变频器原理及应用实例..共34页
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变频器原理及应用参考模板范本
高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加 损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以 接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以 较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外 ，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机 额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运 行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加 10%~20%。
电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的 扭距就越大；在选用电机时，您要考虑负载需要 多大的起动扭距，比如象带负载起动的就比空载 起动的需要扭距就大，如果是大功率大负载起动 ，还要考虑降压启动（或星三角启动）；至于在 决定了电机极对数后和负载的转速匹配问题，则 可考虑用不同直径的皮带轮来传动或用变速齿轮 （齿轮箱）来匹配。如果由于决定了电机极对数 后经过皮带或齿轮传动后达不到负载的功率要求 ，那就要考虑电机的使用功率问题了。
变频又变压方法－PWM
SPWM
SPWM的实现－单极性
SPWM的实现－双极性
提问：
1.可否用万用表，测量变频器的输出电压？ 2.变频器输出的是什么波形？
变频器的控制方法－电动机调速基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电动机统一转矩公式
Td = Km Fs Fr sinθ
Td:电动机的电磁转矩 Km：比例系数 Fs， Fr ：三相矢量中的任意两个矢量的模 θ： Fs和 Fr的夹角
利用调制波与三角波信号比较后获得一系 列等幅不等宽的脉冲序列。
原理：利用三角波载波作为信号与调制信 号（一般为正弦波）相比较，以确定各分 段矩形脉冲的宽度。
改变调制波的电压脉冲频率时，输出电压 基波的频率也随之改变，降低调制波的幅 值时，各段脉冲宽度都将变窄，从而使输 出电压基波的幅值也相应减少。
电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的 扭距就越大；在选用电机时，您要考虑负载需要 多大的起动扭距，比如象带负载起动的就比空载 起动的需要扭距就大，如果是大功率大负载起动 ，还要考虑降压启动（或星三角启动）；至于在 决定了电机极对数后和负载的转速匹配问题，则 可考虑用不同直径的皮带轮来传动或用变速齿轮 （齿轮箱）来匹配。如果由于决定了电机极对数 后经过皮带或齿轮传动后达不到负载的功率要求 ，那就要考虑电机的使用功率问题了。
变频又变压方法－PWM
SPWM
SPWM的实现－单极性
SPWM的实现－双极性
提问：
1.可否用万用表，测量变频器的输出电压？ 2.变频器输出的是什么波形？
变频器的控制方法－电动机调速基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电动机统一转矩公式
Td = Km Fs Fr sinθ
Td:电动机的电磁转矩 Km：比例系数 Fs， Fr ：三相矢量中的任意两个矢量的模 θ： Fs和 Fr的夹角
利用调制波与三角波信号比较后获得一系 列等幅不等宽的脉冲序列。
原理：利用三角波载波作为信号与调制信 号（一般为正弦波）相比较，以确定各分 段矩形脉冲的宽度。
改变调制波的电压脉冲频率时，输出电压 基波的频率也随之改变，降低调制波的幅 值时，各段脉冲宽度都将变窄，从而使输 出电压基波的幅值也相应减少。
变频器的原理与应用
若希望把转矩误差控制在3%以内,需要对磁通变化作修正 (补偿励磁电抗引起的饱和及定子铁损的变化);若希望把转矩误 差控制在1%以内,需要对定子和转子的铁损进行补偿. 矩阵式变频器 (三)交流电机的调速方法:
调压调速,电磁调速,绕线式电机转子串电阻调速,串级调速,变极
调速,变频调速等 (四)变频器的构成: 整流器 逆变器 中间直流环节 控制电路 保护电路
式中:
W2--转子一相绕组匝数 KW2--转子绕组系数
转子旋转后一相的电势为: E2 S =4.44f2W2K)
当转子无外加电阻,自成短路时,其一相等值电路如图: R2 X2 = (4) E 2 S I 2 (r2+ j X2S)
n 1
(1)
a0 an bn
1 2 1 2 1 2
t 0 2
t0 t 0 2
f (t )dt f (t )dt f (t )dt
f(t)
t
t0 t 0 2
t0
f(t)为奇函数,由付立叶级数的性质:f(t)=-f(t),则a0=a0=0
bn
三.异步电机变频调速控制策略
变频器控制的对象是电机,首先研究电机等效图
(一)等效图:
1.转子电势: 转子电势的频率为f2,转子旋转后,由于转子导体与磁场之间的 相对运动速度减小,转子感应电势的频率也随之减小,此时:
f2=f1S
转子不动时,一相的电势为: E2=4.44f2w2 kw2
(1)
(2)
R2
X2
或者 U1 E1=4.44f1W1KW1 (4)折合算法: 等式两端除以S
