直流->振蕩電路->變壓器(隔離、變壓)->交流輸出
方波信號發(fā)生器使直流以50Hz的頻率突變,用正弦和準正弦的振蕩器,波形類(lèi)似于長(cháng)城的垛口,一上一下的方波,突變量約為5V;再經(jīng)過(guò)信號放大器使突變量擴大至12V左右;經(jīng)變壓器升壓至220V輸出
怎樣將直流電轉換成交流電?
有三種方法:
1、用直流電源帶動(dòng)直流電動(dòng)機----機械傳動(dòng)到交流發(fā)電機發(fā)出交流電;這是一種最古老的方法,但現在仍有人在用,特點(diǎn)是成本低,易維護。目前在大功率轉換中還在使用。
2、用振蕩器(就是目前市場(chǎng)上的逆變器);這是比較先進(jìn)的方法,成本高,多用于小功率變換;
3、機械振子變換器,其原理就是讓直流電流斷斷續續,通過(guò)變壓器后就能在變壓器的次級輸出交流電,這是一種比較老的方法,目前基本上已被淘汰。
現在日本發(fā)現一種有機物可以轉換
2交流電是指電壓或電流的幅值在0值附近震蕩,也就是有正有負,方向會(huì )發(fā)生變化,而并不一定是正弦的。
直流電也并不是恒定不變的,它的幅值也是可以變化的,但不會(huì )改變方向。也就是說(shuō)恒為正或恒為負。
在逆變器中不能單獨應用可控硅,它僅僅是起一個(gè)開(kāi)關(guān)作用,必須要由振蕩電路來(lái)控制可控硅的開(kāi)/關(guān)狀態(tài),得到方波形的交流電,再經(jīng)變壓、濾波,得到較純的正弦波交流電。
UPS電源(Uninterruptible Power System 不間斷電源系統)利用逆變電路,即用直流電驅動(dòng)一個(gè)振蕩器,產(chǎn)生交流振蕩,一般得到的是方波。如果經(jīng)過(guò)濾波電路去除50Hz的諧波,就能得到比較純的50Hz交流電。
變頻器1
1.1變頻技術(shù)的概念
1.常用的調速方法 變極調速、定子調壓調速、轉差離合器調速
2.變頻技術(shù)的概念 把直流電逆變成不同頻率的交流電,或是把交流電變成直流電再逆變成不同頻率的交流電,或是把直流電變成交流電再把交流電變成直流電等技術(shù)的總稱(chēng)。特點(diǎn):電能不變,只有頻率變。
3.變頻技術(shù)的發(fā)展 應交流電機無(wú)級調速的需要而誕生的。 自20世紀60年代以來(lái),電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著(zhù)一場(chǎng)革命,即交流調速取代直流調速、計算機數字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。電機變頻調速技術(shù)是當今節電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、失去技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調速以其優(yōu)異的調速起動(dòng)、制動(dòng)性能,高效率、高功率因數和節電效果,得到廣泛應用。
變頻調速技術(shù)是強弱電混合、機電一體的綜合性技術(shù),既要處理巨大電能的轉換(整流、逆變),又要處理信息的收集、交換和傳輸,因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高電壓大電流有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題,后者要解決控制模塊的硬、軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題
4.變頻調速的主要發(fā)展方向
(1)實(shí)現高水平的控制
(2)開(kāi)發(fā)清潔電能的變流器
(3)縮小裝置的尺寸
(4)高速度的數字控制
(5)模擬器與計算機輔助設計(CAD)技術(shù)
1.2變頻技術(shù)的類(lèi)型及用途
1.變頻技術(shù)的類(lèi)型主要有以下幾種
(1)交-直變頻技術(shù)(即整流技術(shù)) 通過(guò)整流元件實(shí)現功率轉換 。
(2)直-直變頻技術(shù)(即斬波技術(shù)) 通過(guò)改變電力電子器件的通斷時(shí)間即改變脈沖頻率或寬度,從而達到調節直流平均電壓的目的
