变频器课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,变频器技术讲座,驻马店机械电子工程学校,邓阿春,第一章 变频技术综合应用,第二章 电动机的基础知识,第三章 变频器的调速原理,第四章 电力电子器件 主电路,第五章 控制电路,第六章 电动机调速特点,第七章 接电抗器的作用,第八章 变频器的抗干扰,第九章 安装接线调试与维修,第一章 变频技术综合应用,变频技术在照明和电源设备上的应用,变频技术在空调设备上的应用,变频技术在机床设备上的应用,变频技术在电梯设备上的应用,变频技术在生产线中的应用,变频技术在家用电器中的应用,变频技术的应用可分为两大类：一种是用于传动调速；另一种是用于各种静止电源。而变频器最为典型的应用是以各种机械的节能为目的。,序号,变频器传动的特点,效 果,用 途,1,可以使标准电机调速,可以使原有电动机调速,风机、水泵、空调、,一般帆械,2,可以连续调速,可选择最佳速度,机床、搅拌机、压缩机、游粱式抽油机,3,起动电流小,电源设备容量可以小,压缩机,4,最高速度不受电源影响,最大工作能力不受电源频率影响,泵、风机、空调、一般机械,5,电动机可以高速化、小型化,可以得到用其它调速装置不能实现的高速度,内圆磨床、化纤机械、运送机械,6,防爆容易,与直流电机相比，防爆容易、体积小、成本低,药品机械、化学工厂,7,低速时定转矩输出,低速时电机堵转也无妨,定尺寸装置,8,可以调节加减速的大小,能防止载重物倒塌,运送机械,9,可以使用笼型电动机，不需维修,不需要维护电动机,生产流水线、车辆、电梯,表,81,变频器传动的特点,1,，变频技术应用概述,序号,项目名称,需改造数量或千瓦数,节电百分比,(,),年节电量,亿,kwh,1,轧机、提升机,(,变频器交流传动代替直流传动,),320,万台,30,26,2,电力机车和内燃机车,(,变频交流代直流,),120,台电力机车,25,6O,3,IGBT,直流励磁电源,(,代替晶闸管,),30,万,kw,20,3,5,4,无轨电车,(,交流变频调速或直流斩波代替电阻调速,),5000,辆,30,1.0,5,工矿电机车,(,变频交流,或直流斩波代电阻调速,),5x10,5,辆,30,20,6,风机，水泵,(,交流变频调速代替风门，阀门,),3700,万台改造,10,即,370,万台,30,51,7,高效节能荧光灯,(,逆变镇流器,),5000,万台,20,30,8,中频感应加热电源,(,逆变电源,),100,万台,30,9,9,电解电源,400,万,kw,5,5.6,10,电焊机,(IGBT,逆变电源,),200,万台改造,10,即,20,万台,30,3,1,11,电镀电源,340,万台,30,21.6,12,搅拌机，挤压机，精纺机，纤维机械，抽油机，空压机，起重机,2000,万,kw,30,51,2,13,总计,282,变频器在工业领域中的节电潜力,应用效果,用途,应用方法,以前的调速方式,节能,鼓风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机,(1),调逸运转,(2),采用工频电源恒速运转与采用变频器调速运转相结合,(1),采用工频电源恒速运转,(2),采用挡板、阀门控制,(3),机械式变速机,(4),液压联轴器,省力化,自动化,各种搬运机械,(1),多台电机以比例速度运转；,(2),联动运转，同步运转,(1),机械式变速减速机,(2),定子电压控制,(3),电磁滑差离合器控制,提高产量,机床,撤运机械,纤维机械,游梁式抽油机,(1),增速运转,(2),消除缓冲起动停止,(3),对稠油降低冲次,(1),采用土领电源恒速运转,(2),定子电压控制,(3),带轮调速,提高设备的效率,(,节省设备,),金属加工机械,采用高频电机进行高速运转,直流发电机,电动机,减少维修,(,恶劣环境的对策,),纤维机械,(,主要为纺纱机,),，机床的主袖传动，生产流水线，车辆传动,取代直流电机,直流电机,提高质量,机床,搅拌机,纤维机械,制茶机,选择无级的最佳速度运转,采用工频电源桓速运转,提高舒适性,空调机,采用压缩机调速运转，进行连续温度控制,采用工频电源的通、断控制,变频器的应用效果,变频技术在照明和电源设备上的应用,应用变频技术的目的之一就是节能。我国重点实施的,“,绿色照明工程,”,中，变频电子节能灯是主要推广项目，其工作频率高达,20,50KHZ,以上。