變頻器原理及應(yīng)用

變頻器原理及應(yīng)用第一頁，共六十頁，2022年，8月28日目錄一、變頻器的原理二、變頻器的選型及應(yīng)用三、施耐德變頻器介紹第二頁，共六十頁，2022年，8月28日開關(guān)或接觸器變頻器異步電動機轉(zhuǎn)速可調(diào)0～50Hz可調(diào)第三頁，共六十頁，2022年，8月28日一、變頻器的原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。第四頁，共六十頁，2022年，8月28日常用電力電子器件簡介1)晶閘管(SCR)沒有自關(guān)斷能力，逆變時需要另設(shè)換流電路，造成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加變頻器成本。但由于元件容量大，在1000KVA以上的大容量變頻器中得到廣泛的應(yīng)用。2)門極可關(guān)斷晶閘管(GTO）可通過門極信號控制導(dǎo)通和關(guān)斷。它是利用門極反向電流而獲得自關(guān)斷能力，屬于全控器件，無需換流電路。已經(jīng)逐步取代SCR。第五頁，共六十頁，2022年，8月28日3)電力晶體管(GTR)是一種高反壓晶體管，具有自關(guān)斷能力，并有開關(guān)時間短、飽和壓降低和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點。它被廣泛用于交直流電機調(diào)速、中頻電源等電力變流裝置中。主要用作開關(guān)，工作于高電壓大電流的場合，一般為模塊化。4)功率場效應(yīng)管(MOSFET)根據(jù)門極電壓的電場效應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)通與關(guān)斷的單極晶體管。具有自關(guān)斷能力強、驅(qū)動功率小、工作速度高、無二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)寬等。用于小容量變頻器中。第六頁，共六十頁，2022年，8月28日5)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)集GTR和P-MOSFET的優(yōu)點于一身，具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動電路簡單、通態(tài)電壓低、能承受高電壓大電流等優(yōu)點。目前中小容量變頻器新產(chǎn)品中都采用它。適于高壓的為HV-IGBT。6)智能功率模塊（IPM）是一種將功率開關(guān)器件及其驅(qū)動電路、保護(hù)電路等集成在同一封裝內(nèi)的集成模塊。目前采用較多的是IGBT作為大功率開關(guān)器件的模塊，器件模塊內(nèi)集成了電流傳感器，可以檢測過電流及短路電流。具有過電流保護(hù)、過載保護(hù)以及驅(qū)動電流電壓不足時的保護(hù)功能。第七頁，共六十頁，2022年，8月28日7)集成門極換流晶閘管(IGCT)是一種中壓、大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件。它是將門極驅(qū)動電路與門極換流晶閘管GCT集成于一體，集GTO和IGBT的優(yōu)點于一身。第八頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的結(jié)構(gòu)～整流部分儲能環(huán)節(jié)逆變部分M控制系統(tǒng)交流直流直流交流第九頁，共六十頁，2022年，8月28日主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成。整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波中間直流環(huán)節(jié)：中間直流儲能環(huán)節(jié)，在它和電動機之間進(jìn)行無功功率的交換。逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦變頻器的結(jié)構(gòu)第十頁，共六十頁，2022年，8月28日電力變換的種類

輸入交流直流輸出直流整流直流斬波交流交流電力控制

變頻、變相逆變第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日控制電路：常由運算電路、檢測電路、控制信號輸入/輸出電路和驅(qū)動電路組成。主要任務(wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等，其控制方法可以采用模擬控制或數(shù)字控制。目前許多變頻器已經(jīng)采用微機來進(jìn)行全數(shù)字控制，采用盡可能簡單的硬件電路，靠軟件來完成各種功能。變頻器的結(jié)構(gòu)第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日電機轉(zhuǎn)速n公式

