中冶京诚电气所

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逆变器与变频器
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逆变器与变频器
• CUVC • CBP2 • SLB • EB1 • ADB+LBA • DTI
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装置启动与调试
• 回复出厂设置 • 电机参数设置 • 装置参数优化 • 辅助功能设置 • 控制字与状态字 • 通讯参数设置 • 自由功能块
业
特殊的高精度工艺控制, 高速通讯及驱动控制应用
型
数控机床的驱动应用
SIMODRIVES
DC-Master
Master Drives
工 程 型
冶(6R金A,7纺0,织6,R造M纸70,)化工等闭环(控6S制E7的0高/ 7精1度) 应用
3~6KV等高压应用 SIMOREG K (6RA24, 6RM24)
较低
适用场所
可用于各种电力拖动装 置，稳频稳压电源和不 适用于低速大功率拖动
间断电源
类型 比较项目
电压型变频器
电流型变频器
直流回路虑波环节 电容器
电抗器
输出电压波形 输出电流波形 输出阻抗
矩形波
决定于负载，对异 步电动机负载 近似为正弦波
决定于逆变器电压 与负载电动机 矩形波 电势
小
大
回馈制动
需在电源侧设置反 方便，主电路不需
+
+
X
LT + X +
U
-
整流回馈单元原理框图
整流回馈单元由电压环和电流环构成双闭环系统； 公共直流母线电压给定值为1.35倍的交流进线电压，电压环 和电流环的参数由装置带有的自调谐功能进行整定。 整流回馈单元的功率部分由2个反并联晶闸管桥组成，可在 输入端电网和逆变器中间回路之间整流和回馈。
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• 整流变压器容量＝电机容量总和x 同时系数/电机效率/电机功率 因数/变频器效率
• 同时系数选取根据工艺要求，考虑各个负载运行情况，找出负荷 最大的连续运行工况，决定同时系数大小。
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变频传动装置选型
• 整流回馈单元容量选择
• 整流单元按照区域设备分组的原则进行分配，尽量将同一区域设 备划分到同一组公共直流母线，
• 避免同时出现过负荷运行的设备集中分配到同一母线。 • 整流单元容量＝电机容量总和x同时系数x同时过载系数/电机效
率/逆变器效率
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变频传动装置选型
• 逆变器容量选择
• 工艺参数：生产所需最大转矩、转速，过载周期 • 设备参数：电机额定/最大转矩、转速，过载能力 • 同时系数：辊道类负载 • 原 则：逆变器最大电流 > 电机最大工作电流 • 逆变器容量＝电机容量x同时系数X过载因子/电机效率/电机功率
MV SIMOVERT S
通
SIMOREG K
MM440(MMV、MDV) MM430(Eco)
用
风6机RA, 2水3 泵, 传输等开环控制的M简M单42应0(用MM)
型
6RA28(<=600A)
MM410/MM411
各种工业的应用及要求
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概述-变频系统的构成
变流器 大量使用的是二极管/晶闸管桥整流器，它把工频电源变换为直流电源。 平波回路 抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。可以省去电感。 逆变器 逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。 制动回路 电动机在转差率为负时，再生能量可用制动回路(开关和电阻)消耗。
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整流回馈单元
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整流回馈单元
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逆变器与变频器
MASTERDRIVE变频传动核心模块是交直交PWM型调速控 制装置，其逆变功率器件采用IGBT；
由于IGBT功率器件具有良好的高频特性，调制的载波频率 可以设计得很高。高的载波频率既改善了低频特性，又降低 了装置运行时的噪声。
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概述
类型 比较项目
交—直—交变频器
交—交变频器
换能方式
两次换能，效率略低 一次换能，效率较高
晶闸管换相方 式
强迫换相或负载换向
电网电压换向
所用器件数量 较少
较多
调频范围
频率调节范围宽
一般情况下，输出最 高频率为电网频率的
1/3～1/2
电网功率因数
采用晶闸管整流器时, 功率因数略低； 采用二极管整流器时, 功率因数高
交流变频驱动系统
北京京诚瑞达电气工程技术所
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主要内容
• 概述 • 整流回馈单元 • 逆变器与变频器 • 装置启动与调试 • 常见故障 • 变频装置选型 • 1580辅传动设计
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西门子公司驱动产品
直流驱动产品
交流驱动产品
专
SIMADYN D
SIMADYN D *
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变频传动装置选型
