《變頻器應(yīng)用技術(shù)》教案20119

1、教 案 首 頁課程名稱變頻器應(yīng)用技術(shù)班級(jí)計(jì)劃課時(shí)2周次一（1）授課方法講授教具教學(xué)內(nèi)容緒論§1-1三相異步電動(dòng)機(jī)§1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)教學(xué)目的1掌握課程性質(zhì)、內(nèi)容；2復(fù)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)的相關(guān)知識(shí)。重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻的同時(shí)須變壓的原因；難點(diǎn)：變頻調(diào)速的兩種情況。復(fù)習(xí)提問三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)速；三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線及其特殊點(diǎn)； 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)方法。作業(yè)習(xí)題： 1-5、1-6、1-9課后小結(jié)1變頻器的概念、用途、發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢；2課程內(nèi)容、特點(diǎn)及學(xué)習(xí)的要求；3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速方法

2、；4變頻調(diào)速的種類及特點(diǎn)。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記緒 論一、概述 “變頻器應(yīng)用技術(shù)”是“數(shù)學(xué)”、“物理”、“電工基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)”、“電力電子技術(shù)”、“電力拖動(dòng)”、“電氣控制”等課程的后續(xù)課程，同時(shí)又與 “交直流調(diào)速系統(tǒng)”、“控制技術(shù)”等專業(yè)課程有著橫向聯(lián)系。變頻器是由計(jì)算機(jī)控制電力電子器件、將工頻交流電變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的三相交流電的電氣設(shè)備，用以驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)平滑的變頻調(diào)速。二、變頻器的發(fā)展歷程1直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速平滑、調(diào)速性能好，但直流電機(jī)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)不方便。2交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉、規(guī)格較多

3、，但調(diào)速不連續(xù)。3變頻器的誕生和發(fā)展：基于交流異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)調(diào)速的設(shè)想，隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。三、我國變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀1起步較晚；2目前，進(jìn)入“黃金時(shí)期”；3變頻調(diào)速的效果：節(jié)能、提高速度和精度、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、延長設(shè)備使用壽命、增加使用者的舒適度；4變頻器的應(yīng)用目前不足十分之一，原因是變頻器應(yīng)用人才的缺乏。四、變頻器的發(fā)展趨勢1向?qū)Ｓ眯头较虬l(fā)展；2向人性化方向發(fā)展；3易用性不斷提高；4功率結(jié)構(gòu)模塊化；5智能化；6內(nèi)置電抗器減小諧波影響。五、課程的性質(zhì)和任務(wù)“變頻器應(yīng)用技術(shù)”是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)課程，課程的主要任務(wù)5分鐘：強(qiáng)調(diào)變頻器的概念5分鐘：講授5分

4、鐘：強(qiáng)調(diào)變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀5分鐘：講授、舉例2分鐘教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記是使學(xué)生牢固掌握變頻器應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)和正確安裝使用變頻器的基本技能。六、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)的要求1涉及面廣 變頻器是高科技的產(chǎn)品，技術(shù)含量高；2實(shí)踐性強(qiáng) 側(cè)重變頻器的外部應(yīng)用；3變頻器的選擇、安裝、程序編制需要相互協(xié)調(diào)，細(xì)小的疏忽可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果；4學(xué)習(xí)中要處理好以下幾個(gè)關(guān)系：（1）理論分析的基礎(chǔ)性、連貫性與實(shí)用性；（2）與其他專業(yè)課程的關(guān)系：縱向、橫向；（3）具體的應(yīng)用方法與一般的應(yīng)用能力前者是學(xué)習(xí)的形式，后者是學(xué)習(xí)的目的。5要求與考核標(biāo)準(zhǔn)（1）課堂要求；（2）作業(yè)要求；（3）成績評(píng)定a、作業(yè)、測驗(yàn)成績；b、實(shí)驗(yàn)

5、報(bào)告成績；c、技能測驗(yàn)成績；d、課堂討論成績；e、期末試卷成績；第一章 基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)中，使用的電動(dòng)機(jī)大多數(shù)是三相異步電動(dòng)機(jī)。一、三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理1結(jié)構(gòu)定子：定子鐵心、定子繞組；轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸。2旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)差率（1）旋轉(zhuǎn)磁場8分鐘10分鐘：以復(fù)習(xí)方式講解教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生；旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速n1）：n1=601/p 式中：n1旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，又稱為同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；1電源的頻率，單位為Hz；p電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。n1的旋轉(zhuǎn)方向與電源的相序相同；（2）轉(zhuǎn)差率s根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同電動(dòng)機(jī)分為 籠型異

6、步電動(dòng)機(jī)：變頻調(diào)速中采用 線繞型異步電動(dòng)機(jī)：變頻調(diào)速中較少采用轉(zhuǎn)速差n n =n1-n式中：n-轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1-旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率s s=(n1-n)/n1起動(dòng)瞬間，n =0，s =1；額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，s很小，約為0.020.06；空載運(yùn)行時(shí)，n略小于n1，s 0。（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n=(1-s)601/p總結(jié)影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的因素及三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式。二三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁特性1.感應(yīng)電動(dòng)勢E1 E1=4.44K1N11m=U1+U式中: E1定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢有效值 K1定子繞組的繞組系數(shù)，K1<1 N1定子每相繞組的匝數(shù)1定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率，即電源的頻率 m主磁通可見

7、：E11m 將U忽略，則E1U11m 5分鐘：以復(fù)習(xí)方式講解教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記2.U1/1 =常數(shù)異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)一般要求其轉(zhuǎn)矩恒定，因此要在額定電壓、額定頻率以及額定磁通下進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主磁通m選在鐵芯磁化曲線的接近飽和處，其值基本不變。如1下降，U1不變，則m上升進(jìn)入磁化曲線的飽和區(qū)，引起工作電流大幅度增加，使電動(dòng)機(jī)過熱損壞。如1上升，U1不變，則m下降，將使工作電流下降。由于電流的下降，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不足。為了保持電動(dòng)機(jī)的m不變，必須使U1與1的比值保持恒定，即U1/1 =常數(shù) 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償：變頻器在1很低時(shí)，U1也很低。此時(shí)定子繞組上的電壓降U在電壓U1中所占的比例增加，將