E 2S I 2(R 2 j X2S)
(变频器原理以及功能应用))
器的发展和主要相关技术
5. 变频器控制方式的发展
V/F 控制 人工智能 控制
空间矢量 调制 变结构 控制
矢量变换 控制 直接转矩 控制
变频技术在以下几个方面得到发展：
1、网络智能化 2、专门化和一体化 3、环保无公害 4、适应新能源
一．变频器的发展和主要相关技术
a. V/F控制及U/f=C的
[电源输入—整流桥—启动电阻（直流电感）—母线电容—制动单元
（制动电阻）]—逆变桥—电源输出。
直流 电感 制动 电阻
整流 桥
输入 交流 电源
交流 输出
启动 电阻
母线 电容
制动 单元
逆变 桥
二．变频器的主要构成及其工作原理
2. 交一直一交电压型变频器的主回路构成（以下都简称为变频器）
主要器件
整流桥：西门康 SEMKRON (SKKD162/16 100A/SKD) 、三社 SanRex （DFA ）、IXYS（VU）、 IRF [International Rectifier]（ 160MT KB）、德国 Powersem（psd35）等 逆变器： IGBT：西门子[优派克]EUPEC （FS、BSM）、Fuji（2MB ） 等
b)
c)
d)
第二节： 变频器的主要构成及其工作原理
二．变频器的主要构成及其工作原理
1. 变频器的分类
按变频的原理，变频器分为交－交变频器和交－直－交变频器。
二．变频器的主要构成及其工作原理
1. 变频器的分类
① 交一交变频器
它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源．其主要 优点是没有中间环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额 定频率的1／2以下，故主要用于容量较大的低速拖动系统中。 先将频率固定的交流电整流后变成直流，再经过逆变电路，把直流电逆变 成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在 频率的调节范围，以及变频后电动机特性的改善等方面，都具有明显的优势， 目前使用最多的变频器均属于交一直－交变频器。
5. 变频器控制方式的发展
V/F 控制 人工智能 控制
空间矢量 调制 变结构 控制
矢量变换 控制 直接转矩 控制
变频技术在以下几个方面得到发展：
1、网络智能化 2、专门化和一体化 3、环保无公害 4、适应新能源
一．变频器的发展和主要相关技术
a. V/F控制及U/f=C的
[电源输入—整流桥—启动电阻（直流电感）—母线电容—制动单元
（制动电阻）]—逆变桥—电源输出。
直流 电感 制动 电阻
整流 桥
输入 交流 电源
交流 输出
启动 电阻
母线 电容
制动 单元
逆变 桥
二．变频器的主要构成及其工作原理
2. 交一直一交电压型变频器的主回路构成（以下都简称为变频器）
主要器件
整流桥：西门康 SEMKRON (SKKD162/16 100A/SKD) 、三社 SanRex （DFA ）、IXYS（VU）、 IRF [International Rectifier]（ 160MT KB）、德国 Powersem（psd35）等 逆变器： IGBT：西门子[优派克]EUPEC （FS、BSM）、Fuji（2MB ） 等
b)
c)
d)
第二节： 变频器的主要构成及其工作原理
二．变频器的主要构成及其工作原理
1. 变频器的分类
按变频的原理，变频器分为交－交变频器和交－直－交变频器。
二．变频器的主要构成及其工作原理
1. 变频器的分类
① 交一交变频器
它是将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源．其主要 优点是没有中间环节，变换效率高。但其连续可调的频率范围较窄，一般在额 定频率的1／2以下，故主要用于容量较大的低速拖动系统中。 先将频率固定的交流电整流后变成直流，再经过逆变电路，把直流电逆变 成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在 频率的调节范围，以及变频后电动机特性的改善等方面，都具有明显的优势， 目前使用最多的变频器均属于交一直－交变频器。
变频器的原理及其应用ppt课件
变频器的原理及其应用
提纲
一、变频器的结构及原理 二、变频器的控制方法 三、变频器在风机负载和泵类负载中的应用 四、变频调速系统接电抗器的作用 五、变频器的抗干扰 六、变频器的功能 七、变频器的选择 八、变频器的运行 九、变频器的调试与维护
一、变频器的结构 及原理
变频器的调速原理
调速原理：
N：转速
38
1. 变频器的干扰源
图7-1 变频器的电压、电流波形
39
2. 电路耦合干扰
— 电路传播：1）电源线 2）地线
措施 ： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地
40
3.感应耦合干扰
—电磁感应 —静电感应
1） 电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式
41
4. 抗干扰措施
远离、相绞、屏蔽、不平行
四. 变频调速系统 接电抗器的作用
32
1. 变频器输出端接入电抗器的场合
图 需要接入电抗器的场合
a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机
33
输出电抗器作用：
➢ 抑制变频器电磁幅射干扰 ➢ 抑制电动机电压谐振
34
2. 输入交流电抗器
