变频器知识简介.pptx

内容大纲内容大纲:前言前言 变频器的原理变频器的原理 变频器的分类变频器的分类 变频器在各行业中的应用变频器在各行业中的应用 国内变频器目前市场的发展概况国内变频器目前市场的发展概况 主流厂商简介主流厂商简介 应用案例应用案例 总结总结前言：前言：近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义！传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义！前言二 首先、首先、十一五规划中，建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有十一五规划中，建设节约型社会是今后发展的一项重要内容。有效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。效地利用能源、节约能源是建设节约型社会的具体体现。电动机是公认的耗电大户，其占整个国民经济用电量的电动机是公认的耗电大户，其占整个国民经济用电量的6 6成以上，对它进行节成以上，对它进行节能改造，潜力巨大。要建设节约型社会，是我们必须要做的工作内容。大力能改造，潜力巨大。要建设节约型社会，是我们必须要做的工作内容。大力推广变频调速技术是实现这一目标的必要手段，它也是交流电动机节能改造推广变频调速技术是实现这一目标的必要手段，它也是交流电动机节能改造的工作重点。的工作重点。其次、其次、高压变频器的发展背景及其重要意义高压变频器的发展背景及其重要意义 随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。调速方式。以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如这一现状，如IGBTIGBT、IGCTIGCT、SGCTSGCT等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，等等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现可以实现PWMPWM逆变，甚至是逆变，甚至是PWMPWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高度的提高。变频器的用途 变频器（变频器（frequency changer/frequency frequency changer/frequency converterconverter）是一种用来改变交流电频率的电气设备。此）是一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频器外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频器。变频器。变频器通常包含变频器通常包含2 2个组成部分：整流器（个组成部分：整流器（rectifierrectifier）和逆变器（和逆变器（InverterInverter）。其中，整流器将输入的交流电转）。其中，整流器将输入的交流电转换为直流电，逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。换为直流电，逆变器将直流电再转换成所需频率的交流电。除了这除了这2 2个部分之外，变频器还有可能包含变压器和电池。个部分之外，变频器还有可能包含变压器和电池。其中，变压器用来改变电压并可以隔离输入其中，变压器用来改变电压并可以隔离输入/输出的电路，输出的电路，电池用来补偿变频器内部线路上的能量损失电池用来补偿变频器内部线路上的能量损失！变频器原理 50HZ380V50HZ380V的市电经过整流滤波环节后成为直流电，再经过逆变环节变成了频的市电经过整流滤波环节后成为直流电，再经过逆变环节变成了频率和幅度都可调的交流电。在变频器主回路中电能经过了交流率和幅度都可调的交流电。在变频器主回路中电能经过了交流 直流直流 交交流的变换，所以这类变频器称作交流的变换，所以这类变频器称作交 直直 交类变频器交类变频器(最常用到的）。最常用到的）。变频器的分类：按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压10KV10KV时称高压，时称高压，1kV1kV10KV10KV时称中压。我们习惯上也把额定电压为时称中压。我们习惯上也把额定电压为6kV6kV或或3kV3kV的电机称为的电机称为“高压电机高压电机”。一、根据变流环节不同分类：一、根据变流环节不同分类：1.1.交交-直直-交变频器先将频率固定的交流电交变频器先将频率固定的交流电“整流整流”成直流电，再把直流电成直流电，再把直流电“逆变逆变”成频成频率任意可调的三相交流电。率任意可调的三相交流电。2.2.交交-交变频器把频率固定的交流电直接转换成频率任意可调的交流电（转换前后的相数交变频器把频率固定的交流电直接转换成频率任意可调的交流电（转换前后的相数相同）。相同）。二、根据直流电路的储能环节（滤波方式）分类：二、根据直流电路的储能环节（滤波方式）分类：1.1.电压型变频器其储能元件为电容器。中、小容量变频器以电压型变频器为主。电压型变频器其储能元件为电容器。中、小容量变频器以电压型变频器为主。2.2.电流型变频器其储能元件为电感线圈。电流型变频器其储能元件为电感线圈。三、根据电压的调制方式分类：三、根据电压的调制方式分类：1.1.脉宽调制（脉宽调制（SPWMSPWM）变频器）变频器 电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的。中、小容量的电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的。中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。通用变频器几乎全都采用此类变频器。2.2.脉幅调制（脉幅调制（PAMPAM）变频器）变频器 电压的大小是通过调节直流电压幅值来实现的。电压的大小是通过调节直流电压幅值来实现的。四、根据输入电源的相数分类：四、根据输入电源的相数分类：1.1.三进三出变频器三进三出变频器 变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属此类。