S：轉(zhuǎn)差率f1：交流電頻率p：電機對數(shù)其中：通過改變交流電機的工作頻率來改變電機轉(zhuǎn)速的一種裝置第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日交流異步電機的機械特性公式n＝60f/p(1-s)n：電機轉(zhuǎn)速

f：給電機供電的交流電頻率

p：電機極對數(shù)

s：轉(zhuǎn)差率T：電機力矩N：速度n0負(fù)載1異步機機械特性負(fù)載2交流同步電機的機械特性公式n＝60f/pn：電機轉(zhuǎn)速

f：給電機供電的交流電頻率

p：電機極對數(shù)n0負(fù)載1負(fù)載2T：電機力矩同步機機械特性第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的分類1.按調(diào)制方式分(1)PAM(脈幅調(diào)制)在整流電路部分對輸出電壓幅值進(jìn)行控制，而在逆變電路部分對輸出頻率進(jìn)行控制的控制方式。(2)PWM(脈寬調(diào)制)保持整流得到的直流電壓大小不變的條件下，在改變輸出頻率的同時，通過改變輸出脈沖的寬度，來達(dá)到改變等效輸出電壓的一種方式。第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日(2)按工作原理分V/F控制對變頻器的頻率和電壓同時進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差頻率控制為V/F控制的改進(jìn)方式矢量控制將交流電機的定子電流分解成磁場分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流并分別加以控制的方式直接轉(zhuǎn)矩控制把轉(zhuǎn)矩作為控制量，直接控制轉(zhuǎn)矩，是繼矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)之后的一種新型的交流變頻調(diào)速技術(shù)。第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日(3)按用途分通用變頻器能與普通的籠式電動機配套使用，能適應(yīng)各種不同性質(zhì)的負(fù)載并具有多種可供選擇功能高性能專用變頻器對控制要求較高的系統(tǒng)(電梯、風(fēng)機水泵等)，大多采用矢量控制方式高頻變頻器高速電動機配套使用第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日(4)按變換環(huán)節(jié)分交-交變頻器把頻率固定的交流電直接變換成頻率和電壓連續(xù)可調(diào)的交流電。無中間環(huán)節(jié)，效率高，但連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄。交-直-交變頻器先把交流電變成直流電，再把交流電通過電力電子器件逆變成直流電。優(yōu)勢明顯，目前廣泛采用的方式第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日(5)按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分電流型中間環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，無功功率將由該電感來緩沖。再生電能直接回饋到電網(wǎng)。電壓型中間環(huán)節(jié)采用大電容作為儲能環(huán)節(jié)，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖。無功能量很難回饋到交流電網(wǎng)。第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器選型—選型原則考慮變頻器運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，變頻器選型保留適當(dāng)?shù)挠嗔渴潜匾?。要?zhǔn)確選型，必須要把握以下幾個原則：充分了解控制對象性能要求。一般來講如對啟動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要求較高的場合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可了解負(fù)載特性，如是通用場合，則需確定變頻器是G型還是P型了解所用電機主要銘牌參數(shù)：額定電壓、額定電流。第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日確定負(fù)載可能出現(xiàn)的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機額定電流，則按適配電機選擇對應(yīng)變頻器，考慮成本因素以下情況要考慮容量放大一檔：1、長期高溫大負(fù)荷2、異?；蚬收贤C會出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場3、目標(biāo)負(fù)載波動大4、現(xiàn)場電網(wǎng)長期偏低而負(fù)載接近額定5、繞線電機、同步電機或多極電機（6極以上）第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎(chǔ)。對于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個原則：以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場合，如：賓館中央空調(diào)、電機功率大于55KW以上電網(wǎng)品質(zhì)惡劣或容量偏小的場合如不選用可能會造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日以下情況要選用交流輸出電抗器變頻器到電機線路超過100米（一般原則）以下情況一般要選用制動單元和制動電阻提升負(fù)載頻繁快速加減速大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運行電流小于加速電流的設(shè)備）第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日使用通用變頻器的行業(yè)和設(shè)備使用矢量變頻器的行業(yè)和設(shè)備紡織絕大多數(shù)設(shè)備紡織有張力控制場合需使用冶金輔助風(fēng)機水泵、輥道、高爐卷揚冶金各種主軋線、飛剪石化用風(fēng)機、泵、空壓機-電梯門機、起重行走電梯、起重提升供水-油田用風(fēng)機、水泵、抽油機、空壓機-電廠風(fēng)機水泵、傳送帶-市政鍋爐、污水處理-部分拉絲機牽引拉絲機的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生產(chǎn)線全線-傳送帶礦山風(fēng)機泵礦山提升機卷煙制絲卷煙成型包裝低速造紙及配套風(fēng)機水泵、制漿高速造紙、切紙機、復(fù)卷機第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日交流電機調(diào)速電機的調(diào)速方法

