1、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,*,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,*,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,*,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
2、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,*,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,*,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,*,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,*,变频器原理及应用,王宇鹏,2012/7/19,1,目录,
3、一、变频器的原理,二、变频器的选型及应用,三、施耐德变频器介绍,2,开关或接触器,变频器,异步电动机,转速可调,0,50Hz,可调,3,一、变频器的原理,变频器是利用,电力半导体器件,的通断作用将工频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、改变功率因数、过流,/,过压,/,过载保护等功能。,4,常用电力电子器件简介,1),晶闸管,(SCR),没有自关断能力,逆变时需要另设换流电路,造成电路结构复杂,增加变频器成本。但由于元件容量大,在,1000KVA,以上的大容量变频器中得到广泛的应用。,2),门极可关断晶闸管,(GTO,)可通过门极信号控制导通
4、和关断。它是利用门极反向电流而获得自关断能力,属于全控器件,无需换流电路。已经逐步取代,SCR,。,5,3),电力晶体管,(GTR),是一种高反压晶体管,具有自关断能力,并有开关时间短、饱和压降低和安全工作区宽等优点。它被广泛用于交直流电机调速、中频电源等电力变流装置中。主要用作开关,工作于高电压大电流的场合,一般为模块化。,4),功率场效应管,(MOSFET),根据门极电压的电场效应进行导通与关断的单极晶体管。具有自关断能力强、驱动功率小、工作速度高、无二次击穿现象、安全工作区宽等。用于小容量变频器中。,6,5),绝缘栅双极晶体管,(IGBT),集,GTR,和,P-MOSFET,的优点于一身
5、,具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压大电流等优点。目前中小容量变频器新产品中都采用它。适于高压的为,HV-IGBT,。,6),智能功率模块(,IPM,)是一种将功率开关器件及其驱动电路、保护电路等集成在同一封装内的集成模块。目前采用较多的是,IGBT,作为大功率开关器件的模块,器件模块内集成了电流传感器,可以检测过电流及短路电流。具有过电流保护、过载保护以及驱动电流电压不足时的保护功能。,7,7),集成门极换流晶闸管,(IGCT),是一种中压、大功率半导体开关器件。它是将门极驱动电路与门极换流晶闸管,GCT,集成于一体,集,GTO,和,IGBT,的优点于一身。,
6、8,变频器的结构,整流部分,储能环节,逆变部分,M,控制系统,交流,直流,直流,交流,9,主要由主电路,(,包括整流器、中间直流环节、逆变器,),和控制电路组成。,整流器:将交流电变换成直流的电力电子装置,其输入电压为正弦波,输入电流非正弦,带有丰富的谐波,中间直流环节,:,中间直流储能环节,在它和电动机之间进行无功功率的交换。,逆变器:将直流电转换成交流电的电力电子装置,其输出电压为非正弦波,输出电流近似正弦,变频器的结构,10,电力变换的种类,输入,交流,直流,输出,直流,整流,直流斩波,交流,交流电力控制变频、变相,逆变,11,控制电路,:,常由运算电路、检测电路、控制信号输入,/,输出
7、电路和驱动电路组成。主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等,其控制方法可以采用模拟控制或数字控制。目前许多变频器已经采用微机来进行全数字控制,采用尽可能简单的硬件电路,靠软件来完成各种功能。,变频器的结构,12,通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的。,13,电机转速,n,公式,S,:转差率,f1,:交流电频率,p,:电机对数,其中:,通过改变交流电机的工作频率来改变电机转速的一种装置,14,交流异步电机的机械特性公式,n,60f/p(1-s),n,:电机转速,f,:给电机供电的交流电
