變頻器知識簡介PPT課件

1、變頻器知識簡介 變頻器基礎(chǔ)變頻器基礎(chǔ) 知識培訓知識培訓 變頻器知識簡介 內(nèi)容大綱內(nèi)容大綱: 變頻器知識簡介 變頻器知識簡介 前言二 首先、首先、 十一五規(guī)劃中，建設(shè)節(jié)約型社會是今后發(fā)展的一項重要內(nèi)容。有十一五規(guī)劃中，建設(shè)節(jié)約型社會是今后發(fā)展的一項重要內(nèi)容。有 效地利用能源、節(jié)約能源是建設(shè)節(jié)約型社會的具體體現(xiàn)。效地利用能源、節(jié)約能源是建設(shè)節(jié)約型社會的具體體現(xiàn)。 電動機是公認的耗電大戶，其占整個國民經(jīng)濟用電量的電動機是公認的耗電大戶，其占整個國民經(jīng)濟用電量的6 6成以上，對它進行節(jié)成以上，對它進行節(jié) 能改造，潛力巨大。要建設(shè)節(jié)約型社會，是我們必須要做的工作內(nèi)容。大力能改造，潛力巨大。要建設(shè)節(jié)約型社

2、會，是我們必須要做的工作內(nèi)容。大力 推廣變頻調(diào)速技術(shù)是實現(xiàn)這一目標的必要手段，它也是交流電動機節(jié)能改造推廣變頻調(diào)速技術(shù)是實現(xiàn)這一目標的必要手段，它也是交流電動機節(jié)能改造 的工作重點。的工作重點。 其次、其次、 高壓變頻器的發(fā)展背景及其重要意義高壓變頻器的發(fā)展背景及其重要意義 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技 術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展 趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，

3、提高產(chǎn)品質(zhì)趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì) 量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)， 以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的 調(diào)速方式。調(diào)速方式。 以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點很多，以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點很多， 諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近

4、年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變 這一現(xiàn)狀，如這一現(xiàn)狀，如IGBTIGBT、IGCTIGCT、SGCTSGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異， 可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)PWMPWM逆變，甚至是逆變，甚至是PWMPWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程 度的提高度的提高。 變頻器知識簡介 變頻器的用途 變頻器（變頻器（frequency changer / frequency frequency changer / frequency converterconverter）是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。

5、此）是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。此 外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。過去，變頻器外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。過去，變頻器 一般被包含在電動發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備中。隨一般被包含在電動發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器等電氣設(shè)備中。隨 著半導體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨立的著半導體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨立的 變頻器。變頻器。 變頻器通常包含變頻器通常包含2 2個組成部分：整流器（個組成部分：整流器（rectifierrectifier） 和逆變器（和逆變器（InverterInverter）。其中，整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)）。其中，整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)

6、換為直流電，逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電。換為直流電，逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電。 除了這除了這2 2個部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池。個部分之外，變頻器還有可能包含變壓器和電池。 其中，變壓器用來改變電壓并可以隔離輸入其中，變壓器用來改變電壓并可以隔離輸入/ /輸出的電路，輸出的電路， 電池用來補償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失電池用來補償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失 ！ 變頻器知識簡介 50HZ380V50HZ380V的市電經(jīng)過整流濾波環(huán)節(jié)后成為直流電，再經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)變成了頻的市電經(jīng)過整流濾波環(huán)節(jié)后成為直流電，再經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)變成了頻 率和幅度都可調(diào)的交流電。在變頻

7、器主回路中電能經(jīng)過了交流率和幅度都可調(diào)的交流電。在變頻器主回路中電能經(jīng)過了交流 直流直流 交交 流的變換，所以這類變頻器稱作交流的變換，所以這類變頻器稱作交 直直 交類變頻器交類變頻器( (最常用到的）。最常用到的）。 變頻器知識簡介 按國際慣例和我國國家標準對電壓等級的劃分，對供電電壓按國際慣例和我國國家標準對電壓等級的劃分，對供電電壓10KV10KV時稱高壓，時稱高壓，1kV1kV 10KV10KV時稱中壓。我們習慣上也把額定電壓為時稱中壓。我們習慣上也把額定電壓為6kV6kV或或3kV3kV的電機稱為的電機稱為“高壓電機高壓電機”。 一、根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分類：一、根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分類：

