM（脉幅调制)方向发展 • 功率器件向高集成智能功率模块发展
总之，变频技术的发展趋势，是朝着高度集成化、高频化、模块化的方向发展
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（2）晶闸管的门极伏安特性
晶闸管的门极和阴极之间是一个PN结J3，它的伏安特性称为门极伏安特性。实际产品的门极伏安特性分散性很大，为了应用方便，常以一条典型的极限高阻门极伏安特性和一条极限低阻门极伏安特性之间的区域来代表，称之为门极伏安特性区域。
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（3）晶闸管的动态特峰值电压UDRM：是门极断路，而晶闸管的结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压，重复频率为每秒50次，每次持续时间不大于10ms。
2）反向重复峰值电压URRM：是门极断路，而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。重复频率为每秒50次，每次持续时间不大于10ms。
2）关断时间电源电压反向后，从正向电流降为零起到能重新施加正向电压为止的时间间
隔，称为晶闸管的电路换向关断时间tq，它由两部分组成： tq=trr+tgr trr为反向阻断恢复时间，是电流反向的持续期； tgr为正向阻断恢复时间。
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2．晶闸管的参数
晶闸管不能自关断，属半控型，在电路中起开关用。由于其开通与关断的时间很短，为正常使用，必须认真研究其动态特性，定量地掌握其主要参数。
额定结温Tjm：器件在正常工作时所允许的最高结温。在此温度下，一切有关的额定值和特性都能得到保证。
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2.1.2晶闸管的串并联与保护
1．晶闸管的串联与并联
（1）晶闸管的串联当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以采用两个或两个以上同型号器
件相串联。图2-5a）是两个晶闸管串联的伏安特性图
变频技术原理与应用
(第二版)
吕汀石红梅编著
机械工业出版社
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目录
第1章概述第2章电力电子器件第3章交-直-交变频技术第4章脉宽调制技术第5章交-交变频技术第6章变频器的选择和容量计算第7章变频器的安装接线、调试与维修第8章变频技术综合应用
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第一章概述
本章要点变频技术的概念变频技术的主要类型变频技术的发展
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1.1 变频技术
变频技术是一门能够将电信号的频率,按照具体电路的要求，而进行变换的应用型技术。其主要类型有以下几种：
（1）交—直变频技术（即整流技术）（2）直—直变频技术（即斩波技术）（3）直—交变频技术（4）交—交变频技术（即移相技术）
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（2）晶闸管的并联
1）主回路对并联晶闸管电流分配的影响
晶闸管的正向压降等于与正向电流无关的恒定压降与内阻压降之和。由于晶闸管内阻很小，并联晶闸管各回路的阻抗又不相同，因此，各支路电流分配也不均衡。当负载电流很大时，各并联支路的电阻和自感必须相等，互感也应尽量相等。
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第2章电力电子器件
本章要点晶闸管的特性参数及保护门极关断晶闸管的特性参数功率晶体管的特性参数及驱动电路 MOS器件的特性参数及保护绝缘栅双极型晶体管IGBT的特性参数、驱动电路及其保护集成门极换流晶闸管和功率集成电路简介
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电力电子器件是电力电子技术的物质基础和技术关键，也是变频技术技术发展的“龙头”。
晶闸管在电路中是起开关作用的。 1）开通时间
门极在原点处受到理想阶跃电流的触发，由于晶闸管内部的正反馈过程需要时间，阳极电流的增长不可能瞬时完成。从门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%，这段时间称为延迟时间td。阳极电流从10%上升到稳态值的 90%所需的时间称为上升时间tr，开通时间tgt为二者之和，即 tgt=td+tr
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（1）晶闸管的阳极伏安特性
晶闸管有三个引线端子：阳极（anode）A、阴极(cathode)K和门极(gate)G，有三个PN结。
晶闸管的结构见图2-1
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晶闸管阳极与阴极间的电压和它的阳极电流之间的关系，称为晶闸管的伏安特性，如图2-2所示。位于第Ⅰ象限的是正向特性，第Ⅲ象限的是反向特性。