交直交變頻器詳細(xì)說(shuō)明書

1、交直交變頻器一變頻器開發(fā)基礎(chǔ)三相交流異步電動(dòng)機(jī)發(fā)明于 1881 年，一經(jīng)問(wèn)世，便以起結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，價(jià)格低廉二迅速的在電力拖動(dòng)領(lǐng)域成為拖動(dòng)系統(tǒng)中驕子。但正式由于其結(jié)構(gòu)，在調(diào)速性能上使其失去歡顏。從異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 n=60f/p(1-s),可知。除變頻f調(diào)速以外，異步電機(jī)調(diào)速基本途徑有：1 改變極對(duì)數(shù)p。2 改變轉(zhuǎn)差率s。顯然其調(diào)速缺點(diǎn)為調(diào)速范圍低，工作效率下降，負(fù)載能力不一致，消耗電能多，機(jī)械特性較軟，控制電路較復(fù)雜。科技的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，要求生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速滿足工藝要求是多么的迫切。隨著 20 世紀(jì) 60 年代功率晶閘管 SCR ,70 年代功率晶體管 GTR ,可關(guān)斷晶

2、閘管 GTO ,80年代絕緣柵雙極晶體管IGBT的相繼開發(fā)，把變頻器由希望，推廣，發(fā)展到今天的普及階段。二變頻器基本結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用的最廣泛的是交直交變頻器，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：其工作過(guò)程是先將三相或單相不可調(diào)工頻電源經(jīng)過(guò)整流橋整流成直流電，再經(jīng)過(guò)逆變橋把直流電逆變成頻率任意可調(diào)的交流電，以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。逆變器的原理框圖三功率部分交直交變頻器的主電路如圖所示，變頻器調(diào)速過(guò)程中出現(xiàn)的許多現(xiàn)象都應(yīng)通過(guò)主電路來(lái)進(jìn)行分析，因此，熟悉主電路的結(jié)構(gòu)，透徹了解各部分的原理，具有十分重要的意義。1 交-直變換電路圖 I(VD1-VD6)為交直變換全波整流電路，在中小容量變頻器中，整流器件采用不可控整流二極管或二極

3、管模塊。(2)圖中(CF1CF2)為濾波電容器，由于交流電被整流出的直流電中會(huì)有交流含量，為了獲取平穩(wěn)的直流電而設(shè)置濾波電容。(3)因?yàn)殡娊怆娙萜鞯腢1/LIT1/L2C/1*C/1-W1/L3V2/TIi/T：電容量有較大的離散性，故電容器組 CF1 和 CF2 的電容量常不能完全相等，這將導(dǎo)致各自壓降不相等。為了使其壓降相等，在 CF1CF2 旁各并聯(lián)一個(gè)阻值相等的均壓電阻 RC1 和RC2o(4)(RHHL)為電源指示電路，除此之外 HL 也具有提示保護(hù)的作用，當(dāng)變頻器切斷電源后,交-直變換能耗電路直-交變換由于 CF 的容量較大，導(dǎo)致 CF 的電壓高，如不放完電，對(duì)人身安全會(huì)構(gòu)成威脅。

4、(5)(RLSL)為限流電路。當(dāng)變頻器剛接入電源的瞬間，將有一個(gè)很大的沖擊電流經(jīng)整流橋到濾波電容，使整流橋可能因此受到損壞，限流電阻 RL 就是為了削弱該沖擊電流而串聯(lián)在整流橋和濾波電容之間。限流電阻常接在電路中會(huì)影響到直流電壓 U,也增大了電路的損耗，所以當(dāng) U 增大到一定程度時(shí)，令短路開關(guān) SL 接通切除 RL。2 能耗電路(RBVB)為能耗電路。電動(dòng)機(jī)的降速和停機(jī)通過(guò)逐漸減少頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于機(jī)械慣性的原因，導(dǎo)致電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，它將引起直流 U 升高，過(guò)高的直流電壓將使變頻器件受到損害，因此當(dāng)直流電壓超過(guò)一定值時(shí)，就要求提供一條放電回路將再生的電能消耗掉，所以制動(dòng)單元中 VBRB

