第五章 变压变频器
变频器产品基础知识
变频器产品基础知识简介变频器是一种用于改变电源的频率、改变驱动电机的转速的电子设备。
它广泛应用于工业生产中，能够有效地控制电机的运行效率和输出功率。
本文将介绍变频器的基本知识，包括原理、应用和常见问题。
原理变频器根据输入电压的频率和幅度，通过将电源的直流电转换成交流电，并通过改变电源的频率来控制电机的速度。
其基本原理包括以下几个方面：逆变原理变频器首先将交流电输入，然后通过整流和滤波电路将其转换为直流电。
接下来，通过逆变器将直流电再次转换为交流电，并控制其频率和幅度。
逆变器采用高频开关电路，通过调整开关管的导通和关断时间，控制输出交流电的频率和幅度。
控制电路变频器的控制电路主要包括输入电路、控制电路和输出电路。
输入电路用于接收外部电源输入，控制电路根据输入信号和设定参数控制输出电路的开关管，进而控制输出电压的频率和幅度。
反馈回路变频器通常设置反馈回路，用于监测电机转速和电流，并将其反馈给控制电路。
通过对反馈信号的处理和比较，控制电路可以动态地调整输出电源的频率和幅度，以实现对电机速度的精确控制。
应用变频器广泛应用于各个领域的电机控制中，常见的应用包括以下几个方面：工业生产在工业生产中，变频器可以用于控制各种类型的电机，如水泵、风机、压缩机等。
通过对电机速度的控制，可以实现节能和提高生产效率的目的。
建筑物自动化在建筑物自动化中，变频器可用于控制电梯、升降机、通风系统等。
通过对电机转速的调节，可以实现舒适性和节能的平衡。
新能源领域在新能源领域，变频器可以用于控制风力发电机组和太阳能发电系统的输出电压和频率。
通过优化电机的运行状态，可以提高能源利用率和系统的稳定性。
常见问题以下是一些关于变频器的常见问题和解答：变频器发热问题如何解决？变频器发热主要是由于电路损耗引起的，可以通过以下几种方法来解决： - 改善散热条件，例如增加散热片、风扇等散热设备。
- 降低负载率，减少电流流过的功率，以降低热量产生率。
变频器工作原理
变频器工作原理概述：变频器是一种电力调节设备，用于控制交流电动机的转速和扭矩。
它通过改变电源电压和频率来实现对机电的控制，从而实现对机械设备的精确控制。
本文将详细介绍变频器的工作原理及其应用。
一、工作原理：变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电源输入：变频器通过接入交流电源，将交流电转换为直流电。
整流器模块将交流电源的电压波形进行整流，将其转换为直流电压。
2. 滤波器：滤波器模块用于平滑整流后的直流电压，去除电压中的纹波和杂波，以保证后续逆变器模块的稳定工作。
3. 逆变器：逆变器模块是变频器的核心部份，它将直流电转换为交流电，并控制交流电的频率和电压。
逆变器采用先进的PWM（脉冲宽度调制）技术，通过调整开关管的导通时间来控制输出电压的幅值和频率。
4. 控制电路：控制电路模块接收用户的输入信号，通过对逆变器模块的控制，实现对机电的转速和扭矩的精确控制。
控制电路还可以根据需要进行保护、故障检测和故障处理等功能。
二、应用领域：变频器具有广泛的应用领域，常见的应用场景包括：1. 工业生产：变频器广泛应用于工业生产中的各种设备，如风机、水泵、压缩机、输送机等。
通过控制机电的转速和扭矩，实现对生产过程的精确控制，提高生产效率和质量。
2. 交通运输：变频器在交通运输领域的应用主要体现在电动车辆和电梯等方面。
通过变频器的控制，可以实现对电动车辆的驱动系统和电梯的运行系统的精确控制，提高能源利用率和运行效率。
3. 建造领域：变频器在建造领域的应用主要体现在空调系统、电梯和自动门等方面。
通过变频器的控制，可以实现对建造设备的精确控制，提高能源利用效率和舒适性。
4. 农业领域：变频器在农业领域的应用主要体现在灌溉系统和养殖设备等方面。
通过变频器的控制，可以实现对灌溉系统和养殖设备的精确控制，提高农业生产效率和资源利用率。
5. 新能源领域：随着新能源的快速发展，变频器在太阳能发电和风能发电等领域的应用越来越广泛。
变频器的认识详解课件
变频器的作用
总结词
变频器的主要作用是实现电动机的速度控制和节能。
详细描述
通过调节变频器的输出频率，可以改变连接到变频器的电动机的转速，从而实现精确的速度控制。此 外，变频器还具有显著的节能效果，能够根据实际需求调整电动机的输出功率，减少能源浪费。
变频器的分类
总结词
变频器可以根据不同的分类标准进行分类。
短路故障
电机或电缆短路可能导致变频器短路保护功 能动作，需检查电机和电缆。
THANKS
感谢观看
高效化
绿色环保
变频器将不断优化控制算法和电路设计， 提高能源利用效率和调速性能。
随着环保意识的提高，变频器将更加注重 绿色环保，降低运行过程中的能耗和排放。
05
变频器的使用与维护
变频器的安装与调试
安装环境
选择干燥、通风良好、无腐蚀性气体的环境 进行安装，确保变频器正常工作。
电缆连接
正确连接电源电缆和电机电缆，确保电源电 压和电机电流符合变频器要求。
变频器的认识详解课件
目录
• 变频器的基本概念 • 变频器的工作原理 • 变频器的应用领域 • 变频器的优缺点分析 • 变频器的使用与维护
01
变频器的基本概念
变频器的定义
总结词
变频器是一种能够改变交流电频率的设备。
详细描述
变频器是一种电力控制设备，通过改变电源的频率来实现电动机的速度控制。 它由整流器、滤波器、逆变器和控制器等部分组成，能够将输入的交流电转换 为可调节的交流电输出。
详细描述