(3)直-交變頻技術(shù)(即逆變技術(shù)) 利用功率開(kāi)關(guān)將直流電變成不同頻率的交流電。
(4)交-交變頻技術(shù)(即移相技術(shù)) 通過(guò)控制電力電子器件的導通與關(guān)斷時(shí)間,實(shí)現交流無(wú)觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)、調壓、調光、調速等的目的
2.變頻技術(shù)的主要用途
(1)標準50HZ電源 對頻率、電壓波形和幅值及電網(wǎng)干擾等有較高要求的。
(2)不間斷電源(UPS) 停電時(shí),將蓄電池的直流電逆變成50HZ的交流電,對設備臨時(shí)供電。
(3)中頻裝置 廣泛應用于金屬熔煉、感應加熱及機械零件的淬火。
(4)變頻調速 產(chǎn)生頻率、電壓可調的電源。
(5)節能降耗
1.3常用電力電子器件簡(jiǎn)介
1)晶閘管(SCR) 沒(méi)有自關(guān)斷能力,逆變時(shí)需要另設換流電路,造成電路結構復雜,增加變頻器成本。但由于元件容量大,在1000KVA以上的大容量變頻器中得到廣泛的應用。
2)門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GTO) 可通過(guò)門(mén)極信號控制導通和關(guān)斷。它是利用門(mén)極反向電流而獲得自關(guān)斷能力,屬于全控器件,無(wú)需換流電路。已經(jīng)逐步取代SCR。
3)電力晶體管(GTR) 是一種高反壓晶體管,具有自關(guān)斷能力,并有開(kāi)關(guān)時(shí)間短、飽和壓降低和安全工作區寬等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛用于交直流電機調速、中頻電源等電力變流裝置中。主要用作開(kāi)關(guān),工作于高電壓大電流的場(chǎng)合,一般為模塊化。
4)功率場(chǎng)效應管(MOSFET) 根據門(mén)極電壓的電場(chǎng)效應進(jìn)行導通與關(guān)斷的單極晶體管。具有自關(guān)斷能力強、驅動(dòng)功率小、工作速度高、無(wú)二次擊穿現象、安全工作區寬等。用于小容量變頻器中。
3)電力晶體管(GTR) 主要特點(diǎn):
輸出電壓 可以采用脈寬調制方式
載波頻率 較低(開(kāi)關(guān)時(shí)間較長(cháng))1.2-1.5KHZ
電流波形 高次諧波成分較大,噪聲大。
輸出轉矩 與工頻運行時(shí)相比,略有下降
5)絕緣柵雙極晶體管(IGBT) 集GTR和P-MOSFET的優(yōu)點(diǎn)于一身,具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、驅動(dòng)電路簡(jiǎn)單、通態(tài)電壓低、能承受高電壓大電流等優(yōu)點(diǎn)。目前中小容量變頻器新產(chǎn)品中都采用它。適于高壓的為HV-IGBT。
6)智能功率模塊(IPM) 是一種將功率開(kāi)關(guān)器件及其驅動(dòng)電路、保護電路等集成在同一封裝內的集成模塊。目前采用較多的是IGBT作為大功率開(kāi)關(guān)器件的模塊,器件模塊內集成了電流傳感器,可以檢測過(guò)電流及短路電流。具有過(guò)電流保護、過(guò)載保護以及驅動(dòng)電流電壓不足時(shí)的保護功能。
7)集成門(mén)極換流晶閘管(IGCT) 是一種中壓、大功率半導體開(kāi)關(guān)器件。它是將門(mén)極驅動(dòng)電路與門(mén)極換流晶閘管GCT集成于一體,集GTO和IGBT的優(yōu)點(diǎn)于一身。
2.1 變頻器的基本結構
主要由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節、逆變器)和控制電路組成。
整流器 將三相交流電轉換成直流電。
中間直流環(huán)節 中間直流儲能環(huán)節,在它和電動(dòng)機之間進(jìn)行無(wú)功功率的交換。