8、使定子電流減小，從而使m減小，這將引起低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩減小。可用提高U1來補(bǔ)償U(kuò)的影響，使E1/1不變，即m不變，這種控制方法稱為電壓補(bǔ)償，也稱為轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，即n=（T） 如圖所示。下面討論曲線上幾個(gè)特殊的轉(zhuǎn)矩：Tst、TN、TM四、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法1變極調(diào)速：屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速級(jí)數(shù)很少。只適用于特制的籠型異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。2變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：變轉(zhuǎn)差率調(diào)速一般適用于線繞型異步電動(dòng)機(jī)或滑差電動(dòng)機(jī)。具體的實(shí)現(xiàn)方法有轉(zhuǎn)子串電阻的串級(jí)調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等等。但隨著s的增大，

9、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性會(huì)變軟，效率降低。5分鐘：強(qiáng)調(diào)U1/1 =常數(shù)的原因5分鐘：以復(fù)習(xí)方式講解10分鐘：主要講授變頻調(diào)速的兩種情況教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記3變頻調(diào)速：變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬，調(diào)速平滑性好，調(diào)速前后的不改變機(jī)械特性硬度，調(diào)速的動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)。其機(jī)械特性如圖1-3所示。圖中的機(jī)械特性可分成兩種情況 基頻以下的恒磁通（轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速基頻：指電動(dòng)機(jī)的額定頻率。在基頻以下調(diào)速時(shí)，采用U/控制方式以保持主磁通m的恒定。且此過程中，TM恒定，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載的能力不變，轉(zhuǎn)速差n基本不變，所以調(diào)速后的機(jī)械特性平行地移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。當(dāng)1較低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)負(fù)載能

10、力會(huì)變小，可采用電壓（轉(zhuǎn)矩）補(bǔ)償方法來提高電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載的能力，其機(jī)械特性曲線如下圖虛線所示。 基頻以上的弱磁（恒功率）變頻調(diào)速由于電動(dòng)機(jī)不能超過額定電壓運(yùn)行，所以頻率由額定值向上升高時(shí)，定子電壓不可能隨之升高，只能保持在額定值不變。這樣必然會(huì)使m隨著1的升高而下降，類似于直流電動(dòng)機(jī)的弱磁調(diào)速。由于TM（U1/1）2，保持U1恒定時(shí)，TM隨著1的升高而下降，因此電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力減?。浑S著1的升高，m下降，電磁轉(zhuǎn)矩T下教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記降，而轉(zhuǎn)速上升，屬于近似恒功率調(diào)速。第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)一、起動(dòng)1.要求： 有不太大的起動(dòng)電流 足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩T很小但實(shí)

11、際情況恰恰相反2起動(dòng)方法： 直接起動(dòng)：起動(dòng)電流大，約為IN的47僅適用于小容量的電動(dòng)機(jī)； 降壓起動(dòng)： 自耦變壓器降壓起動(dòng)；串電阻或電抗器降壓起動(dòng)；Y-降壓起動(dòng)； 低頻起動(dòng)：降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)頻率。3. 低頻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速差n被限制在一定的范圍，起動(dòng)電流也被限制在一定范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩T很小，起動(dòng)過程平穩(wěn)。二、制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)是指電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n方向相反的狀態(tài)。制動(dòng)方式： 直流制動(dòng)：又稱能耗制動(dòng)，制動(dòng)目的是使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，可用于變頻調(diào)速系統(tǒng)；回饋制動(dòng)：又稱再生制動(dòng)，制動(dòng)目的是使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行，可用于變頻調(diào)速系統(tǒng)；反接制動(dòng)：可使電動(dòng)機(jī)快速停車，通常不用于變頻調(diào)速系統(tǒng)；1直流制動(dòng)(1)直流

12、制動(dòng)原理簡介。(2)直流制動(dòng)過程 由電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的A點(diǎn)平跳至曲線的B點(diǎn)，在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下沿著曲線減速，直到n=0，直流制動(dòng)結(jié)束。(3)實(shí)質(zhì) 將轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，并消耗在轉(zhuǎn)子電阻5分鐘：以復(fù)習(xí)方式講解15分鐘：重點(diǎn)講解回饋制動(dòng)教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記上。 (a) 直流制動(dòng)的原理 (b) 直流制動(dòng)的機(jī)械特性曲線圖中 為原電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械特性曲線；為直流制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械特性曲線2回饋制動(dòng)(1) 回饋制動(dòng)原理 (2) 回饋制動(dòng)的條件：n>n1 起重機(jī)下放重物時(shí)：重力作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n沿曲線增加，使n>n1變頻調(diào)速過程中的瞬間：由于機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n來

13、不及變化，使n>n1（1降低后對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速）工作點(diǎn)由A點(diǎn)平跳至C 點(diǎn)，使電動(dòng)機(jī)沿著曲線減速。(3) 回饋制動(dòng)的實(shí)質(zhì)： 將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，回饋給電源。曲線第一象限為電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；曲線第二象限起重機(jī)下放重物時(shí)電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)；曲線第二象限頻率降低時(shí)電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。5分鐘：小結(jié)、作業(yè)教 案 首 頁課程名稱變頻器應(yīng)用技術(shù)班級(jí)計(jì)劃課時(shí)2周次一(2)授課方法講授教具教學(xué)內(nèi)容§1-3 電力電子器件簡介§1-4 脈沖寬度調(diào)制（PWM）原理教學(xué)目的1. 了解各種電力電子器件結(jié)構(gòu)及特性；2. 掌握脈寬調(diào)制的基本原理及逆變電路的變壓變頻原理；重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：脈寬調(diào)

