變頻器基本常識課件

1、變頻器的基本工作原理交直交變頻器的基本工作原理通用變頻器的面板結(jié)構(gòu)通用變頻器的接線端子交直交變頻器的基本工作原理變頻器的功能就是將頻率、電壓都固定的交流電源變成頻率、電壓都連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。按照變換環(huán)節(jié)有無直流環(huán)節(jié)可以分為交交變頻器和交直交變頻器。 1.1.1 交直交變頻器的主電路 交直交變頻器的主電路如圖1.1.1所示?？梢苑譃橐韵?幾部分：1、整流電路交直部分整流電路通常由二極管或可控硅構(gòu)成的橋式電路組成。根據(jù)輸入電源的不同，分為單相橋式整流電路和三相橋式整流電路。我國常用的小功率的變頻器多數(shù)為單相220V輸入，較大功率的變頻器多數(shù)為三相380V（線電壓）輸入。VT1VT3VT5VT

2、2VT4VT6OCAB整流電路 濾波電路 逆變電路圖1.1.1 變頻器的主電路UdZA 三相電源ZBZC2、中間環(huán)節(jié)濾波電路 根據(jù)貯能元件不同，可分為電容濾波和電感濾波兩種。由于電容兩端的電壓不能突變，流過電感的電流不能突變，所以用電容濾波就構(gòu)成電壓源型變頻器，用電感濾波就構(gòu)成電流源型變頻器。3、逆變電路直交部分 逆變電路是交直交變頻器的核心部分，其中6個(gè)三極管按其導(dǎo)通順序分別用 VT1VT6表示，及三極管反向并聯(lián)的二極管起續(xù)流作用。 按每個(gè)三極管的導(dǎo)通電角度又分為120導(dǎo)通型和180導(dǎo)通型兩種類型。逆變電路的輸出電壓為階梯波，雖然不是正弦波，卻是彼此相差120的交流電壓，即實(shí)現(xiàn)了從直流電到交

3、流電的逆變。輸出電壓的頻率取決于逆變器開關(guān)器件的切換頻率，達(dá)到了變頻的目的。 實(shí)際逆變電路除了基本元件三極管和續(xù)流二極管外，還有保護(hù)半導(dǎo)體元件的緩沖電路，三極管也可以用門極可關(guān)斷晶閘管代替。1.1.2 SPWM控制技術(shù)原理 我們期望通用變頻器的輸出電壓波形是純粹的正弦波形，但就目前技術(shù)而言，還不能制造功率大、體積小、輸出波形如同正弦波發(fā)生器那樣標(biāo)準(zhǔn)的可變頻變壓的逆變器。目前技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)的一種方法是：逆變器的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波型及正弦波等效，如圖1.1.10所示。 12t12ttUmsint圖1.1.10 單極式SPWM電壓波形u 雖然SPWM電壓波形及正弦波相差

4、甚遠(yuǎn)，但由于變頻器的負(fù)載是電感性負(fù)載電動機(jī)，而流過電感的電流是不能突變的，當(dāng)把調(diào)制頻率為幾kHz的SPWM電壓波形加到電動機(jī)時(shí)，其電流波形就是比較好的正弦波了。1.1.3 通用變頻器電壓與頻率的關(guān)系 為了充分利用電機(jī)鐵心，發(fā)揮電機(jī)轉(zhuǎn)矩的最佳性能，適合各種不同種類的負(fù)載，通用變頻器電壓與頻率之間的關(guān)系如圖1.1.11所示。UfnPL額定電壓基頻圖1.1.11 電壓與頻率之間的關(guān)系1、基頻以下調(diào)速在基頻（額定頻率）以下調(diào)速，電壓和頻率同時(shí)變化，但變化的曲線不同，需要在使用變頻器時(shí)，根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)設(shè)定。（1）曲線n 對于曲線n，U/f =常數(shù)，屬于恒壓頻比控制方式，適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。（2）曲線L 曲

5、線L也適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，但頻率為零時(shí)，電壓不為零，在電機(jī)并聯(lián)使用或某些特殊電機(jī)選用曲線L。（3）曲線P 曲線P適合于可變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，主要用于泵類負(fù)載和風(fēng)機(jī)負(fù)載2、基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從基頻往上增高，但電壓U卻始終保持為額定電壓，輸出功率基本保持不變。所以，在基頻以上變頻調(diào)速屬于恒功率調(diào)速。 由此可見，通用變頻器屬于變壓變頻(VVVF)裝置，其中VVVF是英文Variable Voltage Variable Frequency的縮寫。這是通用變頻器工作的最基本方式，也是設(shè)計(jì)變頻器時(shí)所滿足的最基本要求。通用變頻器的面板結(jié)構(gòu) 盡管生產(chǎn)變頻器的廠家不同，型號各異，但其面板結(jié)構(gòu)大致相