第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日交流電機基本知識復(fù)習(xí)

第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日交流電機基本知識復(fù)習(xí)

基本參數(shù)第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日交流電機基本知識復(fù)習(xí)

工作過程第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的應(yīng)用第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的應(yīng)用第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的應(yīng)用第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的應(yīng)用第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日變頻器的應(yīng)用第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日三、施耐德變頻器介紹第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日施耐德電氣變頻器概覽

TextTerminalATV61/71標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩/高過轉(zhuǎn)矩應(yīng)用變頻器

ATV61:0.37kW~800kW,ATV71:0.37kW~630kW

ATV12(0.18~4kW)變頻器小功率簡單應(yīng)用大功率復(fù)雜應(yīng)用ATV61Plus/71Plus柜式變頻器

ATV61Plus:90kW~2400kW,ATV71Plus:90kW~2000kWATV21風(fēng)機水泵專用(0.75kW~75kW)20008005002.2

ATV303(0.37kW~11kW)單位：kW240012006307.51575

ATV312(0.18kW~15kW)8400ATV1100中壓變頻器

3.3kV/6.6kV/10kV,390~10500kVAATV32高端書本型變頻器

(0.18kW~15kW)第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV303---目標(biāo)行業(yè)紡織行業(yè)：織機（大圓機、噴水織機），印染設(shè)備（退煮漂），棉紡設(shè)備（絡(luò)筒機等）陶瓷機械：布料機，窯爐，印花機等機床：數(shù)控車床，磨床等木工機械：砂光機，涂布機等物料處理：稱重設(shè)備，傳輸帶等通用應(yīng)用：傳輸設(shè)備，配套用風(fēng)機水泵，低精度速度控制等第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日節(jié)省空間更小的尺寸，0.37kW/0.75kW單獨尺寸設(shè)計支持并排安裝，55度不降容節(jié)省時間節(jié)省安裝時間動力端子清晰標(biāo)注動力和控制端子的接線說明，方便檢查，避免差錯節(jié)省調(diào)試時間即插即用軟件設(shè)計，短菜單設(shè)計簡易下載器一鍵搞定配置，多功能下載器支持?jǐn)嚯娕渲脜?shù)節(jié)省服務(wù)成本產(chǎn)品更穩(wěn)定元器件10年長壽命設(shè)計,多項創(chuàng)新設(shè)計專為中國惡劣應(yīng)用環(huán)境冷卻風(fēng)節(jié)省

……….不僅僅是省鈔票第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日挑戰(zhàn)負(fù)載的適應(yīng)能力電機控制根據(jù)中國電機參數(shù)而設(shè)計更強的起動和制動能力，更穩(wěn)定的輸出挑戰(zhàn)惡劣環(huán)境極限電路板加強涂層處理,告別粉塵、油污等污染煩惱55度工作溫度額定運行,無需降容挑戰(zhàn)惡劣電網(wǎng)適應(yīng)能力超強的抗電網(wǎng)波的波動能力，50%電壓跌落運行抗雷擊設(shè)計強大