14、制的基本原理難點(diǎn)：逆變電路的變壓變頻原理。復(fù)習(xí)提問1. 三相異步電動(dòng)機(jī)在變頻的同時(shí)須變壓的原因；2. 變頻調(diào)速的兩種類型及各自適宜的負(fù)載類型；作業(yè)習(xí)題：1-7、1-13、1-15課后小結(jié)1常見IGBT等電力電子器件結(jié)構(gòu)和特性的介紹；2. 脈寬調(diào)制的基本原理：面積等效原理；3SPWM逆變電路的變壓變頻原理。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記第三節(jié) 電力電子器件簡介在定性分析變頻電路時(shí)，可將電力電子器件作為理想開關(guān)來對(duì)待。常見的電力電子器件有如下幾種：一、晶閘管（SCR）1結(jié)構(gòu)與電路符號(hào)： 電氣圖形符號(hào) 內(nèi)部等效電路 伏安特性曲線2特性：其伏安特性是指SCR的陽極陰極之間電壓和陽極電流關(guān)系。3.

15、通與關(guān)斷條件:是極和陰極間承受正向電壓時(shí)，在門極和陰極間也加正向電壓。當(dāng)陽極電流上升到掣住電流（使晶閘管由關(guān)斷到導(dǎo)通的最小電流）后，門極電壓信號(hào)即失去作用，若撤去門極信號(hào)，晶閘管可繼續(xù)導(dǎo)通；使晶閘管陽極電流IA小于維持電流IH，管子會(huì)自然關(guān)斷。維持電流IH是保持晶閘管導(dǎo)通的最小電流。4優(yōu)缺點(diǎn)：SCR屬于電流控制型元件，其缺點(diǎn)是控制電路復(fù)雜、龐大，工作頻率低，效率低等。SCR的優(yōu)勢在于電壓、電流容量較大，目前仍廣泛應(yīng)用在可控整流和交-交變頻等變流電路中。二、門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）1結(jié)構(gòu)：GTO是一種多元功率集成器件，它是由十幾個(gè)甚至數(shù)百個(gè)共陽極的小GTO元組成。小GTO元內(nèi)部是PNPN四層半

16、導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它的三個(gè)引出極也分別為陽極A、陰極K、門極G，其電氣圖形符號(hào)如下圖所示。2特性: 其伏安特性是指GTO的陽極陰極之間電壓和陽極電流關(guān)系。與SCR的特性相似。3導(dǎo)通與關(guān)斷條件：導(dǎo)通條件與SCR相同，但關(guān)斷時(shí)門極需要負(fù)脈沖。4優(yōu)缺點(diǎn)：GTO屬于電流控制型元件，其缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)5分鐘：復(fù)習(xí)提問4分鐘：以復(fù)習(xí)方式講解4分鐘：強(qiáng)調(diào)器件特點(diǎn)教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記動(dòng)電路復(fù)雜；關(guān)斷控制易失敗，工作頻率不夠高，一般在10KHz以下。它的優(yōu)勢在于電壓、電流容量較大，目前其電壓可達(dá)到6000V、電流可達(dá)到6000A，多應(yīng)用于大功率高壓變頻器。三、電力晶體管（GTR）1結(jié)構(gòu)單管GTR結(jié)構(gòu)與

17、普通的雙極結(jié)型晶體管類似，多采用NPN結(jié)構(gòu)，其電氣圖形符號(hào)如圖所示。變頻器用的GTR一般是GTR模塊，它是將兩只或四只、六只甚至七只單管GTR或達(dá)林頓式GTR的管芯封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，這樣的結(jié)構(gòu)是為了耐高壓、大電流，開關(guān)特性好。 2特性GTR的伏安特性曲線表示GTR的基極電壓和集電極電流的關(guān)系。3導(dǎo)通原理:和普通晶體管一樣，是一種電流放大器件，有三種基本工作狀態(tài)，即截止、放大、飽和。在變頻電路中，GTR作為開關(guān)器件，應(yīng)在截止（關(guān)）和飽和（開）兩種狀態(tài)之間交替，不允許工作在放大狀態(tài)，否則管子的功耗將增大數(shù)百倍，使管子過熱損壞。4.優(yōu)缺點(diǎn)：工作頻率較低，一般在510KHz。它又屬于電流驅(qū)動(dòng)型器件，其

18、驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，而且GTR耐沖擊能力差，易受二次擊穿損壞。目前GTR的應(yīng)用一般被絕緣柵雙極晶體管（IGBT）所替代。四、電力場效應(yīng)晶體管（MOSFET）1結(jié)構(gòu)電力場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的三個(gè)引出極為：源極S、漏極D、柵極G。變頻器使用的電力場效應(yīng)晶體管一般是N溝道增強(qiáng)型，其電氣圖形符號(hào)如圖所示。3分鐘：強(qiáng)調(diào)器件特點(diǎn)8分鐘：重點(diǎn)講解與單極性晶體管的不同之處教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記 2特性其伏安特性曲線反映了輸出電壓uDS和輸出電流iD的關(guān)系，也稱之為輸出特性曲線。 3工作特點(diǎn)：柵極電壓uGS控制漏極電流iD：當(dāng)0uGSUGS(th)（開啟電壓）時(shí)，管子截止，無iD；當(dāng)u

19、GSUGS(th) ，uDS加正壓，管子導(dǎo)通，；DS越大則iD越大，在相同的uDS下，uGS越大，iD越大；uGS與iD的關(guān)系稱為電力場效應(yīng)晶體管(Power MOSFET)轉(zhuǎn)移特性，其曲線如圖所示。3優(yōu)缺點(diǎn)：MOSFET屬于電壓驅(qū)動(dòng)型器件，輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，驅(qū)動(dòng)電路簡單；開關(guān)速度快，開關(guān)頻率可達(dá)500KHz以上。缺點(diǎn)是電流容量小，耐壓低。五、 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）1結(jié)構(gòu)IGBT是MOSFET和GTR取長補(bǔ)短相結(jié)合的產(chǎn)物，具有柵極G、集電極C、和發(fā)射極E的三個(gè)引出端。等效電路和電氣圖形符號(hào)。輸入回路：電壓控制型，控制信號(hào)為uGE，輸入阻抗高，柵極電流iG約為零，驅(qū)動(dòng)功率小；輸出回