• 变频辅传动方案选择：
– A、变频器＋制动单元＋制动电阻
• 适用于区域传动数量少，回馈制动要求低的场合
– B、公共直流母线＋逆变器
• 适用于区域传动数量多，配电集中场合 • 处于制动和电动状态电机可以通过直流母线交互能量 • 多台逆变器共用整流单元，可以节省设备投资。 • 公共直流母线构成：
• U=4.44 f • k • Φ
U/f=C
• N=60f*(1-s)/Pr
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概述
• 矢量控制。U/f控制思想建立在异步电动机的静态数学模型上，动态性能 指标不高。对于轧钢、造纸设备等对动态性能要求较高的场合，可以采 用矢量控制。
• 采用矢量控制方式的目的，主要是为了提高变频调速的动态性能。根据 交流电动机的动态数学模型、利用坐标变换手段，将交流电动机的定子 电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并分别加以控制，即模仿自 然解耦的直流电动机控制方式，对电动机磁场和转矩分别进行控制，以 获得类似于直流调速系统的动态性能。
由三相交流电源取得电动状态能量，将直流母线发电能量送 回电网。 整流回馈单元根据实际负荷需要可以实现并联或单独工作。 整流回馈单元的控制原理和硬件结构类似直流调速装置,闭 环控制功能由微处理器系统和ASICS实现全部数字化。
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整流回馈单元
1.35*Uac
K
FF
FF
+X
+
YT + X
因数/1.36
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1580百度文库传动设计
• 公共直流母线分组 • 电气室布置 • profibus网络 • 换辊小车控制 • 特殊控制：转矩控制、主从并联
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整流回馈单元
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整流回馈单元
采用整流回馈单元+逆变器调速方案优点: 1、当多台电机同时工作，有的处于电动状态，有的处于制 动状态时，电动状态与制动状态可通过直流母线交换能量， 减少整流单元容量。 2、多台逆变单元共用整流单元，可根据同时系数适当减小 整流单元容量，节省设备投资和安装空间。 3、当多台逆变单元同时需要快速制动时，整流单元可快速 向电网回馈能量，保证制动效果。
– 整流单元＋制动单元＋制动电阻+直流母线 – 整流回馈单元＋直流母线
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变频传动装置选型
• 整流变压器容量选择
• 采用整流回馈单元作为整流器，功率因数约0.93~0.96,一般选取 整流变二次电压等于105％变频电机额定电压。
• 整流变压器负荷分配必须要考虑到工艺要求和设备布置情况等因 素影响,应该整个车间统一考虑变压器的布置和选取。
• 在矢量控制方式中，磁场电流和转矩电流可以根据可测定的电动机定子 电压、电流的实际值经计算求得。磁场电流和转矩电流再与相应的设定 值相比较并根据需要进行必要的校正。 (1)良好的速度追踪性能； (2)速度控制可低至零速； (3)负载变化对调速精度影响小；
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整流回馈单元
整流回馈单元由可控硅三相正反桥整流器组成 正桥进线端连接进线电抗器，反桥进线端连接自藕变压器
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装置启动与调试
• 变频器常见问题及处理办法
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变频传动装置选型
• 负载类型：
–A、成组辊道传动： • 采用V/F线性控制 • 配电方式：变频装置－辊道开关箱－辊道电机
–B、要求速度或位置精确控制： • 采用带编码器矢量控制(或DTC)
–C、负载是双/多电机，机械耦合： • 采用带编码器矢量控制(或DTC) • 采用主/从控制方案
• 转速的改变是靠改变频率的设定值来实现的，电动机的实际转速要根据 负载的大小，即转差率的大小来决定。负载变化时，在不变条件下，电 机转速将随负载转矩变化而变化，故它常用于速度精度要求不十分严格 或负载变动较小的场合。
• 转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，负载可能是通用的标 准异步电动机，所以通用性强，经济性好，是目前通用变频器产品中使 用较多的一种控制方式。
并联逆变器
附加设备
调速动态响应
较慢
快
对晶闸管的要求
关断时间要短，对 耐压要求一般 较低
耐压高，对关断时 间无特殊要求
适用范围
多电动机拖动，稳 单电动机拖动，可
频稳压电源
逆拖动
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概述-变频系统的构成
现阶段低压变频器的四大特点： 逆变单元IGBT 电压源型 脉宽调制 矢量控制
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概述-变频器系统的构成
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概述
• U/f控制：逆变器采用IGBT元件组成,用PWM方式进行控制。逆变器的脉 冲发生器同时受控于频率指令和电压指令，而U与f之间的关系是由曲线 发生器（模式形成）决定的。这样以PWM控制之后，变频器的输出频率 、输出电压之间的关系就是曲线发生器所确定的关系。