變頻器的基本組成和原理.ppt

1、1-1,SIMOVERT MASTERDRIVES 矢量控制 （背景知識(shí)）,1-2,變頻器基本組成和原理,補(bǔ)-1,1-3,1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法什么是變頻調(diào)速,補(bǔ)-2,1-4,ASM,AC,AC,ASM,400V 50Hz,400v 50Hz 1450 1/min,0V.mains 0f.mainsf.max,400v 50Hz 1450 1/min,同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速,f- 頻率 p- 極對(duì)數(shù) s- 滑差,(1-s),感應(yīng)電機(jī)工作原理（公頻電源/變頻器）,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in C

2、hina,2-1,n =60,p,f,n =60,p,f,0,1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法什么是變頻調(diào)速,1-5,1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法,補(bǔ)-3,1-6,1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法,補(bǔ)-4,1-7,1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法,補(bǔ)-5,1-8,1/8的逆變器額定電流 電機(jī)額定電流,電機(jī),變頻器結(jié)構(gòu)框圖,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-2,2.變頻器的總體結(jié)構(gòu),在中、小容量變頻器中應(yīng)用得最廣泛的是“交直交”電壓型變頻器,1-9,2.變頻器的總體結(jié)構(gòu),補(bǔ)-6,1-10,2.變頻器的總體結(jié)構(gòu),

3、補(bǔ)-7,1-11,狀態(tài) 切換,特殊 狀態(tài),晶閘管號(hào)(=導(dǎo)通),電機(jī)電勢(shì),合成電勢(shì),逆變器工作原理,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-18,3. 逆變器的工作原理,1-12,狀態(tài)切換,狀態(tài)切換,全導(dǎo)通狀態(tài)逆變器輸出電壓,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-19,3. 逆變器的工作原理,1-13,例如,基波,5次諧波,逆變器輸出電壓/基波與諧波含量,SIMOV

4、ERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-20,3. 逆變器的工作原理,1-14,調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓rms值,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-21,3. 逆變器的工作原理,1-15,低脈沖頻率,高脈沖頻率,電機(jī)電流/脈沖頻率的影響,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens ,2-22,3. 逆變器的工作原理,1-16,波形跟蹤示例/變頻器輸出電壓，電流,

5、SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-23,3. 逆變器的工作原理,1-17,阻性負(fù)載逆變器電流,感性負(fù)載逆變器電流,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管4“導(dǎo)通”,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管1“導(dǎo)通”,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管4“導(dǎo)通”,逆變器中續(xù)流二極管的作用,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-24,3. 逆變器的工作原理,1-18,邊緣觸發(fā)調(diào)制,修正的空間 矢量調(diào)制

6、,空間矢量調(diào)制,邊緣觸發(fā)調(diào)制 最大調(diào)制深度 = 96% 當(dāng)電源電壓為 400V時(shí)， V.rms.1.max = 401V,空間矢量調(diào)制 當(dāng)電源電壓為400V時(shí)，計(jì)算示例：,切換到修正的空間矢量調(diào)制取決于設(shè)定的脈沖頻率 (在功能圖中; f.p = 2.5KHz),調(diào)制深度,調(diào)制方式，調(diào)制深度與輸出電壓,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-25,3. 逆變器的工作原理,1-19,波形跟蹤示例/空間矢量調(diào)制,邊緣觸發(fā)調(diào)制,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens A

7、utomation and Drives Training Center in China,2-26,3. 逆變器的工作原理,1-20,Rms值：Z.rms=75%,Rms值：Z.rms=25%,指針位置：15度,指針位置：30度,指針位置：30度,異步空間矢量調(diào)制,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-27,3. 逆變器的工作原理,1-21,恒定頻寬,可變頻寬,瞬時(shí)值控制/脈寬調(diào)制,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Dri

8、ves Training Center in China,2-28,3. 逆變器的工作原理,1-22,4.變頻器內(nèi)部的主電路,濾波及限流電路,補(bǔ)-8,1-23,4.變頻器內(nèi)部的主電路,補(bǔ)-9,1-24,阻性負(fù)載逆變器電流,感性負(fù)載逆變器電流,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管4“導(dǎo)通”,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管1“導(dǎo)通”,晶閘管1“導(dǎo)通” 晶閘管4“導(dǎo)通”,逆變器中續(xù)流二極管的作用,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-24,4.變頻器內(nèi)部的主電路,1-25,4.變頻器內(nèi)部的主電路,能耗

9、電路由制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元Bv構(gòu)成,補(bǔ)-10,1-26,4.變頻器內(nèi)部的主電路,補(bǔ)-11,1-27,CONV 變頻器 INV 逆變器 R 整流器 P 制動(dòng)電阻 （直流母線）,變頻器配置/用制動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-5,4.變頻器內(nèi)部的主電路,1-28,直流母線電壓不可調(diào) V.DC=100% (100%=1.35V.phase-to-phase.mains) cos=觸發(fā)角的函數(shù) 方波電流,直流母線電壓可調(diào)（可控） 100%V.DC200%