高频镇流器的内耗一般在,1W,左右，而电感镇流器却高达,8W,左右，仅镇流器一项即可节电,20%,，再配上稀土三基色高效荧光灯，取代普通的白炽灯可节电,60%,80%,；取代普通的荧光灯可节电,25%,50%,。,高频照明技术是气体放电灯的高频高效化技术。气体放电灯包括普通荧光灯,(38mm),、细管荧光灯,(26mm),、稀土三基色荧光灯,(,节能型荧光灯，即紧凑型荧光灯,),、高压钠灯、金属卤化物灯和低压钠灯等。它们都比白炽灯的发光效率高得多。,气体放电灯发光效率不仅与灯的种类和结构有关，还与工作频率有关。即使是节能型荧光灯，其工作频率由,50Hz,升至,30kHz,时，光效可提高,20,，为白炽灯光效的,5,倍；灯管寿命可延长,25,，为白炽灯的,10,倍。,高频照明技术,（,2,）,LC,耦合串联谐振基本电路,变频电源,在高频电源中，又分为脉宽调制,(PWM),型和谐振型两种类型。前者是采用固定频率，脉冲通过改变脉冲宽度,(,导通时间,),进行全功率开关转换，称为硬转换型；后者是采用正弦波固定导通时间在交流过零,(,零电压,),或电流过零,(,零电流,),时进行开关转换，称为软转换。后者功率损耗几乎为零，谐波干扰、电磁干扰和射频干扰也较小，成为最有发展前途的新一代开关电源。,谐振型开关电源的类型主要有：电流谐振型、电压谐振型、多谐振型和部分谐振型。,电源装置根据主次作用分为主电源,(,一次电源,),和辅助电源,(,二次电源,),。如程控交换机的,48V,电源是主电源，容量较大；而辅助电源由主电源输入，二次输出多种电压，容量较小。,UPS,发展方向,1),高频化,所谓高频化，一是先逆变为,18,20kHz,的高频交流电，然后再经二次变频输出工频交流电。,变频技术在空调设备上的应用,空调现已经被广泛应用。空调电动机一般为,380V,、,15,55KW,。作为建筑物重要的耗电设备，空调风机采用变频调速已是大事所趋。采用变转矩变频器，即可满足空调的需要，且可节电,30%,60%,，又延长了空调机的寿命。再加上温湿度传感器和微机闭环控制，成为现代化的空调室。而小型空调器数量大，应用面广，多为单相电动机驱动，故效率低，又笨重。后采用微型三相电动机，与相同功率单相电动机比，体积和重量可减少,30%,50%,左右。变频器可由三相供电，也可单相输入、三相输出。,8.3.1,中央（集中）空调,1.,中央空调系统的构成,冷却塔,家用空调,1.,分体式一个房间用的空调,过去通常房间用的空调是采用,ON,OFF,控制方式，用笼型电机带动压缩机来调节冷暖气，但它存在着以下的问题：,1),根据地区气候、房屋的朝向等估计一年中最大负载，从而选择恰当的空调机是比较困难。,2),由于是,ON,OFF,方式运行，室内温度和湿度会发生波动时，会引起不舒适的感觉。,3),在,50,60Hz,地区会产生较大差别。,4),压缩机电机在起动时有很大的冲击电流，因此需要比连续运行时更大的电源容量。,5),由于压缩机转速恒定，外面温度变化会引起冷暖空调能力的变化,(,特别在暖气运行时，外面气温下降会导致暖气效果下降，这是很大的弱点,),。,数控机床是由数字控制技术操纵的一切工作母机的总称，是集现代机械制造技术、微电子技术、功率电子技术、通讯技术、控制技术、传感技术、光电技术、液压气动技术等为一体的机电一体化产品，是兼有高精度、高效率、高柔性的高度自动化生产制造设备。,变频技术在机床设备上的应用,数控机床,这里从节电的角度来考虑数控机床的电气拖动问题。,数控机床的电力驱动主要分为,3,种类型：,1,）进给伺服驱动系统,2,）主轴驱动系统,3,）电机内装式高速交流主轴驱动系统,1.,数控机床的电力驱动,2.,主轴变频交流调速,使用通用型变频器可以对标准电机直接变速传动，所以除去离合器很容易实现主轴的无级调速。,对于通常采用主轴直流调速的高级机种，引入主轴专用变频器进行交流调速后，可以得到以下的效果：,1),由于有更高的主轴速度，可以实现对铝等软工件的高效率切削以及更高精度的最终切削。,2),由于不需要维护电刷，主轴电机的安装位置可更自由地选择。,3),由于采用全封闭式电机，适应环境性更好。,4),由于不需要励磁线圈，更节省电能。,另外，对于通常采用离合器变速的车床，引入通用变频器后，也可取得如下的效果：,1),简化了动力传递机构。,2),能实现精细的恒线速控制。,3),不用对离合器进行维护。,4),容易实现高速恒功率运转。