根据电压等级，变频器可以分为低压变频器和高压变频器；根据用途，变频器可以分为通用变频器和专用变频器； 根据控制方式，变频器可以分为开环控制和闭环控制。不同类型的变频器具有不同的应用场景和性能特点，用户 可以根据实际需求选择合适的变频器类型。
变频器工作原理讲解
变频器工作原理讲解变频器是一种用来控制交流电动机转速的设备，广泛应用于工业生产中。
它通过改变电机输入的频率和电压，可以实现电机的调速运行，从而满足不同工况下的需求。
在本文中，我们将深入探讨变频器的工作原理，帮助读者更好地理解这一关键设备。
变频器的组成变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制系统组成。
整流器将交流电源转换为直流电，滤波器用于平滑输出的直流电，逆变器将直流电转换为可控的交流电，而控制系统则控制逆变器的工作，实现对电机转速的调节。
变频器的工作原理1.整流器阶段：在整流器阶段，交流电源的输入被转换为直流电，并通过滤波器得到平稳的直流电。
这一阶段的作用是将交流电源转换为直流电，为逆变器阶段提供稳定的电源。
2.逆变器阶段：在逆变器阶段，直流电被转换为可控的交流电。
逆变器根据控制系统的信号，调节输出的频率和电压，从而控制电机的转速。
逆变器是变频器的关键部分，决定了电机的性能和运行效果。
3.控制系统：控制系统监测电机的运行状态，根据实际需求调节逆变器的输出。
控制系统可以根据外部输入的信号，实现速度、转矩等参数的闭环控制，确保电机的稳定运行。
变频器的优势1.节能降耗：变频器能够根据实际负载需求，调节电机的转速和电流，降低电机运行时的功耗，实现节能效果。
2.调速灵活：变频器可以灵活调节电机的转速，适应不同的工况需求，提高生产效率和产品质量。
3.减少电网冲击：通过变频器控制电机的启动和停止过程，减少电网冲击，延长设备的使用寿命。
结语变频器作为一种重要的电气控制设备，在工业生产中发挥着关键作用。
通过本文对变频器的工作原理进行讲解，希未读者能够更好地理解变频器的工作过程和优势，为实际应用提供参考。
在日后的工程实践中，可以根据需求选择合适的变频器，并合理应用于生产中，实现节能、高效的生产目标。
变频器的使用介绍
变频器的使用介绍变频器，又称为变频调速器，是一种能够改变交流电驱动电机转速的装置。
它通过改变电源电压和频率，实现对电机转速的调节，从而实现对设备的调速。
1.节能减排：传统的电机驱动系统中，通常采用调节阀或者流量调节阀来实现调速，这种方式存在能耗较大的问题。
而变频器采用调节电源电压和频率的方式来调速，能够根据实际需求调整工作负荷，从而降低电能消耗，节约能源。
2.适应性强：变频器可以根据实际工作环境和工艺流程的需要，对电机的转速进行精确调节。
无论是低速工作还是高速工作，都可以通过变频器来实现，并且变频器具有很高的控制精度和稳定性。
3.提高设备的可靠性：传统的电机驱动系统在启动时，由于电机的启动电流较大，容易引起设备损坏，而变频器可以通过电压和频率的逐渐增加，控制电机的启动过程，使电机始终在安全的工作范围内，提高设备启动的可靠性。
4.增强设备的控制性能：变频器具有变频调速的特性，可以根据实际需求对电机的转速进行精确、连续的调节。
无论是对转速的控制精度，还是对过程参数的控制灵活性，变频器都有很好的表现，能够实现对设备的精确控制。
1.设备选型：根据实际需求选择合适的变频器型号和规格，要考虑到所驱动的电机的功率、转速范围和负载特性等因素，以及需要具备的控制性能和额定电流容量。
2.安装和连接：变频器的安装位置应尽可能远离高温和潮湿的环境，避免电器组件受到损坏。
同时，应确保变频器与电机的连接可靠且接地良好，以防止电气故障和电流干扰。
3.参数设置和调试：根据设备的实际工作需求，设置变频器的工作参数，如额定频率、额定转速、最大输出频率等。
同时，还需进行工作参数的调试和测试，确保变频器与电机的匹配性和工作稳定性。
4.维护保养：定期对变频器进行检查和维护，以确保其正常工作。
特别是检查散热系统是否畅通，各连接部位是否松动，电容电阻的状态是否正常。
另外，应定期清洁变频器的灰尘，防止堵塞散热风扇。
总结起来，变频器的使用介绍可以从节能减排、适应性强、提高可靠性和增强控制性能等方面来阐述，同时也需要注意设备选型、安装和连接、参数设置和调试以及维护保养等方面的问题。
变压变频调速的基本原理
变压变频调速的基本原理变压变频调速是一种常见的电动机调速方法，它通过改变电源电压和频率来实现电动机的调速控制。
其基本原理主要包括变压器调压和变频器调频两个方面。
一、变压器调压原理变压器调压是通过改变输入电压的大小，从而改变电动机的电压，进而控制电动机的转速。
其原理如下：1.输入电源：变压变频调速系统的输入电源是交流电，通常为三相交流电。
输入电源的额定电压决定了电动机的额定转速。
2.变压器：变压器是连接在电源和电动机之间的关键设备，用于改变输入电压的大小。
根据需求，可以将输入电源的电压调节到合适的范围，以适应电机的调速要求。
3.电源电压调节：通过调节变压器的变比，可以改变输入电源的电压大小。
通常情况下，变压器采用多个可调的分接头，通过切换不同的分接头可以实现不同的电源电压输出，从而调节电动机的转速。
二、变频器调频原理变频器调频是通过改变输入电源波形的频率，从而改变电动机的转速。
其原理如下：1.输入电源：与变压器调压相同，变频器调频的输入电源也是交流电，通常为三相交流电。
2.整流器和滤波器：输入电源的交流电信号首先需要经过整流器和滤波器进行处理，将其转换成直流信号，以供后续的逆变器使用。
