變頻器的原理

變頻器的原理及應(yīng)用今天和大家一起學(xué)習(xí)關(guān)于變頻器的原理及應(yīng)用技術(shù)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，有什么疑問(wèn)自己先做好記錄，待課后咱們?cè)僖黄疬M(jìn)行交流，謝謝大家。變頻器的組成變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過(guò)改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”根據(jù)控制原理變頻器大致可分為-5個(gè)部分：:二匚」直一交變換根據(jù)控制原理變頻器大致可分為-5個(gè)部分：:二匚」直一交變換1、整流:1、整流:圖1：交一直一交變頻器主電路將市電AC220V/AC380V經(jīng)整流橋堆整流濾波后得到直流母線電壓DC310V/DC540V，濾波電容的容量根據(jù)變頻器功率的大小均有不同配置。2、充電:因考慮到電容在儲(chǔ)能的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大電流沖擊，在整流橋與電容之間串聯(lián)一個(gè)功率電阻，以限制在充電的瞬間大電流，待電容電壓滿足母線電壓時(shí)開(kāi)關(guān)電源工作，旁路接觸器吸合（可控硅導(dǎo)通）將該電阻短接。電阻阻值和功率隨電容容量變化，電容容量越大則充電電阻功率越大。3、 逆變：逆變部分現(xiàn)在所用的器件均為IGBT，這種絕緣柵極型功率管，具有大電流、高耐壓和功耗小等優(yōu)點(diǎn)。三相輸出由三組共六只IGBT組成，隨著控制部分輸出的PWM方波有序?qū)?，控制門極限制電壓土20V，采用光電耦合器隔離，為了讓IGBT可靠關(guān)斷一般門極控制采用負(fù)電壓使其截止，正電壓導(dǎo)通。如圖2所示常態(tài)光耦的初級(jí)為低電平時(shí)門極為-10V關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)門極為+15V導(dǎo)通。六組驅(qū)動(dòng)當(dāng)中如有任意一組損壞或驅(qū)動(dòng)不良都有可能引起變頻器異常（如缺相、輸出不平衡等故障）。4、 能耗：在變頻器使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)的情況，發(fā)電狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的能量均會(huì)反饋到變頻器，使變頻器母線電壓升高，如該過(guò)程持續(xù)則可能導(dǎo)致變頻器內(nèi)部元器件因過(guò)電壓而燒毀。那么在這種情況下變頻器就需要將多余的能量釋放，當(dāng)控制部分檢測(cè)到變頻器母線電壓高過(guò)閥值，則能耗部分開(kāi)始工作，直到母線電壓低于閥值時(shí)關(guān)斷，

從而很好的保護(hù)了變頻器。目前還有一種更好的方式可將多余的能量反饋給電網(wǎng)，可使資源進(jìn)一步得到利用。5、主控:主控部分主要是由CPU、人機(jī)界面、A/D轉(zhuǎn)換及I/O組成。主控部分除了控制變頻器輸出外還監(jiān)視本機(jī)實(shí)時(shí)變化以做出相應(yīng)得保護(hù)措施，如過(guò)電流保護(hù)即負(fù)載電流達(dá)到電機(jī)額定電流2倍時(shí)變頻器則給出報(bào)警型號(hào)并停止輸出，以更好的保護(hù)電機(jī)。（當(dāng)然還有其它的保護(hù)過(guò)溫度保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、缺相保護(hù)等等）I/O部分主要是提供與外部設(shè)備連接的開(kāi)關(guān)量輸入輸出信號(hào)，以便于和外部設(shè)備連接，另外還支持外部通信及模擬量控制。人機(jī)部分主要是用來(lái)給用戶更具不同工藝和不同負(fù)載類型設(shè)置不同的控制方式，使變頻器滿足控制條件。像其內(nèi)置PID、簡(jiǎn)易PLC等控制讓使用者能夠更好的發(fā)揮與利用。變頻器的保護(hù)功能變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。由于變頻器大量的使用了各種半導(dǎo)體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等，要想保證變頻器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。超出條件則必須立刻或延時(shí)停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重新開(kāi)始工作，如保護(hù)失效或動(dòng)作延遲將導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)不可恢復(fù)性損害?，F(xiàn)在通用變頻器不但在產(chǎn)品性能上有很大提高，而且自診斷功能、報(bào)警及保護(hù)功能也非常齊全，熟悉這些功能對(duì)于正確使用變頻器極其重要。逆變器過(guò)載熔斷器燒斷存儲(chǔ)器出錯(cuò)逆變器過(guò)載熔斷器燒斷存儲(chǔ)器出錯(cuò)通訊出錯(cuò)CPU出錯(cuò)自整定出錯(cuò)過(guò)電壓欠電壓散熱板過(guò)熱外部報(bào)警輸入變器過(guò)熱動(dòng)機(jī)過(guò)載變頻器選型一選型原則考慮變頻器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，變頻器選型保留適當(dāng)?shù)挠嗔渴潜匾?。