,车床,1.,立式车床,对于自动车床，采用具有下列功能的变频器可以缩短加工周期：,(1),可不经过停止状态直接由正转变反转。,(2),变频器输出频率为,120Hz,以上，可加快速度。,(3),备有相应于急剧减速的再生制动装置。而且有制动功能，减速结束时 不用机械闸就能完全停止。,(4),低速时速度变化率小，运行平滑。,使用效果有：,(1),缩短了加工周期，使生产率提高。,(2),将以往的带制动器电机更换为通用电机，因而不需要维护。,(3),由于采用数控变频器，使速度再现性好，产品质量稳定。,2.,自动车床,动力来自电动机，一般选,11kW,或,15kW,的异步电动机。曳引机的作用有三点：一是调速，二是驱动曳引钢丝绳，三是在电梯停车时实施制动。为了加大载重能力，钢丝绳的一端是轿厢，另一端加装了配重装置，配重的重量随电梯载重量的大小而变化。计算公式如下：配重的重量,(,载重量,2,十轿厢自重,),45,。公式中的,45,是平衡系数，一般要求平衡系数在,45,50,之间。这种施动机构可使电梯的载重能力大为提高，在电梯空载上行或重载下行时，电动机的负载最小，甚至是处在发电状态；而电梯在重载上行和空载下行时，电动机的负载最大，是处在拖动状态，这就要求电动机在四象限内运行。为满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和难确停车性能。,电梯的工作原理,1.,变频调速器在电机的应用,第二章 电动机的基础知识,1.,异步电动机构造和原理,图,2-1,异步电动机构造,a,）,外形,b,）,定子,c,）,转子,2.,旋转原理,图,2-2,三相交流异步电动机旋转原理,a,）,三相交流电流,b,）,三相绕组,c,）,旋转原理,3,.,电动机定子和转子的能量传递,图,2-3,能量传递,a,）,从电能转变成机械能,b,）,定子与转子能量传递,电流特性,：,输入电机电流,=,励磁电流,+,转矩电流,输出电流取决于负载的大小,7.,异步电动机的特性,:,启动力矩,电动机停止，通电后,电动机产生的力矩,T,s,=1.25T,N,;,最大转矩,电动机在最大转差,S,m,时，产生的最大转矩,T,m,;,空载电流,空载电流主要是励磁电流，转速几乎达到同步,;,电动状态,电机产生转矩，带动负载转动,;,再生制动状态,由于负载原因，电机实际转速超过同步转,速，即设备带动电机转动,.,三,.,变频器调速原理,380V,50HZ,f,=,0,500HZ,图,3,-1,变频调速,变频调速,f,变极对数调速,P,变转差率调速,S,1.,变频调速原理,2.,交,直,交变频器基本结构,图,3-2,交,直,交变频器主回路图,整 流 器,滤 波 器,逆 变 器,3.,三相逆变桥示意图,图,3-3,三相逆变桥,4.,开关元器件应满足的条件,图,3-4,开关元器件的条件,1,.,能承受足够大的电压和电流,2.,允许长时间频繁接通和关断,3,.,接通和关断的控制十分方便,开关元器件应满足的条件,IGBT,的特点,：,耐压,1200V,开关频率高达,30 40KHZ,驱动电路电流小，功耗很少,第四章 电力电子器件,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,本章要点,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。,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,（,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,（,2,）晶闸管的并联,1,）主回路对并联晶闸管电流分配的影响,2,）正向压降对并联晶闸管电流分配的影响,常用的均流电路有：,串联电阻均流电路,串联电抗器均流电路,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。,采用直流电抗器的均流电路,工作原理：,当主电路过电流时，电流反馈信号电压,U,fi,增大，稳压管,VS,被击穿，晶体管,V,导通，直流快速灵敏继电器,KA,得电并自锁，并断开了电源接触器,KM,吸引线圈电压，使,KM,失电切断主电路交流电源，以达到过电流保护的目的。过电流故障排除后，想要恢复供电，先按下复位按钮,SB,，,KA,失电，其,KA,常闭触点闭合，按下主电路起动按钮,SB,2,，,KM,得电接通主电路交流电源，恢复正常供电。