作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌
P0=55*10%=5.5KW P1=55KW
由PL=P0+KPnL3得: KP=55-5.5=49.5KW P2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW
总消耗的功率为55+11.7=67KW
风机的节电率统计举例
（2）两台变频运行时每台的平均供风量为75%Q P1=P2=5.5+49.5（75%）3=26.4KW
1）准确停车 2) 变频器给电动机输入直流电，在电机
提纲
一、变频器的结构及原理 二、变频器的控制方法 三、变频器在风机负载和泵类负载中的应用 四、变频调速系统接电抗器的作用 五、变频器的抗干扰 六、变频器的功能 七、变频器的选择 八、变频器的运行 九、变频器的调试与维护
一、变频器的结构 及原理
变频器的调速原理
调速原理：
N：转速
38
1. 变频器的干扰源
图7-1 变频器的电压、电流波形
39
2. 电路耦合干扰
— 电路传播：1）电源线 2）地线
措施 ： 1）隔离变压器 2）光耦隔离 3）正确接地
40
3.感应耦合干扰
—电磁感应 —静电感应
1） 电磁感应是电流干扰传播方式 2）静电感应是电压干扰传播方式
41
4. 抗干扰措施
远离、相绞、屏蔽、不平行
四. 变频调速系统 接电抗器的作用
32
1. 变频器输出端接入电抗器的场合
图 需要接入电抗器的场合
a）电机与变频器距离远 b）小变频器带轻载大电机
33
输出电抗器作用：
➢ 抑制变频器电磁幅射干扰 ➢ 抑制电动机电压谐振
34
2. 输入交流电抗器
作用：1）提高功率因数 2）抑制高次谐波 3）削弱电流浪涌
P0=55*10%=5.5KW P1=55KW
由PL=P0+KPnL3得: KP=55-5.5=49.5KW P2=5.5+49.5*（50%）3=11.7KW
总消耗的功率为55+11.7=67KW
风机的节电率统计举例
（2）两台变频运行时每台的平均供风量为75%Q P1=P2=5.5+49.5（75%）3=26.4KW
1）准确停车 2) 变频器给电动机输入直流电，在电机
变频器的原理和应用课件
交流电抗器一般装在变频器输入端或者输出端，直流电抗器串接在直流母线中间
ห้องสมุดไป่ตู้
注意：必须保证输入和输出不能接反 制动单元正负极正确
1.高温对变频器的危害
高温会造成变频器功率原件寿命变短，甚至损坏，变频器 必须有良好的散热能力，环境温度适中。
2.电网污染对变频器的危害
高次谐波对对电子原件损害较大，必要是变频器要加装交 流电抗器，或直流电抗器。
2.滤波：通过并联在直流母线间的电容对整流得到的直流电进行滤波，一般在直流 母线上测的电压要高于513V，因为电容有升压作用。
3.充电电阻：作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二 端的电压为 0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻 在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大 的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选 择范围一般为：10-300Ω。
1.变频器除尘与清洁
要经常对变频器除尘吹灰，保证散热片干净，散热风扇 运行良好。
2.外接端子检查
接线端子必须紧固，松动，打火都可能造成变频器损坏。
3.外接电机的绝缘检测
定期对外围设备进行绝缘检测，用兆欧表检测绝缘时， 必须把电机和变频器脱离，然后对电机进行绝缘检测。
4.在没有采取措施的情况下，不能直接用兆欧表对变频器进
以下所述内容主要为“交直交”变频器
1.变频器原理简图
2.变频器内部常见原件
控制部分
控制部分包括：检测部分，IGBT驱动部分，cpu主控部分
3.变频器主电路示意图
1.整流部分：变频器的整流部分由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。 对于380V的额定电源，通过三相整流后得到一个513V的直流电压。
变频器工作原理及应用
一、变频器的定义CVCF 是Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。
交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95%左右。
无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频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），这个过程叫整流。
把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。
·一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15－－20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器变频器也可用于家电产品。
使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。
但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。
变频器工作原理及应用 ppt课件