控制電路 常由運算電路、檢測電路、控制信號輸入/輸出電路和驅動(dòng)電路組成。主要任務(wù)是完成對逆變器的開(kāi)關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等,其控制方法可以采用模擬控制或數字控制。目前許多變頻器已經(jīng)采用微機來(lái)進(jìn)行全數字控制,采用盡可能簡(jiǎn)單的硬件電路,靠軟件來(lái)完成各種功能。
1.主控電路
2.控制電源、采樣及驅動(dòng)電路
3.整流電路和逆變電路
2.1.1 變頻器的主控電路
(1)基本任務(wù)
1)接受各種信號
2)進(jìn)行基本運算
3)輸出計算結果
(2)其他任務(wù)
1)實(shí)現各項控制功能
2)實(shí)現各項保護功能
2.1.2 變頻器的控制電源、采樣及驅動(dòng)電路
(1)控制電源 提供穩壓電源
1)主控電路 0~+5V
2)外控電路
(2)采樣電路
1)提供控制用數據
2)提供保護采樣
(3) 驅動(dòng)電路
.1.3整流電路和逆變電路
1.整流電路
將交流電轉換為直流電,應用最多的是三相橋式整流電路。分為不可控整流和可控整流電路。
2.逆變電路
將直流電轉換為交流電,應用最多的也是三相橋式逆變電路。
2.2 變頻器的分類(lèi)
的調制方式分
(1)PAM(脈幅調制) 在整流電路部分對輸出電壓幅值進(jìn)行控制,而在逆變電路部分對輸出頻率進(jìn)行控制的控制方式。
(2)PWM(脈寬調制) 保持整流得到的直流電壓大小不變的條件下,在改變輸出頻率的同時(shí),通過(guò)改變輸出脈沖的寬度,來(lái)達到改變等效輸出電壓的一種方式。
1.按電壓
(2)按工作原理分
V/F控制 對變頻器的頻率和電壓同時(shí)進(jìn)行調節
轉差頻率控制 為V/F控制的改進(jìn)方式
矢量控制 將交流電機的定子電流分解成磁場(chǎng)分量電流和轉矩分量電流并分別加以控制的方式
直接轉矩控制 把轉矩作為控制量,直接控制轉矩,是繼矢量控制變頻調速技術(shù)之后的一種新型的交流變頻調速技術(shù)。
(3)按用途分
通用變頻器 能與普通的籠式電動(dòng)機配套使用,能適應各種不同性質(zhì)的負載并具有多種可供選擇功能
高性能專(zhuān)用變頻器 對控制要求較高的系統(電梯、風(fēng)機水泵等),大多采用矢量控制方式
高頻變頻器 高速電動(dòng)機配套使用
(4)按變換環(huán)節分
交-交變頻器 把頻率固定的交流電直接變換成頻率和電壓連續可調的交流電。無(wú)中間環(huán)節,效率高,但連續可調的頻率范圍窄。
交-直-交變頻器 先把交流電變成直流電,再把交流電通過(guò)電力電子器件逆變成直流電。優(yōu)勢明顯,目前廣泛采用的方式
(5)按直流環(huán)節的儲能方式分
電流型 中間環(huán)節采用大電感作為儲能環(huán)節,無(wú)功功率將由該電感來(lái)緩沖。再生電能直接回饋到電網(wǎng)。
電壓型 中間環(huán)節采用大電容作為儲能環(huán)節,負載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖。無(wú)功能量很難回饋到交流電網(wǎng)。
2.3變頻器的額定值與頻率指標
1、輸入側的額定值
主要是電壓和相數 小容量有
380V/50HZ,三相,用于國內設備;
230V/50HZ或60HZ,三相,主要用于進(jìn)口設備;
(200-230V)/50HZ,主要用于家用電器。
2、輸出側的額定值
(1)輸出電壓最大值UN
(2)輸出電流最大值IN 長(cháng)時(shí)間通過(guò)
(3)輸出容量SN= UNIN
(4)配用電動(dòng)機容量PN=SNηMcosφ
(5)超載能力 是指輸出電流額定值的允許范圍和時(shí)間。大多數變頻器規定為150%IN、60S,180%IN、0.5S
3、頻率指標
(1)頻率范圍 最高頻率和最低頻率之差。最低0.1~1HZ,最高為120~650HZ
(2)頻率精度 指變頻器輸出頻率的準確程度。
(3)頻率分辨率 指輸出頻率的最小改變量。
2.4 變頻器的主電路
變頻器的主電路主要由整流電路、中間直流電路和逆變器三部分組成
交-直部分
(1)整流電路 由VD1~VD6組成三相不可控整橋。
(2)濾波電容CF 除濾波外,還有在整流電路與逆變電路之間去耦作用,以消除相互干擾。
(3)限流電阻RL與開(kāi)關(guān)SL 限制CF的充電電流,正常時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)短接電阻。
