变频器基础知识及普教材.ppt

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1、Shenzhen Inovance Technology Co.,Ltd,2006年,深圳市汇川技术有限公司,变频器基础知识普及教材,目录,第一部分：变频器行业简介,1、概述,2、国家产业政策,3、国内变频器市场情况,5、国内主要品牌,6、各品牌市场占有率,4、国外主要品牌,目录,第二部分：变频器原理知识,1、基本原理,2、变频器组成,3、变频器结构,4、变频器基本控制方式,5、变频器控制系统,6、变频器控制系统图示,目录,第三部分：汇川变频器产品介绍,1、汇川变频器与传统变频器比较,2、汇川变频器模块特点,3、汇川变频器专业模块,4、汇川变频器命名规则,5、汇川变频器频率段,6、汇川变频器系

2、列产品,7、全矢量的MD3x0系列产品,8、特色化的MD3x0系列产品,9、汇川变频器软件,10、汇川变频器主回路主要元器件,11、汇川变频器电路板,12、汇川变频器在各行业的应用,第一部分变频器行业简介,概述,自90年代以来，随着工业生产对自动化需求程度的提高和社会节能环保意识的加强，变频调速器的应用越来越普及。变频器产品也从以大功率双极晶体管（GTR）为主的时代发展为以绝缘栅双极性晶体管（IGBT）为主的新时代。广泛的应用于：1、石油化工冶金等大型生产线；2、装备制造业：如电力机车、塔吊、机床、纺织机械、印刷等；3、民用行业：商用空调、电梯、供水、家电、健身器材等。,国家在变频器行业的产业

3、政策,中国产值能耗是世界上最高的国家之一，能源利用效率相对很低，而中国的能源储备相对贫乏。要解决产品能耗高问题，除其他相关的技术问题需要改进外，变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施。用户实践证明，使用变频调速一般节能10%30%，有的高达40%。因此，国务院、国家经贸委、国家计划委员会、国家发改委从1997年开始至2006年间相继制订了节约能源法、节约用电管理办法，关于加强节能工作的决定等政策法规，在各项政策法规中，着重推荐了变频器调速技术，并将变频器调速节能是列为家发改委启动的十大重点节能工程之一。目前国家发展规划要求,当前应推广变频调速节能技术,即风机、水泵、压缩机等通用机械系统

4、采用变频调速节能措施,工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。我国“十五”节能规划的目标是提高主要耗能产品的能源利用率和提高单位能源消耗所创造的经济效益。其中提高单位能源消耗所创造的经济效益更为重要。在“十一五”期间,我国将实现电机系统运行效率提高2个百分点,形成年节电能力达200亿千瓦时的目标。,国内变频器市场情况,80年代，变频调速在主要的工业国家广泛使用的时候，我国变频技术才刚刚起步。由于变频器的优良性能，很快被国内用户所接受。逐渐应用于建材、冶金、机械、电子、石化、造纸、纺织等行业。尽管如此，变频器推广还很不普及。目前我国现运行的风机、水泵、空调类负载估计约有4200万台，其用电量占全

5、国用电量的1/3，但是在风机泵类负载中70%仍采用风挡或阀门调节流量，这样电机在运行中会长期处于空载或轻载状态，造成能源的浪费。所以变频器市场推广空间很大。近几年来我国变频器销售量逐年递增，年均增长率达15%以上。,国外主要品牌,最先进入中国的是日本的FUJI、三菱。中国成为他们过时产品的倾销地，进入国内的变频器多为以大功率晶体管为逆变元件的产品，而这类产品属于变频器的二代产品。随后进入中国的有日本的其他厂家以及其他国家的一些厂家，如日本的安川、日立；德国的西门子、施耐德，芬兰的ABB等等。目前国内变频器市场销售大约为200万千瓦，85%为进口产品，国产变频器占很小的份额。市面上出售的变频器大

6、多数为交-直-交电压源型第三代变频器。产品主要来自日本的一些厂家如三菱、富士、东芝、安川、日立、松下等等。其他的如西门子、ABB等销售也比较多。,国内主要品牌,国外品牌纷纷进入中国的同时，国内变频器的研制和生产也在艰难中向前发展。目前我国的变频器生产厂家已超过50家。前些年，国家四部委对全国所有的变频器生产厂家进行调研，最后推荐了29个厂家生产的33种规格的变频器。近年来出现了一些较具规模的变频器生产厂家，如深圳的华为（现为爱默生电气）、成都的森兰和南京的耐特、深圳的汇川技术，以及研制和生产高压变频器的厂家，如北京的先行和利德华福。,各品牌占有率,（1）日本品牌变频器市场占有率仍比较高 日本变