20、路：為IGBT的主電路，與GTR相同，工作電流為iC。5分鐘：強(qiáng)調(diào)器件特點(diǎn)教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記2特性IGBT的輸出特性曲線反映了輸出電壓uCE和輸出電流iC的關(guān)系。 3工作特點(diǎn)：工作在開關(guān)狀態(tài)時(shí)，在阻斷狀態(tài)和飽和導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，不允許在放大狀態(tài)停留。當(dāng)uGEUGE(th)（開啟電壓）時(shí)，IGBT截止，無iC；當(dāng)uGEUGE(th) 時(shí)，uCE加正壓，IGBT導(dǎo)通，其輸出電流iC與驅(qū)動(dòng)電壓uGE基本呈線形關(guān)系。如圖1-12b所示為IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓uGE與輸出電流iC的關(guān)系，此曲線稱為IGBT的轉(zhuǎn)移特性曲線。4優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是輸出特性好，開關(guān)速度快，工作頻率高，一般可達(dá)到20KHz

21、以上，通態(tài)壓降比MOSFET低，輸入阻抗高，耐壓、耐流能力比MOSFET和GTR提高，最大電流可達(dá)1800A，最高電壓可達(dá)4500V。在中小容量變頻器電路中，IGBT的應(yīng)用處于絕對(duì)的優(yōu)勢。六、集成門極換流晶閘管（IGCT）IGCT是GTO的派生器件，其基本結(jié)構(gòu)在GTO的基礎(chǔ)進(jìn)行了改進(jìn)，如特殊的環(huán)狀門極、與管芯集成在一起的門極驅(qū)動(dòng)電路等等。使IGCT不僅具有與GTO相當(dāng)?shù)娜萘?，而且具有?yōu)良的開通和關(guān)斷能力。目前，4000A、4500V及5500V的IGCT已研制成功。在大容量變3分鐘：簡介教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記頻電路中，IGCT被廣泛應(yīng)用。七、智能功率模塊（IPM）IPM是將大功率開

22、關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測電路等集成在同一個(gè)模塊內(nèi)，是電力集成電路的一種。這種功率集成電路特別適應(yīng)逆變器高頻化發(fā)展方向的需要，而且由于高度集成化，結(jié)構(gòu)緊湊，避免了由于分布參數(shù)、保護(hù)延遲所帶來的一系列技術(shù)難題。目前，IPM一般以IGBT為基本功率開關(guān)元件，構(gòu)成單相或三相逆變器的專用功能模塊，在中小容量變頻器中廣泛應(yīng)用。第四節(jié) 脈沖寬度調(diào)制（PWM）原理一、脈沖寬度調(diào)制技術(shù)的概念1脈沖寬度調(diào)制（縮寫為PWM）技術(shù)：是按照一定的規(guī)則和要求對(duì)一系列脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，來得到所需要的等效波形。2PWM控制的目的：通過對(duì)逆變電路輸出脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，使之與正弦波等效，從而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)得負(fù)載工作。二、PW

23、M技術(shù)的基本原理1PWM技術(shù)的理論基礎(chǔ)：采樣控制理論中的面積等效控制原理2脈寬調(diào)制波SPWM：將一個(gè)正弦波電壓分為N等份，并把正弦曲線每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，脈沖的寬度與正弦波的大小成正比，這樣得到的脈沖列，就是SPWM波。根據(jù)采樣控制理論，N值越高（即脈沖頻率越高），SPWM越接近正弦波，但脈沖頻率一方面受變頻器中開關(guān)器件工作頻率的限制，另一方面頻率太高，電磁干擾增大，要帶來一些新的問題。3實(shí)際應(yīng)用中SPWM波的形成：調(diào)制方法：利用載波和調(diào)制波相的比較方式來確定脈寬和間隔 調(diào)制波ur ： 所希望生成的正弦波載波： 等腰三角波或鋸齒波4按照調(diào)制脈沖的極性關(guān)

24、系，PWM逆變電路的控制方式分3分鐘：簡要介紹5分鐘：講授15分鐘：本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記 單極性控制: 任一時(shí)刻載波與調(diào)制波的極性相同，在任意半個(gè)周期SPWM波單方向變化 ；ur uT時(shí)，有脈沖；ur uT時(shí)，無脈沖雙極性控制：載波雙方向變化，在任意半個(gè)周期SPWM波雙方向變化；ur uT時(shí)，正脈沖；ur uT時(shí)，負(fù)脈沖三、單相橋式SPWM逆變電路分析。單相橋式SPWM逆變電路如圖1-15所示。1.單極性SPWM控制單極性SPWM控制方式：在任一半個(gè)周期中，SPWM波只在一個(gè)方向變化的控制方式。其波形如圖116所示。設(shè)定載波uT、調(diào)制波ur，則： 在ur正半周，讓VT

25、1一直保持通態(tài)，VT4保持?jǐn)鄳B(tài)。當(dāng)uruT時(shí)，控制VT3為通態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=Ud；當(dāng)uruT時(shí)，控制VT3為斷態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VT1與VD2續(xù)流。 在ur負(fù)半周，讓VT4一直保持通態(tài)，VT1保持?jǐn)鄳B(tài)。當(dāng)uruT時(shí)，控制VT2為通態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=-Ud；當(dāng)uruT時(shí)，控制VT2為斷態(tài)，負(fù)載輸出電壓uo=0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VT4與VD3續(xù)流。圖中uof為uo的基波分量。改變ur的幅值，調(diào)制波的脈寬將隨之改變，從而改變輸出電壓的大??；改變ur的頻率，輸出電壓的基波頻率隨之改變，既可調(diào)壓又可調(diào)頻。15分鐘：分析電路工作過程教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附

