中冶南方变频器培训课件.精讲
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变频器基础知识介绍
沈琪凡
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培训目录
wk.baidu.com
电气传动控制系统
主要内容
变频器组成和分类 电气参数的定义
变频器主要特点
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电气传动基础知识-系统框图
以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交 流(直流)电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统
电气传动基础知识——目的和意义
目的 通过改变电动机频率和电压改变电机的速度和输出转矩， 从而达到生产工艺的要求
意义
序号 1 2 3 4 意义 节能 提高产品质量 提高舒适性 提高生产效率 典型应用 风机、水泵、注塑机、搅拌机和挤压机 冶金、造纸和包装 电梯、空调 搬运机械和纤维机械
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变频器基础知识-定义和分类
按直流环节的储能方式分（对交直交）: (1)电流型 直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。
(2)电压型 直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。
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变频器基础知识-系统拓扑结构
整流
+
逆变
M
电流检测 转速检测
变频器基础知识-定义和分类
按变换环节分: (1)交-交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频 器。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路 及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。虽然大 功率交交变频器得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多， 输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。 它在传统大功率电机调速系统中应用较多。 (2)交-直-交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调 的交流电，又称间接式变频器。交直交变频器比较常见，由整流器、滤 波系统和逆变器三部分组成。由于控制方法和硬件设计等各种因素，交 直交变频器在一般自动化控制领路应用比较广泛。
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变频器基础知识-主要电器元件
制动单元： 制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上. 当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电 机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后, 制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动 逆变桥： 逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅 的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压. 逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT—绝缘珊双极型晶体管.
波动，直流母线电压也会波动。
启动电阻： 变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。 该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并 联。 当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电 （制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输 出。 有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频 器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受 能力。
，如果变频器内置交流电抗器或者直流电抗器时，该输入电流可以相应减小。
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变频器的基本参数-输出参数
输出电压： 一般从0～变频器输入电压，在满输出时需要考虑过调制。
输出电流： 由变频器所带电机的电流所决定，一般变频器输出电流要高于被驱动电机的电 流，从而保证变频器能够长期稳定的运行。
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电气传动基础知识-发展趋势
直流调速系统的特点：调速理论简单，对控制系统的要求较低，但直 流电机本身易损坏、难维护且造价较高。
交流调速系统的特点：调速理论复杂，实现较困难，但交流电机本身 运行可靠、坚固耐用且价格低廉。 直流电机 交流电机
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变频器的基本参数-输入参数
输入电压： 即工频电网电压，根据世界各国电网电压标准的不同，变频器的输入电压大致
划分为110V～220V、380V～480V和660V～690V三个电压等级。
输入频率：
即工频电网频率，一般为50Hz或者60Hz。
输入电流：
即变频器交流输入侧电流的大小，该电流与变频器的功率因数有着较大的关系
输出频率： 通常情况下，输出频率为0～50Hz，需要弱磁时，可以输出更高的频率，最高输
出频率受载波比限制。
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变频器的基本参数-电气参数
调速范围： 通常指能保证额定运行状态下允许的最大频率范围。通常电机运行速度总有一 个上限，所以此定义更多的是要强调变频器的低频特性。比如一台电机额定频 率为50Hz，如果变频器能保证电机在低频0.05Hz都有满转矩，那么可以说调速 范围是1：1000。
母线电容：
变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。 该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并 联。 当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电 （制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输 出。 有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频 器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受 能力。
电压检测
控制
PC PLC
8
DSP
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变频器基础知识-主回路拓扑结构
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变频器基础知识-主要电器元件
整流桥： 大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。 三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如 电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的
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变频器基础知识-主要电器元件
直流电抗器： 直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电 流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈. 直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污 染. 通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合 标准,这是一种低成本的方案.
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主要内容
变频器组成和分类 电气参数的定义
变频器主要特点
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电气传动基础知识-系统框图
以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交 流(直流)电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统
电气传动基础知识——目的和意义
目的 通过改变电动机频率和电压改变电机的速度和输出转矩， 从而达到生产工艺的要求
意义
序号 1 2 3 4 意义 节能 提高产品质量 提高舒适性 提高生产效率 典型应用 风机、水泵、注塑机、搅拌机和挤压机 冶金、造纸和包装 电梯、空调 搬运机械和纤维机械
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变频器基础知识-定义和分类
按直流环节的储能方式分（对交直交）: (1)电流型 直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。
(2)电压型 直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。
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变频器基础知识-系统拓扑结构
整流
+
逆变
M
电流检测 转速检测
变频器基础知识-定义和分类
按变换环节分: (1)交-交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频 器。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路 及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。虽然大 功率交交变频器得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多， 输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。 它在传统大功率电机调速系统中应用较多。 (2)交-直-交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调 的交流电，又称间接式变频器。交直交变频器比较常见，由整流器、滤 波系统和逆变器三部分组成。由于控制方法和硬件设计等各种因素，交 直交变频器在一般自动化控制领路应用比较广泛。
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变频器基础知识-主要电器元件
制动单元： 制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上. 当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电 机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后, 制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动 逆变桥： 逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅 的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压. 逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT—绝缘珊双极型晶体管.
波动，直流母线电压也会波动。
启动电阻： 变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。 该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并 联。 当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电 （制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输 出。 有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频 器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受 能力。
，如果变频器内置交流电抗器或者直流电抗器时，该输入电流可以相应减小。
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变频器的基本参数-输出参数
输出电压： 一般从0～变频器输入电压，在满输出时需要考虑过调制。
输出电流： 由变频器所带电机的电流所决定，一般变频器输出电流要高于被驱动电机的电 流，从而保证变频器能够长期稳定的运行。
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直流调速系统的特点：调速理论简单，对控制系统的要求较低，但直 流电机本身易损坏、难维护且造价较高。
交流调速系统的特点：调速理论复杂，实现较困难，但交流电机本身 运行可靠、坚固耐用且价格低廉。 直流电机 交流电机
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输入电压： 即工频电网电压，根据世界各国电网电压标准的不同，变频器的输入电压大致
划分为110V～220V、380V～480V和660V～690V三个电压等级。
输入频率：
即工频电网频率，一般为50Hz或者60Hz。
输入电流：
即变频器交流输入侧电流的大小，该电流与变频器的功率因数有着较大的关系
输出频率： 通常情况下，输出频率为0～50Hz，需要弱磁时，可以输出更高的频率，最高输
出频率受载波比限制。
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变频器的基本参数-电气参数
调速范围： 通常指能保证额定运行状态下允许的最大频率范围。通常电机运行速度总有一 个上限，所以此定义更多的是要强调变频器的低频特性。比如一台电机额定频 率为50Hz，如果变频器能保证电机在低频0.05Hz都有满转矩，那么可以说调速 范围是1：1000。
母线电容：
变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。 该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并 联。 当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电 （制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输 出。 有些应用中，为了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频 器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受 能力。
电压检测
控制
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8
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变频器基础知识-主回路拓扑结构
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变频器基础知识-主要电器元件
整流桥： 大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。 三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如 电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的
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变频器基础知识-主要电器元件
直流电抗器： 直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电 流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈. 直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污 染. 通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合 标准,这是一种低成本的方案.