第十章-G120變頻器

SINAMICS

G120C變頻器武漢技師學(xué)院殷超

2018.1.20培訓(xùn)內(nèi)容一、變頻器基本知識(shí)二、認(rèn)識(shí)G120C變頻器三、操作面板BOP-2四、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)一、變頻器基本知識(shí)交流變頻技術(shù)的發(fā)展各類電動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為人類生產(chǎn)、生活中最重要的動(dòng)力機(jī)械，其地位與作用是其他動(dòng)力機(jī)械不可比擬的。在各類電動(dòng)機(jī)中籠型三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)在電力拖動(dòng)領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。由變頻器傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)交流調(diào)速，首先可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)可以提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，這是人們長(zhǎng)期以來孜孜以求的愿望。電力電子器件的發(fā)展，最新微處理器技術(shù)的應(yīng)用和變頻控制理論的不斷創(chuàng)新，使交流變頻技術(shù)飛速發(fā)展。變頻器新技術(shù)及其發(fā)展方向

1.變頻器新技術(shù)伴隨著變頻器應(yīng)用的日益廣泛，其性能好技術(shù)也在飛速發(fā)展，主要體現(xiàn)在：模塊化：新型變頻器其主要功能電路均已實(shí)現(xiàn)模塊化，使整機(jī)的原件數(shù)量比原來減少了40%以上，可靠性得到很大提高。專用化：新型變頻器為更好地發(fā)揮其控制技術(shù)的獨(dú)特功能，派生出許多專用機(jī)型。例如：風(fēng)機(jī)、水泵專用型，空調(diào)專用型，電梯專用型等軟件化：新型變頻器的功能軟件化已進(jìn)入實(shí)用階段，通過內(nèi)置軟件編程可實(shí)現(xiàn)所需的功能。如PID軟件，張力控制軟件等。網(wǎng)絡(luò)化：新型變頻器內(nèi)裝RS－485接口，可提供多種兼容的通信接口，支持多種不同的通信協(xié)議，可接在多種現(xiàn)場(chǎng)總線的控制網(wǎng)絡(luò)中，成為網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。低電磁噪聲、靜音化圖形化用戶界面引導(dǎo)式調(diào)試步驟參數(shù)趨勢(shì)圖形2、變頻器未來的發(fā)展方向進(jìn)一步提高控制理論，發(fā)展控制策略。高速全數(shù)字化控制。新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)。變頻器的大容量化和小體積化。更符合環(huán)境保護(hù)要求，成為真正的

“綠色產(chǎn)品”。3、變頻器中常用的電力電子器件電力電子器件在變頻器的主電路中起核心作用，它的性能優(yōu)劣標(biāo)志著變頻器檔次的高低。（1）電力晶體管（大功率雙極型晶體管GTR）單個(gè)電力晶體管的放大系數(shù)很小，通常采用多個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成單元結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，具有導(dǎo)通壓降小，導(dǎo)通損耗低的優(yōu)點(diǎn)。（2）.門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）是普通晶閘管的派生器件，具有門極控制的自關(guān)斷性能，近年來制成高電壓、大功率的GTO，在電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車和電動(dòng)車輛的變頻系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。（3）.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管又稱電力MOSFET，分為

VVMOSFET和VDMOSFET兩種基本類型。其中

VDMOSFET是具有高集成度、高耐壓、低結(jié)電容和高速等特點(diǎn)，簡(jiǎn)寫VDMOS。功率MOSFET是單級(jí)型電壓控制型器件，具有工作頻率高，輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，無熱電反饋二次擊穿和跨導(dǎo)線性度高等有點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用。功率MOSFET的一個(gè)主要缺點(diǎn)是通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗也相應(yīng)較大，當(dāng)器件耐壓提高后，通態(tài)電阻也隨著提高，受這種限制這種功率場(chǎng)效應(yīng)管難以做得很大。（4）.絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）絕緣柵雙極型晶體管是一種新型復(fù)合器件，它是由MOSFET于GTR組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，綜合了功率MOSFET和GTR優(yōu)點(diǎn)，具有驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，保護(hù)容易，不用緩沖電路，開關(guān)頻率高等特點(diǎn)。它應(yīng)用在變頻器中具有：改善輸出電流波形；增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；降低電磁噪聲等優(yōu)點(diǎn)。4、變頻器的基本結(jié)構(gòu)（1）交—交變頻器裝置直接式變頻器是將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱交—交變頻器，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。它實(shí)質(zhì)上是一套三相橋式無環(huán)流反并聯(lián)的可逆整流裝

置。交—交變頻器的特點(diǎn)如下：（1）原理基于可逆整流，工作可靠，可以直接套用成熟的直流可逆調(diào)速技術(shù)。流過電機(jī)的電流近似于三相正弦，附加損耗小，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，最大輸出頻率不超過20Hz,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速小于600r/min，（對(duì)應(yīng)4極電機(jī)），只能在工頻以下調(diào)速，調(diào)速范圍窄。主回路較復(fù)雜，所用器件多（橋式線路需36個(gè)晶閘管）。交—交變頻器一般只用于低轉(zhuǎn)速、大容量的調(diào)速系統(tǒng)，例如軋鋼機(jī)，球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等。（2）交—直—交變頻裝置當(dāng)前最廣泛使用的交—直—交變頻器。整流器：整流器又稱電網(wǎng)側(cè)變流器。其作用是把三相交流電整流成直流電流。逆變器：逆變器又稱負(fù)載側(cè)變流器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是由六個(gè)主開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路，有規(guī)律地控制主開關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。中間直流環(huán)節(jié)：中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容或電感）來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)又稱中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)?？刂齐娐罚嚎刂齐娐烦Ｓ蛇\(yùn)算電路，檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。二、認(rèn)識(shí)G120C變頻器SINAMICSG120C變頻器是一款用于控制三相電機(jī)轉(zhuǎn)速的緊湊型變頻器。三、操作面板BOP-2BOP-2顯示屏BOP-2用于調(diào)試、診斷（故障檢測(cè)）和顯示變頻器的狀態(tài)。最多可以同時(shí)并連續(xù)監(jiān)測(cè)2個(gè)狀態(tài)值。菜單結(jié)構(gòu)合理、清晰，操作按鍵功能明確，使菜單