要?zhǔn)確選型，必須要把握以下幾個(gè)原則：（1） 充分了解控制對(duì)象性能要求。一般來(lái)講如對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要求較高的場(chǎng)合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可（2） 了解負(fù)載特性，如是通用場(chǎng)合，則需確定變頻器是3型還是P型了解所用電機(jī)主要銘牌參數(shù)：額定電壓、額定電流。（3） 確定負(fù)載可能出現(xiàn)的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機(jī)額定電流，則按適配電機(jī)選擇對(duì)應(yīng)變頻器，考慮成本因素，如選用的是通用變頻器，則可以選擇P型機(jī)。（4） 以下情況要考慮容量放大一檔：1、 長(zhǎng)期高溫大負(fù)荷2、 異?；蚬收贤C(jī)會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場(chǎng)3、 目標(biāo)負(fù)載波動(dòng)大4、 現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)長(zhǎng)期偏低而負(fù)載接近額定5、 繞線電機(jī)、同步電機(jī)或多極電機(jī)（6極以上）（5）充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎(chǔ)對(duì)于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個(gè)原則：以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場(chǎng)合，如：賓館中央空調(diào)、電機(jī)功率大于55KW以上電網(wǎng)品質(zhì)惡劣或容量偏小的場(chǎng)合如不選用可能會(huì)造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機(jī)以下情況要選用交流輸出電抗器、變頻器到電機(jī)線路超過(guò)100米（一般原則）以下情況一般要選用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻提升負(fù)載頻繁快速加減速大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運(yùn)行電流小于加速電流的設(shè)備）（6）變頻器應(yīng)用的行業(yè)及設(shè)備1、 通用變頻器：紡織絕大多數(shù)設(shè)備、冶金輔助風(fēng)機(jī)水泵、輥道、高爐卷?yè)P(yáng)石化用風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)、電梯門機(jī)、起重行走、供水、油田用風(fēng)機(jī)、水泵、抽油機(jī)、空壓機(jī)、電廠風(fēng)機(jī)水泵、傳送帶、市政鍋爐、污水處理、部分拉絲機(jī)牽引、水泥、陶瓷、玻璃生產(chǎn)線全線、傳送帶礦山風(fēng)機(jī)泵、卷煙制絲、低速造紙及配套風(fēng)機(jī)水泵、制漿。2、 矢量變頻器：紡織有張力控制場(chǎng)合需使用、冶金各種主軋線、飛剪、電梯、起重提升、拉絲機(jī)的收放卷、凹版印刷、礦山提升機(jī)、卷煙成型包裝、高速造紙、切紙機(jī)、復(fù)卷機(jī)。變頻器使用注意事項(xiàng)嚴(yán)禁將變頻器的輸出端子U、V、W連接到AC 電源上。變頻器要正確接地，接地電阻小于10Q。變頻器存放兩年以上，通電時(shí)應(yīng)先用調(diào)壓器逐漸升高電壓。存放半年或一年應(yīng)通電運(yùn)行一天。變頻器斷開(kāi)電源后，待幾分鐘后方可維護(hù)操作，直流母線電壓（P+，P-）應(yīng)在25V以下。避免變頻器安裝在產(chǎn)生水滴飛濺的場(chǎng)合。不準(zhǔn)將P+、P-、PB任何兩端短路。主回路端子與導(dǎo)線必須牢固連接。變頻器驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，建議選用變頻電機(jī)。變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)長(zhǎng)期超過(guò)50HZ運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證電機(jī)軸承等機(jī)械裝置在使用的速度范圍內(nèi)，注意電機(jī)和設(shè)備的震動(dòng)、噪音。變頻器驅(qū)動(dòng)減速箱、齒輪等需要潤(rùn)滑機(jī)械裝置，在長(zhǎng)期低速運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意潤(rùn)滑效果。變頻器在一確定頻率工作時(shí)，如遇到負(fù)載裝置的機(jī)械共振點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置跳躍頻率避開(kāi)共振點(diǎn)。變頻器與電機(jī)之間連線過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)加輸出電抗器。嚴(yán)禁在變頻器的輸入側(cè)使用接觸器等開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行頻繁啟停操作。電機(jī)首次使用或長(zhǎng)期放置后使用，必須對(duì)電機(jī)進(jìn)行絕緣檢測(cè)。使用500V電壓型兆