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第1章变频器和调速系统的认知 1 .1变频调速的认知 1 .2变频器的选用 1 .3变频器的安装 1 .4变频器的调试 1 .5变频器的维护与险修 1 .1变频调速的认知 任务目标 (1)了解变频器的行业应用。 (2)熟悉变频器的铭牌与结构。 (3)理解通用变频器的工作原理。 任务引入 随着工农业生产对调速性能要求的不断提高和电力电子、微电子及计算机控制等技术的迅速发展，变频调速技术日趋成熟，传统的直流调速系统将逐渐被变频调速系统所取代，其框图分别如图1-1、图1-2所示，变频调速是通过变频器来实现的，那么变频器是由哪些部分组成的?它是如何实现变频调速的? 1 .1变频调速的认知 相关知识点 一、通用变频器的组成 1.变频器的外部特征 从外部结构来看，通用变频器有开启式和封闭式两种。开启式的散热性能较好，接线端子外露，适合于电气柜内的安装;封闭式的接线端子全在内部，须打开面盖才能看见。以西门子MM440封闭式系列变频器为例，变频器的外观如图1-3所示。 2.变频器的铭牌 通用变频器的铭牌主要包含型号(订货号)、输入电源规格、最大输出电流等内容，使用变频器必须遵循铭牌上的有关说明。以西门子MM440系列变频器为例，变频器的铭牌如图1-4所示。 1 .1变频调速的认知 其中，变频器型号说明如图1-5所示。 3.变频器的内部结构 变频器是把电压、频率固定的交流电变成电压、频率可调的交流电的一种电力电子装置，其实际电路相当复杂，图1-6所示为变频器的内部组成框图。 从图1-6中可以看出，变频器内部主要由以下几部分组成。 1)控制通道 (1)面板①—主要用于近距离基本控制与显示; 1 .1变频调速的认知 (2)外接控制端子②和③—主要用于远距离、多功能控制; (3)通信接口④—主要用于多电动机、系统控制。 2)主控电路部分 主控电路部分主要用来处理各种外部控制信号、内部检测信号以及用户对变频器的参数设定信号等，实现变频器的各种控制功能和保护功能，是变频器的控制中心。 3)控制电源部分 控制电源部分主要由主控电路、外控电路等部分提供稳压电源。 1 .1变频调速的认知 4)采样及检测电路部分 采样电路的主要作用是提供控制用数据和保护采样。尤其是在进行矢量控制时，必须测定足够的数据，提供给主控电路部分进行矢量运算。 5)驱动电路部分 驱动电路部分的主要作用是产生逆变器开关管的驱动信号，受主控电路控制。 1 .1变频调速的认知 6)主电路部分 主电路部分主要包括整流和逆变两个主要功率变换部分，三相交一直一交变频器主电路的基本组成如图1-7所示，电网电压由输入端(R, S, T)接人变频器，经整流器整流成直流电压，然后由逆变器逆变成电压、频率可调的交流电压，从输出端(U, V, W)输出到交流电动机。 (1)整流单元(VD1~VD6)。三相不控整流电路由电力二极管VD，一VDT组成整流桥，将三相交流电整流成直流。滤波电容Cd起储能和滤波作用，其平均直流电压可用下式表示: (1.1) 1 .1变频调速的认知 式中，队为电源的线电压。 (2)逆变单元(VT1~VT6)。由逆变管VT1~VT6组成三相逆变桥， VT1~VT6交替通断，将整流后的直流电压变成交流电压。目前常用的逆变管有功率晶体管(GTR)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。 整流单元和逆变单元的电力电子器件，是变频器主电路部分的核心，在使用时要参照有关使用手册。 二、变频调速基本原理 交流异步电动机的转速表达式 n=60f(1-s)/D (1.2) 1 .1变频调速的认知 式中，n为异步电动机的转速(r/min) ;为定子电源频率(Hz); S为电动机转差率;P为电动机极对数。 由式(1. 2)可知，转速n与频率J.成正比，只要改变频率J.即可改变电动机的转速，当频率f在0~50 Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。 变频器就是通过改变电动机的电源频率实现速度调节的。 三、变频器的分类 变频器的分类方法很多，下面简单介绍几种主要的分类方法。 1 .1变频调速的认知 1.按变换环节分类 1)交一交变频器 交一交变频器的原理框图如图1-8所示，它把恒压恒频(CVCF)的交流电直接变换成变压变频(VVVF)的交流电。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高，但其连续可调的频率范围较窄，输出频率一般为额定频率的1/2以下，电网功率因数较低，主要应用于低速大功率的拖动系