8、频率,p,:电机极对数,s,:转差率,T,:电机力矩,N,:速度,n,0,负载,1,异步机机械特性,负载,2,交流同步电机的机械特性公式,n,60f/p,n,:电机转速,f,:给电机供电的交流电频率,p,:电机极对数,n,0,负载,1,负载,2,T,:电机力矩,同步机机械特性,15,变频器的分类,1.,按调制方式分,(1)PAM(,脉幅调制,),在整流电路部分对输出电压幅值进行控制,而在逆变电路部分对输出频率进行控制的控制方式。,(2)PWM(,脉宽调制,),保持整流得到的直流电压大小不变的条件下,在改变输出频率的同时,通过改变输出脉冲的宽度,来达到改变等效输出电压的一种方式。,16,(2),
9、按工作原理分,V/F,控制 对变频器的频率和电压同时进行调节,转差频率控制 为,V/F,控制的改进方式,矢量控制 将交流电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流并分别加以控制的方式,直接转矩控制 把转矩作为控制量,直接控制转矩,是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术。,17,(3),按用途分,通用变频器 能与普通的笼式电动机配套使用,能适应各种不同性质的负载并具有多种可供选择功能,高性能专用变频器 对控制要求较高的系统,(,电梯、风机水泵等,),,大多采用矢量控制方式,高频变频器 高速电动机配套使用,18,(4),按变换环节分,交,-,交变频器 把频率固定的交流电直接变
10、换成频率和电压连续可调的交流电。无中间环节,效率高,但连续可调的频率范围窄。,交,-,直,-,交变频器 先把交流电变成直流电,再把交流电通过电力电子器件逆变成直流电。优势明显,目前广泛采用的方式,19,(5),按直流环节的储能方式分,电流型 中间环节采用大电感作为储能环节,无功功率将由该电感来缓冲。再生电能直接回馈到电网。,电压型 中间环节采用大电容作为储能环节,负载的无功功率将由它来缓冲。无功能量很难回馈到交流电网。,20,变频器选型,选型原则,考虑变频器运行的经济性和安全性,变频器选型保留适当的余量是必要的。,要准确选型,必须要把握以下几个原则:,充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动
11、转矩、调速精度、调速范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器,否则选用通用变频器即可,了解负载特性,如是通用场合,则需确定变频器是,G,型还是,P,型,了解所用电机主要铭牌参数:额定电压、额定电流。,21,确定负载可能出现的最大电流,以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流,则按适配电机选择对应变频器,考虑成本因素,以下情况要考虑容量放大一档:,1,、长期高温大负荷,2,、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场,3,、目标负载波动大,4,、现场电网长期偏低而负载接近额定,5,、绕线电机、同步电机或多极电机(,6,极以上),22,充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础
12、。,对于变频器的选配件选配,必须要把握以下几个原则:,以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器,民用场合,如:宾馆中央空调、电机功率大于,55KW,以上,电网品质恶劣或容量偏小的场合,如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大,变频器频繁炸机,23,以下情况要选用交流输出电抗器,变频器到电机线路超过,100,米(一般原则),以下情况一般要选用制动单元和制动电阻,提升负载,频繁快速加减速,大惯量(自由停车需要,1min,以上,恒速运行电流小于加速电流的设备),24,使用通用变频器的行业和设备,使用矢量变频器的行业和设备,纺织绝大多数设备,纺织有张力控制场合需使用,冶金,辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬,
13、冶金,各种主轧线、飞剪,石化用,风机、泵、空压机,-,电梯门机、起重行走,电梯、起重提升,供水,-,油田用,风机、水泵、抽油机、空压机,-,电厂风机水泵、传送带,-,市政,锅炉、污水处理,-,部分拉丝机牵引,拉丝机的收放卷,凹版印刷,水泥、陶瓷、玻璃生产线全线,-,传送带矿山风机泵,矿山提升机,卷烟制丝,卷烟成型包装,低速,造纸,及配套风机水泵、制浆,高速造纸、切纸机、复卷机,25,交流电机调速,电机的调速方法,26,交流电机基本知识复习,27,交流电机基本知识复习,基本参数,28,交流电机基本知识复习,工作过程,29,变频器的应用,30,变频器的应用,31,变频器的应用,32,变频器的应用,
