【课件】变频器调速技术PPT

交直流电抗器的作用
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机造成伤害
输入电抗器的作用
• 输入电抗器和直流电抗器： 在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐
石油、化工、冶金等大型生产线； 装备制造业：如电力机车、塔吊、机床、纺织机械、印刷包装机械、
线缆行业等； 民用行业：商用空调、电梯、供水、家电、健身器材等。
什么是变频器？
• 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或
220V/50Hz，等等。
变频器调速技术
主要内容
概述 变频器基本原理 变频器构成 变频器的应用
概述
自80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晶 体管（IGBT）为主的新时代。
变频器广泛应用于：
直流电抗器的作用
• 直流电抗器：串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一， 就是削弱输入电流中的高次谐波成分和减小浪涌电流。 但在提高功 率因数方面比交流电抗器有效，可达0.95，并具有结构简单、体积 小等优点。 其他区别：
• 1，输入电抗器对于变频器的传导干扰有抑制作用，直流电抗器没有； 2，电网输入电压不平衡时，由于三相电流有耦合的缘故，直流电抗 器会引起输入电流的不平衡， 而输入电抗器则没有这一问题； 3，电压利用率：由于输入电抗器位于交流输入侧，电抗器上的交流 压降会对电压利用率有一定的影响。 4，成本差异：由于直流电抗器工作时，负载电流是连续的流过直流 电抗器，而输入交流电抗器的三个线包是间断地流过电流的，因此 直流电抗器的利用率要高。反映在成本上就是：在满足同样
另一方面过高的振荡电压也会影响电机的使用寿命。
在这种场合，增加输出电抗器是非常有效的措施。
变频器基本构成
基本构成
变频器硬件结构来自软件主回路 元器件
单板
钣金件 塑胶件
性能
功能
变频器软件
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：电机出力的大小，加减速的性能、各种各样的保 护等等。
平。
缺点：
对其他设备干扰大。 输出电压是PWM波形，对电机温升及绝缘有不利影响。 调试、维护等需要一定的技术水平。
变频器主回路原理
整流部分
L1
上电缓冲
储能滤波
电源
D1
D3
D5
D2
D4
D6
K1
C4
制动单元
C5
逆变部分
电流检测
U
V
电机
W
图1：主回路原理图
各大部分作用
整流部分 整流部分与三相交流电源相连接，把交流输入电源整流成脉动的直流电源。 整流器有两种基本类型——可控的和不可控的。
• 在工业中所使用的大部分电机为交流异步电动机。
异步电机转速公式： n=[120*f/p]*(1-s)
n：电机转速（r/min） f：电源频率（Hz） p：电机磁极数 s：转差率
基本原理
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.
中间电路 中间电路由大电解电容和均压电阻组成，主要作用是把脉动的电压稳成平滑 的直流电压，给逆变部分提供平稳的电源，同时提供开关管的脉动电流。
逆变部分 逆变模块在控制电路和软件的控制下把直流电压逆变成电压和频率可调的交 流电压，输出给交流电机，从而控制电机的转速，实现需要的各种功能。
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。
的谐波电流要求的情况下，输入交流电抗器的成本要比直流
电抗器高很多。
输出电抗器的作用
• b）输出电抗器： 输出电抗器也分为两种：普通的输出电抗器（参数及要求与 输入电抗器相同）和正弦波电抗器。正弦波电抗器用于把变 频器输出的PWM调制波滤波成正弦波电压波形，主要应用于 特殊场合，在此不作讨论；下面主要分析普通的输出电抗器： 为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源。 为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出电抗器， 它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。尤其是当变 频器输出到电机之间的距离较长时，由于变频器输出的是具 有高dV/dt的PWM调制波，输出长电缆之间存在的较大的分 布电容会造成变频器的输出电压在电机侧产生很高的振荡电 压，一方面使得对外界的干扰加剧，
波、7次谐波）所占的比重是较高的，它们除了可能干扰 其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功 功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电 抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不 同，主要有以下两种： 输入交流电抗器: 串联在电源与变频器的输入侧之间。其 主要功能有：
• 通过抑制谐波电流，将功率因数提高至（0.75-0.85）； 削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击； 削弱电源电压不平衡的影响。
• 把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。 • 为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。 • 把直流电（DC）变换为交流电（AC） • 用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
基本原理
• 变频器所拖动的电机为感应式交流电动机，也称交流异步电动 机。
控制模式：变频器一般有三种基本方式可选择：
有速度传感器矢量控制，闭环矢量 无速度传感器矢量控制，开环矢量 V/F控制
变频器优缺点
优点：
调速方便（相对与调压调速、转子电子调速等）。 节能（与具体负载、使用情况有关）。 启动电流小、对电网冲击小（与直接启动比）。 功能多样，有利于自动化生产、提高生产效率及自动化水