变频的技术讲义.doc

变频应用技术讲义 一、变频器的益处 变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用通用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。 1、变频调速的节能 由于采用变频调速后，风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低，其节能效果也是十分可观的。而传统的挡板和阀门进行流量调节时，耗用功率变化不大。由于这类负载很多，约占交流电动机总容量的20%～30%，它们的节能就具有非常重要的意义。 2、软启动 工频状况下马达采用的是星三角降压延时启动，此时电流是电机额定电流的4—7倍，若多台大功率的电机同时启动，将对电网造成很大冲击。采用变频器后，马达只需在额定电流下就可启动，电流平滑无冲击，减少了启动电流对马达和电网的冲击，延长了电机的使用寿命。 3、减少无功功率 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是因无功功率因素的降低导致电网有功功率的降低。而使用变频器调节后由于变频器内滤波电容的使用，使得功率因素接近为1，增大了电网的有功功率。从而节省了无功功率消耗的能量。 4、方便控制，使控制系统简单化 ①、变频器很容易实现电机的正、反转 ②、加、减速时间及频率可任意调节 ③、变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压，进行制动，则无需另加制动控制电路 ④、运行平稳 ⑤、可进行高速运转 变频器主回路介绍 目前,通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器,通常以电压型变频器为主,其主回路如下图,它是变频器的核心电路,由整流回路(交—直变换),直流滤波电路、制动能耗电路、逆变电路(直—交变换)组成,当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分. 1) 整流电路 ????通用型变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成.它的功能是将工频电源进行整流,经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源(540V).三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端.压敏电阻网络的作用,是吸收交流电网的浪涌过电压,从而避免由此而损坏变频器.三相380V的变频器,整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V,最大整流电流为变频器额定电流的两倍. 2) 滤波电路  逆变器的负载属感性负载的异步电动机,无论异步电动机处于电动或发电状态,在直流滤波电路和异步电动机之间,都会有无功功率的交换,这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲.同时,三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流,为了减小直流电压和电流的波动,直流滤波电路起到对整流电路的电压进行滤波作用. 3) 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容,通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组,以得到所需的耐压值和容量.另外,因为电解电容器容量有较大的离散性,这将使它们单个的所承受的负荷不相等.因此,电容器要各并联一个阻值等相的均压电阻,消除离散性的影响,否则电容的寿命会大大缩短,严重制约变频器的寿命. 4) 制动电路  即能耗制动,在大惯量的负载停止时提供能量泄放回路,在P和PB接制动电阻即可. 5) 逆变电路 ???? 逆变电路的作用是在控制电路的作用下,将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源.逆变电路的输出就是变频器的输出,所以逆变电路是变频器的核心电路之一,起着非常重要的作用.  最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路,有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断,可以得到任意频率的三相交流输出. ??? ?通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块.智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路.如三菱公司生产的IPMPM50RSA120,富士公司生产的7MBP50RA060,西门子公司生产的BSM50GD120等,内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能.模块的典型开关频率为20KHz,保护功能有欠电压、过电压、过热故障输出等信号.  逆变电路中都设置有续流二极管.续流二极管的功能是当频率下降时,异步电动机的同步转速也随之下降,为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道.在逆变过程中,寄生电感释放能量提供通道.另外,当位于同一桥臂上的两个开关,同时处于开通状态时将会出现短路现象,并烧毁换流器件.所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各