14、33,变频器的应用,34,三、施耐德变频器介绍,35,施耐德电气变频器概览,Text,Terminal,ATV61/71,标准转矩,/,高过转矩应用变频器,ATV61:0.37kW800kW,ATV71:0.37kW630kW,ATV12,(0.184kW),变频器,小功率,简单应用,大功率,复杂应用,ATV61Plus/71Plus,柜式变频器,ATV61Plus:90kW2400kW,ATV71Plus:90kW2000kW,ATV21,风机水泵专用,(0.75kW75kW),2000,800,500,2.2,ATV303,(0.37kW11kW),单位:,kW,2400,1200,630
15、,7.5,15,75,ATV312,(0.18kW15kW),8400,ATV1100,中压变频器,3.3kV/6.6kV/10kV,39010500kVA,ATV32,高端书本型变频器,(0.18kW15kW),36,ATV303-,目标行业,纺织行业:,织机(大圆机、喷水织机),印染设备(退煮漂),棉纺设备(络筒机等),陶瓷机械:,布料机,窑炉,印花机等,机 床:,数控车床,磨床等,木工机械:,砂光机,涂布机等,物料处理:,称重设备,传输带等,通用应用:,传输设备,配套用风机水泵,低精度速度控制等,37,节省空间,更小的尺寸,,0.37kW/0.75kW,单独尺寸设计,支持,并排安装,,,
16、55,度不降容,节省时间,节省安装时间,动力端子清晰标注,动力和控制端子的接线说明,方便检查,避免差错,节省调试时间,即插即用,软件设计,短菜单设计,简易下载器,一键搞定,配置,多功能下载器支持断电配置参数,节省服务成本,产品更稳定,元器件,10,年,长寿命设计,多项,创新设计,专为中国恶劣应用环境,冷却风,节省,.,不仅仅是省钞票,38,挑战负载的适应能力,电机控制根据,中国电机参数,而设计,更强的,起动,和,制动,能力,更稳定的输出,挑战恶劣环境极限,电路板,加强涂层,处理,告别粉尘、油污等污染烦恼,55,度,工作温度额定运行,无需降容,挑战恶劣电网适应能力,超强的抗电网波的波动能力,,5
17、0%,电压跌落运行,抗雷击设计,强大,.,让我们更放心,39,友好,.,即插即用的典范,更方便的操作,中文按键,操作,数字参数,显示,更方便直观,更方便维护,冷却风扇方便更换,散热器故障报警指示,及时维护清理,更易融入自动化系统,内置,Modbus,通讯协议,M218,将更方便与,ATV303,通讯,M218,STO/STU,ATV303,Modbus,通讯控制,40,产品介绍,主要特点,客户需求,产品特点,减小安装尺寸,-,紧凑设计,-,并排安装,恶劣工作环境下可靠性,-PCB,全部加强涂层处理,-,冷却风不经过,PCB,-,风扇或散热器异常报警(下一步),夏季高温下稳定运行,-55,度不降
18、容,超过施耐德已有产品,-,开关频率管理,电网质量差下工作稳定,-,抗电网电压波动,-,避免雷击,方便调试,-,多功能下载器断电下载,-,简易下载器方便灵活,-,外拉面板,-,参数数字代码显示,-,短菜单标签,参数列表随机带,方便安装避免误操作,-,端子标签明显,-,接线标签,输出电机性能稳定,-,更优异的电机控制,超过,ATV302,-,高的起动转矩和制动转矩,节省,全方面的成本节省,强大,让我们更放心,友好,即插即用的典范,41,ATV303,对,ATV302,的升级,ATV302,ATV303,控制模式,V/F,控制,矢量控制,风机,/,泵模式,(Kn2),标准控制(优化的,V/F,控制
19、),矢量控制,风机,/,泵模式,(Kn2),调试,电机铭牌,无需电机铭牌、即插即用,短菜单,参数显示,字母缩写,数字试,功率范围,0.37kW,7.5kW,0.37kW,11,kW,工作温度,-1050,(,降容可至,60,),-10,55,(,降容可至,60,),EMC,无,无,远程面板,无,有,与,ATV12,通用,断电调试,无,多功能下载器实现,通讯,无,内置,Modbus,模拟输入,2,1,模拟输出,1,1,逻辑输入,6,4,1,逻辑输出,2R,1R+1LO,输出频率,400Hz,400Hz,42,ATV312,关注,客户界面,清晰的显示,按钮,Button in notched wh
20、eel format:-,方便配置-快速浏览-电位器功能,非常清晰的客户 标记(客户区域),控制,显示和标记在前面板上,起动,/,停止 按钮,43,更,友好,ATV312,具备卓越的交互界面,简单集成面板,起动,停止按钮,导航键,:,快速浏览,速度给定,导航面板,IP54 or IP67,远程面板,图形化显示,客户定制菜单,多国语言显示;,SoMove,软件,USB,RJ45,电缆直接连接;,通用的平台;,Power Mobile,蓝牙无线通讯;,开放的手机通讯;,44,.,迅速占领市场,的最佳武器,!,ATV 32,.,我们,书本型设计,!,内置的高性能,极具竞争力,的价格,高端机器,简单机
21、器,复杂机器,价格,ATV 12,ATV 312,性能,ATV 71,ATV32,45,制造行业的提升设备,:,仓储和检索系统,物料处理设备,码垛机,木材,&,金属加工,2D,机器,切割,钻孔,焊接,食品,&,饮料,包装流水线,制袋,切片,纺机,高速剑杆织布机,绣花机,裁剪,简单包装,密封,运输,需要简单控制系统的机械,:,翻转广告牌,自动门,等,.,制袋,输送,包装,生产,ATV 32:,目标 行业,开环恒转矩控制,内置的,150,多种功能轻松满足您的应用需求,46,成本节约,节省空间和时间,安全,内置安全功能,方案导向,ATV Logic,易于自动化系统集成,智能易用,一流的性能,人机界面
