变频器基础知识ppt课件.ppt

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1、变频器基础知识变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。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。什么是变频器？1.1变频器调速原理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：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。变频器

2、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。1.2交-直-交变频器的主要结构框图1.3变频器分类（1）按逆变过程：A：交－交型变频器（缺点：只能降频到1/2～1/3）B：交－直－交型变频器（调速范围宽，主流）（2）按滤波方式：A：电压源型变频器B：电流源型变频器1.3变频器分类储能原件是电容，利用电容提供电压支撑电压源型变频器1.3变频器分类电流源型变频器储能原件为电感，利用电感提供电流支撑电压型与电流型有什么不同？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

3、流的变频器，其直流回路滤波是电感。1.4变频器常用控制方式在交流变频器中使用的控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。(1)V/f控制V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。1.4变频器常用控制方式(2)转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机

4、的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。(3)矢量控制矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。基于转差频

5、率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因此，实时性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响。(4)直接转矩控制直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和

6、转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。1.5－1变频器内部构成1.5－2变频器内部构成1.6变频器回路变频器回路主回路保护回路控制回路整流单元滤波单元逆变单元制动单元运算回路电压/电流检测回路驱动回路转速检测回路变频器保护异步电机的保护1.6－1主回路——整流单元整流单元由六只二极管组成三相整流桥，将电源的三相交流全波整流成直流。若电源的线电压为UL，则三相全波整流后平均直流电压UD的大小为：UD=1

7、.35×UL我国三相电源的线电压为380V，故全波整流后的平均电压：UD=1.35×380V=513V。（有效值）1.6－2主回路——滤波单元滤波电容C1、C2的功能是：滤平全波整流后的电压纹波；当负载变化时，使直流电压保持平稳。缓冲电阻R1与接触器触点开关J1的功能是：在变频器上电的瞬间，滤波电容C1、C2上的充电电流比较大。过大的冲击电流将可能导致三相整流桥损坏；同时，也使输入电源电压瞬间下降而畸变。为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源的一段时间里，电路内串入缓冲电阻R1，形成RC电路，以使电容器C