3.逆变器：逆变器是整个变频器调频系统的核心部分，其功能是将直流信号转换为可调节频率的交流信号。
逆变器采用高频开关技术，通过控制开关管的开关频率和占空比，可以实现输出信号的频率和幅值的调节。
4.控制器：控制器是变频器调频系统的智能控制部分，通过采集电动机的转速和负载信息，根据预设的调速曲线和调速要求，控制逆变器输出的频率和幅值，从而精确控制电动机的转速。
三、变压变频调速的特点及优势1.广泛适用性：变压变频调速系统适用于不同类型的电动机，包括交流异步电动机、直流电动机等，具有很强的通用性。
2.范围广泛：透过变压变频调速系统，可以实现电动机的大范围调速，将电动机的转速调节在较宽的转速范围内，满足不同工况下的需求。
3.稳定性高：采用变压变频调速系统，可以实现精确的转速控制，对于恒定转矩和变负载的应用场合，具有良好的稳定性和可靠性。
变频器工作原理及维修知识
变频器工作原理及维修知识变频器是一种电力电子设备，用于控制电动机的转速和输出功率。
它通过调整电源输入电压和频率来实现对电动机的控制。
变频器由电源、整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
变频器的工作原理如下：1.电源：提供电能，一般为交流电源，常见的为三相交流电。
2.整流器：将交流电转换为直流电，采用整流电路实现。
3.滤波器：对直流电进行滤波处理，消除波动和杂散。
4.逆变器：将直流电转换为交流电，通过逆变电路实现，控制交流电的频率和幅值。
5.控制电路：对逆变器进行控制，通过控制信号调整逆变器的输出频率和电压，从而控制电动机的转速和输出功率。
维修变频器时，需要注意以下几点：1.外部维修：检查变频器外部接线是否正确，是否松动或断开，检查变频器的接地是否良好，是否有电源故障等。
2.故障现象：根据用户提供的故障描述，分析故障原因可能性，对故障进行分类和归类，找到故障所在。
3.检查电源：检查电源电压是否正常，电源线路是否受损，检查电源模块是否正常，有无明显的烧毁痕迹。
4.检查驱动电路：检查驱动电路是否正常工作，有无明显的烧毁痕迹，检查电容、电阻、二极管等元器件的工作状态。
5.探测电路：检查探测电路是否正常工作，检查传感器的连接是否松动或断开，检查传感器的工作状态。
6.逆变器：检查逆变器是否正常工作，检查IGBT、电阻、电容等元器件的工作状态，是否有明显的烧毁痕迹。
7.控制电路：检查控制电路是否正常工作，检查芯片和电路板的工作状态，是否有明显的烧毁痕迹。
8.故障排除：根据检查结果，找到故障的具体原因，进行修复或更换故障元器件，重新测试变频器功能是否正常。
维修变频器需要具备一定的电子技术知识和工程经验。
在维修过程中，应注意安全，避免触电事故发生。
另外，维修过程中要有耐心，仔细排查，辨别故障的具体原因，对于复杂的故障可以寻求专业人员的帮助。
在维修完成后，还应进行功能测试，确保变频器能正常工作。
变压变频器设计及MATLAB仿真
变压变频器设计及MATLAB仿真变压变频器的设计主要包括变频控制器设计和变压器设计两个部分，其中变频控制器设计是变压变频器的关键。
变频控制器主要功能是通过控制电子开关管的导通与截止时间比，控制输入电源的交流电压，以实现输出电压的变频和变压。
通常采用PWM调制方式控制开关电路中的开通时间，从而控制输出波形的频率和幅度。
变频控制器设计一般包括控制策略选择、电路拓扑设计、开关器件选择和参数计算等步骤。
常用的控制策略有V/F控制、电压调制控制和电流调制控制等。
根据实际需求选择合适的控制策略，并确定相应的参数，如输出电压、频率范围等。
然后设计电路拓扑结构，选择合适的开关器件，如MOSFET管、IGBT等。
根据选定的开关器件，进行参数计算，包括电路电感、电容、阻抗等。
最后通过Matlab仿真验证设计的可行性和性能。
变压器设计是变压变频器设计中的另一个重要环节。
变压器的设计首先需要确定输入和输出的电压、电流等参数，然后选择合适的铁心材料和绕组方式。
根据输入输出参数计算铁心和铜线的尺寸，然后绘制变压器的原理图。
通过Matlab仿真验证变压器的性能。
变压变频器的MATLAB仿真主要通过搭建电路模型，根据电路参数仿真输出波形，并通过输出波形与理论计算结果进行验证。
可以采用Simulink软件进行建模与仿真，通过调整参数和控制策略，优化输出波形和性能。
总之，变压变频器的设计和MATLAB仿真需要从控制策略选择、电路拓扑设计、开关器件选择和参数计算等方面进行综合考虑，通过MATLAB仿真验证设计的可行性和性能，以实现电能的变频和变压。
变频器介绍PPT课件
03
进行空载试运行，观察变频器运行是否平 稳、无异常
04
加载试运行，逐步增加负载，观察变频器 响应及稳定性
操作界面功能介绍及设置方法
01
操作界面布局 及功能键说明
02
参数设置方法 及注意事项
故障诊断与排 除指南
03
04
远程监控与操 作功能介绍
日常维护保养计划制定
定期检查变频器外观及接 线情况
检查散热风扇运转是否正 常
逆变单元
将直流电转换为可调频率和电压的交流电，实现 电机的变速运行。
制动单元
在电机减速或停车时，将电机产生的再生能量消耗 掉或回馈给电网，保证变频器安全运行。
驱动单元
为逆变单元提供驱动信号，控制逆变器的开关状 态。
检测单元
对变频器运行状态进行实时监测，包括电流、电压、温 度等参数，确保变频器正常运行。
02
变频器结构与组成部 件
整体结构概述
变频器整体结构
