【正文】 來自 中國最大的資料庫下載 變頻器初級培訓(xùn)教材 MDI產(chǎn)品部 培訓(xùn)目標(biāo) ?了解電氣傳動的基本概念 ?掌握變頻器的基本工作原理 ?能初步理解變頻器宣傳資料 ?能向用戶進(jìn)行簡單的技術(shù)交流和宣傳性介紹 ?了解變頻器的基本應(yīng)用和選型原則 ?了解變頻器的市場競爭狀態(tài) 目錄 ?電氣傳動基礎(chǔ)知識 ?通用變頻器的構(gòu)成 ?通用變頻器保護(hù)功能 ?EMERSON公司產(chǎn)品情況 ?變頻器應(yīng)用簡介 ?變頻器選型 ?中國市場競爭情況 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 電氣傳動系統(tǒng)概述 定義 以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產(chǎn)機械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流） 電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng) 構(gòu)成 中間傳動機構(gòu) 交流電源 輸入 終端機械 交流 電機 直流 調(diào)速 裝置 直流輸出 皮帶輪、齒輪箱等 風(fēng)機、泵等 直流 電機 交流 調(diào)速 裝置 交流輸出 執(zhí)行機構(gòu) 變頻器 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 電氣傳動的目的和意義 序號 意義 有代表意義的行業(yè)或設(shè)備 1 節(jié)能 風(fēng)機、水泵、注塑機 2 提高產(chǎn)品質(zhì)量 機床、印刷、包裝等生產(chǎn)線 3 改善工作環(huán)境 電梯、中央空調(diào) 目的 根據(jù)設(shè)備和工藝的要求通過改變電動機速度或輸出轉(zhuǎn)矩改變終端設(shè)備的速度或輸 出轉(zhuǎn)矩 意義 注：并不是所有的設(shè)備使用電氣傳動裝置后都可以節(jié)能 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 電氣傳動系統(tǒng)基本工作原理 電力傳動系統(tǒng)運動方程式 ? T電機轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 －－－加速運行 T電機轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 －－－減速運行 T電機轉(zhuǎn)矩 ＝ T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 －－－恒速運行 ? 電機轉(zhuǎn)矩控制性能是影響電氣傳動系統(tǒng)性能高低的最重要因素 ? 加減速時間和電機轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及系統(tǒng)慣量有關(guān) dnT電機力矩 －T負(fù)載阻力 ＝ dtJT電機轉(zhuǎn)矩 － T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 P電機功率＝ T電機轉(zhuǎn)矩 N電機速度 K常數(shù) M T電機轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 中間傳動機構(gòu) 終端機械 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 電氣傳動系統(tǒng)工作原理 ? 速度模式： 以保持轉(zhuǎn)速恒定為目的，如常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)（電梯、各類生產(chǎn)線）。控制設(shè) 備根據(jù)速度要求自動調(diào)整電機轉(zhuǎn)矩適應(yīng)外部的負(fù)載變化，恒速時電機轉(zhuǎn)矩 肯定等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ? 轉(zhuǎn)矩模式 以控制電機轉(zhuǎn)矩恒定為目的，如：開卷 /收卷，恒速時電機轉(zhuǎn)矩肯定等于 負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但電機的運轉(zhuǎn)速度不確定。 如果電機轉(zhuǎn)矩始終大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則速度持續(xù)上升直至設(shè)備限速或損壞 如果電機轉(zhuǎn)矩始終小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則速度為 0或最低（下限）速度 為保證系統(tǒng)安全，必須額外考慮限速或超速保護(hù) dnT電機力矩 －T負(fù)載阻力 ＝ dtJT電機轉(zhuǎn)矩 － T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 M T電機轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 中間傳動機構(gòu) 終端機械 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 電氣傳動系統(tǒng)負(fù)載特性 傳動機構(gòu) 電動機 生產(chǎn)機械 負(fù)載特性 摩擦恒轉(zhuǎn)矩 ? 生產(chǎn)流水線 ? 起重行走 速度 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 勢能恒轉(zhuǎn)矩 ? 電梯 ? 起重機提升 恒功率 （ 速度越低， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大） ? 機床 ? 開卷機 /收卷機 變轉(zhuǎn)矩 （ 速度越低，負(fù)載 轉(zhuǎn)矩越小） ? 風(fēng)機水泵 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小于與轉(zhuǎn)速無關(guān) 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 交（直）流電氣傳動系統(tǒng)的特點 直流電氣傳動系統(tǒng)特點： ? 控制對象：直流電動機 ? 控制原理簡單，一種調(diào)速方式 ? 性能優(yōu)良，對硬件要求不高 ? 電機有換向電刷（換向火化） ? 電機設(shè)計功率受限 ? 電機易損壞，不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場 ? 需定期維護(hù) 交流電氣傳動系統(tǒng)特點： ? 控制對象：交流電動機 ? 控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式 ? 性能較差，對硬件要求較高 ? 電機無電刷，無換向火化問題 ? 電機功率設(shè)計不受限 ? 電機不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場 ? 基本免維護(hù) ? 70年代以前直流占統(tǒng)治地位 ? 