第一章《应用基础》(修改版).ppt

讲课内容 前言 《变频器发展简介》 第1章《变频器应用基础》 第2章《变频器基本功能》 第3章《工程应用》 第4章《变频器安装及接线》 第5章《变频器故障诊断》 第6章《变频器内部结构》 第7章《变频器测量与维修》 前言-变频器发展简介 1.变频器的发展历程 19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机，60—70%的电能被各种电动机所利用，其中80%的电能被交流电动机所利用，20%的电能被直流电动机所利用。直流电动机主要用于高性能的变速传动中。 三相异步电动机结构简单，工作可靠；直流电动机结构复杂，用电刷导电，但调速性能良好，在近百年间直流电动机在调速领域一统天下。 人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，但因技术问题难以实现。进入20世纪70年代，电力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展，为变频器的诞生奠定了基础。就在此时，中东战争爆发，一场石油危机席卷全球，节约能源成了当务之急。人们首先发现风机和泵类是用异步电动机恒速拖动，用阀门和挡板控制流量，浪费极大。如果采用调速控制，可以大大节约电能。第一代变频器出现以后，可以进行调速控制，节能20%—30%。 前言-变频器发展简介 2.现代变频器的特点 变频器因为是由计算机控制，使它的控制性能大大提高，应用范围越来越广。已经由最初的单机调速，发展为现在的闭环调速系统，联网控制，组成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机调速系统，目前还没有任何一种系统能取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流电动机，使控制系统的可靠性大大提高。 前言-变频器发展简介 3.变频器应用 节能应用：风机、水泵、变频空调、变频冰箱。 工艺控制： 提高工艺控制水平、提升产品质量、减轻人工劳动强度、提高生产效率和成品率。 如同步控制、多段速运行控制、PID控制、纺织机械控制、机床主轴控制、定长定位控制等。 柔性控制系统：实现精确速度控制、多单元同步传动或比例同步传动，整条生产线的协调控制，实现无人车间。 前言-变频器发展简介 4.变频器的发展趋势 1）向专用方向发展 专用变频器是变频器的发展方向，是针对某种应用专门设计的。 如丹佛斯无负压供水专用变频器、菱科空压机专用变频器、富士电梯专用变频器、德力西注塑机专用变频器、雕刻机专用变频器、春日织机专用变频器、丹佛斯空调专用变频器等。 专用变频器是为具体的应用而设计，使用、安装方便，具有更加良好的控制特性。 前言-变频器发展简介 2）向多用途、智能化方向发展 优化控制技术：变频器已由最初的U/f模拟控制 ，发展为转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制 等多种控制方式，应用更加方便。 向高压、大容量方向发展 大容量、高耐压开关器件的开发，为高压变频器奠定了基础。发电厂、炼钢，供排水系统等，所用的10kV高压变频器，容量有的已超过几千KVA。 减小体积：智能功率模块及复合集成功率模块的发展，开关器件、驱动电路和保护电路制造在同一封装内，实现了变频器的高性能、高可靠性和小型化。 减小噪声和电磁污染：在变频器主回路串入各类电抗器。 前言-变频器发展简介 3）向个性化方向发展 智能IC卡参数的存取方式； 前言-变频器发展简介 3）向个性化方向发展 PDA（个人数字助理）界面，采用PDA界面的变频器，省去了变频器与计算机之间的布线，可直接在PDA上进行参数编程、故障诊断和数据监视。如施耐德的ATV71、AB PowerFlex 70等变频器 前言-变频器发展简介 高功率变频器模块的立体封装形式，立体封装形式已能将IGBT、电流电压温度传感器、保护回路、直流回路、散热装置和强制风冷的电路组合在一起。冷却效果好，功率密度高。 前言-变频器发展简介 4）向绿色方向发展 “绿色”变频器的概念：具有处理再生能量功能；使用可回收利用的绿色器件；变频器产生的谐波分量小，造成的电压、电流畸变小，产生的干扰小。 如安川公司的矩阵变频器，具有体积小，再生能量处理功能，产生的谐波分量小。 施耐德和东芝合作的ATV71变频器，85%属于可回收利用的绿色器件，解体后对环境的冲击小； ABB公司将采用先进的AFE技术，大大降低变频器产生的谐波分量。 根据系统应用分类 1）部件级变频器 又称元器件级变频器。如ABB的ACS400系列变频器，能够非常方便地当作电气元器件来实现其调速功能。 （2）工程型变频器 又称自动化级变频器。如西门子的6SE70系列、ABB的ACS800系列、AB的powerflex7系列。 第一章：变频器应用基础 第一章：变频器应用基础 1.1.2 变频器与电动机的关系 变频器从输入端看：输入的是工频三相交流电， 从输出端看：输出的是频率和电压可调的交流电，控制电动机工作。 变频器是电动机和电源之间的一个中间 控制环节，变频器和电动机要匹配， 变频器的输出