变频器应用技能教案.doc

变频器应用的基本知识 教学重点：1、变频器的功能及作用 2、变频器的分类 3、变频器的三种控制方式 教学难点：1、变频器的分类 2、变频器的三种控制方式 教学目的：1、掌握变频器的功能及作用。 2、掌握变频器的调速原理。 3、掌握变频器的速度控制方式。 教学方法：教师讲授、学生练习 教学学时 4-6学时 教学过程 现代工业中应用变频器的主要目的： 一是电机控制采用变频技术后可以节约电能，通过节能可以减少二氧化碳排放量，从而达到环保的目的；二是电机控制采用变频技术后，电机的速度控制变得更加灵活方便，从而使工业自动化对速度控制变得更加容易。 第一节交流异步电动机的转速公式及变频器调速的慨念 N=60f1/p﹡(1-S)=n1(1-S) 由交流异步电动机转速公式可看出，影响转速的因素有电源频率f1，电机极对数p和转差率S。因此，三相异步电动机就有了调压调速（体现在调转差率S），变极调速和变频调速三种方式。 对于变极调速，在拖动电路中的双速电机控制线路中已学习过了，这种方式只能进行成倍数的调速，如电动机由四极变为两极，转速由约1440转/分改变为约2850转/分。 能进行连续调速的方式就只有调压调速、滑差调速和变频调速这三种，这三种调速方式是目前普遍采用的方式。调压调速，电磁滑差调速和变频速方式及比较见图2-1-1. 电动机 控制方式 原理图 转矩特性 优点 缺点 交 流电机 鼠笼式异步电动机 定 子 电 压 控 制 回路结构简单。 可以动力制动，控制性能良好 1、功率因数，效率随着速度的降低而降低 2、控制电机最大容量为30KW(空冷)。 电 磁 滑 差 离 合 器 1、回路结构简单。 2、电机结构坚固 1、效率随着速度的降低而降低 2、不能制动。 3、离合器部分体积大 变 频 器 频 率 控 制 1、速度控制范围广，效率高。 2可4象限运转，可进行转矩控制 回路结构较复杂。 图2-1-1交流异步电动机三种调速方式比较 由比较可见，变频调速具有调速范围广，效率高，还可以进行转矩控制等优点，因此，变频调速是三相异步电动机调速最好的一种方式。 实现变频调速的装置是变频调速器（简称变频器），它是通过将交流电的固定频率改变成可变频率来达到改变电动机转速的目的。变频器就是接在交流电源和电动机之间的能的电器装置。 第二节 变频调速器的分类 变频调速器按变换环节分，可分为交—交变频器和交—直—交变频器。 一 、交——交变频器 交—交变频器是把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，故变换效率高。但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下（0—fn/2），所以它主要用于容量较大的低速拖动系统中，应用很少。目前应用最多的是交—直—交变频器。所以，如无特殊说明，一般讲变频器都是指交—直—交变频器。 二、交—直—交变频器 交—直—交变频器的结构组成如图1—1所示，主要由整流器UR、逆变器UI和直流器中间环节和控制器四个基本部分组成。 整流器UI先把电压频率固定的交流电（CVCF）整流器成直流电，直流中间环节进行滤波处理，逆变器UI再把直流电逆变成频率和电压连续可调的交流电（vvvF），由于把直流电逆变成交流电环节较易控制，因此，在频率的调节范围、以及改善变频后电动机的特性等方面。都具有明显的优势。所以，现代工业上得到广泛应用。 三、 交—直—交变频器各主要部分的功能说明： 1、整流器UR 主要由6只二级管构成桥式整流电路。功能是将电源的三相交流电（CVCF）整流成为直流电。 2、中间直流环节 又称为直流储能环节，主要由电抗器和电容器组成，功能是进行滤波和接受感性负载的无功率的回馈和交换。 3、逆变器UI 逆变器是变频器的核心板部分，主要是由6只半导体开关器件（一般都为IGBT管）组成，功能就是将直流电逆变成为交流电，在逆变过程中进行频率和电压的协调调节。 4、控制器 主要由微处理器和相应的软件构成，功能是接受指令、进行运算，对逆变器的开关器进行控制、对整流电压进行控制、完成各种保护功能和显示变频器各种运行数据。 第三节 交—直—交变频器的主电路构成 交—直—交变频器的主电路如图1—2，电路说明如下： 一 、交—直部分 1 、整流管Ｄ１—Ｄ６的功能； D1—Ｄ６组成三相整流桥，将电源的三相交流电整流为直流电。 如电源的线电压为ＵL，则三相全波整流后平均直流电压Ｕd的大小是Ud =1.35ＵＬ 我国三相电源的线电压为３８０ｖ，故全波整流后的平均直流电压Ｕd＝１.３５Χ380V=513V 2、波电容器ＣＦ的功能； （１）滤平全波整流后的电压纹波； （2