5、起到和消耗電能的作用。3 直-交變換電路(1)三相逆變橋工作原理，以單相逆變?yōu)槔鐖D：?jiǎn)蜗嗄孀冊(cè)韴Da：前半周期，令 V1V4 導(dǎo)通，V2V3 截止，則負(fù)載 ZL 上所得電壓為 a-b+b:后半周期，令 V1V4 截止，V2V3 導(dǎo)通，則負(fù)載 ZL 上所得電壓為 a+b-上述兩種狀態(tài)不斷交替進(jìn)行，則負(fù)載 ZL 上所得到的便是交流電壓了。這就是直流電變?yōu)榻涣麟姷哪孀冞^(guò)程，三相逆變橋的工作過(guò)程與單相逆變橋相同，只要注意三相之間互隔 T/3 就ImimL*U*ZL行了，如圖：三相逆變?cè)韴D（2）續(xù)流電路（VD7-VD12）其作用為電動(dòng)機(jī)繞阻的無(wú)功電流返回提供通路。當(dāng)頻率下降時(shí)，為電動(dòng)機(jī)的再生電能返

6、回直流電路提供通路。四變頻變壓調(diào)制辦法1、電動(dòng)機(jī)的能量傳遞是靠磁通的，而當(dāng)工頻運(yùn)行時(shí)，磁通的實(shí)際變化是不大的，而當(dāng)頻率下降時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)磁路飽和，這里就不將進(jìn)行公式推到了。最終磁路飽和會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流的嚴(yán)重畸變，峰值也越大。所以，在進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)有一個(gè)十分重要的要求，就是磁通。必須保持不變，而公式 E=4.44kfN 少可知，保持（j）=const,則需保持 E/f=const,但反電動(dòng)勢(shì) E 是繞組自身產(chǎn)生的，無(wú)法從外部控制，通常認(rèn)為 E 大小與電源電壓是近似相等的，而可用 U/f=const 代替。2、變頻變壓（VVVF）脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制方法常有脈幅調(diào)制（PAM）,脈寬調(diào)制（PWM），正弦

7、脈寬調(diào)制（SPWM）。由于 SPWM 有顯著優(yōu)點(diǎn)，即通入電機(jī)電流十分逼近于正弦波，所以這里只對(duì) SPWM 做以介紹。脈沖系列中各脈沖的上升與下降是由正弦波和三角波的交點(diǎn)來(lái)決定的，為便以說(shuō)明，以單極性調(diào)制為例。如圖：A:正弦波的頻率隨給定頻率而變，三角波的頻率原則也跟著一起變化。B:正弦波的振幅比值 U/F 和給定頻率 F 同時(shí)變化，三角波振幅不變，所得到的脈寬調(diào)制波如上圖所示。只有在微機(jī)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的條件下，才有可能在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)地計(jì)算出正弦波與三角波的交點(diǎn)，單極性 SPWM并使逆變管按各交點(diǎn)所規(guī)定的時(shí)刻有序的導(dǎo)通截止。這里三角波決定了脈沖的頻率，稱為載波。正弦波決定了脈沖的占空比，稱為調(diào)

8、制波。五控制部分如果說(shuō)功率部分為電機(jī)提供動(dòng)力相當(dāng)于人的力量，則控制部分相當(dāng)于人的大腦，支配著力量。各廠家變頻器的控制部分設(shè)置大體相同，以西門子(SIEMENS)公司裝置為例，裝置在功能控制板上有下列控制部分端子。(1)用于 pc 或 op1 串型接口(RS485)。(2) 一個(gè)串型接口(用于網(wǎng)絡(luò)通信 USS 總線)。(3)用于一個(gè)電機(jī)溫度傳感器和連接一個(gè) HTL 單極脈沖編碼器的控制端子排。(4)兩個(gè)具有開關(guān)量和模擬量輸入輸出的控制端子排，如圖：A:X101X102 為開關(guān)量和模擬量輸入輸出端子排，通過(guò)變頻器控制接線簡(jiǎn)圖字設(shè)置成不同的功能，如速度給定，變頻器啟動(dòng)條件，使能，斜波，變頻器運(yùn)行，故