8、1. 1. 交交- -直直- -交變頻器先將頻率固定的交流電交變頻器先將頻率固定的交流電“整流整流”成直流電，再把直流電成直流電，再把直流電“逆變逆變”成頻成頻 率任意可調(diào)的三相交流電。率任意可調(diào)的三相交流電。 2. 2. 交交- -交變頻器把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電（轉(zhuǎn)換前后的相交變頻器把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電（轉(zhuǎn)換前后的相 數(shù)相同）。數(shù)相同）。 二、根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)（濾波方式）分類：二、根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)（濾波方式）分類： 1. 1. 電壓型變頻器其儲能元件為電容器。中、小容量變頻器以電壓型變頻器為主。電壓型變頻器其儲能元件為電容器。

9、中、小容量變頻器以電壓型變頻器為主。 2. 2. 電流型變頻器其儲能元件為電感線圈。電流型變頻器其儲能元件為電感線圈。 三、根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類：三、根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類： 1. 1. 脈寬調(diào)制（脈寬調(diào)制（SPWMSPWM）變頻器）變頻器 電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實現(xiàn)的。中、小容量電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實現(xiàn)的。中、小容量 的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。 2. 2. 脈幅調(diào)制（脈幅調(diào)制（PAMPAM）變頻器）變頻器 電壓的大小是通過調(diào)節(jié)直流電壓幅值來實現(xiàn)的。電壓的大小是通過調(diào)節(jié)直流電壓幅值來實現(xiàn)的。 四、根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類：四、

10、根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類： 1. 1. 三進三出變頻器三進三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此 類。類。 2. 2. 單進三出變頻器單進三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電。家用電器里變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電。家用電器里 的變頻器均屬此類，通常容量較小的變頻器均屬此類，通常容量較小。 變頻器知識簡介 變頻器的分類 按照不同的分類標準，變頻器可以分為若干類別。 1、按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型和電 流型變頻器； 2、按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM、PW

11、M控制變頻 器； 3、按照工作原理分類，主要分為V/F控制變頻器、 轉(zhuǎn)差控制變頻器和矢量控制變頻器等； 4、按照用途分類，主要分為通用變頻器、專用變頻 器等。 變頻器知識簡介 變頻器在各行業(yè)中的應用 變頻器知識簡介 國內(nèi)高壓變頻器的現(xiàn)狀 目前，在國內(nèi)有大量的低壓變頻器廠商，其大部分為目前，在國內(nèi)有大量的低壓變頻器廠商，其大部分為AC380VAC380V的中小功率產(chǎn)品，而的中小功率產(chǎn)品，而 在高壓大功率變頻器方面，卻為數(shù)不多。能夠研制、生產(chǎn)、并提供服務的高壓變頻器在高壓大功率變頻器方面，卻為數(shù)不多。能夠研制、生產(chǎn)、并提供服務的高壓變頻器 廠商，僅有少數(shù)的具備科研能力或資金實力的個別企業(yè)。廠商，僅

12、有少數(shù)的具備科研能力或資金實力的個別企業(yè)。 國內(nèi)僅有少部分的中、高壓電機進行了變頻調(diào)速改造，且普通采用國內(nèi)僅有少部分的中、高壓電機進行了變頻調(diào)速改造，且普通采用V/fV/f控制方式。高壓控制方式。高壓 變頻器的品種和性能還處于發(fā)展階段，每年市場仍需大量進口。這些狀況主要表現(xiàn)在變頻器的品種和性能還處于發(fā)展階段，每年市場仍需大量進口。這些狀況主要表現(xiàn)在 如下幾個方面：如下幾個方面： 1 1、 國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領(lǐng)國內(nèi)市場，并加快了本地化的步伐。國外各大品牌的產(chǎn)品正加緊占領(lǐng)國內(nèi)市場，并加快了本地化的步伐。 2 2、 具有研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的企業(yè)少。具有研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的企業(yè)少。 3 3

13、、 國產(chǎn)高壓變頻器的功率等級較低，目前不超過國產(chǎn)高壓變頻器的功率等級較低，目前不超過3500KW3500KW。 4 4、 國內(nèi)高壓變頻器的技術(shù)標準還有待規(guī)范。國內(nèi)高壓變頻器的技術(shù)標準還有待規(guī)范。 5 5、 與高壓變頻器相配套的產(chǎn)業(yè)很不發(fā)達。與高壓變頻器相配套的產(chǎn)業(yè)很不發(fā)達。 6 6、 生產(chǎn)工藝落后，勉強滿足變頻器產(chǎn)品的技術(shù)要求，但是價格低廉。生產(chǎn)工藝落后，勉強滿足變頻器產(chǎn)品的技術(shù)要求，但是價格低廉。 7 7、 變頻器中使用的功率半導體，驅(qū)動電路，電解電容等關(guān)鍵器件完全依賴進口。變頻器中使用的功率半導體，驅(qū)動電路，電解電容等關(guān)鍵器件完全依賴進口。 8 8、 與發(fā)達國家的技術(shù)差距在縮小，具有自主知