10、(100%=1.35V.phase-to-phase.mains) -0.8cos+0.8 正弦電流 在回饋方式與電源斷電的情況下不會(huì)出現(xiàn)逆變顛覆,用整流/回饋單元實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-6,5. 主電路前端的改進(jìn),目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)能量回饋,1-29,6脈動(dòng)整流結(jié)構(gòu)框圖/諧波分量,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-7,5. 主電路前端

11、的改進(jìn),改進(jìn)目標(biāo)：提高電路的功率因數(shù)，減少諧波含量,1-30,6脈動(dòng)整流橋,12脈動(dòng)整流橋,12脈動(dòng)整流橋結(jié)構(gòu)框圖/諧波分量,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-8,5. 主電路前端的改進(jìn),1-31,AFE（有功前端）整流器結(jié)構(gòu)框圖/運(yùn)行原理,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-9,5. 主電路前端的改進(jìn),改進(jìn)目標(biāo)：提高電路的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)能量回饋,1-32

12、,COS 控制原理,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-10,5. 主電路的改進(jìn),1-33,5. 主電路的改進(jìn),近年來(lái)，有些公司推出了三電平低壓變頻器，在改善電流放形、減少對(duì)外界的干擾方 面*都取得了較好的效果。,補(bǔ)-12,1-34,補(bǔ)-13,1-35,5. 主電路的改進(jìn),補(bǔ)-14,1-36,6. 變頻器內(nèi)部的控制框圖,主控電路的任務(wù)：對(duì)內(nèi)控制電能變換，對(duì)外接受控制信號(hào)并輸出狀態(tài),補(bǔ)-15,1-37,6. 變頻器內(nèi)部的控制框圖,面板控制器：操作面板由顯示器和鍵盤輸入器構(gòu)成，不

13、同品牌變頻器的操作面扳各不相同。,1.數(shù)據(jù)顯示屏 (1)任功能預(yù)置時(shí)顯示功能碼和數(shù)據(jù)碼 (2)在運(yùn)行過(guò)程中用于顯示各種數(shù)據(jù)：電 流、電壓、轉(zhuǎn)速等； (3)在發(fā)生故障時(shí)，顯示故障原因的代碼。 2.鍵盤輸入器 (1)在進(jìn)行功能預(yù)置時(shí)輸入各功能的預(yù)置數(shù)據(jù) (2)在進(jìn)行面板操作時(shí)，輸人各項(xiàng)操作指令.,補(bǔ)-16,1-38,6. 變頻器內(nèi)部的控制框圖,外接給定與輸入控制端,補(bǔ)-17,1-39,6. 變頻器內(nèi)部的控制框圖,外接輸出控制端,補(bǔ)-18,1-40,隔離開關(guān),熔斷器,主接觸器,HF-濾波器（A1,B1),進(jìn)線電抗器,變頻器,運(yùn)動(dòng)控制,矢量控制,輸出電抗器 不允許 電機(jī),(1) (1)四個(gè)輸出電抗器；

14、鐵心或鐵氧體 取決于脈沖頻率,(2) (2)dv/dt - 濾波器，可以和電抗器結(jié)合 使用正弦濾波器，不帶輸出電抗器,(3) (3)輸出接觸器或隔離開關(guān),電機(jī),推薦的電路配置/輸入-輸出電路,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-11,7. 變頻器的外圍電路配置,1-41,Masterdrives 矢量控制,兩個(gè)輸出電抗器,無(wú)輸出電抗器,濾波器對(duì)于1LA5,6,8電機(jī),Masterdrives 運(yùn)動(dòng)控制,不帶輸出電抗器,正弦濾波器,只對(duì)于空間矢量調(diào)制!,不帶輸出電抗器,以上適用

15、于屏蔽電纜；非屏蔽電纜：1.33,dv/dt 一個(gè)濾波器 +兩個(gè)輸出電抗器 (I.max),dv/dt 一個(gè)濾波器 無(wú)輸出電抗器 (I.max),變頻器輸出電纜長(zhǎng)度/濾波器的影響,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-12,正弦濾波器,一個(gè)輸出電抗器,7. 變頻器的外圍電路配置,1-42,逆變器電流突變,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-13,7. 變頻器的

16、外圍電路配置,1-43,逆變器電流突變,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-14,VC: f.pulse3kHz 鐵氧體電抗器 最多4個(gè)電抗器串聯(lián) MC: 不允許接輸出電抗器,7. 變頻器的外圍電路配置,1-44,諧波輻值,電機(jī)電壓的畸變,SIMOVERTMASTERDRIVES,Siemens Automation and Drives Training Center in China,2-15,7. 變頻器的外圍電路配置,1-45,諧波輻值,無(wú)dv/dt濾波器,有dv/dt濾波器,電壓限制濾波器（dv/dt濾波器）的作用,SI