上海地澳自动化科技有限公司变频器培训资料资料

1、上海地澳自动化科技(kj)有限公司变频器培训资料 2012-01-13 陈海潮(hicho)共一百一十四页 1、变频器的概念(ginin) 利用(lyng)电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的交流电变换为电压和频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率首先要把电源的交流电（AD）变换为直流电（DC）简称整流器，再把直流电（DC）变换为交流电（AC）简称逆变器。共一百一十四页2、变频器的发展(fzhn)历程 当今变频器产业得到飞速发展，变频器产品的产业化规模日趋壮大。交流变频器自20世纪60年代左右问世，到20世纪80年代在主要工业化国家已

2、广泛使用，而从20世纪90年代以来，随着人们节能环保(hunbo)意识的加强，变频器的应用越来越普及共一百一十四页(1)变频技术诞生背景是交流电机无级调速的广泛需求。(2)20世纪60年代以后，电力电子器件普遍应用了晶闸管 及其升级产品。(3)20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWMVVVF)调速的 研究得到突破，20世纪80年代以后微处理器技术的完善 使得各种优化算法得以容易的实现。(4)20世纪80年代中后期，美、日、德、英等发达国家的 VVVF变频器技术实用化，商品投入(tur)市场，得到了广泛应 用。(5)步入21世纪后，国产变频器逐步崛起。共一百一十四页(1)欧美一线品牌：AB

3、B、西门子、SEW、伦次、施耐德、CT 、科比、欧陆、GE、瓦萨、丹弗斯、AB、安萨尔多、艾 默生等几十个；(2)日本品牌：富士、三菱、安川、欧姆龙、松下、东芝、东 川、三肯、日立、东洋等几十个； (3)韩国(hn u)台湾品牌：欧林、台达、东达、普传、东凌、利佳、 三基、动力、东元、三川、台安、收获等上百个品牌；3、变频器的主要(zhyo)品牌 共一百一十四页(4)国产品牌：普传、佳灵、艾默生、康沃、风光、森兰、易 能、海丽普、日业、乐邦、科母龙、星河、阿尔法、先行、 时代、惠丰、富陵、安邦(n bn)信、德力西、利德华福、动力源、 和平、英威腾、汇川、合康、蓝海华腾、荣信、三环、智 光、正

4、玄、港蓝、赛普传、思瑞、明阳、正泰、韦尔、等 等上百个品牌；共一百一十四页4、变频器的主要控制(kngzh)方式 第一代 以U/f = C，正弦(zhngxin)脉宽调制(SPWM)，简称V/F ;第二代 以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SVPWM控制 方式；共一百一十四页第三代 以矢量控制(kngzh)（磁场定向法）又称VC控制(西门子代表);第四代 以直接(zhji)转矩控制，又称DTC控制（ABB代表）。共一百一十四页 第一代 以U/f = C，正弦脉宽调制(SPWM) 特点：控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业(chny)的各个领域

5、得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。 共一百一十四页 第二代 以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称 SVPWM 控制方式。 特点 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践(shjin)使用后又有所改进：引

6、入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 共一百一十四页 第三代 以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制 特点 矢量控制变频调速的做法是：将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过变换等效成两相静止坐标系下的交流电流，再通过按转子磁场定向旋转变换等效成同步旋转坐标系下的直流电流（相当于直流电动机的励磁电流和电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应(xingyng)的坐标反变换，实现

7、对异步电动机的控制。 共一百一十四页 矢量控制的实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行(jnxng)独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。 缺点：然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。共一百一十四页第四代 以直接转矩控制，又称DTC控制 直接转矩控制与矢量控

8、制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM 波信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学(shxu)模型简化处理，没有通常的PWM 信号发生器。它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确 共一百一十四页 转矩控制的优越性：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入的定子磁键观测器能很容易(rn