2020/11/24
22
例1 . 水泵节能恒压供水
压力变送器
生活小区
图10—1 供水系统示意图
2020/11/24
23
例2 . 球团回转窑主驱动变频调速示意图
I
进料口
2020/11/24
～
回 转窑
减速箱
R ST UVW
t
出 料 口
FU
操
4～20mA
作
室
24
浇铸钢包
例3 ：
结晶器
钢 锭 连 铸 示意 图
2020/11/24
8
• 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200V/60Hz（50Hz）或 100V/60Hz（50Hz）。通常，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”。
2020/11/24
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变频器的组成
• 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、 再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动 单元、检测单元微处理单元等组成。
T电机转矩>T负载转矩－－－加速运行 T电机转矩<T负载转矩－－－减速运行 T电机转矩＝T负载转矩－－－恒速运行
电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素 加减速时间和电机转矩、负载转矩以及系统惯量有关
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电气传动基础知识—电气传动系统工作原理
中间传动机构 终端机械
过电流 过电压 欠电压 散热板过热 外部报警输入 变器过热 动机过载
逆变器过载 熔断器烧断 存储器出错 通讯出错 CPU出错 自整定出错
2020/11/24
14
• 为了产生可变的电压和频率，该设备首先要 把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。 然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交 流电（AC），我们把实现这种转换的装置称 为“变频器”（inverter）。
变频器的基本原理与应用PPT课件
基本概念 结构与原理 应用领域
应用意义
实际应用与操作 故障判断与排除
2020/3/25
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2.结构与原理
主机分解图
变频器的结构与原理
2020/3/25
5
变频器的结构与原理
内部结构
变频器基本结构分为4部分：整流单元、中间直流环节、 逆变器和控制电路。
□ 整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。 □ 中间直流环节也称储能环节， 主要是高容量电容存储转换后的电能。 □ 逆变器由大功率开关晶体管阵 列组成电子开关，将直流电转化成不 同频率、宽度、幅度的方波。 □ 控制电路按设定的程序工作， 控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加 为近似正弦波的交流电，驱动交流电 动机。
变频器的基本原理与应用
2020/3/25
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变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域
应用意义
实际应用与操作 故障判断与排除
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变频器的基本概念
1.基本概念
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频率电源变换为 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、改变功率因素、过流/过压/过载保护等 功能。
改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的 不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的 音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高 低变化。
空调、电梯、高架缆车、传送带……
2020/3/25
11
变频器的基本原理与应用
基本概念 结构与原理 应用领域
风机类负载：风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应 用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂65吨 /时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置 的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此， 他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电67万度， 节电率67.7%，锅炉燃烧率提高1.6~2.7%，节省燃料油989~1628 吨。