包括整流单元、滤波单元、逆变单元 、制动单元、驱动单元、检测单元等 部分。
结构特点
采用模块化设计，便于安装、调试和 维护。
主要组成部件功能介绍
整流单元
将交流电转换为直流电，为变频器提供稳定 的直流电源。
滤波单元
对整流后的直流电进行滤波，消除谐波和干扰 ，提高电源质量。
工业领域
楼宇自动化
交通运输
新能源领域
对变频器调速精度、动态响应等性能 要求较高，用于实现精确控制和节能 降耗。
对变频器可靠性、环境适应性要求较 高，用于电机车、地铁等牵引系统。
市场竞争格局概述
国内外品牌竞争
国内外变频器品牌众多，市场竞争激烈，但国内品牌 市场份额逐年提升。
变压变频调速的基本原理
变压变频调速的基本原理变压变频调速是利用变压器和变频器来控制电动机的转速。
它的基本原理是通过改变电动机的供电电压和频率来实现转速的调节。
在工业生产中，电动机的转速通常需要根据实际生产需求进行调节，采用变压变频调速技术可以实现精准的转速控制，提高设备的运行效率，降低能耗和维护成本。
一、变压变频调速的基本原理变压变频调速是利用变压器和变频器联合控制电动机的转速。
其中变压器用来调节电动机的供电电压，而变频器则用来调节电动机的供电频率。
通过改变电动机的供电电压和频率，可以实现电动机转速的精准调节。
变压变频调速技术通常应用于工业生产中，用来控制各种类型的电动机，如交流电动机和直流电动机等。
1.变压器变压变频调速中的变压器主要用来调节电动机的供电电压。
在电动机的运行过程中，通过改变变压器的输出电压可以实现对电动机转速的调节。
调整变压器的输出电压可以更改电动机的输入功率，从而控制电动机的转速。
变压器通过调整变压比例来实现对电动机供电电压的调节，从而实现变压变频调速的目的。
2.变频器变频器是变压变频调速系统中的核心部件，主要用来控制电动机的供电频率。
通过改变变频器的输出频率可以实现对电动机转速的调节。
变频器通过调整输出电压和频率的波形来改变电动机的输入功率，从而控制电动机的转速。
变频器具有精准的频率调节能力，可以实现对电动机转速的精确控制，适用于各种工业应用场合。
二、变压变频调速的工作原理变压变频调速系统以电网为主要供电来源，通过变压器和变频器对电动机进行供电控制。
具体的工作流程如下：1.电网供电变压变频调速系统首先接收来自电网的交流电能，这部分电能被送入变压器。
2.变压器调节电压变压器将来自电网的交流电能进行调节，输出适当的电压供给电动机，调节电压可以实现对电动机转速的控制。
3.变频器调节频率变压变频调速系统通过变频器调节输出电压和频率的波形，从而改变电动机的输入功率，实现对电动机转速的控制。
4.实现转速调节通过变压变频调速系统的调节，可以实现对电动机转速的精确控制，使电动机运行在最佳状态，适应不同的生产需求。
电力电子变压变频器交直交和交交变压变频器
具体的整流和逆变电路种类很多，当前应用最
广的是由二极管组成不控整流器和由功率开关器 件（P-MOSFET，IGBT等）组成的脉宽调制 （PWM）逆变器，简称PWM变压变频器，如下 图所示。
• 交-直-交PWM变压变频器基本结构
恒压恒频 (CVCF)
AC 50Hz~
中间直流环节
DC
C
PWM 逆变器
1.交-直-交变压变频器 交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整
流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率 和电压的交流，如下图所示。
• 交-直-交变压变频器基本结构
间接式的变压变频器
恒压恒频 (CVCF)
中间直流环节
变压变频 (VVVF)
AC 50Hz~
整流
DC 逆变
AC
图 交-直-交（间接）变压变频器
变压变频 (VVVF)
AC
调压调频 图点
PWM变压变频器的应用之所以如此广泛，是由于它具有如 下的一系列优点：
（1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有逆变单元可控， 通过它同时调节电压和频率，结构简单。采用全控型的功率 开关器件，只通过驱动电压脉冲进行控制，电路也简单，效 率高。
受到开关器件额定电压和电流的限制，对于特
大容量电机的变压变频调速仍只好采用半控型的 晶闸管（SCR），并用可控整流器调压和六拍逆 变器调频的交-直-交变压变频器，见下图。
• 普通交-直-交变压变频器的基本结构
特大容量
SCR可控 整流器
六拍 逆变器
AC 50Hz~
DC
AC
调压
调频
图 可控整流器调压、六拍逆变器调频的交-直-交变压变频器
Ud
2
VT4 VT6 VT2
变频器教案(学生工作页)
通用变频器教案(学生工作页)第一章：变频器概述1.1 学习目标：了解变频器的基本概念、作用和分类。
掌握变频器的主要组成部分及工作原理。
1.2 教学内容：变频器的定义和作用变频器的分类变频器的主要组成部分变频器的工作原理1.3 学习活动：学生通过阅读教材和查找资料，了解变频器的基本概念、作用和分类。
教师通过讲解和示例，介绍变频器的主要组成部分及工作原理。
学生进行小组讨论，分析变频器在实际应用中的优势和作用。
1.4 练习与评估：学生完成课后练习题，巩固所学知识。
教师对学生的练习进行评估，了解学习情况。
第二章：变频器的安装与接线2.1 学习目标：掌握变频器的安装位置和注意事项。
学会变频器的接线方法。
2.2 教学内容：变频器的安装位置和注意事项变频器的接线方法2.3 学习活动：学生通过阅读教材和查找资料，了解变频器的安装位置和注意事项。