9、gy)估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感器化。这种控制方法被应用于通用变频器的设计之中，是很自然的事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。然而，这种控制依赖于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别 ，通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。 共一百一十四页5、电力电子器件(din z q jin)的发展与现状 第一代以晶闸管(SCR)为代表的电力电子器件

10、出现在20世纪50年代。它主要是电流控制型开关器件，以小电流控制大电流的变换。但其开关频率低，且导通后不能自关断。20世纪60年代有了门极关断晶闸管（CTO)，双极型电力晶体管（CTR)，是一种电流型自关断电力电于开关器件。20世纪70年代开始应用金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、MOS控制晶体管(MCT)、绝缘栅双极型晶体管（IGBT),它们是一种电压型自关断电力电子器件，其开关频率高达20kHz以上，20世纪90年代末，智能模块(m kui)问世且得到应用，它内部含有IGBT芯片及外围的驱动和保护电路。共一百一十四页现在又开发出了通用变频器专用集成功率模块（IPEM），将整流电

11、路、逆变电路、逻辑控制(kngzh)、驱动和保护，电源电路全部集成在一块模块内。使通用变频器的体积大大缩小，引线减少。电力电子器件的发展，使通用变频器的性能有了很大的提高。共一百一十四页电力电子器件的发展主要(zhyo)经历以下四代：第一代产品(chnpn) 半控型器件，主要是晶闸管，晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅； 2O世纪5O年代，由美国通用电气公司发明的硅晶闸管的问世，标志着电力电子技术的开端。到了2O世纪7O年代，已经派生出了许多半控型器件，这些电力电子器件的功率也越来越大，性能日渐完善，但是由于晶闸管的固有特性，大大限制了它的应用范围；共一百一十四页第二代产品(chnpn)

12、 全控型器件 从2O世纪7O年代后期开始，可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)及其模块相继实用化。此后，各种高频率的全控型器件不断问世，并得到迅速发展。这些器件主要有：电力场控晶体管(即功率MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)等，这些器件的产生和发展，已经形成(xngchng)了一个新型的全控电力电子器件的大家族。共一百一十四页第三代产品(chnpn) 复合型器件，主要是绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）； 前两代电力电子器件中各种( zhn)器件都有其本身的特点。近年来，又出现了兼有几种器件优点的复合器件。如：绝缘栅双极型晶体管（IGBT）,是由

13、双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOS管的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，它容量较大、开关速度快、易驱动，成为一种理想的电力电子器件。共一百一十四页第四代产品 模块化器件，主要是集性能优异的复合型、高压(goy)大功率集成电路及智能型的综合功率器件，HVIGBT、IGCT、IEGT、IPEM、PEBB等。 随着工艺水平的不断提高，可以将许多零散拼装的器件组合在一起并且大规模生产，进而导致第四代电力电子器件的诞生。以功率集成电路PIC(PowerIntergratedCircuit)为代表，其不仅把主电路的器件，而且把

14、驱动电路以及具有(jyu)过压过流保护，甚至温度自动控制等作用的电路都集成在一起，形成一个整体。共一百一十四页HVIGBT：高压(goy)IGBT模块；IGCT：集成门极换流晶闸管是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电 力半导体开关器件(集成门极换流晶闸管=门极换流晶闸管+门极单 元)。IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、 重量和体积等方面都取得了巨大进展。 IGCT集IGBT（绝缘门极双 极性晶体管）的高速开关特性和GTO（门极关断晶闸管）的高阻 断电压和低导通损耗特性于一体，再与其门极驱动器在外围以低 电感方式(fngsh)连接，具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可

15、靠性高、 结构紧凑、低导通损耗等特点，而且成本低，成品率高，共一百一十四页IEGT：电子注入增强栅晶体管，是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子 器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，使大容量电 力电子器件取得了飞跃性的发展。IEGT具有作为MOS系列电力电 子器件的潜在发展前景，具有低损耗、高速动作、高耐压、有源 栅驱动、智能化等特点，以采用沟槽结构和多芯片并联而自均流 的特性，使其在进一步扩大电流容量方面颇具潜力。另外，通过 模块封装方式还可提供众多派生产品(chnpn)，在大、中容量变换器应用 中被寄予厚望。共一百一十四页IPEM：集成电力电子模块，是将电力电子装置的诸多器件集