26、記2. 雙極性SPWM控制雙性SPWM控制方式：在任一半個(gè)周期中，SPWM波在正、負(fù)兩個(gè)方向交替變化的控制方式。如圖1-17a所示。設(shè)定調(diào)制波ur、載波uT，載波uT改為正負(fù)兩個(gè)方向變化的等腰三角波，當(dāng)uruT時(shí)，給VT1和VT3導(dǎo)通信號(hào)，而給VT2和VT4關(guān)斷信號(hào)，負(fù)載輸出電壓uo=Ud；當(dāng)uruT時(shí)，給VT2和VT4導(dǎo)通信號(hào)，而給VT1和VT3關(guān)斷信號(hào)，負(fù)載輸出電壓uo=-Ud。得到的SPWM波uo如圖117(b)所示。改變ur的幅值和頻率，既可調(diào)壓又可調(diào)頻。四、變頻器的三相橋式SPWM逆變電路電路如圖118所示。15分鐘：強(qiáng)調(diào)調(diào)壓與調(diào)頻同時(shí)進(jìn)行教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記控制方式：

27、雙極性控制。開關(guān)器件：IGBT。負(fù)載：感性負(fù)載。工作原理：1調(diào)頻原理載波uT：U、V、W三相調(diào)制信號(hào)公用。調(diào)制信號(hào)urU、urV、urW：為三相正弦波。調(diào)頻：改變?nèi)嗾{(diào)制信號(hào)urU、urV、urW的頻率，輸出頻率改變?？刂七^程：以U相為例，當(dāng)urUuT時(shí)，給VT1導(dǎo)通信號(hào)，給VT4關(guān)斷信號(hào)，則U相負(fù)載的的輸出電壓uUN=Ud/2；當(dāng)urUuT時(shí)，給VT4導(dǎo)通信號(hào)，給VT1關(guān)斷信號(hào)，則U相負(fù)載的輸出電壓uUN=Ud/2。VT1和VT4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給VT1（VT4）加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是VT1（VT4）導(dǎo)通，也可能是二極管VD1（VD4）續(xù)流導(dǎo)通，這由感性負(fù)載中原來電流的大小和方向決定

28、。V相和W相的控制方式和U相相同，只是相位上相差120°。uUN、uVN和uWN的波形如圖119(b)所示。線電壓uUV的波形可由uUN-uVN得出。若求負(fù)載的相電壓可由式uUN =uUN-(uUN+uVN+uWN)/3求得，其波形略。2調(diào)壓原理變頻器的調(diào)壓和調(diào)頻是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)將三相調(diào)制信號(hào)urU、urV、urW的頻率調(diào)低（高）時(shí)，三個(gè)信號(hào)的幅度也相應(yīng)變小（大），使得調(diào)制信號(hào)的U/為常數(shù)，或按照設(shè)定的要求變化。若調(diào)制信號(hào)的幅度變小，則變頻器的輸出脈沖寬度變窄，等效電壓變低；若調(diào)制信號(hào)的幅度變大，則變頻器的輸出脈沖寬度變寬，等效電壓變高。結(jié)論：變頻器的調(diào)壓調(diào)頻過程是通過控制三相調(diào)制信

29、號(hào)的頻率和幅度進(jìn)行的。注意：同一相上下兩個(gè)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求先加關(guān)斷信號(hào)，再延遲t時(shí)間，才給另一個(gè)施加導(dǎo)通信號(hào)。延遲時(shí)間t的長短由功率開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定，但要盡可能短，由于延時(shí)越長使輸出PWM波偏離正弦波的程度越大。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記5分鐘：小結(jié)、作業(yè)教 案 首 頁課程名稱變頻器應(yīng)用技術(shù)班級(jí)計(jì)劃課時(shí)2周次二(1)授課方法講授、實(shí)物拆卸教具教學(xué)內(nèi)容§1-5 變頻器的組成§1-6 變頻器的分類教學(xué)目的1掌握變頻器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)；2掌握變頻器各組成部分的功能及工作原理；3了解變頻器的各種分類方法。重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：變頻器主電路的結(jié)構(gòu)及各組成部分的功能；難點(diǎn)：外部

30、控制端子的作用。復(fù)習(xí)提問試述二極管整流電路的工作原理；說出幾種常用的電力電子器件，并簡要說明其工作原理；什么是脈寬調(diào)制技術(shù)？有哪幾種控制方式？作業(yè)習(xí)題： 1-16、1-17課后小結(jié)1. 變頻器主電路各組成部分的作用及工作原理；2變頻器控制電路各部分的作用；3各種外部端子的作用；4變頻器的分類方法及分類。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記第五節(jié) 變頻器的組成變頻器組成： 主電路控制電路一、主電路1整流電路組成：VD1VD6。功能：將工頻交流電整流為脈動(dòng)直流電。整流原理：二極管整流過程。2濾波電路組成：C1、C2、R1、R2。8分鐘：復(fù)習(xí)提問5分鐘：展示變頻器實(shí)物的結(jié)構(gòu)25分鐘：強(qiáng)調(diào)各部分的作用教

31、 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記功能：將脈動(dòng)直流電變?yōu)檩^平滑的直流電。原理：電容濾波原理、電阻分壓原理。3逆變電路組成：VT1VT6、VD7VD12。功能：將直流電變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的三相交流電。逆變原理：IGBT可控開關(guān)、SPWM原理。4指示電路組成：R4、HL。5制動(dòng)單元組成：VT7、R5功能：消耗電動(dòng)機(jī)制動(dòng)過程中的回饋能量，保護(hù)變頻器。制動(dòng)單元工作原理：電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，回饋電流通過VD7VD12給C1、C2充電。當(dāng)電容兩端電壓升到一定程度時(shí)，計(jì)算機(jī)控制VT7 導(dǎo)通，電容通過R5和VT7放電，電阻發(fā)熱消耗能量，電容兩端電壓降低，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。6輸入端子：R、S、T，連接電源。7輸出端子：U、V