调节电位器,RP,，可以很方便地调节过电流跳闸动作电流的大小。,2,）过电流继电器保护,4,）利用反馈控制作过电流保护,这种保护的特点是控制系统本身的动作速度快，在一些容易发生短路的设备如逆变器中，常采用这种保护方法，但内部发生短路时还得靠快速熔断器来保护。,2.2,门极关断晶闸管,门极关断晶闸管,GTO,（,gate turn off,thyristor,）。它与普通晶闸管相比，属,“,全控型器件,”,或,“,自关断器件,”,，既可控制器件的开通，又可控制器件的关断。因此，使用,GTO,的装置与使用普通型晶闸管的装置相比，具有主电路器件少，结构简单；装置小巧；无噪声；装置效率高；易实现脉宽调制，可改善输出波形等优点。其结构见图,2-25,所示，也属于,PNPN,四层三端器件。,2.2.1,门极关断晶闸管的特性及参数,1,GTO,的特性,下,图为,GTO,的工作电路简图。,A,、,K,和,G,分别为,GTO,的阳极、阴极和门极，,E,A,和,R,K,分别为工作电压和负载电阻；,E,G1,和,R,G1,分别为正向触发电压和限流电阻；,E,G2,和,R,G2,分别为反向关断电压和限流电阻。当,S,置于,“,1,”,时，,GTO,导通，阴极电流,I,K,I,A,十,I,G,。当,S,置于,“,2,”,时，,GTO,关断。,2.2.2,用万用表对晶闸管的检测,如图,2-27,所示，这里介绍利用万用表判定,GTO,电极、检查,GTO,的触发能力和关断能力、估测关断增益,off,的方法。,图,2-27,GTO,的检测,1,判定,GTO,的电极,2,检查触发能力,3,检查关断能力,将万用表拨至,R,1,档，测量任意两脚间的电阻，仅当黑表笔接,G,极，红表笔接,K,极时，电阻呈低阻值，对其它情况电阻值均为无穷大。由此可判定,G,、,K,极，剩下的就是,A,极。,如,图,2-27(a,),所示，首先将表,的黑表笔接,A,极，红表笔接,K,极，电阻为无穷大；然后用黑表笔尖也同时接触,G,极，加上正向触发信号，表针向右偏转到低阻值即表明,GTO,已经导通；最后脱开,G,极，只要,GTO,维持通态，就说明被测管具有触发能力。,现采用双表法检查,GTO,的关断能力，如,图,2-27(b,),所示，表,的档位及接法保持不变。将表,拨至,R,10,档，红表笔接,G,极，黑表笔接,K,极，施以负向触发信号，如果表,的指针向左摆到无穷大位置，证明,GTO,具有关断能力。,6.GTR,大功率晶体管,图,3-5 GTR,逆变桥,2.3,大功率晶体管,大功率晶体管,GTR,（,Giant Transistor,）,也称为电力晶体管,PTR,（,Power Transistor,），,是一种具有发射极（,e,）、,基极（,b,）、,集电极,(c),区的三层器件，有,npn,和,pnp,两种结构，故又称双结型晶体管,BJT,（,Bi Junction,Tansistor,）。,它既有晶体管的固有特性，又扩大了功率容量。在大功率电力变换电路中,10kHz,以下的应用较多。,GTR,的缺点是耐冲击能力差，易受二次击穿而损坏，所以使用时必须考虑以下参数：击穿电压、电流增益、耗散功率和开关速度，这四个参数是相互制约的。,2.3.1 GTR,的结构及特性参数,1.GTR,的结构,双极型硅晶体管有,PNP,和,NPN,两种结构。对于高压、大功率晶体管常用,NPN,结构。图,2-28,所示为电力晶体管的结构及符号示意图。,PNP,型,GTR,NPN,型,GTR,晶体管通常连接成共发射极电路,2,GTR,的特性,2.4 MOS,器件,2.4.1,功率,MOSFET,场效应晶体管,1.,结构,MOSFET,有,N,沟道和,P,沟道两种。,N,沟道中载流子是电子，,P,沟道中载流子是空穴，都是多数载流子。其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。所谓耗尽型就是当栅源间电压,U,GS,0,时存在导电沟道，漏极电流,I,D,0,；所谓增强型就是当,U,GS,0,时没有导电沟道，,I,D,0,，只有当,U,GS,0(n,沟道,),或,U,GS,0(P,沟道,),时才开始有,I,D,。,7.IGBT,绝缘栅晶体管,图,3-6 IGBT,逆变桥,2.5,绝缘栅双极晶体管,(IGBT),2.5.1,结构特点,IGBT,（,Isoloted,Gate Bipolar Transistor,）,是在,VDMOS,的基础上增加了一个,P+,层漏极，形成,PN,结,j,l,，并由此引出漏极,(D),，栅极,(G),和源极,(S),。