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* 通用变频器应用技术 建设职业技术学院 .城市建设工程系 变频器应用技术 建设职业技术学院 城市建设工程系 变频器的基础知识 目 标 知识目标： 能力目标： 1．变频器的引入。 2 ．了解变频器的发展史。 3．掌握通用变频器的基本组成结构、原理。（重点） 4．熟悉变频器的分类。 1．熟悉变频器的发展和分类； 2. 掌握变频器的组成、原理。 3．熟悉变频器的U/F控制方法。 教 学 内 容 电机调速 1. 1 变频器的引入 水泵调速 空压机 电梯、起重机、行车、机器人…… 提高生产率 提高生产率是变频器传动的另一个重要目的。提高生产率的措施有很多种，利用通用变频器可以实现这些措施。 1）保证加工工艺中的最佳转速； 2）适应负载不同工况的最佳转速； 3）原有设备的增速运转； 4）高精度准确停车生产机械的轻载运行。 设备的合理化 高性能的调速系统实现交流化，逐步取代直流电动机，以克服直流电动机电刷、换向器难于维护的困难，这是设备合理化的一个侧面。另一个侧面，则是充分利用通用变频器的功能，改造传统的恒速运行的异步电动机传动的生产机械，使一大部分生产机械的功能得以“升级”。 提高产品质量 1）加工对象的最佳速度 2）平滑的加、减速 3）高精度转矩控制 教 学 内 容 1.2.1 变频器的定义 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 1.2 变频器的原理、结构 交流异步电机的机械特性公式 n＝60f/p(1-s) n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 T：电机力矩 N：速度 n0 负载1 异步机机械特性 负载2 1.2.2 变频器的原理 1.2.3 变频器的基本构成 变频器由主电路（整流器、中间直流环节（中间直流储能环节）、逆变器）和控制电路组成。 整流器： 将交流电变换成直流电的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波 逆变器： 将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦 1.2.4 变频器的主电路结构框图 1） 限流电阻RL和短接开关S 由于中间直流电路并联着容量很大的电容器，在突加电源时，电源通过二极管整流桥对电容充电（突加电压时，电容相当于短路），会产生很大的冲击电流，使元器件损坏。为此在充电回路上，设置电阻RL（或电抗器）来限制电流。待电源合上，起动过渡过程结束以后，为避免RL上继续消耗电能，可延时以自动开关S将RL短接。 2）电压检测与泵升限制 当异步电动机减速制动时，它相当一个感应发电机，由于二极管不能反向导通，电动机将通过续流二极管向电容器充电，使电容C的电压随着充电而不断升高（称泵升电压），这样的高电压将使元器件损坏。为此，在主电路设置了电压检测电路，当电压过高时，通过泵升限制保护环节，使开关管Vb导通，使电机制动时释放的电能在电阻Rb上消耗掉。 1.2.5 变频的实现 S1 S4 S5 S2 S3 S6 U V Ed W 561 UUV UVW UWU 612 123 234 345 456 561 612 三相逆变电路 Ed 电机 调节逆变开关管的通断速度，即可实现交流电的频率f调节！ IGBT的特点： 耐压高，可达到1200V 开关频率高达30 ~ 40KHZ 驱动电路简单，电流小，功耗很少 能承受电流大 1.2.6 绝缘栅双极型晶体管 IGBT 变频器主要利用了 IGBT 的开关功能： 其开通和关断是由栅极（G）和发射极（e）间的电压UGE 控制 当UGE 为正且大于开启电压UT 时，IGBT 导通。 当UGE 为零或者为负电压时 ，IGBT 随即关断。 1.2.7 变频器的控制方式 变频器控制的核心 为了保持电动机的负载能力，应保持气隙主磁通Φm不变，只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，从而获得理想的调速效果。 异步电动机转矩公式 T=KmΦI2cosφ2 （转矩常数Km，转子电流I2，转子电路功率因素cosφ2） 得T∝Φ，即“恒磁通变频调速”属于“恒转矩调速方式”。 U/F控制：