7、频器公司进入中国市场最早，并且，在仔细深入调查和研究的基础上，一直在有针对性的推出产品。目前，市场占有率高达60%以上。在日本品牌的变频器中、富士、三菱及安川三家公司的变频器市场占有率比较突出。（2）增长迅速的欧美品牌变频器 欧美公司进入中国市场比较晚，但产品档次比较高、容量大，价格也比较高。目前市场份额达到30%左右。比如西门子、ABB等。,各品牌占有率,（3）大陆及台湾企业市场占有率提升 台湾及大陆企业品牌的变频器占据15%左右的市场份额。其中台湾品牌的变频器比大陆的具有优势。例如台湾的普传、台达等。真正大陆品牌的变频器市场占有率很低，并且集中在低档产品上。但大陆新兴变频企业的增长速度很高

8、。深圳汇川变频器是变频器行业的典型成功案例。我们与其他国产和台湾品牌最大的区域就是我们主攻中高端市场；所以近几年成长迅速；新兴企业的高速增长以及原有企业的较大的市场规模，使国有品牌的市场占有率显著提升。,第二部分变频器原理知识,基本原理,变频器是一种控制交流电机运转的控制器。它把固定频率（我国为50HZ）的交流电源变成频率电压可调的交流电源，从而控制电机的转速。异步电机转速公式如式(1)所示：n=60*f/p*(1-s)-(1)n：电机转速（r/min）f：电源频率（HZ）p：电机磁极对数 s：转差率 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050H

9、z的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。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。,变频器组成,变频器结构,1、整流器 整流器与三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型可控的和不可控的。2、中间电路 中间电路有以下三种类型。将整流电压变换成直流电流。使脉动的直流电压变得稳定或平滑。将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。3、逆变器 经过整流和中间电路所得的直流电压再经过逆变器产生可变电压，可变频率的变频交流电供给电动机。4、控制电路 控制电路是整个系统的核心电路，系统所实现的各种不同的功能主要是由其控制电路决定的。控制电路

10、将 信号传递给整流器、中间电路和逆变器，同时也接受其反馈信号。控制电路的结构和复杂程度取决于不同的 变频器设计。,变频器基本控制模式,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电子设备，它通过控制电机的旋转速度来满足各行业的需求，因此它的英文缩写为 MDI：MOTOR DRIVE INVERTER。控制模式：变频器一般有三种基本方式可选择：1）V/F控制2）无速度传感器矢量控制，开环矢量3）有速度传感器矢量控制，闭环矢量,变频器控制系统,新型变频器均采用高速运算单片机，它从外部输入速度(位置)指令及励磁指令，由传感器输入电动机的电压和电

11、流信号用于速度推算或电流反馈，最后由单片机输出控制信号。电力变流电路（PWM）接受单片机输出的控制信号。单片机控制系统具有如下特点：1控制精度在数字控制采用微量化信号(数据)进行运算，故精度有保证。2一台变频器可以同时包含多种控制方案（例如;V/F控制、带PG的速度传感器矢量控制、不带PG的无速度传感器矢量控制等），可根据需求简单切换。此外还有零转速转子磁通运算和速度推算即低速时的调速精度高，完全可以替代直流调速。3采用的元器件少，信号全部用数字量传输，故受干扰的影响小。4维修灵活。因为单片机可以通过各种信号检测将取得的信息寄存，具备记忆的能力，故容易实现故障诊断，方便维修。5参数设定微机控制

12、系统的参数测定非常方便。,单片机（控制电路）,接口电路,PWM,接口电路,传感器,电动机,变频器控制系统图示,第三部分汇川变频器产品介绍,汇川变频器与传统变频器比较,MD系列变频器是汇川技术推出的代表未来变频器发展方向的新一代模块化高性能变频器。与传统意义上的变频器相比，在满足客户不同性能、功能需求方面，它不是通过多个系列产品来实现（从而增加额外的制造、销售、使用、维护成本），而是在客户需求合理细分的基础上，进行模块化设计，通过单系列产品的多模块灵活组合，创建一个客户化量身定做的平台。MD系列变频器开创了未来变频器领域的三个新概念：1:它首创了新一代变频器三层模块化的结构标准，如图1示；2:它

13、首创了将用户需求进行电机驱动、通用功能和专用功能等主模块及各种子模块划分的物理标准，如图2示；3:它引领了将矢量控制技术大众化的行业新趋势。这些概念将给变频器产业带来深远的影响。,汇川变频器模块特点,1）MD系列变频器的底层模块是高性能电机控制模块，它包含V/F、无速度传感器矢量控制（SVC）和矢量控制（VC），主要完成对电机的高性能控制与全方位保护，它可以通过多种通道接受运行指令来控制电机，还可以通过编码器接口，进行闭环矢量控制。2）MD系列变频器的中间层模块是通用功能模块，该模块主要包括变频器的一些基本功能，如PID控制、多段速、摆频等常用功能。根据功能的复杂程度，我们提供了两种子模块供用