变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属此类。2.2.单进三出变频器单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器均属此类，通常容量较小变频器均属此类，通常容量较小。变频器的分类 按照不同的分类标准，变频器可以分为若干类别。1、按照主电路工作方式分类，可以分为电压型和电 流型变频器；2、按照开关方式分类，可以分为PAM、PWM控制变频 器；3、按照工作原理分类，主要分为V/F控制变频器、转差控制变频器和矢量控制变频器等；4、按照用途分类，主要分为通用变频器、专用变频器等。变频器在各行业中的应用 变频器广泛应用于机械、石化、水泥、纺织、印染、造纸、塑变频器广泛应用于机械、石化、水泥、纺织、印染、造纸、塑胶、供水等行业。胶、供水等行业。国内高压变频器的现状 目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC380VAC380V的中小功率产品，而在的中小功率产品，而在高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普通采用国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普通采用V/fV/f控制方式。高压控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面：下几个方面：1 1、国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场，并加快了本地化的步伐。国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场，并加快了本地化的步伐。2 2、具有研发能力和产业化规模的企业少。具有研发能力和产业化规模的企业少。3 3、国产高压变频器的功率等级较低，目前不超过国产高压变频器的功率等级较低，目前不超过3500KW3500KW。4 4、国内高压变频器的技术标准还有待规范。国内高压变频器的技术标准还有待规范。5 5、与高压变频器相配套的产业很不发达。与高压变频器相配套的产业很不发达。6 6、生产工艺落后，勉强满足变频器产品的技术要求，但是价格低廉。生产工艺落后，勉强满足变频器产品的技术要求，但是价格低廉。7 7、变频器中使用的功率半导体，驱动电路，电解电容等关键器件完全依赖进口。变频器中使用的功率半导体，驱动电路，电解电容等关键器件完全依赖进口。8 8、与发达国家的技术差距在缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。与发达国家的技术差距在缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。9 9、已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。1010、能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。、能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。国外高压变频器的现状 国外各大品牌的变频器生产商，均形成了系列化的产品，其控制系统也已实现全数字化。几乎所有的产品均具有矢量控制功能，完善的工艺水平也是国外品牌的一大特点。目前，在发达国家，只要有电机的场合，就会同时有变频器的存在。其现阶段发展情况主要表现如下：1、技术开发起步早，并具有相当大的产业化规模。2、能够提供特大功率的变频器，目前已超过10000KW。3、变频调速产品的技术标准比较完备。4、与变频器相关的配套产业及行业初具规模。5、能够生产变频器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。6、高压变频器在各个行业中被广泛应用，并取得了显著的经济效益。7、产品国际化，当地化加剧。8、新技术，新工艺层出不穷，并被大量的、快速的应用于产品中。9、目前，没有10KV产品。高压变频器的发展趋势：交流变频调速技术是强弱电混合，机电一体的综合技术，既要处理巨大电能交流变频调速技术是强弱电混合，机电一体的综合技术，既要处理巨大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它必定会的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它必定会分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题，后者分成功率和控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题，后者要解决的软硬件控制问题。因此，未来高压变频调速技术也将在这两方面得要解决的软硬件控制问题。因此，未来高压变频调速技术也将在这两方面得到发展，其主要表现为：到发展，其主要表现为：1 1、高压变频器将朝着大功率，小型化，轻型化的方向发展。、高压变频器将朝着大功率，小型化，轻型化的方向发展。2 2、高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加（器件串联和单元串联）两、高压变频器将向着直接器件高压和多重叠加（器件串联和单元串联）两个方向发展。个方向发展。3 3、更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。、更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中。4 4、现阶段，、现阶段，IGBTIGBT、IGCTIGCT、SGCTSGCT仍将扮演着主要的角色，仍将扮演着主要的角色，SCRSCR、GTOGTO将会退出将会退出变频器市场。变频器市场。5 5、无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋、无速度传感器的矢量控制、磁通控制和直接转矩控制等技术的应用将趋于成熟。于成熟。6 6、全面实现数字化和自动化：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自、全面实现数字化和自动化：参数自设定技术；过程自优化技术；故障自诊断技术。