变频器基础知识 ppt课件

异步电机的轴转速为：
n=60×f1×(1- S)/p f1 -----定子频率 S -----异步电动机转差率
p -----磁极对数
可见，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变其同步转速，实现级 调速的目的。 异步电机调速时，希望尽量保持主磁通Øm不变：
1）磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电 机负载能力下降。
不要
PG-A2， PG-D2
不要
PG-B2， PG-X2
1：40
1：40
150%/3HZ
150%/3HZ
±2%～±3%
±0.3%
不可
不可
同时驱动多台电机， 电机参数不知道，不 能做Autotuning
机械侧已安装PG
1：100
1：100
150%/1HZ
150%/0г/min
±0.2%
±0.2%
不可
可以
② 当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。
③ 最大转矩随着f的降低而减少。 尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为V/F 控制的下限频率应不小于0.3HZ.
3)矢量控制
由于V/F控制是基于异步电动机的静态数学 模型，因此，其动态指标不高，对于轧钢、造纸 等行业，还需要高品质动态指标的控制方式。
矢量控制是根据交流电动机的动态数字模型， 利用坐标变换手段，将电机的定子电流分解成磁 场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电 流的大小、频率及相位进行适当的控制，可实现 矢量分解及控制。
c.逆变器
逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使 六个功率开关器件导通、关断,从而将直流功率变 换为所需电压和频率的交流输出功率.
d.制动单元
异步电机在再生制动区域运行时,再生能量首 先储存于储能电力电容器中,使直流电压升高.对 起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储 存的能量大,并且需要快速制动,必须用可逆变流 器把再生能量反馈到电网侧,这样节能效果更好, 或设置制动单元,把多余再生功率消耗掉,以免直 流回路电压的上升超过限值。
（3） 再生过电压保护
2)控制回路
a．运算回路 将外部的转速、转矩等指令同检测回路的
电流、电压信号进 行比较运算，决定变频器 的输出电压、频率。 b. 电压/电流检测回路
检测主回路电压、电流等。
c. 驱动回路 驱动主回路功率开关器件,使之导通、关断。
d. 转速检测回路 检测速度信号送入运算回路。
3）保护回路
保护回路可分为变频器保护和异步电机的保护 a、 变频器的保护 （1） 时过电流保护 由于变频器负载侧短路等原因，流过变频器元 件的电流达到异常值时，立即停止工作。 （2） 过载保护 变频器电流超过一定值，且连继流通超过规定 时间，停止工作。
变频器基础培训
培训提纲
一、变频器的基本原理 1、 异步电动机的调速原理 2、 交流电机弱磁调速的概念 3、 V/F矢量控制调速方式
二、变频器的结构形式 1 、 一般变频器的基本构成与功能 2 、变频器主回路及控制回路构成 3 、 维修注意事项
6 、维修与保养
一．变频器的基本原理
1．步电动机的调速原理
控制模式 控制模式
速度检出器 速度检出器 Option 速度控制范围 启动转矩 速度控制精度 转矩控制 适用用途
5）四种控制模式的特点
v/f控制
ห้องสมุดไป่ตู้
带PG v/f控制
开环矢量控制
闭环矢量控制
电压/频率控制 （Open loop）
不要
电压/频率控制带速 度补偿
要（PG）
电流矢量不带 PG控制
不要
电流矢量带PG控制 要（PG）
4）IGBT功率器件的迅速发展
① IGBT由于其开关损耗低，可使载波频率大幅度 提高到20K左右。
② 使电机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和 电机内部因脉动而造成的损耗。
③ IGBT为压控器件，门极触发功率很小，使驱动 回路简单及体积小。
④ 由于开关频率高，di/dt、dv/dt、通态电阻、阻 断电流（漏电流）等内部参数差异小，容易实现 并联扩容。
2．交流电动机弱磁调速的概念
1）基频以下的恒磁通变频调速
由上节分析可知，基频（电机额定频率） 以下调速时，为保证电机负载能力，应尽量保 持主磁通Øm不变，这就要求在降低供电电源 频率f的同时，也应降低感应电动势E，使E/F 等于常数，这种恒磁通控制属于恒转矩控制方 式。
由于感应电动势均力敌E1难于检测和直 接控制，且当E和F值较高时，定子漏阻抗压降 相对较小，可近似认为E/fv/f。因此，按恒定比 例控制v/f，即可以达到恒磁通目的。
PWM脉冲宽度调制方法（Pulse width Modulation） 利用参考电压U与载频三角波U互相比较，来决
定主功率器件的导通时间，实现调压。脉冲宽度调制 是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制 ，达到调节输出脉冲度的一种方法。
2) V/f控制方式的缺点
① 在低频时，由于V较小，定子阻抗压降的分量 比较显著，不在能忽略。
需多种调速的 场合
简易伺服驱动，高 精度速度控制，转 矩控制
变频器外接线电路
二．变频器的结构形式
1．一般变频器的基本构成与功能
1）主回路
给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分 ，称为主回路。 a.整流器
把工频电源变换为直流电源,电功率的传送不可逆.
b.滤波器
在整流器整流后的直流电压中,含有脉动电压,此外, 逆变器回路产生的脉动电流也使直流电压波动.为 了抑制这些电压波动采用直流电机器和电容器吸收 脉动电压(电流).
2）磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电 流流的负载分量，电机负载能力下降。
主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势 产生的，保持磁通恒定的方法：
三相异步电动机定子每相电动势的有效值为：
E1=4.44 f1N1 Øm 〈WØbm〉一定子相绕组有效砸数 Øm—每极磁通量 适当可的见控，制Ø，m是就由可E以和使FØ共m同保决持定最的值，不对变E. 和F进行
2）基频以上的弱磁调速
由于v受电机额定电压限制不能继续升高， 只能通过减小来获得基频以上的调速特性，这 种定子电压不变，而减小Øm的调速区段称为 弱磁调速，也叫恒功率调速。
此时随着速度的不断升高，电机输出 转矩是在逐渐减小的。
3)特性曲线
恒转矩
恒功率
3．V/f、矢量控制调速原理
1）V/f控制基本实现方法