16、成在一起的模块。它首先将半导体器件MOS、IGBT或MCT与二极管的芯片封装在一起组成一个积木单元(dnyun)，然后将这些积木单元(dnyun)迭装到开孔的高电导率的绝缘陶瓷衬底上，在它的下面依次是铜基板、氧化铍瓷片和散热片。在积木单元(dnyun)的上部，则通过表面贴装将控制电路、门极驱动、电流和温度传感器以及保护电路集成在一个薄绝缘层上，IPEM实现了电力电子技术的智能化和模块化，大大降低了电路接线电感、系统噪声和寄生振荡，提高了系统效率及可靠性。共一百一十四页PEBB：电力(dinl)电子积木，PEBB是在IPEM的基础上发展起来的可处理电能集成的器件或模块。PEBB并不是一种特定的半

17、导体器件，它是依照最优的电路结构和系统结构设计的不同器件和技术的集成。虽然它看起来很像功率半导体模块，但PEBB除了包括功率半导体器件外，还包括门极驱动电路、电平转换、传感器、保护电路、电源和无源器件。共一百一十四页6、变频(bin pn)调速原理交流调速方式高效调速低效调速变极调速串极调速变频调速转子串电阻调速 定子调压调速 电磁离合器调速液力耦合器调速液粘离合器调速电气调速机械调速1、调速的分类(fn li)共一百一十四页 P：极对数(du sh) F：频率(pnl)N：转速N异步电动机的转速；F异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。S：转差率 2、变频调速的原理共一百一十四页

18、4极电机(dinj)转速6极电机(dinj)转速8极电机转速10极电机转速共一百一十四页交-交交-直-交变频器按主电路(dinl)结构分电压(diny)型电流型按储能方式分脉幅调制脉宽调试按调制方式分VF控制矢量控制变频器按控制方式分DTC直接转矩控制低压中压按电压等级分高压7、变频器的分类正弦波方波按输出波形分有环流无环流按环流情况分共一百一十四页单相(dn xin)三相(sn xin)变频器按电源相数分通用型专用型按用途分两象限四象限按运行方式分共一百一十四页 1.调 速：普通的三相异步电动机，加装变频后可以实现调速功能，即在允许范围内任意地 改变电动机的转速；2.节 能：变频器用在具有能

19、量回馈型的负载上有节能(ji nn)功能；3.无冲击：变频器启动对机械设备的冲击比较小、启动电流小对电网冲击小。 8、变频器的作用(zuyng)及优势变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）1、平滑软启动，降低启动冲击电流，减少电网容量，保证电机安全2、在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3、无级调速，调速精度大大提高4、电机正反向无需通过接触器切换、可以频繁正反转5、非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制6、节能，并可四象限运行7、可以实现多电机运行的功率平衡共一百一十四页9、电气传动系统(xtng)定义 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产(shngchn)

20、机械的系统我们称之为交流（直流） 电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统中间传动机构交流电源输入终端机械直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等直流电机直流传动系统共一百一十四页中间传动(chundng)机构交流电源输入(shr)终端机械交流调速装置交流输出皮带轮、齿轮箱等风机、泵等交流电机交流传动系统共一百一十四页10、通用型变频器外围(wiwi)辅助设备电源(dinyun)变压器进线断路器进线接触器输入滤波器输入电抗器零序电抗器变频器输出电抗器输出滤波器电机共一百一十四页11、矿用防爆(fn bo)变频器外围辅助设备电源(dinyun)变压器馈电开关磁力启动器防爆变频器电源变压器