,IGBT,栅极输入高阻抗，是场控器件，这一点是,MOSFET,的特性；另外，,IGBT,的输出特性饱和压降低，这一点是,GTR,的特性。目前，,IGBT,的容量已经达到,GTR,的水平，而且它的驱动简单、保护容易、不用缓冲电路、开关频率高。,2.5.3 IGBT,的驱动与保护技术,1.,驱动电路,（,1,）对驱动电路的要求,对驱动电路的要求体现在以下几方面：,由于,IGBT,以,MOSFET,为输入级，所以,MOSFET,的驱动电路同样适用于,IGBT,。,1,）,IGBT,与,MOSFET,都是电压驱动，都具有一个,2.5,5V,的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此,IGBT,对栅极电荷非常敏感，故驱动电路必须很可靠，要保证有一个低阻抗值的放电回路，即驱动电路与,IGBT,的连线要尽量短。,2,）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压有足够陡的前后沿，使,IGBT,的开关损耗尽量小。,IGBT,开通后，栅极驱动源能提供足够的功率，使,IGBT,不退出饱和而损坏。,3,）驱动电路要能传递几,kHz,的脉冲信号。,4,）驱动电平,+U,GE,的选择必须综合考虑。在有短路过程的设备中，由于负载短路时的,I,C,增大，,IGBT,能承受短路电流的时间减少，对其安全不利，因此,U,GE,应取得小一些，一般为,12,15V,。,5,）在关断过程中，为尽快抽取,PNP,管的存储电荷，应施加一负偏压,U,GE,，但其受,IGBT,的,G,、,E,间的最大反向耐压限制，一般取,-1,-10V,。,6,）在大电感负载下，,IGBT,的开关时间不能太短，以限制,d,i,/d,t,所形成的尖峰电压，确保,IGBT,的安全。,7,）由于,IGBT,在电力电子设备中多用于高压场合，故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。,8,）,IGBT,的栅极驱动电路应简单实用，其自身带有对,IGBT,的保护功能，有较强的抗干扰能力。,（,2,）集成化驱动电路,大电流高电压,IGBT,已模块化，图,2-60,为,IGBT,绝缘栅双极晶体管模块外形图。图,2-61,为,IGBT,模块内部结构图。,图,2-60 IGBT,模块外形,图,2-61 IGBT,模块内部结构图,9.,整流和滤波电路,图,3-8,整流和滤波电路,10.,充电过程的限流电路,图,3-9,合上电源时的充电过程,11.,逆变电路的基本结构,图,3-10,逆变电路的结构,a,）,逆变电路,b,）,输出电压波形,c,）,输出电压等效波形,小功率变频器（,5.5-7.5,）,KW,中功率,控制端子接线图,1,、测试整流电路找到变频器内部直流电源的,P(positive,),端和,N(negative,),端，将万用表调到电阻,X10,档，红表棒接到,P,，黑表棒分别依到,R,、,S,、,T,，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。相反将黑表棒接到,P,端，红表棒依次接到,R,、,S,、,T,，有一个接近于无穷大的阻值。将红表棒接到,N,端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，,A.,阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。,B.,红表棒接,P,端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。,2,、测试逆变电路将红表棒接到,P,端,黑表棒分别接,U,、,V,、,W,上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到,N,端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障,二、动态测试 在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意 以下几点,:,1,、上电之前，须确认输入电压是否有误，将,380V,电源接入,220V,级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。