诊断技术。7 7、应用、应用3232位位MCUMCU、DSPDSP及及ASICASIC等器件，实现变频器的高精度，多功能。等器件，实现变频器的高精度，多功能。8 8、相关配套行业正朝着专业化，规模化发展，社会分工将更加明显。、相关配套行业正朝着专业化，规模化发展，社会分工将更加明显。变频器生产厂家简介变频器生产厂家简介 变频器在中国有巨大的需求潜力。根据变频器在中国有巨大的需求潜力。根据1997年原国家经贸委调查数据，全年原国家经贸委调查数据，全国潜在变频器市场约国潜在变频器市场约12001800亿元。而截止亿元。而截止2000年，国内累计推广应用变频年，国内累计推广应用变频调速装置调速装置8001200万万kw，约，约80120亿元，仅占潜在市场的亿元，仅占潜在市场的7%左右。基于此，左右。基于此，美、日以及欧洲的各大变频生产公司几乎全部云集中国市场，外资变频器一度占美、日以及欧洲的各大变频生产公司几乎全部云集中国市场，外资变频器一度占据了据了95%以上的中国变频器市场份额以上的中国变频器市场份额 2002年，机械工业信息研究院产业与市场研究所市场研究部借助相关媒体年，机械工业信息研究院产业与市场研究所市场研究部借助相关媒体进行了大型的变频器用户调查，其中对品牌进行了专项的调查。调查结果显示，进行了大型的变频器用户调查，其中对品牌进行了专项的调查。调查结果显示，排名前排名前10的品牌中，除一家为国产品牌外，其余皆为外国品牌。其中日本品牌的品牌中，除一家为国产品牌外，其余皆为外国品牌。其中日本品牌占去占去6个席位，分别是富士、三菱、安川、欧姆龙、松下以及日立。欧美品牌西个席位，分别是富士、三菱、安川、欧姆龙、松下以及日立。欧美品牌西门子、门子、ABB、施耐德入围前、施耐德入围前10，其中西门子位居前，其中西门子位居前10榜首。榜首。从市场产品构成来看，大功率占市场份额的从市场产品构成来看，大功率占市场份额的5-10%，中小功率占，中小功率占90-95%。欧。欧美品牌的变频器多集中在大功率变频器方面，美品牌的变频器多集中在大功率变频器方面，20KW以上的变频器基本由德国西以上的变频器基本由德国西门子、美国门子、美国AB、GE、罗宾康、罗宾康、ABB等所垄断。而中小容量变频器的等所垄断。而中小容量变频器的85%为日为日本产品占领，如富士、安川、三肯、日立、东芝、三菱、松下等。抢占市场，实本产品占领，如富士、安川、三肯、日立、东芝、三菱、松下等。抢占市场，实力品牌各显其能力品牌各显其能。变频器的应用案例变频器的应用案例 实实例例 1、空调类负载、空调类负载 北京丽都假日饭店动力中心是一个集中供冷、供热的工厂，安装有北京丽都假日饭店动力中心是一个集中供冷、供热的工厂，安装有 20吨吨/小时小时蒸汽锅炉蒸汽锅炉3台，台，300万大卡溴化锂制冷机万大卡溴化锂制冷机4台，负责动力厂周围的丽都假日饭店、燕翔台，负责动力厂周围的丽都假日饭店、燕翔饭店、新万寿宾馆、国际学校、日本学校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、公饭店、新万寿宾馆、国际学校、日本学校、德国学校及丽都饭店宿舍、托儿所、公园等涉外饭店、宾馆、公寓、学校的供热、供冷，供热面积园等涉外饭店、宾馆、公寓、学校的供热、供冷，供热面积30万平方米、供冷面积万平方米、供冷面积20万平方米。万平方米。91年，对水泵制冷机、引风机采用变频控制，节电明显，一般在年，对水泵制冷机、引风机采用变频控制，节电明显，一般在3060%，年节电，年节电17.5万万KW，优于其他调速方式。广州市鸣泉居度假村在冷热水、喷泉，优于其他调速方式。广州市鸣泉居度假村在冷热水、喷泉等设施上采用了变频调速控制，节电效果非常好。深圳市的东华假日酒店的空调也等设施上采用了变频调速控制，节电效果非常好。深圳市的东华假日酒店的空调也采用了变频调速，节电显著、房间温度适度。采用了变频调速，节电显著、房间温度适度。实例实例 2、泵类负载、泵类负载 泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、沙泵等，有低压中泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵、沙泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。小容量，也有高压大容量。茂名石化公司炼油厂从茂名石化公司炼油厂从1990年开始先后在蒸馏、裂解、年开始先后在蒸馏、裂解、加氢、糠醛、酮笨等加氢、糠醛、酮笨等20多条生产线上使用多条生产线上使用161台变频调速装置。变频器总功率达台变频调速装置。变频器总功率达8091KW。1990年年10月至月至1992年年2月对其中月对其中30台泵进行测试，在同等工艺下，采用台泵进行测试，在同等工艺下，采用调节阀控制耗电调节阀控制耗电999.9KW，而采用变频调速电耗为，而采用变频调速电耗为396.7KW，节电，节电603.2KW,节电率节电率60.3%。采用变频控制时，电机和泵的转数下降，轴承等机械部件磨损减低，泵端密。采用变频控制时，电机和泵的转数下降，轴承等机械部件磨损减低，泵端密封系统不易损坏，电机故障率降低，维修工作量大为减少。封系统不易损坏，电机故障率降低，维修工作量大为减少。94年后，该厂又采用了年后，该厂又采用了14套套6KV大容量变频装置，节电大容量变频装置，节电40%到到70%。实例实例 3、电梯高架游览车类负、电梯高架游览车类负载载 总结：总结：变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行变频调速这一技术正越来越广泛的深入到行业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势业中。它的节能、省力、易于构成自控系统的显著优势应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效应用变频调速技术也是改造挖潜、增加效益的一条有效途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采途径。尤其是在高能耗、低产出的设备较多的企业，采用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这用变频调速装置将使企业获得巨大的经济利益，同时这也是国民经济可持续发展的需要。也是国民经济可持续发展的需要。