交流調(diào)速只在大功率電機調(diào)速上使用 變頻器基礎(chǔ)知識 — 交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程 交流異步電機的機械特性公式 n＝ 60f/p(1s) n：電機轉(zhuǎn)速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) s：轉(zhuǎn)差率 T：電機力矩 N：速度 n0 負(fù)載 1 異步機機械特性 負(fù)載 2 交流同步電機的機械特性公式 n＝ 60f/p n：電機轉(zhuǎn)速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) n0 負(fù)載 1 負(fù)載 2 T：電機力矩 同步機機械特性 調(diào)速方式名稱 控制對象 特點 變極調(diào)速 交流異步電動機 有級調(diào)速，系統(tǒng)簡單，最多 4段速 調(diào)壓調(diào)速 無級調(diào)速，調(diào)速范圍窄 電機最大出力能力下降，效率低 系統(tǒng)簡單，性能較差 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 變頻調(diào)速 交流異步電動機 交流同步電動機 真正無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬 電機最大出力能力不變，效率高 系統(tǒng)復(fù)雜，性能好 可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美 早 晚 發(fā) 展 時 間 變頻器基礎(chǔ)知識 — 交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ? 在變頻器出現(xiàn)前同步電機無法實現(xiàn)調(diào)速功能，因此只能在定速傳動領(lǐng)域使用 ? 三相交流鼠籠電機盡管調(diào)速性能不佳，但其結(jié)構(gòu)堅固、經(jīng)久耐用且價格低廉 還是在一些性能較低的傳動現(xiàn)場使用 變頻器基礎(chǔ)知識 — 變頻器及其特點 變頻器 變頻器是交流電氣傳動系統(tǒng)的一種 ,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡稱 VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 變頻器的控制對象 三相交流異步電機和三相交流同步電機，標(biāo)準(zhǔn)適配電機極數(shù)是 2/4極 序號 優(yōu)點 1 平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全 2 在機械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度 3 無級調(diào)速，調(diào)速精度大大提高 4 電機正反向無需通過接觸器切換 5 非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制 變頻調(diào)速的優(yōu)勢（與其它交流電機調(diào)速方式對比） 變頻器基礎(chǔ)知識 — 變頻調(diào)速的發(fā)展歷程 電機控制 算法 功率半 導(dǎo)體技術(shù) V/F控制 SCR GTR 矢量控制 IGBT 計算機 技術(shù) 單片機 DSP IGBT大容量化 更高速率和容量 如：矩陣式變頻器 大功率傳 動使用變 頻器，體 積大，價 格高 未來發(fā)展方向 完美無諧波 PWM技術(shù) SPWM技術(shù) PWM優(yōu)化 新一代開關(guān)技術(shù) 無速度矢量控制 電流矢量 V/F 70年代 80年代 60年代 90年代 高速 DSP 專用芯片 00年代 超靜音變頻器開始流行 解決了 GTR噪聲問題 變頻器性能大幅提升 大批量使用，取代直流 算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率 PWM技術(shù) 空間電壓矢量 調(diào)制技術(shù) 變頻器體 積縮小， 開始在中 小功率電 機上使用 變頻器基礎(chǔ)知識 — 變頻器分類 供電電源 低壓 220V/1PH、 220V/3PH、 380V/3PH 高壓 3000、 6000、 10000V/3PH 控制算法 通用 內(nèi)置 V/F控制方式，簡單，性能一般 高性能 內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能 變換方法 （拓樸結(jié)構(gòu)） 交直交 電壓型（儲能環(huán)節(jié)為電解電容） 電流型 (儲能環(huán)節(jié)為電抗器） 交交 無儲能環(huán)節(jié) 注： ? 交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡單，功率因素高，目前廣泛使用 ? 常用設(shè)計功率在 315KW 變頻器基礎(chǔ)知識 — 簡要工作原理 ～ 整流部分 儲能環(huán)節(jié) 逆變部分 M 控制系統(tǒng) 交流 交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖 直流 直流 交流 整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非 正弦，帶有豐富的諧波 逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電 流近似正弦 變頻器基礎(chǔ)知識 — 簡要工作原理 單相逆變電路工作原理 S1 S4 S2 S3 Ed U1 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 f1 f2 Ed U1 逆變器的功能： ? 通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時間改變輸出電壓的頻率 ? 通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序 變頻器基礎(chǔ)知識 — 簡要工作原理 S1 S4 S5 S2 S3 S6 U V Ed W 561 UUV UVW UVW 612 123 234 345 456 561 612 三相逆變電路 Ed 缺點： ? 輸出電壓的諧波分量太大 ? 電機諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機 ? 轉(zhuǎn)矩脈動較大，低速運行時影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn) ? 直到從通信技術(shù)中采用 PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題 電機 變頻器基礎(chǔ)知識 — 簡要工作原理 調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器 的英文是 MODEM，其作用是利用模擬信號傳輸線路傳輸數(shù)字信號。 電子信號分兩種，一種是 “ 模擬信號 ” ，一種是 “ 數(shù)字信號 ” 。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號，而 PC機之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。所以當(dāng)你想通過電話線把自己的電腦連入 Inter時，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來 “ 翻譯 ” 兩種不同的信號。 連入 Inter后，當(dāng) PC機向 Inter發(fā)送信息時，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來把數(shù)字信號 “ 翻譯 ” 成模擬信號，才能傳送到 Inter上，這個過程叫做 “ 調(diào)制 ” 。 當(dāng) PC機從 Inter獲取信息時，由于通過電話線從 Inter傳來的信息都是模擬信號，所以 PC機想要看懂它們，還必須借助調(diào)制解調(diào)器這個 “ 翻譯 ”, 這個過程叫作 “ 解調(diào) ” 。合起來就是 “調(diào)制解調(diào) ” 。 變頻器基礎(chǔ)知識 — 簡要工作原理 SPWM調(diào)制 載波 PWM（ Pulse Width Moduration）調(diào)制 ? PWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。 ?