教师演示变频器的接线方法，学生跟随操作。
学生进行小组讨论，分析变频器接线中可能出现的问题和解决方法。
2.4 练习与评估：学生完成课后练习题，巩固所学知识。
教师对学生的练习进行评估，了解学习情况。
第三章：变频器的参数设置与调试3.1 学习目标：学会变频器的参数设置方法。
掌握变频器的调试技巧。
3.2 教学内容：变频器的参数设置方法变频器的调试技巧3.3 学习活动：学生通过阅读教材和查找资料，了解变频器的参数设置方法。
教师演示变频器的调试技巧，学生跟随操作。
学生进行小组讨论，分析变频器参数设置和调试中可能出现的问题和解决方法。
3.4 练习与评估：学生完成课后练习题，巩固所学知识。
教师对学生的练习进行评估，了解学习情况。
第四章：变频器在电机控制中的应用4.1 学习目标：了解变频器在电机控制中的应用方法和注意事项。
掌握变频器控制电机启停、调速和正反转的方法。
4.2 教学内容：变频器在电机控制中的应用方法和注意事项变频器控制电机启停、调速和正反转的方法4.3 学习活动：学生通过阅读教材和查找资料，了解变频器在电机控制中的应用方法和注意事项。
《电力拖动自动控制系统》教学大纲
《电力拖动自动控制系统》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Automation Control System by Power Driving2、课程类别：专业方向课程3、课程学时：总学时64，实验学时84、学分：45、先修课程：《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》等专业基础课程6、适用专业：电气工程及其自动化二、课程的目的与任务课程的教学目的：本课程是电气工程及其自动化专业的专业特色课程。
通过本课程的学习，了解和掌握电力拖动自动控制系统的设计、校正和综合方法，为今后的工作打下专业基础。
课程教学的任务：了解直流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，调速系统的静态动态性能指标。
掌握直流转速单闭自动控制系统和转速、电流双闭环自动控制系统的静、动态设计方法，深刻领会和掌握控制系统的工程设计方法，能够熟练应用典型Ⅰ型、典型Ⅱ系统的设计和校正方法，了解可逆直流调速系统和位置随动系统的特点和设计方法。
了解交流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，特别是重点了解和掌握笼型异步电动机变压变频调速系统的原理、特点和设计方法，了解矢量控制技术在异步电动机变压变频调速系统的应用，了解同步电动机变压变频调速系统的特点和设计方法。
三、课程的基本要求本课程是所有专业基础课程的综合应用，特别是对《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》以及《模拟电子技术》、《数字电子技术》的基础知识应用较多，学生必须在这些专业基础课程学习过后，才能开设本课程。
教师在授课中必须引导学生对专业基础课程的综合应用，按照系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高的循序深入，思路必须清楚，引导学生学习和掌握系统设计与分析的方法，培养学生对工程问题的处理方法，同时要认真进行和完成课程实验，并且通过课程设计，要求学生能够对简单的电力拖动自动控制系统进行性能分析和设计。
变压变频调速的基本原理
变压变频调速的基本原理变压变频调速技术是一种通过改变电机的供电电压和频率来实现电机转速调节的方法。
这种调速方法被广泛应用于工业生产领域，能够实现电机的平稳启动、精确调速和高效运行，同时还能够减少能耗和延长设备的使用寿命。
在本文中，将详细介绍变压变频调速技术的基本原理、工作过程和应用场景。
一、基本原理1.变压变频调速的基本原理是通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的转速调节。
在传统的电机调速系统中，通常采用调压式或调频式的调速方式。
调压式调速是通过改变电机的供电电压来控制电机的转速，而调频式调速则是通过改变电机的供电频率来实现电机调速。
而变压变频调速技术则是将调压和调频两种方式结合起来，通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，通常会配备一台变频器，用来控制电机的供电电压和频率。
变频器是一种能够将输入电压和频率转换为可调的输出电压和频率的电子设备，通过改变变频器的输出参数来实现对电机的调速。
通常情况下，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
3.除了变频器外，变压变频调速系统还会配备一台变压器，用来控制电机的供电电压。
变压器是一种能够改变输入电压的变压装置，通过改变变压器的输出电压来实现对电机供电电压的调节。
在变压变频调速系统中，变压器通常会和变频器一起配合使用，通过同时调节电压和频率来实现对电机的精确调速。
二、工作过程1.变压变频调速系统的工作过程可以分为三个步骤：输入电压和频率转换、变频器控制和电机转速调节。
首先，当电机开始运行时，输入的电压和频率会经过变压器和变频器的处理，转换为可调的输出电压和频率。
然后，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