14、識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品正應用在國民經(jīng)濟中。與發(fā)達國家的技術(shù)差距在縮小，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品正應用在國民經(jīng)濟中。 9 9、 已經(jīng)研制出具有瞬時掉電再恢復、故障再恢復等功能的變頻器。已經(jīng)研制出具有瞬時掉電再恢復、故障再恢復等功能的變頻器。 1010、能夠進行四象限運行的高壓變頻器尚在研究與開發(fā)中。、能夠進行四象限運行的高壓變頻器尚在研究與開發(fā)中。 變頻器知識簡介 國外高壓變頻器的現(xiàn)狀 國外各大品牌的變頻器生產(chǎn)商，均形成了系列化的產(chǎn)品，其控 制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。幾乎所有的產(chǎn)品均具有矢量控制功能，完 善的工藝水平也是國外品牌的一大特點。目前，在發(fā)達國家，只要有 電機的場合，就會同時有變頻器的存在。其現(xiàn)階段

15、發(fā)展情況主要表現(xiàn) 如下： 1、技術(shù)開發(fā)起步早，并具有相當大的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。 2、能夠提供特大功率的變頻器，目前已超過10000KW。 3、變頻調(diào)速產(chǎn)品的技術(shù)標準比較完備。 4、與變頻器相關(guān)的配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)初具規(guī)模。 5、能夠生產(chǎn)變頻器中的功率器件，如IGBT、IGCT、SGCT等。 6、高壓變頻器在各個行業(yè)中被廣泛應用，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。 7、產(chǎn)品國際化，當?shù)鼗觿　?8、新技術(shù)，新工藝層出不窮，并被大量的、快速的應用于產(chǎn)品中。 9、目前，沒有10KV產(chǎn)品。 變頻器知識簡介 交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合，機電一體的綜合技術(shù)，既要處理巨大電交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合，機電一體的綜合技術(shù)，既

16、要處理巨大電 能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它必 定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題，定會分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題， 后者要解決的軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩后者要解決的軟硬件控制問題。因此，未來高壓變頻調(diào)速技術(shù)也將在這兩 方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為：方面得到發(fā)展，其主要表現(xiàn)為： 1 1、高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。、高壓變頻器將朝著大功率，小型化，輕型化的方向發(fā)展。 2 2、高壓變頻器將向

17、著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩、高壓變頻器將向著直接器件高壓和多重疊加（器件串聯(lián)和單元串聯(lián)）兩 個方向發(fā)展。個方向發(fā)展。 3 3、更高電壓、更大電流的新型電力半導體器件將應用在高壓變頻器中。、更高電壓、更大電流的新型電力半導體器件將應用在高壓變頻器中。 4 4、現(xiàn)階段，、現(xiàn)階段，IGBTIGBT、IGCTIGCT、SGCTSGCT仍將扮演著主要的角色，仍將扮演著主要的角色，SCRSCR、GTOGTO將會退出將會退出 變頻器市場。變頻器市場。 5 5、無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應用將趨、無速度傳感器的矢量控制、磁通控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等技術(shù)的應用將趨

18、于成熟。于成熟。 6 6、全面實現(xiàn)數(shù)字化和自動化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自、全面實現(xiàn)數(shù)字化和自動化：參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；過程自優(yōu)化技術(shù)；故障自 診斷技術(shù)。診斷技術(shù)。 7 7、應用、應用3232位位MCUMCU、DSPDSP及及ASICASIC等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。等器件，實現(xiàn)變頻器的高精度，多功能。 8 8、相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會分工將更加明顯。、相關(guān)配套行業(yè)正朝著專業(yè)化，規(guī)?；l(fā)展，社會分工將更加明顯。 變頻器知識簡介 變頻器生產(chǎn)廠家簡介變頻器生產(chǎn)廠家簡介 變頻器在中國有巨大的需求潛力。根據(jù)變頻器在中國有巨大的需求潛力。根據(jù)1997年原國家經(jīng)貿(mào)委調(diào)