……….讓我們更放心第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日友好

...........即插即用的典范更方便的操作中文按鍵操作

數(shù)字參數(shù)顯示，更方便直觀更方便維護(hù)冷卻風(fēng)扇方便更換散熱器故障報警指示，及時維護(hù)清理更易融入自動化系統(tǒng)內(nèi)置Modbus通訊協(xié)議M218將更方便與ATV303通訊M218STO/STUATV303Modbus通訊控制第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日產(chǎn)品介紹

主要特點客戶需求產(chǎn)品特點減小安裝尺寸->緊湊設(shè)計->并排安裝惡劣工作環(huán)境下可靠性->PCB全部加強涂層處理->冷卻風(fēng)不經(jīng)過PCB->風(fēng)扇或散熱器異常報警（下一步）夏季高溫下穩(wěn)定運行->55度不降容，超過施耐德已有產(chǎn)品->開關(guān)頻率管理電網(wǎng)質(zhì)量差下工作穩(wěn)定->抗電網(wǎng)電壓波動->避免雷擊方便調(diào)試->多功能下載器斷電下載->簡易下載器方便靈活->外拉面板->參數(shù)數(shù)字代碼顯示->短菜單標(biāo)簽，參數(shù)列表隨機帶方便安裝避免誤操作->端子標(biāo)簽明顯->接線標(biāo)簽輸出電機性能穩(wěn)定->更優(yōu)異的電機控制，超過ATV302->高的起動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩節(jié)省全方面的成本節(jié)省強大讓我們更放心友好

即插即用的典范第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV303對ATV302的升級ATV302ATV303控制模式V/F控制矢量控制風(fēng)機/泵模式(Kn2)標(biāo)準(zhǔn)控制（優(yōu)化的V/F控制）矢量控制風(fēng)機/泵模式(Kn2)調(diào)試電機銘牌無需電機銘牌、即插即用短菜單參數(shù)顯示字母縮寫數(shù)字試功率范圍0.37kW–7.5kW0.37kW–

11kW工作溫度-10~50℃(降容可至60℃）-10~55℃(降容可至60℃）EMC無無遠(yuǎn)程面板無有，與ATV12通用斷電調(diào)試無多功能下載器實現(xiàn)通訊無內(nèi)置Modbus模擬輸入21模擬輸出11邏輯輸入64＋1邏輯輸出2R1R+1LO輸出頻率400Hz400Hz第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV312,

關(guān)注客戶界面清晰的顯示按鈕Buttoninnotchedwheelformat:

-方便配置

-快速瀏覽

-電位器功能非常清晰的客戶

標(biāo)記(客戶區(qū)域)控制,顯示和標(biāo)記在前面板上起動/停止按鈕第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日更友好

ATV312,

具備卓越的交互界面簡單集成面板起動，停止按鈕導(dǎo)航鍵:快速瀏覽速度給定導(dǎo)航面板IP54orIP67遠(yuǎn)程面板圖形化顯示，客戶定制菜單，多國語言顯示；

SoMove軟件,USB–RJ45電纜直接連接；通用的平臺；

PowerMobile藍(lán)牙無線通訊；開放的手機通訊；第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日…..迅速占領(lǐng)市場的最佳武器

!ATV32….我們書本型設(shè)計

!內(nèi)置的高性能極具競爭力的價格高端機器簡單機器復(fù)雜機器價格ATV12

ATV312性能ATV71ATV32第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日制造行業(yè)的提升設(shè)備:倉儲和檢索系統(tǒng),物料處理設(shè)備,碼垛機,…木材&金屬加工

2D機器,切割,鉆孔,焊接…食品&飲料包裝流水線,制袋,切片,…紡機高速劍桿織布機,繡花機,裁剪,…簡單包裝密封,運輸,…需要簡單控制系統(tǒng)的機械:翻轉(zhuǎn)廣告牌,自動門,等..制袋輸送包裝生產(chǎn)ATV32:

目標(biāo)行業(yè)

開環(huán)恒轉(zhuǎn)矩控制，內(nèi)置的150多種功能輕松滿足您的應(yīng)用需求第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日成本節(jié)約