最后，电机会根据变频器的控制信号来调整自身的转速，实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，变频器是起到关键作用的设备。
变频器教案(学生工作页)
通用变频器教案(学生工作页)第一章：通用变频器概述1.1 学习目标了解通用变频器的基本概念、功能和应用领域。
掌握通用变频器的主要组成部分和工作原理。
1.2 教学内容通用变频器的定义和作用通用变频器的应用领域通用变频器的主要组成部分通用变频器的工作原理1.3 教学活动教师讲解通用变频器的概念和作用学生通过实例了解通用变频器的应用领域学生观看通用变频器的组成部分和原理的演示1.4 作业与评估学生完成关于通用变频器概述的练习题教师对学生的作业进行评估，了解学生对通用变频器概述的掌握情况第二章：通用变频器的参数设置2.1 学习目标掌握通用变频器的基本参数设置方法。
学会根据不同应用场合进行参数调整。
2.2 教学内容通用变频器的基本参数设置常用参数的含义和设置方法应用场合与参数设置的关系2.3 教学活动教师讲解通用变频器的基本参数设置方法学生通过实际操作，学习常用参数的设置学生分组讨论，分析不同应用场合下的参数设置2.4 作业与评估学生完成通用变频器参数设置的练习题教师对学生的作业进行评估，了解学生对通用变频器参数设置的掌握情况第三章：通用变频器的启动与停止3.1 学习目标学会使用通用变频器启动和停止电动机。
掌握通用变频器的启动和停止操作步骤。
3.2 教学内容通用变频器的启动和停止操作启动和停止操作的步骤和注意事项3.3 教学活动教师讲解通用变频器的启动和停止操作步骤学生进行实际操作，掌握启动和停止的技巧3.4 作业与评估学生完成通用变频器启动与停止的操作练习教师对学生的操作进行评估，了解学生对通用变频器启动与停止的掌握情况第四章：通用变频器的调速原理4.1 学习目标理解通用变频器的调速原理。
掌握通用变频器调速的实现方法。
4.2 教学内容通用变频器的调速原理调速的实现方法和过程4.3 教学活动教师讲解通用变频器的调速原理学生通过实例了解通用变频器调速的实现方法4.4 作业与评估学生完成关于通用变频器调速原理的练习题教师对学生的作业进行评估，了解学生对通用变频器调速原理的掌握情况第五章：通用变频器的保护功能5.1 学习目标掌握通用变频器的保护功能及其作用。
变频器课件
提升机类负载应用
电梯控制
01
采用变频器对电梯进行速度控制，实现平稳启动、加速、减速
和停止，提高乘坐舒适度。
矿井提升机
02
通过变频器对矿井提升机进行调速控制，确保提升过程的安全
性和稳定性。
自动扶梯
03
利用变频器控制自动扶梯的启动、运行和停止，实现节能运行
直接转矩控制技术
直接转矩控制原理
直接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转矩。它不需要 将交流电动机等效为直流电动机，从而省去了矢量旋转变换等复杂的变换与计算。
高性能实现
通过先进的控制策略和算法，如空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术等，提高直接转矩 控制的性能，实现快速响应和精确控制。
常见故障现象及原因分析
过流故障
可能是电机负载过重、电机故障、变频器参 数设置不当等原因导致。
过压故障
可能是电源电压过高、减速时间过短、制动 单元故障等原因造成。
欠压故障
可能是电源电压过低、电源缺相、主回路接 触不良等原因引起。
过热故障
可能是环境温度过高、散热不良、风扇故障 等原因导致。
故障排除步骤和技巧
欠压故障
检查电源电压是否过低或存在缺相情况， 调整变频器参数或采取相应措施以提高电 压。
04
变频器在工业生产中应 用实例
风机水泵类负载应用
风机调速
通过变频器调整风机的转速，实现风量的连续调节，满足生产工 艺需求。
水泵调速
利用变频器控制水泵的转速，达到恒压供水或按需供水的目的，节 能效果显著。
冷却塔风机控制
应用领域
智能化和网络化技术应用在工业自动化、智能制造等领域，推动工业 生产的数字化、网络化和智能化发展。
变压变频器的特点及作用相关知识
变频变压器是一种能够连接异步电网的新型灵活交流输电系统设备。
变频变压器是一种集成了变压器、移相器、水轮发电机、双馈电机和直流驱动等技术的新型异步电网互联装置，期核心部件是在定子与转子侧都有单相绕组的旋转变压器，并通过直流电机驱动系统调整转子磁场相对于定子磁场的相位移，从而控制经变频变压器输出的功率大小和方向。
变频变压器主要有旋转变压器、直流驱动电机和集电环等3部分组成。
变压变频器的特点
变频变压器具有异步联网、输送功率控制、频率调整、向弱系统供电、黑启动电源、抑制低频功率振荡等功能。
在功能上与直流背靠背相似，但比背靠背更适合用于弱电源系统，更有利于减少占地。
在调节控制上与调相器类似，但能够通过转子的旋转的旋转平滑调节相位移，保持系统间的同步，实现异步系统之间的稳定功率传输。
变压变频器的作用
实现一次与二次侧线电压的相位偏移，与整流器一起形成了12脉冲整流系统，减小了整
流器对电网的谐波输出，特别是减小了5、7，17、19，29、31等次的电流谐波输出。
变换到需要的二次侧电压，这里是从10kV变到5．57kV，是出于减小谐波电流的目的。
实现整流器与电网间的电气隔离，系统更可靠、安全。
原标题：变压变频器的特点及作用相关知识科普。
变频器工作原理ppt课件(2024)
坐标变换
将三相定子电流通过坐标变换转 换为两相旋转坐标系下的直流分 量，从而简化控制算法。
