变频器VSD-MODULE2

1、施耐德变频器培训施耐德变频器培训课件课件2_ 低压低压变频器主回路结构施耐德电气(中国)投资有限公司 CASC2异步电动机的转速异步电动机的转速按照下列公式计算：式中：n1为气隙旋转磁场的转速，称为同步速，单位：转每分。其中：f为电机供电电源频率，工频频率为50Hz或60Hzp为气隙旋转磁场的极数,由电机的结构决定，为2，4，6，8，对50Hz工频，2级，4级，6级，8级电机的同步速分别为：3000，1500，1000，750转每分同步速实际上也是异步电机理想空载的情况下的转速，这时，转子的转速与定子所产生的旋转磁场转速相同，相对静止，称为同步。1(1)nns1120fnp3滑差率式中的s为转

2、子相对于气隙旋转磁场的转速差与同步速之比，称为同步速。通常情况下，滑差率很小，在8以内，所以普通异步电动机的额定转速总是接近于同步速，如2910转每分，1430转每分，975转每分，742转每分等等。111nnnsnn4变频器的结构通常变频器的结构为交直交，也就是将单相或三相交流电压整流成为直流电压（ACDC)，然后再将直流“逆变”成为所需频率的三相交流电压（DCAC)。变频器最主要的部分是逆变部分，而且有生产厂家单独生产逆变部分，所以有时又将变频器称为逆变器。由于电机和变频器原理的原因，在额定电压以下，在改变输出频率的同时，也要改变输出电压的有效值，这种形式称为可变电压，可变频率，故又将变频

3、器称为VVVF.5变频器的叫法Drive，Convertor 通用VSD-Variable Speed Drive 施耐德专用AC Drive-Alternating Current Drive 欧洲通用VFDVariable Frequency Drive 北美VVVFVariable Voltage Variable Frequency Drive 通用Inverter 日本，台湾6变频器常用术语变流器 converters整流 rectifying-rectification整流器 rectifier逆变 inverting-inversion逆变器 inverter 转矩脉动 torq

4、ue pulsation脉 宽 调 制 ( P W M ) p u l s e w i d t h modulation 谐波 harmonic矢量控制 (VC) vector control 直接转矩控制(DTC) direct torque control 四象限运行 Four quadrant operationl动态制动 dynamic brakingl再生(制动) regeneration l直流制动 d.c brakingl漏电流 leak current l滤波器 filterl电抗器 reactor l电位器 potentiometerl编码器 encoder, PG (pul

5、se generator)l定子 stator l转子 rotor 7供电网络（定压定频）供电网络（定压定频）整流完整流完整流滤波后整流滤波后变压变频变压变频滤波滤波逆变逆变M变频变频整流整流8TSRD1D2D3D4D5D6整流桥整流桥M3 T1T2T3T4T5T6InverterC 滤波滤波 预充电预充电RST滤波滤波 平滑直流侧电压平滑直流侧电压整流桥整流桥 整流电压整流电压逆变器逆变器 产生频率和电压都可变的三相交流电产生频率和电压都可变的三相交流电umimPWM 控制控制9控制部分控制部分应用功能应用功能变速驱动器变速驱动器HMII/O通讯端口通讯端口PLCM功率部分功率部分主电源主电

6、源变频器变频器制动制动电机电机/驱动器驱动器 保护保护EMC滤波器电机控制电机控制TorqueSpeedfeedback10变频器的主回路进线端子EMC滤波器整流桥储能电容预充电回路n 制动晶体管n 制动电阻及其保护n 逆变桥n 电流互感器n 出线端子11变频器的主回路 进线变频器的进线电源可以是三相380-500V，或三相200240V，也可以是单相200240V；也可以是690V。电源电压在690V以下称为低压变频器，1000V以上称为中压或高压变频器。进线电源的相序不影响电机的转向。12变频器的主回路 EMC滤波器施耐德变频器普遍标配进线EMC滤波器，用来抑制变频器对周围设备的射频干扰。

7、在变频器通电时，EMC滤波器通过接地电容产生对地电流，尤其是上电瞬间会产生较大的漏电流。变频器一般应用于工业场合，用接地的方式进行安全保护。应用于民用配电场合时，有时无安全接地，而采用漏电开关(RCD)，有时会因此发生RCD误脱扣，这是正常的。解决的办法是将图中的接地断开。13变频器的主回路 整流桥大多数变频器采取三相全波整流，整流器件为功率二极管。三相全波整流获得的直流输出电压为进线电压有效值的1.35倍，例如电网电压为400V，则这时直流母线电压为540V左右。但随着负载的波动，直流母线电压也会波动。单整流桥获得的电压波形每个周波有六个波头，称为六波头整流或六脉冲整流，这时的进线电流存在6