直-交部分
(1)逆變管 VT1~VT6組成逆變橋,是變頻器實(shí)現變頻的環(huán)節,是核心部分。
(2)續流二極管VD7~VD12 作用:
電動(dòng)機為感性負載,無(wú)功分量返回直流電源提供“通道”。(頻率下降時(shí),再生制動(dòng)狀態(tài))
(3)緩沖電路
由C01~C06,R01~R06及VD01~VD06構成。 R01~R06是限制逆變管在接通瞬間C01~C06的放電電流。而VD01~VD06使得逆變管在判斷過(guò)程中R01~R06不起作用。
制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元
制動(dòng)電阻RB 把再生到直流電路的能量消耗掉
制動(dòng)單元VTB 控制流經(jīng)RB的放電電流IB
第三講 變頻器的結構及工作原理(二)
三相交流異步電動(dòng)機的轉速為
可見(jiàn),在轉差率S變化不大的情況下,可以認為,調節電動(dòng)機定子電源頻率時(shí),電動(dòng)機的轉速大致隨之成正比變化。若均勻改變電動(dòng)機電源的頻率f,則可以平滑地改變電動(dòng)機的轉速。
將直流電變換為交流電的過(guò)程稱(chēng)為逆變,完成逆變功能的裝置叫逆變器,它是變頻器的重要組成部分
補充:逆變器件的工作條件
1.能承受足夠大的電壓和電流
電壓 U線(xiàn)=380V,三相全波整流后UL=513V,UM=537V??紤]到電感及負載動(dòng)能反饋能量的效應,開(kāi)關(guān)器件的耐壓應在1000V以上。
電流 當PN=150KW時(shí),IN=250A,IM=353A,考慮過(guò)載能力,要求開(kāi)關(guān)器件允許承受的電流應大于700A。
2.允許頻繁地接通和斷開(kāi)
逆變過(guò)程實(shí)際上是若干個(gè)開(kāi)關(guān)器件長(cháng)時(shí)間地反復交替導通和關(guān)斷的過(guò)程,這是有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件無(wú)法做到的,必須依賴(lài)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)(即半導體開(kāi)關(guān)器件),而無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)要做到承受足夠大的電壓和電流并非易事。因此,變頻器的出現比異步電動(dòng)機晚了長(cháng)達百年之久。
3.接通和關(guān)斷的控制必須十分方便
最基本的控制如頻率的上升和下降、改變頻率的同時(shí)還要改變電壓等。
半導體開(kāi)關(guān)器件詳見(jiàn)課件第一講或教材P6-9
2.5調速的基本控制方式
對異步電動(dòng)機進(jìn)行調速控制時(shí)對主磁通的要求 希望主磁通保持額定值不變
太弱 鐵心利用不充分,同樣定子電流下電磁轉矩小,電動(dòng)機負載能力下降。
太強 則處于過(guò)勵磁狀態(tài),為防電機過(guò)熱,負載能力也下降。
1.基頻以下的恒磁通變頻調速
E1=4.44f1N1Φm
要求降低供電頻率的同時(shí)降低感應電動(dòng)勢,保持E1/f1=C。而E1難于直接測量和直接控制,當E1和f1較高時(shí),可忽略漏抗,讓定子相電壓U1和頻率f1的比值保持常數.即為V/F控制方式。
當頻率較低時(shí),V/F控制需要人為提高定子電壓以補償定子電壓降的影響。
2.基頻以上的弱磁變頻調速
頻率由額定值向上增大,但電壓U1受額定電壓U1N的限制不能再升高,只能保持U1=U1N不變。使主磁通隨著(zhù)f1的上升而減小,相當于直流電動(dòng)機弱磁調速的情況屬于近似的恒功率調速方式。
3.異步電動(dòng)機的變頻調速 必須按照一定的規律同時(shí)改變其定子電壓和頻率,即必須通過(guò)變頻裝置獲得電壓和頻率均可調節的供電電源,實(shí)現VVVF調速控制。( 即V/F控制)
VVVF( Variable Voltage Variable Freqency)
2.6 脈寬調制技術(shù)
1.概念 對逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖,其脈沖寬度隨正弦規律變化。