闭环控制
采用速度环和电流环的双闭环控 制结构，提高系统的动态响应和 稳态精度。
2024/1/30
16
直接转矩控制技术（DTC）
直接转矩控制原理
32
THANKS
感谢观看
2024/1/30
33
新风换气系统控制
利用变频器对新风换气机进行调速和控制，实现楼宇内空 气质量的自动调节和换气过程。
楼宇照明系统控制
通过变频器对照明设备进行调光和控制，实现楼宇内照明 的自动调节和节能运行。
31
其他行业应用案例
2024/1/30
食品加工行业
变频器在食品加工机械如切割机、搅拌机等设备中广泛应用，实现精 确的速度控制和节能运行。
2024/1/30
12
03
变频器工作原理详解2024/1/3013交-直-交变换过程分析
整流过程
将交流电通过整流器转换为直流电，通常采用三相桥式不可控整 流电路。
滤波过程
对整流后的直流电进行滤波，以消除谐波和减小纹波系数。
2024/1/30
逆变过程
将滤波后的直流电通过逆变器转换为频率和电压可调的交流电， 通常采用三相桥式逆变电路。
适的变频器。
19
频率范围和输出波形质量指标
频率调节范围
根据应用需求，选择具有合适频率调节范围的变频器 。
输出波形失真度
分析变频器的输出波形失真度，确保其对电机和系统 的影响在可接受范围内。
谐波含量和电磁干扰
考虑变频器的谐波含量和电磁干扰水平，选择符合相 关标准的变频器。
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例如，当VT1关断后，使VT4导通，而当VT4关断 后，又使VT1导通。这时，每个开关器件在一个 周期内导通的区间是180°，其他各相亦均如此。 由于每隔60°有一个器件开关，在180°导通型 逆变器中，除换流期间外，每一时刻总有3个开 关器件同时导通。
最早的VVVF装置是旋转变频机组，即 由直流电动机拖动交流同步发电机，调节 直流电动机的转速就能控制交流发电机输 出电压和频率。自从电力电子器件获得广 泛应用以后，旋转变频机组已经无例外地 让位给静止式的变压变频器了。
5.3.1 交-直-交 和 交-交 变压变频器 从整体结构上看，电力电子变压变频器可 分为交-直-交和交-交两大类。 1. 交-直-交变压变频器 交-直-交变压变频器先将工频交流电源通 过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成 可控频率和电压的交流，如图5-1所示。
交-直-交变压变频器中的逆变器一般接
成三相桥式电路，以便输出三相交流变频 电源。图5-9为6个电力电子开关器件VT1 ~ VT6 组成的三相逆变器主电路，图中用开 关符号代表任何一种电力电子开关器件。
• 三相桥式逆变器主电路结构
Ud 2 Cd Ud 2
VT1
VT3
VT5
A B C
VT4 VT6 VT2
•交-交变压变频器的基本电路结构
VF 50Hz~
+
Id
负 载 u0
-Id +
VR 50Hz~
-
a) 电路结构
图5-5a 交-交变压变频器每一相的可逆线路
•交-交变压变频器的控制方式
整半周控制方式 正、反两组按一定周期相互切换，在负载 上就获得交变的输出电压 u0 ， u0 的幅值 决定于各组可控整流装置的控制角 ， u0 的频率决定于正、反两组整流装置的切换 频率。如果控制角一直不变，则输出平均 电压是方波，如下图 5-5b 所示。
•输出电压波形
u0
正组通 反组通 正组通 反组通
t
图5-5b 方波型平均输出电压波形
• 控制方式（ 2 ）
调制控制方式
要获得正弦波输出，就必须在每一组整流 装置导通期间不断改变其控制角。
例如：在正向组导通的半个周期中，使控制 角 由/2（对应于平均电压 u0 = 0）逐渐 减小到 0（对应于 u0 最大），然后再逐渐 增加到 /2（ u0 再变为0），如图5-6所示。
然而，采用电压源型的交-直-交变压变频 调速系统要实现回馈制动和四象限运行却 很困难，因为其中间直流环节有大电容钳 制着电压的极性，不可能迅速反向，而电 流受到器件单向导电性的制约也不能反向， 所以在原装置上无法实现回馈制动。
必须制动时，只得在直流环节中并联电 阻实现能耗制动，或者与UCR反并联一组 反向的可控整流器，用以通过反向的制动 电流，而保持电压极性不变，实现回馈制 动。这样做，设备要复杂多了。
Ld Id
Ud
-
Cd
逆 变 器
Ud -
逆 变 器
图5-7 电压源型和电流源型逆变器示意图
电压源型逆变器（Voltage Source Inverter --VSI ），直流环节采用大电容滤波，因 而直流电压波形比较平直，在理想情况下 是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压 是矩形波或阶梯波，有时简称电压型逆变 器。
因此，两类逆变器的区别还表现在采用 什么储能元件（电容器或电感器）来缓冲 无功能量。 （2）能量的回馈 用电流源型逆变器给异 步电机供电的电流源型变压变频调速系统 有一个显著特征，就是容易实现能量的回 馈，从而便于四象限运行，适用于需要回 馈制动和经常正、反转的生产机械。
下面以由晶闸管可控整流器UCR和电流 源型串联二极管式晶闸管逆变器CSI构成 的交-直-交变压变频调速系统（如图5-8a 所示）为例，说明电动运行和回馈制动两 种状态。
采用全控型的功率开关器件，只通过驱动 电压脉冲进行控制，电路简单，效率高。