,2,、检查变频器各接播口是否已正确连接,连接是否有松动,连接异常有时可能导致变频器出现故障,严重时会出现炸机等情况。,3,、上电后检测故障显示内容,并初步断定故障及原因。,4,、如未显示故障,首先检查参数是否有异常,并将参数复归后,进行空载,(,不接电机,),情况下启动变频器,并测试,U,、,V,、,W,三相输出电压值。如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障,5,、在输出电压正常（无缺相、三相平衡）的情况下，带载测试。测试时，最好是满负载测试,三、故障判断,1,、整流模块损坏 一般是由于电网电压或内部短路引起。在排除内部短路情况下，更换整流桥。在现场处理故障时，应重点检查用户电网情况，如电网电压，有无电焊机等对电网有污染的设备等。,2,、逆变模块损坏 一般是由于电机或电缆损坏及驱动电路故障引起。在修复驱动电路之后，测驱动波形良好状态下，更换模块。在现场服务中更换驱动板之后，还必须注意检查马达及连接电缆。在确定无任何故障下，运行变频器。,3,、上电无显示 一般是由于开关电源损坏或软充电电路损坏使直流电路无直流电引起，如启动电阻损坏，也有可能是面板损坏。,4,、上电后显示过电压或欠电压 一般由于输入缺相，电路老化及电路板受潮引起。找出其电压检测电路及检测点，更换损坏的器件。,5,、上电后显示过电流或接地短路 一般是由于电流检测电路损坏。如霍尔元件、运放等。,6,、启动显示过电流 一般是由于驱动电路或逆变模块损坏引起。,7,、空载输出电压正常,带载后显示过载或过电流 该种情况一般是由于参数设置不当或驱动电路老化,模块损伤引起,反,并联二极管的作用,：,电机绕组磁场作功，发电状态，电流,通过反并联二 极管流向直流电路。,第五章 控制电路,20.PAM,（,脉幅调制,）,整流变压 逆变变频,图,3-19,脉幅调制,整 流,变 压,逆 变,变 频,21.,PWM,图,3-20,脉宽调制,整 流,逆 变,变 频,变 压,脉 宽 调 制,22.,正弦脉宽调制,（,SPWM,）,图,3-21,正弦脉宽调制,（,SPWM,）,23.,实现,SPWM,（,单极性,）,图,3-22,单极性调制,变频器是一种电源变换的设备，给电动机提供的电源必须满足电动机的使用要求。即输出正弦波形的电压和电流。,逆变,SPWM,等幅不等宽的矩形脉冲波形面积，与正弦波形面积等效。,逆变器的特性：,24.,双极性,SPWM,图,3-23,双极性调制,25.,双极性调制的死区及影响,图,3-24,双极性调制的死区及影响,第五章 电动机调速特点,1.,变频器的输出电流,图,4-1,电动机的电流,2.,电流和功率的关系,图,4-2,转速下降,.,输出功率下降,.,节能,变频器各部分电流关系,：,变频器输出电流,I,M,取决于负载转矩，,当负载转矩恒定，,I,M,大小与速度无关；,直流回路的电流随频率下降而减少；,变频器输入电流随频率下降而减少。,4.,去掉减速器的错误,去 掉 减 速 器,图,4-4,用变频器取代减速器,！,能量守恒，降速降功率,6.,一台变频器带多台电动机,图,4-6,一台变频器带多台电动机,变频器的额定电流：,多台电动机同时启动和运行,I,N,1.051.1,I,MN,多台电动机分别启动,I,N,（,1.051.1,I,MN,K1,I,ST,）,/,K2,一台变频器带多台电动机,I,ST,=,电机起动电流,K1,=,1.2,，,1.52,自由状态,K2=1.5,变频器过载能力,第七章,变频调速系统 接电抗器的作用,1.,变频器输出端接入电抗器的场合,图,6-1,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,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,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,4.,电抗器,变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，这些高次谐波电流都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到,0,75,以下。