8、m+1/6m-1次谐波，如5，7，11，13，。14变频器的主回路 12脉冲整流为了抑制电流谐波，可以采用两套整流桥，分别连接到一个三绕组变压器的输出的两个绕组，该变压器的两个绕组的输出电压有效值相等，相位互差30度。两套整流桥串联，电压相加。这时的电压波形每个周期有12个波头，电流的谐波含量不包含5次，7次，17次，19次。变频器和配电回路的成本大大增加，用于大功率应用和特殊场合。15变频器的主回路 预充电电阻和预充电接触器上电瞬间，整流桥输出端将产生峰值1.414U的电压，对储能电容快速充电。为了保护储能电容，需要在直流母线中串联一个电阻。在变频器上电时，整流桥通过该电阻向整流桥充电，充电

9、结束后（如直流母线电压上升到额定电压的70%）以上后，需要用接触器将该电阻旁路掉。在整个运行过程中，该电阻不起作用。该电阻称为预充电电阻，该接触器称为预充电接触器或预充电继电器。如果电网电压不稳定导致瞬间大幅度跌落，会引起预充电回路频繁动作，导致其损坏。16变频器的主回路 半可控整流桥将上述整流桥中的三个桥臂改成可控硅，如晶闸管或IGBT，则整流桥的输出电压就是可调的。在变频器上电期间，控制晶闸管的导通角，半可控整流桥的输出电压逐渐升高，最后达到全波整流获得的峰值,这样一来在中就不需要预充电电阻和预充电接触器.17变频器的主回路 全控整流桥如果上述整流桥的6个桥臂都是可控硅, 加上控制回路,

10、甚至可以做成可以四象限运行,既可以从电网吸收能量供给负载,也可以将负载制动的能量反馈回电网,实现再生制动.当然这样变频器的成本会大大升高,所以这种方式仅仅适用于大功率传动.实现能量再生制动的另一种方法是将一个系统中的所有变频器的直流母线并联, 或者采用统一的整流电源和统一的能量再生制动单元,称为网络制动单元.18变频器的主回路 储能电容变频器运行过程中需要相对稳定的直流母线电压，用储能电容保证。该电容的形式为电解电容，对于中大功率变频器，需要将多个电容并联。当变频器处于过载的过程中，瞬间会把直流母线电压拉低；处于发电（制动）过程中，瞬间会升高直流母线电压，若太高变频器则停止输出。有些应用中，为

11、了提高变频器的动态能力，或者在断电瞬间保持变频器斜坡停车，需要外加蓄电池或电容，需要考虑回路其它部件的承受能力。19直流电抗器直流电抗器是串联在直流中间回路的一个或两个扼流圈, 因其通过的电流为直流电流, 故亦成为直流扼流圈.直流电抗器的作用是抑制变频器的进线电流谐波,从而减少对电网的污染.通常采用适当大小的直流电抗器,即可使变频器的谐波污染减少到符合标准,这是一种低成本的方案.如果要将谐波抑制到更低,需要大配合无源滤波器.直流电抗器对进线浪涌电压没有抑制作用.20交流电抗器交流电抗器安装在变频器的进线侧, 也称为进线电抗器.交流电抗器与直流电抗器作用大致相同,但交流电抗器对进线浪涌电压有抑制

12、作用.在对电流谐波产生相同的抑制作用时,交流电抗器产生的线路压降比直流电抗器略大,从而会产生略大的输出转矩损失.在下列情况下推荐使用交流电抗器:多台变频器并联使用线路电源有来自其他负荷的明显扰动变频器由阻抗非常低的线路供电21制动单元和制动电阻制动单元是一个或一组晶体管,与制动电阻串联之后,接在直流母线上.当直流母线电压超过某规定电压时,制动晶体管导通,直流母线电容和电机向制动电阻释放能量.使直流母线电压降低,降低到另一规定电压后,制动晶体管截止.所以制动电阻的作用是能耗制动.图中Tfr为制动晶体管,PA-PB连接制动电阻,PA-PB之间的二极管为保护用续流二极管.当变频器驱动负载需要克服惯性

13、快速减速或停车时,或位能性负载持续下降时,需要进行能耗制动.22变频器的主回路 逆变桥逆变桥是变频器的核心部分,其作用是将直流电压通过6个桥臂可控硅的反复轮流通断形成所需要的幅值和频率变化的三相交流输出电压.逆变桥的桥臂的可控硅的类型主要是IGBT绝缘珊双极型晶体管.通过逆变桥,直流电压被斩波成为高频率的脉冲电压,由于它是由逆变管反复开关形成,所以其频率称为开关频率.23变频器的主回路 可逆变频器整流回路元件采用IGBT实现四象限运行，可在电机发电状态下回馈能量到电网。无需制动单元 配合进线滤波器和电抗器可以大大降低进线谐波（45%） K1、电阻、二极管组成预充电回路24变频器的主回路 多脉波整流变频器双整流单元结构，配合移相变压器，构成12相整流回路， 消除11次以下谐波（12m-1,12k+1. ; k