2.相控交-直-交型變頻電路 為使輸出電壓和輸出頻率都得到控制,變頻器通常由一個(gè)可控整流電路和一個(gè)逆變電路組成,控制整流電路以改變輸出電壓,控制逆變電路來(lái)改變輸出頻率。
3. PWM交-直-交型變頻電路的組成及電路特點(diǎn) (1)輸出接近正弦波。(2)整流電路采用二極管,cosφ≈1。(3)電路簡(jiǎn)單。(4)控制輸出脈寬來(lái)改變輸出電壓,加快變頻過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應。
4.PWM控制的基本原理 采樣控制理論的結論 沖量(窄脈沖的面積)相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節上,其效果基本相同。
如圖1-38PWM波形和正弦半波是等效的。這種脈沖的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形,也稱(chēng)為SPWM波形(正弦脈寬)。
調制方法 把所希望的波形作為調制信號,把接受調制的信號作為載波,通過(guò)對載波的調制得到所期望的PWM波形。
載波UC 采用等腰三角波,因為它的上下寬度與高度呈線(xiàn)性關(guān)系且左右對稱(chēng),當它與任何一個(gè)平緩變化的調制信號波相交時(shí),如果在交點(diǎn)時(shí)刻控制電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷,就可以得到寬度正比于信號波幅值的脈沖,這正好符合PWM控制要求
調制波Ur 為正弦波
經(jīng)正弦調制后的脈沖系列中,各脈沖的上升沿與下降沿是由正弦波和三角波的交點(diǎn)來(lái)決定的。
5.電壓型單相橋式逆變電路
負半周VT2通 VT3交替通斷 輸出為-Ud或0
(1)單極性PWM控制方式
PWM波形只在一個(gè)方向變化的控制方式。輸出有三種電平(0,± Ud)
(2)雙極性PWM控制方式
三角波在每個(gè)半周其內,都是在正負兩個(gè)方向變化。PWM波形也是在兩個(gè)方向變化。輸出只有兩種電平。(± Ud)
| Ur>UC時(shí)開(kāi)關(guān)通 |
| Ur<UC時(shí)開(kāi)關(guān)斷 |
(3)三相逆變電路
6.PWM型逆變電路的控制方式
(1)載波比 載波頻率fc與調制信號頻率fr之比。N=fc/fr
(2)異步調制 載波信號與調制信號不保持同步關(guān)系的調制方式。當調制信號頻率變化時(shí),通常保持載波頻率固定不變,因此N是變化的。特點(diǎn):輸出脈沖的個(gè)數不固定,脈沖相位也不固定,正負半周期的脈沖不對稱(chēng)。
在異步調制方式中,希望盡量提高載波頻率,以使在調制信號頻率較高時(shí)仍能保持較大的載波比,改善輸出特性。
(3)同步調制 N=C 在變頻時(shí)使載波信號和調制信號保持同步的調制方式。在三相PWM逆變電路中,通常公用一個(gè)三角載波信號,取N為3的整數倍且為奇數。
第四講 變頻器的選擇、安裝 與維護
4.1變頻器的選擇
n 1.容量的選擇
n (1)根據電動(dòng)機電流選擇變頻器的容量
n 1)連續運行的場(chǎng)合 變頻供給電動(dòng)機的電流是脈動(dòng)電流,其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)的電流要大。應留有適當的余量。IN≥(1.05~1.1)IE或電動(dòng)機實(shí)際運行的最大電流。
n 1.容量的選擇
n (1)根據電動(dòng)機電流選擇變頻器的容量
n 2)加減速時(shí)容量的選定 變頻器的最大輸出轉矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。短時(shí):允許達到130%~150%IN。故將變頻器的最大輸出電流降低10%后再進(jìn)行選定。
3) 頻繁加減速運轉時(shí) 根據加減速及恒速等各種運行狀態(tài)下變頻器的電流值來(lái)確定額定輸出電流。
4)電流變化不規則的場(chǎng)合 使電動(dòng)機在輸出最大轉矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內進(jìn)行選擇。