32、、W，連接電動(dòng)機(jī)。二、控制電路指為主電路提供控制信號(hào)，以完成電路輸出調(diào)節(jié)、各種保護(hù)，實(shí)現(xiàn)輸出指示的弱電電路。如圖1-20下半部分。各部分功能：1主控制板：單片機(jī)，變頻器的控制中心，其功能主要有七類。2操作面板包括鍵盤及顯示屏等。25分鐘：對(duì)照實(shí)物，用實(shí)驗(yàn)板簡要演示教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記(1) 鍵盤：進(jìn)行運(yùn)行操作或程序預(yù)置，其上有運(yùn)行鍵；模式轉(zhuǎn)換鍵；讀出、寫入鍵；數(shù)據(jù)增減鍵；位移鍵；復(fù)位鍵；數(shù)字鍵。(2) 顯示屏：顯示控制面板提供的各種顯示數(shù)據(jù)。有兩種LED數(shù)碼顯示屏：顯示無單位的數(shù)字量和簡單的英文代碼；液晶顯示屏：顯示數(shù)字和文字。顯示屏顯示的數(shù)據(jù)類型： 運(yùn)行數(shù)據(jù)：運(yùn)行時(shí)的各種輸出數(shù)

33、據(jù)。功能參數(shù)碼：編程時(shí)的功能代碼和數(shù)據(jù)。故障代碼：故障狀態(tài)下的故障代碼。3電源為控制電路提供直流電源。其內(nèi)部電源具有電壓穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并與主電路有很好的電氣隔離。4外部端子 主電路的端子 輸入端子：R、S、T 輸出端子：U、V、W控制電路的端子 輸入端子 輸入模擬控制端子：接收模擬信號(hào)調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率 輸入接點(diǎn)控制端子：接收開關(guān)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)行控制。 輸出端子 輸出監(jiān)視端子：輸出開關(guān)信號(hào)用于報(bào)警或運(yùn)行狀態(tài)指示。 輸出指示端子：輸出與頻率成正比的模擬信號(hào)，用于指示各種輸出數(shù)據(jù)三、接地問題 變頻器各部分均有獨(dú)立的接地端，這些接地端不能連接在一起。主電路接地端：PE輸入接點(diǎn)控制端子接地端：C

34、M輸入模擬控制端子接地端：GND 四、RS485通信接口用于多個(gè)變頻器之間，或變頻器與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。3分鐘教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記第六節(jié) 變頻器的分類一、按變換環(huán)節(jié)分 交-直-交型：低壓變頻器通用，調(diào)節(jié)頻率范圍較寬。 交-交型：變換效率高，可調(diào)頻率范圍窄，用于低速大容量的調(diào)速系統(tǒng)。二、按改變變頻器輸出電壓的方法分 PAM型：脈沖幅度調(diào)制，少用。 PWM型：脈沖寬度調(diào)制，多用。三、按電壓的等級(jí)分 低壓變頻器：220V460V，一般為中小容量。 高壓大容量變頻器： 電壓等級(jí)有3 kV 、6 kV 、10 kV。 類型有高-低-高型和直接高壓型。四、按濾波方式分 電流型：電感濾波

35、，適用于大容量變頻器。電壓型：電容濾波，適用于小容量變頻器。五、按用途分 專用型：為具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，使用面窄、價(jià)格低、操作簡單。通用型：用于機(jī)械傳動(dòng)調(diào)速，功能齊全、性能好、價(jià)格貴。章小結(jié)1變頻器的用途、組成及各部分的工作原理；2變頻調(diào)速過程中電動(dòng)機(jī)對(duì)變頻器的要求； 3變頻調(diào)速的種類；4常見電力電子器件主要特點(diǎn)；5脈寬調(diào)制技術(shù)的基本原理及調(diào)制過程，變頻器的調(diào)壓、調(diào)頻原理。18分鐘：講授5分鐘：章小結(jié)3分鐘：作業(yè)、答疑教 案 首 頁課程名稱變頻器應(yīng)用技術(shù)班級(jí)計(jì)劃課時(shí)2周次二(2)授課方法講授、演示教具教學(xué)內(nèi)容§2-1 變頻器頻率設(shè)置的方法§2-2 與頻率有關(guān)量的功能及設(shè)置方法教

36、學(xué)目的1掌握變頻器控制運(yùn)行頻率的四種方法；2深刻理解與頻率有關(guān)量的功能的含義，了解其功能設(shè)置方法；重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：運(yùn)行頻率的設(shè)置方法；難點(diǎn)：加速曲線、減速曲線的設(shè)置。復(fù)習(xí)提問1變頻器主電路有哪幾部分組成，各部分有何功能？2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速各有什么要求？作業(yè)習(xí)題：2-2、2-3、2-5課后小結(jié)1控制運(yùn)行頻率的四種方法；2設(shè)置極限頻率、加速時(shí)間、減速時(shí)間、加速曲線、減速曲線、回避頻率、段速頻率、頻率增益、頻率偏置的意義及設(shè)置方法。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記第二章 通用變頻器功能介紹變頻器是一個(gè)應(yīng)用電器，其設(shè)置的各種功能參數(shù)均要符合電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求。第一節(jié) 頻率控制功能控制變頻器輸

37、出頻率有四種方法：1由操作面板上的功能鍵控制頻率2通過功能參數(shù)碼進(jìn)行預(yù)置3由操作面板上的功能電位器控制頻率4由外端子控制頻率 模擬量控制端子控制 模擬量控制接點(diǎn)控制端子控制 數(shù)字量控制 選擇何種設(shè)置方法由變頻器的功能參數(shù)值決定。第二節(jié) 與頻率有關(guān)的功能設(shè)置與頻率有關(guān)的功能包括：極限頻率、加速時(shí)間、減速時(shí)間、加速曲線、減速曲線、回避頻率、段速頻率、頻率增益、頻率偏置等的設(shè)置。一、極限頻率極限頻率包括 1 最高頻率fmax：變頻器允許輸出的最高頻率，一般為電動(dòng)機(jī)的額 定頻率；2基本頻率fb：又稱基準(zhǔn)頻率或基底頻率，只有在 U/f模式下才設(shè)定。它是指當(dāng)輸出電壓U=UN時(shí)，f達(dá)到的值fN，一般為額定頻