（2）输出电压波形虽是一系列的PWM波， 但由于采用了恰当的PWM控制技术，正弦 基波的比重较大，影响电机运行的低次谐 波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提 高了系统的调速范围和稳态性能。
（3）逆变器同时实现调压和调频，动态响 应不受中间直流环节滤波器参数的影响， 系统的动态性能也得以提高。 （4）采用不可控的二极管整流器，电源侧 功率因素较高，且不受逆变输出电压大小 的影响。
• 交-直-交变压变频器基本结构
恒压恒频 (CVCF)
中间直流环节
变压变频 (VVVF)
AC 50Hz~
整流
DC
逆变
AC
图5-1 交-直-交（间接）变压变频器
由于这类变压变频器在恒频交流电源和变 频交流输出之间有一个“中间直流环节”， 所以又称间接式的变压变频器。 具体的整流和逆变电路种类很多，当前应 用最广的是由二极管组成不控整流器和由功 率开关器件（P-MOSFET，IGBT等）组成的 脉宽调制（PWM）逆变器，简称PWM变压 变频器，如图5-2所示。
性能比较（续）
（4）应用场合 电压源型逆变器属恒压源，电压 控制响应慢，不易波动，所以适于做多台电机同 步运行时的供电电源，或单台电机调速但不要求 快速起制动和快速减速的场合。
采用电流源型逆变器的系统则相反，不适用于多 电机传动，但可以满足快速起制动和可逆运行的 要求。
5.3.3 180º 导通型和120º 导通型逆变器
R
L
图5-9 三相桥式逆变器主电路
•控制方式
控制各开关器件轮流导通和关断，可使 输出端得到三相交流电压。 在某一瞬间，控制一个开关器件关断， 同时使另一个器件导通，就实现了两个器 件之间的换流。
在三相桥式逆变器中，有180°导通型和 120°导通型两种换流方式。
（1）180°导通型控制方式 同一桥臂上、下两管之间互相换流的逆 变器称作180°导通型逆变器。
第5章 电力电子变压变频器
本章提要
交-直-交和交-交变压变频器
电压源型和电流源型逆变器
180º 导通型和120º 导通型逆变器
引
言
异步电机的变压变频调速，必须 具备能够同时控制电压幅值和频率的 交流电源，而电网提供的是恒压恒频 电源，因此应该配置变压变频器，又 称VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置。
•输出电压波形
=2
=0
u0
= 2
Hale Waihona Puke A B O C D E F
wt
图5-6 交-交变压变频器的单相正弦波输出电压波形
当角按正弦规律变化时，半周中的平均 输出电压即为图中虚线所示的正弦波。对 反向组负半周的控制也是这样。
• 单相交-交变频电路输出电压和电流波形
uo
O
wt
io
O 1 2 图4-20 3 4 5 6
• 交-直-交PWM变压变频器基本结构
恒压恒频
中间直流环节
变压变频 (VVVF)
(CVCF)
DC
AC 50Hz~
C PWM 逆变器
AC
调压调频 图5-2 交-直-交PWM变压变频器
PWM变压变频器的应用之所以如此广泛， 是由于它具有如下的一系列优点： （1）在主电路整流和逆变两个单元中，只有 逆变单元可控，通过它同时调节电压和频 率，结构简单。
wt
• 三相交-交变频电路 三相交-交变频电路可以由3个单相交-交 变频电路组成，其基本结构如下图所示。
如果每组可控整流装置都用桥式电路，含 6个晶闸管（当每一桥臂都是单管时），则 三相可逆线路共需36个晶闸管，即使采用 零式电路也须18个晶闸管。
• 三相交-交变频器的基本结构
• 输出星形联结方式三相交-交变频电路
5.3.2 电压源型和电流源型逆变器 在交-直-交变压变频器中，按照中间直流 环节直流电源性质的不同，逆变器可以分成 电压源型和电流源型两类，两种类型的实际 区别在于直流环节采用怎样的滤波器。
图5-7绘出了电压源型和电流源型逆变器 的示意图。
• 两种类型逆变器结构
a) 电压源逆变器 + + b) 电流源逆变器
三相桥式交-交 变频电路
这样的交-交变压变频器虽然在结构上只 有一个变换环节，省去了中间直流环节， 看似简单，但所用的器件数量却很多，总 体设备相当庞大。 不过这些设备都是直流调速系统中常用 的可逆整流装置，在技术上和制造工艺上 都很成熟，目前国内企业已有可靠的产品。
这类交-交变频器的其他缺点是： 输入功率因数较低，谐波电流含量大，频 谱复杂，因此须配置谐波滤波和无功补偿设 备。其最高输出频率不超过电网频率的 1/3 ~ 1/2，一般主要用于轧机主传动、球磨机、 水泥回转窑等大容量、低转速的调速系统， 供电给低速电机直接传动时，可以省去庞大 的齿轮减速箱。
PWM变压变频器常用的功率开关器件有： P-MOSFET，IGBT，GTO和替代GTO的 电压控制器件如IGCT、IEGT等。 受到开关器件额定电压和电流的限制，对 于特大容量电机的变压变频调速仍只好采 用半控型的晶闸管（SCR），并用可控整 流器调压和六拍逆变器调频的交-直-交变 压变频器，见图5-3。
性能比较（续） （3）动态响应 正由于交-直-交电流源型 变压变频调速系统的直流电压可以迅速改 变，所以动态响应比较快，而电压源型变 压变频调速系统的动态响应就慢得多。
（4）输出波形 电压源型逆变器输出的 电压波形为方波，电流源型逆变器输出的 电流波形为方波（见表5-1）。
性能比较（续）
表5-1 两种逆变器输出波形比较
• 电动运行状态
a）电动运行
+
Ld
Id CSI ω
M 3~
UCR
Te
Ud P -
α< 90o
整流
ω1 > ω