1、變頻器基本原理培訓變頻器基本原理培訓培訓目標培訓目標了解各大品牌變頻器掌握變頻器的基本工作原理能向用戶進行簡單的技術交流為了自己更好的發展培訓目錄培訓目錄1.市場上變頻器幾大品牌2.變頻器的應用意義3.變頻器的構成4.變頻器保護功能 國內外各大品牌變頻器國內外各大品牌變頻器歐美品牌歐美品牌西門子西門子、科比科比、倫茨、施耐德施耐德、丹佛斯丹佛斯、ROCKWELL、VACON、 ABB、西威西威 日本品牌日本品牌富士富士、三菱三菱、安川安川、三墾三墾、日立日立、歐姆龍歐姆龍 松下電器、松下電工、東芝、國產品牌國產品牌利德華福、合康、智光、佳靈、森蘭、英威騰、惠豐、開誠（隔爆）港臺品牌港臺品牌臺達

2、臺達、普傳、臺安臺安、東元、美高韓國品牌韓國品牌 LG 、現代、三星、收獲紅色紅色：主要對手主要對手 藍色藍色：需關注的對手需關注的對手 變頻器應用意義變頻器應用意義目的目的 根據設備和工藝的要求通過改變電動機速度或輸出轉矩改變終端設備的速度或輸 出轉矩序號意義有代表意義的行業或設備1節能風機、水泵、注塑機2提高產品質量機床、印刷、包裝等生產線3改善工作環境電梯、中央空調意義：意義：注：并不是所有的設備使用電氣傳動裝置后都可以節能 變頻器應用意義變頻器應用意義變頻器變頻器 變頻器是交流電氣傳動系統的一種,是將交流工頻電源轉換成電壓、頻率均可的適合交流電機調速的電力電子變換裝置，英文簡稱VVVF

3、 ( Variable Voltage Variable Frequency）變頻器的控制對象變頻器的控制對象 三相交流異步電機和三相交流同步電機，標準適配電機極數是2/4/8極變頻調速的優勢（與其它交流電機調速方式對比）變頻調速的優勢（與其它交流電機調速方式對比）序號優點1平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全2在機械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3無級調速，調速精度大大提高4電機正反向無需通過接觸器切換5非常方便接入通訊網絡控制，實現生產自動化控制 變頻調速原理變頻調速原理交流異步電機的機械特性公式交流異步電機的機械特性公式 n60f/p(1-s)

4、 n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數 s：轉差率 T：電機力矩負載1異步機機械特性負載2交流同步電機的機械特性公式交流同步電機的機械特性公式負載1負載2T：電機力矩同步機機械特性 n60f/p n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數 N；速度 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-發展歷程發展歷程電機控制算法功率半導體技術V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT計算機技術單片機DSP IGBT大容量化更高速率和容量大功率傳動使用變頻器，體積大，價格高未來發展方向完美無諧波如：矩陣式變頻器PWM技術SPWM技術無速度矢量控制電流矢量V/F高速DSP專用芯片

5、超靜音變頻器開始流行解決了GTR噪聲問題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優化 更大容量 更高開關頻率PWM技術空間電壓矢量調制技術變頻器體積縮小，開始在中小功率電機上使用PWM定義 Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調制 SPWM，就是在PWM的基礎上改變了調制脈沖方式，脈沖寬度時間占空比按正弦規率排列 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-分類分類供電電源低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH 660V 1140V高壓3000、6000、10000V/3PH控制算法通用內置V/F控制方式，簡單，性能一般高性能內置矢量控制方式，復雜，高

6、性能變換方法（拓樸結構）交直交電壓型（儲能環節為電解電容）電流型(儲能環節為電抗器）交交無儲能環節注：l交直交電壓型變頻器因結構簡單，功率因素高，目前廣泛使用l常用設計功率在大功率 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-前言前言載波PWMPWM（Pulse Width ModurationPulse Width Moduration）調制）調制lPWM調制是：利用半導體開關器件的導通和關斷把直流電壓調制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。lSPWM調制是：采用三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個開關可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想

7、的控制效果：輸出電流近似正弦l載波頻率必須高，才能保證調制后得到的波形與調制前效果相同lGTR變頻器由于開關頻率太低，電機噪聲較大，IGBT有效的解決了這個問題 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-原理原理整流部分儲能環節逆變部分M控制系統交流交流低壓交直交通用變頻器系統框圖交流低壓交直交通用變頻器系統框圖直流直流交流整流器：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，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉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 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-關鍵元件關鍵元件IGBT驅動電路過流保護過熱保護欠壓保護