38、率。fmax、 fb與電壓U的關(guān)系如圖2-2： 電動(dòng)機(jī)在一定的場合應(yīng)用時(shí)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)該在一定范圍內(nèi)，超出此范5分鐘：復(fù)習(xí)提問10分鐘：講解與演示8分鐘：重點(diǎn)講授各種頻率的概念及設(shè)置目的教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記圍會(huì)造成事故或損失， 3上限頻率fH和下限頻率fL上限頻率fH：允許變頻器輸出的最高頻率。下限頻率fL：允許變頻器輸出的最低頻率。設(shè)置fH、fL的目的：限制變頻器的輸出頻率范圍，從而限制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，防止由于錯(cuò)操作造成事故。設(shè)置 fH、fL后變頻器的輸入信號(hào)與輸出頻率之間的關(guān)系如圖2-3 所示。X指輸入模擬量信號(hào)，電壓或電流。 XXL時(shí)，f=fL；XLXXH 時(shí)，f隨X的變化而

39、成正比的變化；XXH時(shí)，f=fH；變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)采用低頻起動(dòng)，為了保證電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)而又不過流，變頻器須設(shè)定加速時(shí)間。電動(dòng)機(jī)減速時(shí)間與其拖動(dòng)的負(fù)載有關(guān)，有些負(fù)載對(duì)減速時(shí)間有嚴(yán)格要求（舉例），變頻器須設(shè)定減速時(shí)間。二、加速時(shí)間和減速時(shí)間1加速時(shí)間和減速時(shí)間的理論定義(兩種定義方法)其一：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時(shí)間，稱為加速時(shí)間；變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時(shí)間，稱為減速時(shí)間。其二：變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時(shí)間，稱為加速時(shí)間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時(shí)間，稱為減速時(shí)間。2變頻器的實(shí)際加減速時(shí)間一般小于等于理論

40、設(shè)定的的加減速時(shí)間。 12分鐘：重點(diǎn)講授設(shè)置加/減速時(shí)間的必要性教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記3加速時(shí)間設(shè)定的原則及方法加速時(shí)間設(shè)定原則：兼顧起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間，一般情況下負(fù)載重時(shí)加速時(shí)間長，負(fù)載輕時(shí)加速時(shí)間短。加速時(shí)間設(shè)置方法：用試驗(yàn)的方法，使加速時(shí)間由長而短，一般使起動(dòng)過程中的電流不超過額定電流的1.1倍為宜。有些變頻器還有自動(dòng)選擇最佳加速時(shí)間的功能。4減速時(shí)間設(shè)定的必要性及設(shè)置原則重負(fù)載制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流大可能損壞電路，設(shè)置合適的減速時(shí)間，可減小制動(dòng)電流；水泵制動(dòng)時(shí)，快速停車會(huì)造成管道“空化”現(xiàn)象，損壞管道。減速時(shí)間的設(shè)定原則：兼顧制動(dòng)電流和制動(dòng)時(shí)間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。5變頻器在

41、不同的段速可設(shè)置不同的加減速時(shí)間。三、加速曲線和減速曲線1加速曲線有三種加速曲線：(1) 線性上升方式 頻率隨時(shí)間呈正比的上升，適用于一般要求的場合。(2) S型上升方式 先慢、中快、后慢，起動(dòng)、制動(dòng)平穩(wěn)，適用于傳送帶、電梯等對(duì)起動(dòng)有特殊要求的場合。(3) 半S型上升方式 正(下)半S型上升方式：適用于大慣性負(fù)載。反(上)半S型上升方式：適用于泵類和風(fēng)機(jī)類負(fù)載。2減速曲線與加速曲線類似3組合曲線的設(shè)置根據(jù)不同的機(jī)型可分為三種情況：(1) 只能預(yù)置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能自由設(shè)置。(2) 用戶可選擇不同加、減速時(shí)間的S區(qū)（如0.2S、0.5S、1S等）。(3) 用戶可在一定

42、的非線性區(qū)內(nèi)設(shè)置時(shí)間的長短。15分鐘：講授并舉例教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記四、回避頻率（跳躍頻率、跳轉(zhuǎn)頻率）1.回避頻率的概念：變頻器跳過而不運(yùn)行的頻率，一般情況下一個(gè)系統(tǒng)可設(shè)三個(gè)以上。2設(shè)置回避頻率的必要性：避免系統(tǒng)共振。3設(shè)置回避頻率的方法設(shè)定回避頻率的上端和下端頻率：如43Hz、39Hz，則回避39Hz43Hz；設(shè)定回避頻率值和回避頻率的范圍：如41Hz、3Hz，則回避38Hz44Hz；只設(shè)定回避頻率：回避頻率范圍由變頻器內(nèi)定。五、段速頻率設(shè)置功能1段速控制功能指不同時(shí)間段對(duì)應(yīng)的輸出頻率不同，它是通用變頻器的基本功能。舉例說明。2. 段速運(yùn)行控制必須的參數(shù)段速頻率、段速時(shí)間、段速

43、開始指令、段速運(yùn)行模式，一般有41610分鐘：講授12分鐘：舉例、演示、講解教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記段。3段速功能的設(shè)置與執(zhí)行段速功能的設(shè)置有兩種方法： 按程序設(shè)置 設(shè)置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置段速頻率設(shè)置段速時(shí)間設(shè)置加速時(shí)間設(shè)置減速時(shí)間設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)方向設(shè)置運(yùn)行模式按運(yùn)行鍵 由外端子控制 設(shè)置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置運(yùn)行控制模式設(shè)置具體的控制端子設(shè)置各段速頻率用控制端子確定各段速運(yùn)行時(shí)間。六、頻率增益和頻率偏置功能1頻率增益 頻率增益指上限輸出頻率對(duì)應(yīng)的輸入電壓與最大外輸入模擬控制信號(hào)的比率，即f/X。外輸入模擬控制信號(hào)指由模擬控制端子輸入的信號(hào)，電壓05V，010V；電流420mA。設(shè)置頻率增益功