6、同。圖1.4.1是施耐德Altivar31變頻器的面板結(jié)構(gòu)。主要部分的作用為：.ESCENTSTOPRESETRUNRUNEERCANAltivar31紅色LED直流總線接通選擇以前的菜單或參數(shù)或增大顯示值選擇下一菜單或參數(shù)，或減小顯示值給定電位器，如果CtL菜單中的Fr1參數(shù)設(shè)置為AIP時(shí)激活RUN按鍵，電動機(jī)正向模式接通控制，如果I/O菜單中的tCC參數(shù)設(shè)置為LOC時(shí)激活2個(gè)CAN總線接通狀態(tài)LED退出菜單或參數(shù)，或清除顯示值，以恢復(fù)以前的顯示值進(jìn)入某一菜單或參數(shù)，或?qū)︼@示參數(shù)或顯示值進(jìn)行儲存STOP/RESET鍵用于故障復(fù)位可用于控制電動機(jī)停車，如果I/O菜單中的參數(shù)tCC沒有設(shè)置為LO

7、C，為斜坡停車模式，但如果過程中有注入制動，就會產(chǎn)生自由停車圖1.4.1 Altivar31變頻器操作面板4個(gè)7段顯示器 1、給定電位器如果CtL菜單中的Fr1參數(shù)或Fr2參數(shù)設(shè)置為AIP時(shí)激活，此時(shí)通過調(diào)節(jié)該電位器升降速，目前多數(shù)變頻器沒有該電位器，而是通過、鍵升降速。2、鍵在選擇菜單或參數(shù)時(shí)，選擇上面的菜單或參數(shù)；調(diào)整參數(shù)時(shí)，增大顯示值。3、鍵在選擇菜單或參數(shù)時(shí)，選擇下一菜單或參數(shù)；調(diào)整參數(shù)時(shí)，減小顯示值。4、ESC鍵退出菜單或參數(shù)，或清除顯示值，以恢復(fù)以前的顯示值。在設(shè)置參數(shù)時(shí)，如果不希望對新設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行儲存，而保留以前的數(shù)值，按此鍵返回即可。5、ENT鍵在設(shè)置菜單或參數(shù)時(shí)，按ENT鍵

8、進(jìn)入某一菜單或參數(shù)；設(shè)置完畢，對顯示參數(shù)或顯示值進(jìn)行儲存，此時(shí)要按住ENT鍵直至顯示參數(shù)或數(shù)值閃爍為止，有些參數(shù)或數(shù)值可以立即儲存，而有些參數(shù)或數(shù)值需要按住ENT鍵2秒以上才能儲存。6、RUN鍵如果設(shè)置為本機(jī)控制（I/O菜單中的tCC參數(shù)設(shè)置為LOC），按一下RUN鍵，電動機(jī)正向模式運(yùn)行；如果設(shè)置為2線或3線控制該鍵不起作用。7、STOP/RESET鍵如果設(shè)置為本機(jī)控制，在變頻器運(yùn)行狀態(tài)，用該鍵停車；如果設(shè)置為2線或3線控制，當(dāng)CtL菜單中的PSt參數(shù)設(shè)置為yES時(shí)該鍵具有優(yōu)先停車權(quán)， PSt參數(shù)設(shè)置為nO時(shí)該鍵不起作用；在變頻器非運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障且已修復(fù)時(shí)，用該鍵復(fù)位。8、液晶顯示器4個(gè)7

9、段顯示，可顯示的內(nèi)容主要有：（1）在參數(shù)設(shè)置時(shí)，顯示菜單或參數(shù)。共有8個(gè)一級菜單，分別為設(shè)置菜單SEt、電機(jī)菜單drC、輸入輸出菜單I-O、控制菜單CtL、功能菜單FUn、故障菜單FLt、通信菜單COM和顯示菜單SUP。有些菜單下面還有二級菜單，菜單下面是參數(shù)。菜單后面帶“”，參數(shù)不帶“”。如“CtL-”是菜單，而“ACC”是參數(shù)。在下面的教材中，“FunPSSSP2”說明“FUn”是一級菜單，“PSS”是一級菜單“FUn”下的二級菜單，“SP2” 是二級菜單“PSS”下的參數(shù)；“FunPSSSP210Hz” 說明參數(shù)“SP2”設(shè)置為10Hz。（2）變頻器運(yùn)行時(shí)，顯示運(yùn)行狀態(tài),可顯示電機(jī)頻率、