節(jié)省空間和時間

安全

內(nèi)置安全功能方案導(dǎo)向ATVLogic,易于自動化系統(tǒng)集成智能易用

一流的性能,人機界面&工具ATV32…新的價值第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日節(jié)省空間書本型僅45或60mm寬安裝6臺普通變頻的空間可容納10臺以上ATV32GV2斷路器頂部直接安裝節(jié)省時間維修和接線方便可拆卸端子(功率和控制部分)通訊的菊花鏈連接包裝內(nèi)掉電參數(shù)配置節(jié)省外部設(shè)備系列之間的連貫&補充通用工具TV32如何幫助您從各個方面節(jié)約成本!第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV21ATV21是一種全系列的變頻器，功率范圍從0.75至75kW針對暖通空調(diào)行業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)OEM制造商廣泛應(yīng)用于HVAC行業(yè)和其它風(fēng)機泵的驅(qū)動其主要目標(biāo)是下列應(yīng)用:空氣調(diào)節(jié)通風(fēng)空氣處理循環(huán)水泵風(fēng)機和泵……第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV21是一個簡單的產(chǎn)品，集成了專用于HVAC應(yīng)用的功能隨產(chǎn)品有一個前操作盤和一個4位7段碼顯示器在通信方面，提供用于建筑市場的大量可選協(xié)議，并標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置Modbus協(xié)議。設(shè)計使用于全球市場符合主要的標(biāo)準(zhǔn)和國際指導(dǎo)規(guī)范，包括EMC和環(huán)境保護(hù)。第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV21在HVAC行業(yè)的應(yīng)用AHU（空氣處理單元)功率范圍

1.5to75kWATV21VAV（變風(fēng)量空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的末端）功率范圍

0.2to3.7kWChiller,（冷凍水泵）功率范圍

0.37to160kWATV61Condenser,（冷卻水泵）功率范圍

0.37to160kW

ATV61熱泵功率等級

1.5to30kW樓宇A(yù)TV21屋頂式空調(diào)機組功率范圍

3.7to110kWATV21ATV61ATV21第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日專門用于泵和通風(fēng)應(yīng)用的功能

PID調(diào)節(jié)器預(yù)置PID給定

PID反饋

PID反饋監(jiān)控休眠/喚醒報警自動/手動專用于風(fēng)機、泵類負(fù)載的電機控制模式能量節(jié)省鼻平方關(guān)系（Kn2）跟蹤旋轉(zhuǎn)負(fù)載跳躍頻率故障禁止第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV61ATV61是一種完整的變頻器系列；設(shè)計用于工業(yè)和建筑場合；驅(qū)動恒轉(zhuǎn)矩輕載或變轉(zhuǎn)矩負(fù)載；目標(biāo)應(yīng)用對象:泵－－壓力或流量調(diào)節(jié)…供水－－多泵控制通風(fēng)－－鼓風(fēng)，引風(fēng)，空氣處理，排煙…空調(diào)－－冷凍泵，冷卻泵,冷卻塔風(fēng)機…第五十三頁，共六十頁，2022年，8月28日集成了大量的專用功能，

以及不同的電機控制類型；隨變頻器供貨有一個標(biāo)準(zhǔn)的圖形終端；是一個通訊產(chǎn)品，提供多種協(xié)議的選項，并標(biāo)準(zhǔn)集成

ModbusandCANopen；為了響應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用的要求，可使用選項卡擴(kuò)展輸入輸出；本產(chǎn)品開發(fā)用于全球市場，符合主要的標(biāo)準(zhǔn)和國際規(guī)范；以及EMC,安全，環(huán)境保護(hù)等方面的要求...第五十四頁，共六十頁，2022年，8月28日ATV61

覆蓋電機功率范圍

三相380-480V,0.75kW到630kW三相500-690V，3.0kW到800kW三相200-240V,0.75kW到90kW(單相電源