44、能的目的：使在相同的輸入信號(hào)作用下，各個(gè)變頻器的輸出頻率不同，主要用于控制多臺(tái)變頻器的比例運(yùn)行。2頻率偏置 頻率偏置是指輸入模擬控制信號(hào)和輸出頻率不同時(shí)為0的現(xiàn)象，分為正向偏置和反向偏置兩種情況。正向偏置：輸入模擬信號(hào)為0時(shí)輸出頻率大于0；反向偏置: 輸入模擬信號(hào)大于某一值時(shí)才有輸出頻率。設(shè)置頻率偏置的目的：配合頻率增益調(diào)整多臺(tái)變頻器聯(lián)動(dòng)的比例精度，也可作為防止噪聲的措施。12分鐘：本節(jié)重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)概念和作用教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記七、載波頻率設(shè)置1復(fù)習(xí)脈寬調(diào)制技術(shù)，明確載波頻率可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。2載波頻率過高和過低的危害：變頻器在出廠時(shí)都設(shè)置一個(gè)較佳的頻率，沒有必要時(shí)可以不

45、作調(diào)整。2分鐘4分鐘：小結(jié)、作業(yè)教 案 首 頁課程名稱變頻器應(yīng)用技術(shù)班級(jí)計(jì)劃課時(shí)2周次三(1)授課方法講授、演示教具教學(xué)內(nèi)容§2-3 U/f控制與轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制；§2-4 矢量控制功能§2-5 運(yùn)行控制與制動(dòng)功能；§2-6 其他控制功能教學(xué)目的1深刻理解轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、制動(dòng)功能、瞬停再起功能的意義及設(shè)置方法；2了解變頻器矢量控制功能的實(shí)質(zhì)，掌握設(shè)置矢量控制功能應(yīng)符合的條件重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、瞬停再起功能的意義；難點(diǎn)：矢量控制功能的實(shí)質(zhì)。復(fù)習(xí)提問1. 控制變頻器運(yùn)行頻率的方法有哪幾種？2. 加速曲線有幾種？各適用于什么樣的負(fù)載？3. 設(shè)置

46、回避頻率、頻率增益、頻率偏置各有何作用？作業(yè)習(xí)題：2-6、2-7課后小結(jié)1轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、瞬停再起功能的意義及設(shè)置方法；2變頻器矢量控制功能的實(shí)質(zhì)；3. 變頻器的制動(dòng)功能、過載保護(hù)功能。教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記第三節(jié) U/f控制與轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制交流異步電動(dòng)機(jī)是按照額定電壓、額定電流、額定頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在任何頻率下運(yùn)行時(shí)不能過流，否則將引起磁飽和。一、U/f控制方式U/f控制方式是指在變頻調(diào)速過程中為了保持主磁通的恒定，而使U/f=常數(shù)的控制方式，這是變頻器的基本控制方式。二、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償：在U/f控制方式下，變頻器利用增加輸出電壓來提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償

47、的作用：輸出頻率較低時(shí)，輸出電壓下降，定子繞組電流減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不足，提高變頻器的輸出電壓即可補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩不足；不同工作場合對(duì)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩要求不同，需要轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。常用的補(bǔ)償方法：1在額定電壓和基本頻率下線性補(bǔ)償 起動(dòng)電壓從0提升到最大值的20%，通過步進(jìn)的方法設(shè)置。2在額定電壓和基本頻率下分段補(bǔ)償 起動(dòng)過程中分段補(bǔ)償，有正補(bǔ)償、負(fù)補(bǔ)償兩種。 正補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，適用于高轉(zhuǎn)矩起動(dòng)運(yùn)行的場合。 負(fù)補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，適用于低轉(zhuǎn)矩起動(dòng)運(yùn)行的場合。使用時(shí)通過預(yù)置調(diào)用。3平方率補(bǔ)償 補(bǔ)償曲線為拋物線，低頻時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，高頻時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，多用

48、于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的補(bǔ)償，達(dá)到節(jié)能8分鐘：復(fù)習(xí)提問2分鐘：復(fù)習(xí)講解10分鐘：舉例講授教 案 附 頁教 案 內(nèi) 容附 記運(yùn)行的目的。通過步進(jìn)的方法設(shè)置。三、電壓自動(dòng)調(diào)整功能（AVR）電壓自動(dòng)調(diào)整功能是指電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，為了保持電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不變而自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出電壓和頻率的功能。此功能可根據(jù)需要設(shè)置為“有”或“無”。 四、節(jié)能運(yùn)行控制功能1節(jié)能運(yùn)行控制功能是指變頻器將檢測到的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與變頻器中儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行比較，從而自動(dòng)給出最佳工作電壓的過程。2變頻器預(yù)置為節(jié)能運(yùn)行時(shí)，必須滿足的條件：(1) 變頻器中已儲(chǔ)存有標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，且配用的電動(dòng)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)相吻合。若兩者相差較大，必須根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)的參數(shù)重新預(yù)置。(2) 變頻器節(jié)能運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)性能較差，因此多用于轉(zhuǎn)矩較穩(wěn)定的負(fù)載中。(3) 節(jié)能運(yùn)行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3. 節(jié)能運(yùn)行的預(yù)置方法：“有”或“無”；有的還需預(yù)置搜索范圍、搜索周期、搜索電壓增量等參數(shù)。五、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能1轉(zhuǎn)差補(bǔ)償：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加(降低)而下降(升高)時(shí)，變頻器的輸出頻率自動(dòng)升高(降低)，以補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程。 2轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)哪康模禾岣唠妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度。3轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定范圍一般