变频器原理及应用ppt全套配套课件龚仲华 项目1简.ppt

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1、变频器与交流伺服的应用与维修主讲人：龚仲华职称：二级教授项目一、交流电机控制系统概述任务一、掌握交流调速的基本概念1.交流电机控制系统电机与作用电机作用：将电能转变为机械能。交流电机：通入电机的电流为交流电。控制难，但结构简单、转速高、几乎不需要维修。直流电机：通入电机的电流为直流电。控制容易，但结构复杂，转速低，维修工作量大。☞研发交流电机控制系统是当前技术发展的方向。电机需要控制什么？速度：改变电机转速，控制机械运动速度；位置：保证在指定位置停止，控制机械定位。☞控制速度的系统称为传动系统；控制位置的系统称为伺服系统。☺要点：交流电机驱动的伺服系统、传动系统统称为交流电机控制系统；伺服系

2、统同样需要控制电机的速度和转矩。2.交流电机的调速方案交流电机的种类同步电机：在允许范围内，如输入交流电的频率不变，负载变化不会引起电机转速的变化。感应电机：即使输入交流电的频率不变，电机的转速也将随着负载的增加而降低。☞感应电机俗称异步电机；伺服电机就是同步电机。交流电机的转速公式同步电机：n0=60f/P（同步转速）感应电机：n=n0（1-S）（异步转速）f：交流电的频率（Hz）；P：电机磁极对数；S：转差率（额定负载时的转速降低百分率）。交流电机的转速方案☞改变频率的调速称为变频调速；改变磁极对数的调速称为变极调速；改变转差的调速称为变转差调速。交流调速方案与比较变极调速：通过改变电机

3、绕组的连接实现，只需要继电——接触器电路控制，控制最简单。但因P必须为正整数，只能成倍改变转速（有级调速）。变转差调速：本质改变电机的输出特性，可通过改变电枢电压、定子电阻、转子电阻等方式实现无级调速，但控制装置的体积大、硬件成本高。变频调速：直接改变电机供电频率实现无级调速，调速性能好、体积小、技术先进，但控制复杂，实现较困难。3.变频调速技术的发展（见P3,图1-1.2）怎样调速：控制理论研究V/f控制→矢量控制→直接转矩控制如何实现：控制技术研究模拟量控制→数字控制→网络控制用什么做：控制器件研究GTR（电力晶体管）→IGBT（复合电力电子器件）→IPM（功率集成器件）☞至今还没有世所

4、公认的最佳方案。4.变频调速装置分类☺☆非常重要！变频器：专指控制普通感应电机的通用调速装置。应用最广泛，生产厂众多。主轴驱动器：控制专用感应电机的专用调速装置。多用于数控机床主轴调速，CNC生产厂提供。伺服驱动器：控制伺服电机（同步电机）的专用调速装置，可以实现位置控制。应用较广泛，生产较多，国产数控机床使用较多。☺变频器、交流主轴驱动器、伺服驱动器广义上都是变频调速装置。了解三者的大致区别相同点调速原理相同，都通过变频实现调速；主回路相同，都采用PWM逆变电路。区别控制对象不同交流伺服：专用同步电机；15kW以下；交流主轴：专用感应电机；100kW以下；变频器：通用感应电机；最大到100

5、0kW。性能区别很大（将在后期课中介绍）用途不同（将在后期课中介绍）。5.常用变频器品牌☞本课程的“变频器”是指用于通用感应电机控制的通用变频器。日本安川（YASKAWA）：CIMR-*7系列（常用）CIMR–*1000系列（最新）（*=J、V、F、G）三菱：FR-*500系列（常用）、FR-*700系列（最新）（*=S、E、F、A）欧美西门子（德）：MM420/430/440系列（常用）施耐德（法）：ATV系列（常用）☞台湾、大陆电子产品均为日本早期的山寨产品。任务二、熟悉交流调速系统性能1.技术指标☞技术指标：衡量产品内在质量与性能的参数。调速范围系统在一定负载下实际可达到的最高转速与最

6、低转速之比（或比值）。☞一定负载：最大输出转矩大于120~150%（三菱）或：连续输出转矩大于50~60%（安川）。☺要点：一定负载≠额定负载，变频器只有在额定转速的点上才能输出额定转矩和功率。调频范围≠调速范围，不能带负载的调速无意义。启动频率：是变频器能够输出启动转矩的最低频率。启动频率=计算调速范围的最小频率（转速）启动转矩：启动时（调速范围内）允许施加的最大负载转矩。启动转矩=调速范围的最大电机转矩本例：调速范围=120:6=20☺通俗理解：输入分辨率：变频器的频率显示精度。低于分辨率的输入不能显示。最小输出频率：变频器的频率控制精度。低于最小输出频率的频率不能输出。启动频率：能实际

7、驱动负载的最低频率。低于启动频率的输出不能带负载。调速精度变频器控制4极（2对磁极）标准电机时，在额定负载下所产生的转速降与额定转速之比（百分率）。δ=[（空载转速-满载转速）/额定转速]×100%☺要点：采用闭环控制时，变频器调速精度一般可以提高10倍。计算交流主轴、交流伺服的调速精度，式中的额定转速应为最高转速。速度响应系统在负载惯量和电机惯量相等、给定输入为正弦波信号时，速度（频率）输出可完全跟踪给定变