9、障和電調(diào)制誠(chéng)裁波流電壓等故障顯示。B:X103 是為變頻器提供電機(jī)運(yùn)行反饋信息端子排，其中包括轉(zhuǎn)速反饋部分和溫度反饋部分，轉(zhuǎn)速反饋目的是為變頻器閉環(huán)控制提供條件，以達(dá)到高精度轉(zhuǎn)速控制。溫度反饋目的是保護(hù)電機(jī)。C:PMU 控制板，變頻器的所有功能都將通過(guò) PMU 板進(jìn)行設(shè)置，其功能主要包括變頻器參數(shù)設(shè)定，電流電壓等數(shù)值顯示，故障顯示等。（5）變頻器整套裝置通過(guò)參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)裝置功能，滿足客戶工藝要求，每個(gè)參數(shù)通過(guò)其參數(shù)名和它的參數(shù)號(hào)表明其含義。例如：中間回路電壓 r006=541參數(shù)名：中間回路電壓參數(shù)號(hào)：r006參數(shù)值：541（6）變頻器運(yùn)行簡(jiǎn)單設(shè)置示例p060=3 簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置p071

10、=?輸入裝置進(jìn)線電壓（v）p095=?輸入電機(jī)類型 10 為異步/同步（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）p100=?輸入開/閉環(huán)控制 1v/f 開環(huán)控制p101=?輸入電機(jī)額定電壓（v）p102=?輸入電機(jī)額定電流（A）p104=?輸入電機(jī)額定功率（KW）p107=?輸入電機(jī)額定頻率（HZ）p108=?輸入電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（n）p109=?輸入電機(jī)極對(duì)數(shù)（p）p382=?確定電機(jī)冷卻方式 0（自冷方式）p368=?選擇設(shè)定和命令源 1（端子排上模擬/數(shù)字量輸入）p370=1 啟動(dòng)簡(jiǎn)單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置p060 返回用戶菜單六變頻器的應(yīng)用實(shí)例異步電動(dòng)機(jī)在額定頻率和額定電壓下直接啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子繞足以同步轉(zhuǎn)速切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子

11、電動(dòng)勢(shì)和電流都很大，故其啟動(dòng)電流可達(dá)到額定電流的 4-7 倍。這將對(duì)電源形成沖擊，引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。此外，由于啟動(dòng)過(guò)程過(guò)于快捷，常常對(duì)機(jī)械負(fù)載形成沖擊，縮短機(jī)械傳動(dòng)部分的使用壽命。使用了變頻器后，由于其輸出頻率可以從很低頻率開始，頻率上升的快慢可以任意設(shè)定，從而可以有效的將啟動(dòng)電流限制在一定的范圍內(nèi)，機(jī)械沖擊等問(wèn)題也可完全解決，這種啟動(dòng)特性是十分優(yōu)越的。以首鋼中厚板廠加熱爐鼓風(fēng)機(jī)變頻器應(yīng)用為例說(shuō)明變頻器的部分功能應(yīng)用和啟動(dòng)過(guò)程：1 依據(jù)變頻器參數(shù)設(shè)置將電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)輸入及完成基本參數(shù)設(shè)置。2 通過(guò)變頻其功能預(yù)置端子功能，其中包括啟動(dòng)，停止，加速，減速等。3 升速時(shí)間：定義為變頻器的工作頻率從 0HZ 上升至最高電機(jī)允許頻率所需的時(shí)間。各種變頻器都為用戶提供了可在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定升速時(shí)間的功能。所規(guī)定的設(shè)定范圍各不相同，最短者為 0-120S,最長(zhǎng)的可達(dá) 0-160S。設(shè)定升速的基本原則為從減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流的角度來(lái)說(shuō)，升速時(shí)間應(yīng)設(shè)定的長(zhǎng)一些，但升速過(guò)程屬于過(guò)渡過(guò)程，并非工作所需，因此升速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，影響工作效率。所以，設(shè)定升速時(shí)間的基本原則時(shí)，在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流不超過(guò)允許值的前提下，盡可能的縮短升速時(shí)間。本例中，該變頻器設(shè)定為最佳升速功能，設(shè)定了此功能后，變頻器可以自動(dòng)的在升速電流不超過(guò)允許值的情況下，得到最短