8、 IPM （智能功率模塊）PIM（功率集成模塊） 目前以IGBT 和PIM使用較多 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-主回路主回路220V/380V3PH鍵盤控制1PH鍵盤控制電路適用于小功率（5.5KW)適用于中大功率(5.5KW以上） 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-主回路主回路類別作用主要構成器件主回路整流部分1將工頻交流變成直流，輸入無相序要求整流橋逆變部分2將直流轉換為頻率電壓均可變的交流電，輸出無相序要求IGBT制動部分3/4消耗過多的回饋能量，保持直流母線電壓不超過最大值單管IGBT 和制動電阻,大功率制動單元外置上電緩沖6降低上電沖擊電流

9、，上電結束后接觸器自動吸合，而后變頻器允許運行限流電阻和接觸器儲能部分5保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動電解電容和均壓電阻控制回路鍵盤7對變頻器參數進行調試和修改，并實時監控變頻器狀態MCU(單片機）控制電路8交流電機控制算法生成，外部信號接收處理及保護DSP(或兩個MCU） 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-主回路主回路類別作用結構件散熱器將整流橋、逆變器產生的熱量散發出去溫度傳感器檢測散熱器溫度，確保模塊工作在允許溫度環境下風扇配合散熱器，將變頻器內部的熱量帶走，有直流風扇（24V)和交流風扇兩種 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-主回路接口主回路接口 R S T P 1 (

10、+ ) P B (-) U V W P E P O W E R S U P P LY M O T O R 工頻電網輸入380V 3PH/220V 3PH220V 2PH制動電阻直流電抗器三相交流電機 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-簡要工作原理簡要工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3導通S2,S4導通 S1,S3導通S2,S4導通S1,S3導通S2,S4導通f1f2EdU1逆變器的功能：l通過改變開關管導通時間改變輸出電壓的頻率l通過改變開關管導通順序改變輸出電壓的相序單相逆變電路工作原理單相逆變電路工作原理 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-簡要工作原理簡要工作原理S1S

11、4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVWUWU612 123 234 345 456 561 612三相逆變電路三相逆變電路Ed缺點：l輸出電壓的諧波分量太大l電機諧波損耗增加，發熱嚴重甚至燒壞電機l轉矩脈動較大，低速運行時影響轉速的平穩l直到從通信技術中采用PWM調制才大大的緩解了以上問題電機 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-控制算法控制算法交流調速的控制核心是： 只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果V/FV/F控制控制簡單實用，性能一般，使用最為廣泛l只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 對于380V 50Hz電機，當運行頻率為

12、40HZ時，要保持V/F 恒定，則 40HZ時電機的供電電壓:380（40/50)304Vl低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高矢量控制矢量控制性能優良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚l模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電 流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的 轉矩控制性能，實現高性能控制。性能優良，控制相同復雜，直到90代計算 機技術迅速發展才真正大范圍使用 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-功能介紹功能介紹停車方式停車方式減速停車 變頻器接到停止命令后按照減速時間對應曲線逐漸減小輸出頻率，到0后停機。

13、注：這種方式最常用，當直流母線電壓過高時會自動啟動能耗制動，此時需 配置制動單元，否則會報減速過電壓自由停車 變頻器接到運行停止命令后，立刻中止輸出，負載靠自然阻力停止。 注：變頻器故障時的停車方式就是自由停車減速直流制動停車 變頻器接到運行停止命令后，按照減速時間對應曲線逐漸減少輸出頻率，當 到達某一預設頻率，即開始直流制動（通脈沖直流）停車，防止電機爬行 注：對于大慣量負載或有定位要求的場合非常適用 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-功能介紹功能介紹加減速時間（加減速時間（S/min)S/min)頻率時間 Fmax最大輸出頻率加速時間減速時間 變頻器構成變頻器構成-基本知識基本知識-功能介紹功能介紹點動命令點動命令f1 t1t3 t2時間頻率時間點動間隔時間注：一般在調試時使用，如：確定運轉方向、反向倒車等點動點動 變頻器保護功能變頻器保護功能 由于變頻器大量的使用了各種半導體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等， 要想保證變頻器長期穩定