n 5)多臺電動(dòng)機共享一臺變頻器供電
n ①同時(shí)起動(dòng)和運行 按變頻器的額定電流大于多臺電動(dòng)機額定電流之和選定
n IN>(1.05~1.1) ∑IMN
n ②分別起動(dòng) 必須考慮后起動(dòng)電動(dòng)機的直接起動(dòng)電流 IN>{(1.05~1.1) ∑IMN+K1+ ∑IST}/K2
n K1安全系數 取1.2(從停止啟動(dòng))或1.5~2.0。K2為過(guò)載能力,取1.5
n 6)容量選擇注意事項
n ①并聯(lián)追加投入啟動(dòng)
n ②大過(guò)載容量
n ③輕載電動(dòng)機
n (2)輸出電壓 按電動(dòng)機的額定電壓選定。我國多數為380V,可選用400V系列。一般是變頻器的最大輸出電壓。
n (3)輸出頻率
n 50HZ/60HZ nN以下進(jìn)行調速為目的。
n 一般根據使用目的所確定的最高輸出頻率來(lái)選擇。
n 7) 電動(dòng)機的額定電流因磁極對數而異
n 在技術(shù)數據中有‘配用電動(dòng)機容量’一欄,一般要求變頻器容量大于或等于電動(dòng)機的額定電流。實(shí)際情況有別:磁極對數越多,則額定電流越大
n (1)2極和4極電動(dòng)機的額定電流,都小于同容量變頻器的額定電流
n (2)6極以上電動(dòng)機的額定電流往往比同容量變頻器的額定電流大
n 8) 變頻器的額定電流因載波頻率而異
n 隨著(zhù)載波頻率的上升,變頻器允許的額定電流有較大幅度的下降。
n 9)變頻器類(lèi)別選擇
n (1)國產(chǎn)與進(jìn)口 一般說(shuō)來(lái),進(jìn)口變頻器的功能比較齊全,故障率也略低一些。但是,在一旦發(fā)生故障,需要配置元、器件時(shí),進(jìn)口變頻器部件非但價(jià)格較昂貴,并且常常不易買(mǎi)到,耽誤生產(chǎn)。所以,沒(méi)有特殊要求的一般情況下,建議盡量選用國產(chǎn)變頻器。
n 9)變頻器類(lèi)別選擇
n (2)高性能與普通型 所謂高性能變頻器,一般指具有矢量控制功能的變頻器,主要用于對轉速精度和動(dòng)態(tài)響應能力,或對生產(chǎn)安全要求較高的場(chǎng)合。如起重機械、印刷機械、金屬切削機床等。
n 對于二次方律負載,以及一些在低頻運行時(shí)負載變化不大、對轉速精度的要求也不高的負載,應考慮選用比較價(jià)廉的普通型變頻器。
n 9)變頻器類(lèi)別選擇
n (3)專(zhuān)用型與通用型 專(zhuān)用變頻器針對各種機械的特殊需要設置一一些專(zhuān)用功能,所以選擇專(zhuān)用變頻器是比較好的
2.變頻器外圍設備及其選擇 提高變頻器的某些性能、對變頻器和電動(dòng)機進(jìn)行保護以及減小變頻器對其他設備的影響。
n (1)電源變壓器T
n (2)低壓斷路器QS
n (3)接觸器KM1
n (4)無(wú)線(xiàn)電噪聲濾波器FIL
n (5)交流電抗器AL和DL
n (6)制動(dòng)電阻R
n (7)接觸器KM2和KM3
n (1)電源變壓器T
n 將高壓電源變換成通用變頻器所需的電壓等級。
n 因變頻器的輸入側電流含有一定量的高次諧波,功率因數較低。有輸入交流電抗器時(shí)取0.8-0.85,否則取0.6-0.8。效率可取0.95,輸出功率接近電動(dòng)機的總功率。
n (2) 低壓斷路器QS
n 控制電源回路的通斷。具有多種保護功能。
n (3) 接觸器KM1
n 控制變頻器電源的通斷,具有斷電保護功能
n (4) 無(wú)線(xiàn)電噪聲濾波器FIL
n 提高抗干擾能力(高次諧波)
n (5)交流電抗器AL和DL
n AL用于抑制變頻器輸入側的諧波電流,改善功率因數。
n DL用于改善變頻器輸出電流的波形,降低電動(dòng)機的噪聲。
n (6 )制動(dòng)電阻
n 用于吸收電動(dòng)機再生制動(dòng)的再生電能,可以縮短大慣量負載的自由停車(chē)時(shí)間。
n (7)接觸器KM2、KM3
n 用于變頻器和工頻電網(wǎng)之間的切換運行。
4.2 變頻器的安裝
n 1.安裝環(huán)境
n 變頻器是一臺全晶體管設備,所以對周?chē)h(huán)境的要求和其他晶體管設備大致相同。
n 環(huán)境溫度 大于400C的情況下,每增加50C,其運行功率應下降30%