10、電機(jī)電流、電機(jī)功率、線電壓、變頻器熱態(tài)等，具體顯示內(nèi)容根據(jù)需要設(shè)置。在變頻器非運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障且已修復(fù)時(shí)，用該鍵復(fù)位。8、液晶顯示器4個(gè)7段顯示，可顯示的內(nèi)容主要有：（1）在參數(shù)設(shè)置時(shí)，顯示菜單或參數(shù)。共有8個(gè)一級菜單，分別為設(shè)置菜單SEt、電機(jī)菜單drC、輸入輸出菜單I-O、控制菜單CtL、功能菜單FUn、故障菜單FLt、通信菜單COM和顯示菜單SUP。有些菜單下面還有二級菜單，菜單下面是參數(shù)。菜單后面帶“”，參數(shù)不帶“”。如“CtL-”是菜單，而“ACC”是參數(shù)。在下面的教材中，“FunPSSSP2”說明“FUn”是一級菜單，“PSS”是一級菜單“FUn”下的二級菜單，“SP2” 是二級

11、菜單“PSS”下的參數(shù)；“FunPSSSP210Hz” 說明參數(shù)“SP2”設(shè)置為10Hz。（2）變頻器運(yùn)行時(shí)，顯示運(yùn)行狀態(tài),可顯示電機(jī)頻率、電機(jī)電流、電機(jī)功率、線電壓、變頻器熱態(tài)等，具體顯示內(nèi)容根據(jù)需要設(shè)置。通用變頻器的接線端子 通用變頻器的接線端子 變頻器能把電壓、頻率固定的交流電變換成電壓、頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。變頻器及外界的聯(lián)系靠接線端子相連，接線端子又分主端子和控制端子。1.5.1 變頻器主端子變頻器的輸入端分為三相輸入和單相輸入兩種，而輸出端均為三相輸出，三相輸入的主端子如圖1.5.1所示，單相輸入的主端子如圖1.5.2所示。變頻器在出廠時(shí)，已將“PO”和“PA/+”兩個(gè)端子用短路片

12、接在一起，通常不能斷開，但在使用外接電抗器時(shí)，拆下短路片接電抗器?！癙B”和“PA/+”接內(nèi)部制動電阻，需要使用外接制動電阻時(shí)，應(yīng)先拆下內(nèi)部接線，這兩個(gè)端子接制動電阻。一般情況下，“PO”、“PA/+”、“PB”、 “PC/-”4個(gè)端子不需要接線，且出廠時(shí)的接線也不要拆。R/L1 S/L2 T/L3PO PA/+ PB PC/- U/T1 V/T2 W/T3圖1.5.1 三相輸入變頻器主端子R/L1 S/L2 PO PA/+ PB PC/- U/T1 V/T2 W/T3圖1.5.2 單相輸入變頻器主端子端 子功 能備 注接地端子 接地線，不能與電源零線相接R/L1、S/L2單相電源對于單相輸入

13、變頻器R/L1、S/L2、T/L3三相電源對于三相輸入變頻器，不分相序PO直流母線“”極性，接外部電抗器出廠時(shí)已短接PA/+接制動電阻、電抗器PB接制動電阻PC/-直流母線“”極性U/T1、 V/T2 、W/T3接三相異步電動機(jī) 有相序之分變頻器控制端子 Altivar31變頻器控制端子。在實(shí)驗(yàn)臺中各控制端子均已引出到實(shí)驗(yàn)臺的面板上。此外在變頻器的下方還有6個(gè)按鈕開關(guān)，供6個(gè)邏輯輸入端使用。這些按鈕帶自鎖功能，只接了1個(gè)觸點(diǎn)，按下接通，彈起斷開。 控制端子的接線如圖1.5.5所示。圖中邏輯輸入端的觸點(diǎn)可以是按鈕，但用得更多的是中間繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)或其它低壓電器的觸點(diǎn)，也可以是PLC輸出觸點(diǎn)。R1A R1C R1B R2A R2CCLI LI1 LI2 LI3 LI4 LI5 LI6 24V+10V AI1 COM AI3 AI2 AOV AOC模擬電流模擬電壓模擬電壓輸出模擬電流輸出圖1.5.5 控制端子的接線示意圖 施耐德Altivar31變頻器的模擬輸入、模擬輸出的公共端都是COM，邏輯輸入的公共端CLI出廠時(shí)已經(jīng)及COM接在一起。而許多其它品牌的變頻器各部分的公共端子不相同。使用時(shí)特別注意。 在圖1.5.5