变频器工作原理分析ppt课件.ppt
变频器,对变频器的介绍,变频器综合了电子技术、电机控制、计算机技术、控制技术等多种技术为一体。是一种广泛应用于各行各业的电力设备，它通过控制电机的旋转速度来满足其需求。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。,变频器工作原理,变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 工作原理： 整流器 最近大量使用的是二级管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再平波回路 在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。 逆变器 同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。,控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。 (1)运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。 (2)电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。 (3)驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 (4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 (5)保护电路:检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 概述 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。,控制电路,变频器工作原理图,随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。西门子变频器的工作原理：交流电动机的同步转速表达式位： n 60 f(1 s)/p (1) 式中 n 异步电动机的转速； f 异步电动机的频率； s 电动机转差率； p 电动机极对数。 由式 (1) 可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 0 50Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。西门子变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。,西门子MICROMASTE变频器的选用,MM420具有模块化设计。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便的用手进行更换，MM420适合用于各种变速驱动系统装置，尤其适合用于水泵，风机和传送带系统的驱动装置。MM430适合用于工业部门的水泵和风机。比420具有更多的输入输出端，还具有优化的带有手动，自动切换的操作面板，以及自适应功能的软件。MM440更厉害了。适合用于各种变速驱动装置。尤其适合用于吊车和起重系统，立体仓储系统，食品，饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。这些应用对象要求变频器具有比常规应用更高的技术性能和更快的动态响应。,BOP基本操作板面,BOP在变频器中是一种基本操作板面，是三个英文字母的缩写（Basic operation panel ）BOP上按键的作用如何利用BOP修改参数,BOP的使用,U/f控制及U/f控制的原理,变压变频调速简称u/f控制。由电机知识可知异步电动机的转速与电源频率有以下关系：n=60f(1-s)/p （1）式中：n-电机的转速（r/min）P-磁极对数：S-转差率（%）f-电源频率（HZ）从式（1）可以看出，改变电源频率就可以改变电机转速。另外，根据异步电机的电势公式知道，外加电压近似地与频率和磁通的乘积成正比。即UEC1f（2）式中C1为常数。,因此有：E/fU/f（3）若外加电压不变，则磁通随频率而改变，如频率f下降，磁通会增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在很多场合，为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，这亦由频率和电压协调控制来实现。通过改变异步电动机的供电频率，从而可以任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。,采用U/f控制以后异步电机的机械特性曲线是什么样的？,不同电压/频率协调控制方式时的机械特性,U/f电压补偿的原理是什么？,所谓的U/f电压补偿，其实就是伏/赫限制，是为了避免发电机或与发电机相连的变压器过激磁而设计的一个限制功能。通常U/f=常数，即电压标幺值与频率标幺值的比值在限制区段为一常数，多数调节器比值为1.1，限制区段为40-47Hz。多数励磁调节器设计有低频保护功能，当发电机频率低于下限频率，励磁调节器会发出命令逆变灭磁，即低频保护。,不同电压/频率协调控制方式时的机械特性恒Us/1控制容易实现，机械特性基本上为平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求，但低速带载能力时须对定子压降实行补偿。恒Es/1控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，可以在稳态时达到气隙磁通恒定，从而改善了低速性能。但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力仍受到限制。恒Er/1控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性，机械特性曲线最硬，电磁转矩和转差率成正比。,