所以，在容量较大的变频调速系统中，应考虑接入电抗器，以提高功率因数。,图,7-14,电抗器外形图,3.,接入交流电抗器的场合,图,6-3,接入交流电抗器的场合,a,）,多台变频器接同一电源,b,）,同一电源上接有大容量晶闸管设备,c,）,变压器容量超过变频器容量十倍以上,d,）,电源电压不平衡度,3,%,4.,直流电抗器,作用,：,1,）,提高功率因数,2,）,拟制电流尖峰,电动机容量,/,kw,30,37,55,75,90,110,132,160,200,220,280,允许电流,A,75,150,220,280,370,560,740,电感量,H,600,300,200,140,110,70,55,注：变频器功率大于,30Kw,时才考虑配置,表,75,常用直流电抗器的规格,第八章 变频器的抗干扰,1,.,变频器的干扰源,图,7-1,变频器的电压、电流波形,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,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,4.,抗干扰措施,远离、相绞、屏蔽、不平行,图,7-4,绞线抗干扰,5.,空中幅射干扰,图,7-5,空中幅射与接地,电磁幅射,6.,抗干扰措施,1,）,准确接地,2,）,接入滤波器,图,7-6,接入滤波器抑制电磁幅射,第,9,章 变频器的安装接线、调试与维修,本章要点,变频器的原理框图及接线图,变频调速系统的主电路,变频器的控制电路及电线,变频器的安装及抗干扰,可编程控制器与变频器的连接,变频调速系统的调试,变频器的维护,变频器实例,7.1,变频器的原理框图及接线,7.1.1,变频器的基本结构,目前生产中广泛应用的是通用变频器，根据功率的大小，从外形上看有书本型结构,(0,75,37KW),和装柜型结构,(45,1500 kW),两种。,7.1.2,原理框图和接线图,原理框图：如图,7,2,所示。从图中可知变频器的各组成部分，以便于接线和维修。,接线图：图,73,所示为富士,FRNG9S/P9S,系列变频器基本接线图。卸下表面盖板就可看见出接线端子。,接线时应注意以下几点，以防接错：,输入电源必须接到,R,、,S,、,T,上，输出电源必须接到端子,U,、,V,、,W,上，若错接，会损坏变频器。,为了防止触电、火灾等灾害和降低噪声，必须连接接地端子。,端子和导线的连接应牢靠，要使用接触性好的压接端子。,配完线后，要再次检查接线是否正确，有无漏接现象，端子和导线间是否短路或接地。,通电后，需要改接线时，即使已经关断电源，也应等充电指示灯熄灭后，用万用表确认直流电压降到安全电压,(DC25V,以下,),后再操作。若还残留有电压就进行操作，会产生火花，这时先放完电后再进行操作,1.,主电路的连接,端子符号,端子名称,说,明,R,、,S,、,T,主电路电源端子,连接三相电源,U,、,V,、,W,变频器输出端子,连接三相电动机,P1,、,P(,+,),直流电抗器连接用端子,改善功率因数的电抗器,P(,+,),，,DB,外部制动电阻器连接用端子,连接外部制动电阻,(,选用件,),P(,+,),，,N(,),制动单元连接端子,连接外部制动单元,PE,变频器接地用端子,变频器机壳的接地端子,表,71,主电路端子和连接端子的功能,进行主电路连接时应注意以下几点：,(1),主电路电源端子,R,、,S,、,T,，经接触器和空气开关与电源连接。不用考虑相序。,(2),变频器的保护功能动作时，继电器的常闭触点控制接触器电路，会使接触器断 开，从而切断变频器的主电路电源。,(3),不应以主电路的通断来进行变频器的运行、停止操作。需用控制面板上的运行键,(RUN),和停止键,(STOP),或用控制电路端子,FWD,（,REV,）来操作。,(4),变频器输出端子,(U,、,V,、,W),最好经热继电器再接至三相电机上，当旋转方向与设定不一致时，要调换,U,、,V,、,W,三相中的任意二相。,(5),变频器的输出端子不要连接到电力电容器或浪涌吸收器上。,(6),从安全及降低噪声的需要出发，及防止漏电和干扰侵入或辐射出去，必须接地。根据电气设备技术标准规定，接地电阻应小于或等于国家标准规定值，且用较粗的短线接到变频器的专用接地端子,PE,上。