22、,&,工具,ATV 32 ,新的,价值,47,节省空间,书本型 仅,45,或,60 mm,宽,安装,6,台普通变频的空间可容纳,10,台以上,ATV32,GV2,断路器顶部直接安装,节省时间,维修和接线方便,可拆卸端子,(,功率和控制部分,),通讯的菊花链连接,包装内掉电参数配置,节省外部设备,系列之间的连贯,&,补充,通用工具,TV32,如何帮助您从各个方面节约成本,!,48,ATV21,ATV21,是一种全系列的变频器,功率范围从,0.75,至,75kW,针对暖通空调行业及标准,OEM,制造商,广泛应用于,HVAC,行业和其它风机泵的驱动,其主要目标是下列应用,:,空气调节,通风,空气处理
23、,循环水泵,风机和泵,49,ATV21,是一个简单的产品,集成了专用于,HVAC,应用的功能,随产品有一个前操作盘和一个,4,位,7,段码显示器,在通信方面,提供用于建筑市场的大量可选协议,并标准内置,Modbus,协议。,设计使用于全球市场,符合主要的标准和国际指导规范,包括,EMC,和环境保护。,50,ATV21,在,HVAC,行业的应用,AHU,(空气处理单元,),功率范围,1.5 to 75kW,ATV21,VAV,(变风量空气调节系统的末端),功率范围,0.2 to 3.7kW,Chiller,(冷冻水泵),功率范围,0.37 to 160kW,ATV61,Condenser,(冷却
24、水泵),功率范围,0.37 to 160kW,ATV61,热泵,功率等级,1.5 to 30kW,楼宇,ATV21,屋顶式空调机组,功率范围,3.7 to 110 kW,ATV21,ATV61,ATV21,51,专门用于泵和通风应用的功能,PID,调节器,预置,PID,给定,PID,反馈,PID,反馈监控,休眠,/,唤醒,报警,自动,/,手动,专用于风机、泵类负载的电机控制模式,能量节省鼻,平方关系(,Kn,),跟踪旋转负载,跳跃频率,故障禁止,52,ATV61,ATV61,是一种 完整的变频器系列;,设计用于工业和建筑场合;,驱动恒转矩轻载或变转矩负载;,目标应用对象:,泵,压力或流量调节,
25、供水 多泵控制,通风鼓风,引风,空气处理,排烟,空调,冷冻泵,冷却泵,冷却塔风机,53,集成了,大量的专用功能,,,以及不同的电机控制类型;,随变频器供货有一个标准的图形终端;,是一个,通讯,产品,提供多种协议的选项,并标准集成,Modbus and CAN open;,为了响应复杂应用的要求,可使用选项卡扩展输入输出;,本产品开发用于全球市场,符合主要的标准和国际规范;,以及,EMC,安全,环境保护等方面的要求,.,54,ATV61,覆盖电机功率范围,三相 380-480,V,0.75,kW,到 630,kW,三相,500-690V,,,3.0kW,到,800kW,三相 200-240,V,
26、0.75 kW,到 90,kW,(,单相电源,直到 5,.,5,kW,),55,认证,ATV61,是一个面向全球市场的产品,因此它取得了全球主要认证机构的证书,.,所取得的标志,CE(,欧洲,),认证:遵守欧洲低压电气协会的标准,(73/23/CEE,和,93/68/CEE),以及,EMC(89/336/CEE).,RoHs,证书,UL(,美国,),CSA(,加拿大,),NOM 117(,墨西哥,),C-Tick(,澳大利亚,),GOST(,俄罗斯,),DNV(,挪威船级社,),BV(,法国船级社,),ABS(,美国船级社,),KR(,韩国船级社,),LR(,英国船级社,),RMSos(,俄罗
27、斯船级社,),56,ATV71,ATV71是全系列的变频器产品,功率从0.37 到 2000KW(,功率含柜机,),单变频器功率可达重载,630kW(690V),500kW(380V),更大功率可选择柜式变频器,它是为工业市场设计的。,特别适用于恒转矩重载应用。,ATV71,面向多种行业应用:,起重,提升,物料输送,包装行业,过程控制设备,人造板及木工机械,高惯量的负,载,57,ATV71,适用于,OEM,、项目等多种行业,起重,物料输送,冶金,矿业,水泥建材,造纸,船舶,矿山机械(,OEM,),印刷包装(,OEM,),纺织机械(,OEM,),木工机械(,OEM,),加工机械(,OEM,),电梯(,OEM,),起重,纺织,印刷包装,过程控制,58,ATV71集成了强大的专业应用功能,以满足不同电机控制的需要.,可以提供标配的图形显示终端,提供多种类型的通讯协议,其中Modbus 和 CAN open协议是内置的。,多种选件卡可以扩展输入-输出端子或增强编程能力,以适应复杂应用的需要.,ATV71是面向全球市场的产品,它遵守国际规范与标准,包括EMC,安全,环境等多方面.,59,谢谢各位!,祝大家在未来的工作中 事业有成!,60,