19、查數(shù)據(jù)，全年原國家經(jīng)貿(mào)委調(diào)查數(shù)據(jù)，全 國潛在變頻器市場約國潛在變頻器市場約12001800億元。而截止億元。而截止2000年，國內(nèi)累計推廣應用變頻年，國內(nèi)累計推廣應用變頻 調(diào)速裝置調(diào)速裝置8001200萬萬kw，約，約80120億元，僅占潛在市場的億元，僅占潛在市場的7%左右?；诖?，左右?；诖耍?美、日以及歐洲的各大變頻生產(chǎn)公司幾乎全部云集中國市場，外資變頻器一度美、日以及歐洲的各大變頻生產(chǎn)公司幾乎全部云集中國市場，外資變頻器一度 占據(jù)了占據(jù)了95%以上的中國變頻器市場份額以上的中國變頻器市場份額 2002年，機械工業(yè)信息研究院產(chǎn)業(yè)與市場研究所市場研究部借助相關(guān)媒體年，機械工業(yè)信息研究院產(chǎn)

20、業(yè)與市場研究所市場研究部借助相關(guān)媒體 進行了大型的變頻器用戶調(diào)查，其中對品牌進行了專項的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示進行了大型的變頻器用戶調(diào)查，其中對品牌進行了專項的調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示 ，排名前，排名前10的品牌中，除一家為國產(chǎn)品牌外，其余皆為外國品牌。其中日本品的品牌中，除一家為國產(chǎn)品牌外，其余皆為外國品牌。其中日本品 牌占去牌占去6個席位，分別是富士、三菱、安川、歐姆龍、松下以及日立。歐美品牌個席位，分別是富士、三菱、安川、歐姆龍、松下以及日立。歐美品牌 西門子、西門子、ABB、施耐德入圍前、施耐德入圍前10，其中西門子位居前，其中西門子位居前10榜首。榜首。 從市場產(chǎn)品構(gòu)成來看，大功率占市場份額的

21、從市場產(chǎn)品構(gòu)成來看，大功率占市場份額的5-10%，中小功率占，中小功率占90-95%。 歐美品牌的變頻器多集中在大功率變頻器方面，歐美品牌的變頻器多集中在大功率變頻器方面，20KW以上的變頻器基本由德國以上的變頻器基本由德國 西門子、美國西門子、美國AB、GE、羅賓康、羅賓康、ABB等所壟斷。而中小容量變頻器的等所壟斷。而中小容量變頻器的85%為為 日本產(chǎn)品占領(lǐng)，如富士、安川、三肯、日立、東芝、三菱、松下等。搶占市場日本產(chǎn)品占領(lǐng)，如富士、安川、三肯、日立、東芝、三菱、松下等。搶占市場 ，實力品牌各顯其能，實力品牌各顯其能。 變頻器知識簡介 變頻器的應用案例變頻器的應用案例 實實例例 1、空調(diào)類

22、負載、空調(diào)類負載 北京麗都假日飯店動力中心是一個集中供冷、供熱的工廠，安裝有北京麗都假日飯店動力中心是一個集中供冷、供熱的工廠，安裝有 20噸噸/小時蒸小時蒸 汽鍋爐汽鍋爐3臺，臺，300萬大卡溴化鋰制冷機萬大卡溴化鋰制冷機4臺，負責動力廠周圍的麗都假日飯店、燕翔臺，負責動力廠周圍的麗都假日飯店、燕翔 飯店、新萬壽賓館、國際學校、日本學校、德國學校及麗都飯店宿舍、托兒所、公飯店、新萬壽賓館、國際學校、日本學校、德國學校及麗都飯店宿舍、托兒所、公 園等涉外飯店、賓館、公寓、學校的供熱、供冷，供熱面積園等涉外飯店、賓館、公寓、學校的供熱、供冷，供熱面積30萬平方米、供冷面積萬平方米、供冷面積 20

23、萬平方米。萬平方米。91年，對水泵制冷機、引風機采用變頻控制，節(jié)電明顯，一般在年，對水泵制冷機、引風機采用變頻控制，節(jié)電明顯，一般在30 60%，年節(jié)電，年節(jié)電17.5萬萬KW，優(yōu)于其他調(diào)速方式。廣州市鳴泉居度假村在冷熱水、噴泉，優(yōu)于其他調(diào)速方式。廣州市鳴泉居度假村在冷熱水、噴泉 等設(shè)施上采用了變頻調(diào)速控制，節(jié)電效果非常好。深圳市的東華假日酒店的空調(diào)也等設(shè)施上采用了變頻調(diào)速控制，節(jié)電效果非常好。深圳市的東華假日酒店的空調(diào)也 采用了變頻調(diào)速，節(jié)電顯著、房間溫度適度。采用了變頻調(diào)速，節(jié)電顯著、房間溫度適度。 實例實例 2、泵類負載、泵類負載 泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、沙泵等，有低壓中小泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、沙泵等，有低壓中小 容量，也