n 2.安裝空間 垂直安裝,不可倒置,并有足夠距離。工作時(shí),溫度有時(shí)高達900C,故安裝底板必須為耐熱材料。
n 3.主電路線(xiàn)徑的選擇
n (1)電源與變頻器之間的導線(xiàn)
n 和同容量普通電動(dòng)機的電線(xiàn)選擇方法相同。宜大不宜小的原則。
n (2)變頻器與電動(dòng)機之間的導線(xiàn)
n 4.控制電路的接線(xiàn)
n (1)模擬量控制線(xiàn) 抗干擾能力較低,必須使用屏蔽線(xiàn)。屏蔽層靠近變頻器的一端接COM,另一端懸空。
n (2)開(kāi)關(guān)量(數字)控制線(xiàn) 抗干擾能力較強,距離不遠時(shí),可不用屏蔽線(xiàn)。但同一信號的兩根線(xiàn)必須互相絞在一起。
n (3)變頻器的接地 用較粗的短線(xiàn)接到變頻器的專(zhuān)用接地端子E上。當變頻器和其他設備,或有多臺一起接地時(shí),每臺設備應分別和地相接,而不允許將一臺設備的接地端和另一 臺設備的接地端相接后再接地。
(4)大電感線(xiàn)圈的浪涌電壓吸收電路
n 5.主電路連接注意事項 P64
n 6.通電前的檢查
n 1)外觀(guān)、構造檢查
n 2)絕緣電阻檢查 10MΩ以上合格??刂凭€(xiàn)路的應該用萬(wàn)用表的高阻擋測量,不能用兆歐表或其他高壓儀表。
n 3)電源電壓檢查
4.3 變頻器的日常維護與檢查
n 變頻器是以半導體元件為核心構成的靜止裝置,會(huì )由于溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)等使用環(huán)境的影響及零部件老化等原因發(fā)生故障。另外,變頻器中使用濾波電容器、冷卻風(fēng)扇等消耗性器件。因此,日常檢查和定期維護必不可少。使用合理、維護得當能延長(cháng)變頻器的使用壽命,并減少突發(fā)故障造成的停產(chǎn)損失。 P64-65
n 問(wèn)題1:變頻器長(cháng)期不用會(huì )發(fā)生什么問(wèn)題?
n 答:1.高壓濾波電容器 可能發(fā)生電容器蓋“鼓包”,甚至內部的電解液溢出等現象。
n 2.低壓電解電容器 也可能發(fā)生電解液溢出,甚至使印刷電路板受到腐蝕。
n 3.冷卻風(fēng)機 軸承的潤滑油可能干涸,將影響其使用壽命。故每隔半年或一年,應通電運行(空轉)一天
n 問(wèn)題2 在哪些情況下,有必要考慮加大變頻器的容量?
n 問(wèn)題3 電動(dòng)機為132KW,實(shí)際使用功率約為50KW,能否配用較小的變頻器?
n 答:原則上是可以的,但應注意以下問(wèn)題
n 1.根據電動(dòng)機的最大運行電流來(lái)選擇,并有余量
n 2.注意限制起動(dòng)電流容量大的電動(dòng)機,每相繞組的匝數少,電感量小。
n 因此,電流的脈動(dòng)幅度和起動(dòng)瞬間的沖擊電流大,起動(dòng)過(guò)程中的加速電流也較大。措施:
n 1)在變頻器和電動(dòng)機之間接入輸出電抗器,起緩沖作用,保護變頻器。
n 2)加速時(shí)間和減速時(shí)間應預置長(cháng)一些。若設備要求快速起動(dòng)和停止,則變頻器的容量不宜選得太小。
n 問(wèn)題4 為什么變頻器的輸入和輸出端絕對不允許接反?
n 答:如果接錯,將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞。交個(gè)逆變管經(jīng)極高的頻率不斷地交替導通,而變頻器從跳閘到切斷電源是需要時(shí)間的。所以六個(gè)逆變管很快地全部損壞。
第六講 變頻器的運行操作
6.1電源、電動(dòng)機、變頻器接線(xiàn)圖
第七講 變頻器的外部運行操作
一些注意事項
變頻器的單相接法
主電路端子說(shuō)明
主電路端子排
變頻器接地注意事項
控制回路接線(xiàn)說(shuō)明
三相電源和電機的連接
單相電源和電機的連接
控制回路端子排
能力測試運行曲線(xiàn)
第九講 變頻器的程序運行操作
變頻器的程序運行操作
將預先需要運行的曲線(xiàn)及相關(guān)參數
按時(shí)間的順序預置到變頻器內部,
接通啟動(dòng)信號后自動(dòng)運行該曲線(xiàn)的一種方法。
變頻器的程序運行操作