14、户选择，即MD300功能模块与MD320功能模块。3）MD系列变频器的顶层模块是行业专用模块，这是给行业专用需求提供的解决平台，客户可以使用现有的解决方案，也可以根据自身要求，进行二次开发。,汇川变频器专业模块,汇川变频器命名规则,汇川变频器功率段,汇川变频器的功率大小从单相0.2KW一直到315KW，涵盖在SIZE-A、B、C、D、E、F、G、H、I 共9种大小的箱体结构中。如下表所示：,汇川变频器系列,1、汇川变频器有两大基本系列：MD300和MD320，其本质区别在于控制板不一样，对应功率的MD300和MD320变频器，除了控制板不一样，其他器件都一样。具体的对外型号可以参考说明书 2、

15、在两大基本系列的基础上又拓展出了MD330、ME320、ME310、同步机、一体化控制器、阀门变频器、单锭等。3、众多的非标产品。4、模块化结构及众多的选配件（通讯卡、I/O卡、供水卡、注塑机卡、参数拷贝卡、PG卡等）,全矢量的MD3x0系列产品,特色化的MD3x0系列产品,特色：可靠性的设计与制造 所有产品依据国际标准，经过严格的EMC测试、高低温循环测试；超强的电网适应性，输入电压波动范围：1520，不降额；在1520可降额使用；系统温升测试保证温升小于30，可以适合60 环境温度；7.5kW以上机型全部配置直流电抗器，有效抑制谐波，并提高机器寿命；所有产品都经过严格的三防涂层处理，保证了

16、潮湿、粉尘、腐蚀性场合应用的可靠性；,汇川变频器软件,1、性能软件：烧制在DSP板上的DSP中，其核心是根据电压及负载电流，来控制6个逆变IGBT的导通与关断，从而控制电机的运转。指标比如：电机出力的大小，加减速的性能等等。2、功能软件：满足客户的诸如：何时运行、何时停止、正传、反转、端子控制、键盘控制、输出故障信号等要求。对于MD320系列而言，功能软件主要在控制板上的单片机中，MD300的控制板上没有可烧录软件的芯片，因此功能软件也在DSP板上。,汇川变频器主回路主要元器件,1、整流桥（SIZE-D以下，整流桥与IGBT等封装在一起，称为PIM）。2、逆变IGBT（SIZE-D以下，整流桥

17、与IGBT等封装在一起，称为PIM，SIZE-E/I是六管封装、SIZE-F/G/H是双管封装。）3、大电解电容，作用：储能和滤波。4、SIZE-E及以下使用继电器，SIZE-F及以上使用直流接触器。5、电流检测部分：SIZE-E及以下使用分流器及光耦，SIZE-F及以上使用霍尔。6、直流电抗器能提高功率因数，抑制谐波等，对整流桥和电解电容都有好处，SIZE-D以下由于体积限制，没有装，SIZE-D/E/F内置，SIZE-G以上是标配外置。,汇川变频器电路板,1、散热是变频器最重要的方面。汇川全部变频器都采用直流风扇。（个别小机器没有风扇）2、MD320系列变频器使用的是同一块控制板MT152

18、KZ，MD300系列变频器使用的是同一块控制板ET152KZ。除SIZE-A特殊外，所有变频器都有一块DSP板，焊接在驱动板上。3、所有变频器都有一块驱动板，产生变频器需要的各种电源电压及驱动、检测电路。4、SIZE-E有一块继电器板，SIZE-F有防雷板、电阻板。SIZE-G/H/I有防雷板、电阻板、风扇电源板。5、单板常用器件：电阻、电容、变压器、光耦、IC、二极管、三极管、稳压管、电缆等等。,汇川变频器在各行业的应用,印包：复合机张力控制系统方案分切机张力控制系统方案七电机张力控制系统方案高档涂布机张力控制系统方案线缆：单变频拉丝机系统解决方案双变频拉丝机系统解决方案直进式拉丝机-模拟量控制的解决方案直进式拉丝机-Profibus总线控制的解决方案镀锡机恒线速收卷解决方案无摆杆双变频拉丝机解决方案焊丝层绕机系统解决方案收线自动换盘解决方案动力放线架的解决方案精密绕线机系统解决方案纺织：卷染机系统解决方案,电梯：NICE2000扶梯一体化控制器解决方案NICE3000一体化控制电器解决方案机床：精密雕刻机系统解决方案数控车床系统解决方案专机：EPS动车组拖车逆变器开发方案电动跑步机系统解决方案其他：高速卷绕头系统解决方案注塑机系统解决方案涂装行业传动链驱动解决方案五层纸板生产线系统解决方案,THE END！THANKS！,