变频器的原理及其应用ppt课件.ppt

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1、变频器的原理及其应用1一、变频器的结构及原理二、变频器的控制方法三、变频器在风机负载和泵类负载中的应用四、变频调速系统接电抗器的作用五、变频器的抗干扰六、变频器的功能七、变频器的选择八、变频器的运行九、变频器的调试与维护提纲2一、变频器的结构及原理3变频器的调速原理改变输入频率（无级调速）——变频器N=60F/PP：极对数F：频率N：转速改变极对数（有级调速）调速原理：调速方法：4交-直-交变频器的主要结构框图整流器逆变器中间电路电动机控制电路～～～5交-直-交变频器原理图M交交直6变频器主电路图7整流和滤波电路8充电过程的限流电路合上电源时的充电过程9变频器制动方式—能耗制动1.能耗制动M当

2、泵升电压超过一定值时，Ｖ。导通，从而把负载反馈的能量消耗在R。上。>20Hz时用能耗制动。R。Ｖ。Ｃ在一些惯性较大、且需急降速或刹车的场合均可使用能耗制动，例如离心机、工业洗衣机、行车、电梯等。10变频器制动方式—能量回馈制动2.能量回馈制动MＣ当负载回馈能量时,可控变流器工作于有源逆变状态,将能量回馈电网适用≥100kW，调速比D≥10，高低速交替或正反转交替，周期时间亦短。最常见应用是油田磕头机。对于大容量的传动系统来说，希望能把这部分再生回馈电能进行回收，因此多采用交流回馈制动，如大型轧钢生产线传动系统。最常见应用是油田磕头机。11逆变电路的基本结构a）逆变电路b）输出电压波形c）输出电

3、压等效波形12三相逆变桥示意图13PWM脉宽调制PWM是英文PulseWidthModulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。14正弦脉宽调制（SPWM）15二、变频器的控制方法16变频器的控制方法—恒U/F控制1.恒U/F控制(属于标量控制)定子电动势有效值为:E=4.44ψFψ:电动机气隙磁链F:电动机工作频率为避免电动机因频率的变化而导致磁路饱和引起励磁电流增大,功率因数和效率降低,需要维持气隙磁通,所以在调节F时,E也回相应地变化,即:E/F=K(恒定值)。17通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范

4、围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速.(磁通不变)变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降，要防止电机输出转矩的不足。　　举例，电机在100Hz时产生的转矩大约要降低到50Hz时产生转矩的1/2。因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速(P=Ue*Ie)。因为P=wT(w:角速度,T:转矩).因为P不变,w增加了,所以转矩会相应减小。18低频电压补偿图电压补偿原理19负载变动时不能始终工作在最佳状态，即轻载时磁路易饱和，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要

5、通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。这个功能即为转矩提升。转矩提升功能提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。电压补偿的特性20变频器的控制方法—矢量控制2.矢量控制(基于转子磁链定向)控制思想:交流电机等效为直流电机来控制，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制，使用矢量控制，可以使电机在低速,如（无速度传感器时）1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。21变频器的控制方法—矢量控制矢量变换（数学运算）两相固定坐标系三相旋转坐标系两相旋转坐标系旋转变频

6、器转矩电流iT励磁电流iMφ此功能对改善电机低速时温升也有效。由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。22三、变频器在风机负载和泵类负载中的应用23直流传动和交流传动的比较—电机直流电机结构复杂有电刷,维护困难转子粗短，转矩惯量大交流电机结构简单无电刷,维护简单转子细长，转矩惯量小无电刷，适用环境较广变流装置较贵因为有电刷，所以在环境恶劣的不适用变流装置较便宜功率注入转子，散热所需通风机功率较大功率注入定子，散热所需通风机功率较小效率０.７～０.７５效率０.８５～０.９24直流传动和

7、交流传动的比较—应用传动按应用领域的分类：1、通用机械的节能调速：指风机，泵等机械，它们的用电量占全国发电总量的1/3，此类机械在不调速交流电机调速时，风量和流量使用挡板和阀门调节，调速后可节电30％～40％，而且优化了工艺过程，减少了管道和阀门的压力，提高了设备的寿命，减少了维修。2、工艺调速：由于工艺的要求需要调速运行的机械，如金属加工，造纸等需要稳态精度很高的领域，目前该领域正在向交流调速过