当变频器和其他设备，或有多台变频器一起接地时，每台设备应分别和地相接，而不允许将一台设备的接地端和另一台的接地端相接后再接地，如图,75,所示,图,7,5,变频器接地方式示意图,a),专用地线（好）,b),共用地线（正确）,c),共通地线（不正确）,6,）控制电路端子上的连接电线用,0,75mm2,及以下规格的屏蔽线或绞合在一起的聚乙烯线。,7,）屏蔽线的接线时把一端连接到各自的共用端子,(11,、,CM),上，另一端不接。,1.,电线的种类,一般，控制信号的传送所使用的电线采用聚氯乙烯绝缘，聚氯乙烯护套屏蔽电线。,2.,电线的粗细,控制电线导体的粗细必须考虑机械强度、规程、电压降及铺设费用以后再决定。推荐使用导体截面,l.25mm,2,或,2mm,2,的电线。但是，如果铺设距离短、电压降在容许值以内，使用,0,75mm,2,比较经济。,3.,电线的分开铺设,变频器的控制电线与主回路电线或其他电力电线需分开铺设。相隔距离取电气设备技术标准所确定的距离。,4.,电线的屏蔽,(1),电线不能分开铺设或者即使分开铺设也不会有抗干扰效果时，要进行有效的屏蔽。,(2),电线的屏蔽利用已接地的金属管或者穿在金属管内和带屏蔽的电线上。,(3),屏蔽电线的连接方法如图,721,所示，屏蔽电线端末的处理如图,722,所示。,7.2,变频调速系统的主电路,1.,低压断路器,Q,（,1,）功用,1),隔离作用 当变频器进行维修时，或长时间不用时，将,Q,切断，使变频器与电源隔离；,2),保护作用 空气开关大都具有过电流及欠电压等保护功能，当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可迅速进行保护。,（,2,）选择,因为空气开关具有过电流保护功能，为了避免不必要的误动作，取,I,QN,(1.3,1.4),I,N,(71),式中,I,QN,空气开关的额定电流；,I,N,变频器的额定电流。,由于制动电阻的容量不易准确掌握，如果容量偏小，则极易烧坏。所以，制动电阻箱内应附加热继电器,KR,，如图,713,所示。,图,7-12,制动电阻图,(4),制动单元,VB,一般情况下，只需根据变频器的容量进行配置即可。,7.,制动单元的接线,例,1.,水泵节能恒压供水,图,101,供水系统示意图,压力变送器,生 活 小 区,装设变频器的场所条件有：,1),电气室应湿气少、无水浸入。,2),无爆炸性、燃烧性或腐蚀性气体和液体，粉尘少。,3),装置容易搬入安装。,4),应有足够的空间，便于维修检查。,5),应备有通风口或换气装置以排出变频器产生的热量。,6),应与易受变频器产生的高次谐波和无线电干扰影响的装置分离。,7),安装在室外必须单独按照户外配电装置设置。,设置场所,使用环境,变频器长期稳定运行所必须的环境条件有：,1.,周围温度,变频器运行中周围温度的容许值多为,0,40,或,10,50,，避免阳光直射。,(1),上限温度 对于单元型装入配电柜或控制盘内等使用时，考虑柜内预测温升,10,，则上限温度多定为,50,。变频器为全封闭结构、上限温度为,40,的壁挂用单元型装入配电柜内使用时，为了减少温升，可以装设通风管（选用件）或者取下单元外罩。,(2),下限温度 周围温度的下限值多为,0,或,10,，以不特别冻结为前提条件。,2.,周围湿度,变频器要注意防止水或水蒸气直接进入变频器内，以免引起漏电，甚至打火，击穿。而周围湿度过高，也可使电气绝缘降低和金属部分的腐蚀。为此，变频柜安装平面应高出水平地面,800mm,以上。,3.,周围气体,作为室内设置，其周围不可有腐蚀性、爆炸性或燃烧性气体。还要选择粉尘和油雾少的设置场所。,4.,振动,关于耐振性因机种的不同而不同，设置场所的振动加速度多被限制在,0,3,0,6G,（振动强度,5.9m/s,2,）以下。对于机床、船舶等事先能预测振动的场合，必须选择有耐振措施的机种。,5.,抗干扰,为防止电磁干扰，控制线应有屏蔽措施，母线与动力线要保持不少于,100mm,的距离。,柜内布置应注意：,考虑到柜内温度的增加，不应将变频器放在密封的小盒中或在其周围空间堆放零件、热源等。,柜内的温度应不超过,50,。,在柜内安装冷却扇时，应设计成冷却空气能通过热源部分。变频器和风扇安装位置不正确，将导致变频器周围的温度超过允许的数值。,将多台变频器安装在同一装置或控制箱里时，为减少相互热影响，建议横向并列安放，如图,7-25a,所示。必须上下（纵向）安装时，为了使下部的热量不至影响上部的变频器，应在变频器之间加入一块隔板，如图,7-25b,所示。,谢谢各位,！,祝,大家事业有成,！,