21、共一百一十四页整流器逆变器中间(zhngjin)电路电动机控制电路12、通用(tngyng)变频器的主要组成部分改变输入电源的相序并不能改变电机的转向！共一百一十四页RSTPNUVW整流(zhngli)逆变(n bin)制动预充电直流电抗储能滤波共一百一十四页13、通用变频器控制回路(hul)组成 显示(xinsh)面板 CPU输入信号输出信号电流检测电路开关电源电路 PWM波形驱动电路主电路电 机电压检测电 源共一百一十四页进线断路器：接通和断开变频器的进线电源(dinyun)，方便检修维修；进线接触器：接通和断开变频器的进线电源，方便(fngbin)检修维修、和远程自动控制；输入滤波器：主

22、要用于抑制变频器产生的传导干扰和辐射干扰，同时具备共模和差模抑制能力,防止变频器输入端对电网和其它设备产生的干扰 。1、外部辅助设备13、变频器各部分的作用共一百一十四页输入电抗器：输入电抗器接在电源和变频器之间，它能限制(xinzh)电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效的保护变频器并能够改善变频器的功率因数，抑制变频器输入电网的谐波电流，改善电网质量、降低噪音，降低涡流损耗，降低输入高次谐波，用于平滑滤波，降低瞬变电压设备寿命，保护变频器内部的功率开关器件。直流电抗器：又称平波电抗器，安装于变频器的直流回路，在通用变频器上有较多的应用。主要用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一

23、规定值，保持整流电流连续，减小电流脉动值，改善输入功率因数，并可以抑制整流装置(zhungzh)产生的谐波。共一百一十四页输出电抗器：输出电抗器接在变频器和电机之间，用于延长变频器的有效传输距离，补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响，避免变频器过流，有效抑制(yzh)变频器的IGBT模块开关时产生的瞬间高压，降低电机的噪音，降低涡流损耗，降低输入高次谐波造成的漏电流，降低瞬变电压dv/dt，延长电机寿命,减少此电压对电缆绝缘和电机的不良影响。输出滤波器：输出滤波器接在变频器和电机之间，不但能有效滤除变频器输出电流中的高次谐波，减小由高频谐波引起的附加转矩，降低(jingd)电机温升及电机

24、运行噪音，而且能有效抑制变频器的输出侧的浪涌电压，保护电机，提高变频调速系统的功率因数。共一百一十四页1、数据显示：参数显示、运行(ynxng)数据显示、故障数据显示 等等。2、参数(cnsh)设置：电机参数(cnsh)、控制参数(cnsh)、保护参数(cnsh)、通讯参 数等等；3、数据存储：程序参数存储、拷贝、上传、下载等等；4、就地控制：启动、停止、正传、反转、故障复位等； 手操面板（显示屏、操作盘）2、内部元器件共一百一十四页1、变频器的控制核心(hxn)（CPU/程序）主控板2、所有外部控制(kngzh)的连接的端口, 开关量 输入、开关量输出、模拟量输入、模 拟量输出、通讯系统接口

25、、主从控制 系统接口；3、显示屏的接口；4、内部驱动控制信号的接口；5、内部电压、电流检测系统的 接口；共一百一十四页模拟量输入和输出(2个电流(dinli)输入+2各电流输出+1个双极性电压输入+1个双极性电压输出)+24VDC 电源(dinyun)2 路用于现场总线的并联端口现场总线I/O 扩展脉冲编码器新的可选件系列PPCC-link = 串口通讯 与AINT通讯: 光纤连接控制盘连接器数字输入6 路可编程1 固定为停车 (启动互锁)两组隔离+24VDC3 可编程继电器输出DDCS 适配器连接器DDCS 适配器带4路通道PC 连接主从通讯老版可选件共一百一十四页电源板过电压保护(boh)

26、模块给主板、功率板、驱动板等内部板子(bn zi)提供工作电源，输出电压为：DC24V、DC15V及DC5V。安装在电源板的电源进线测，起串联稳压作用，保证电源板从直流母线上取得的电压不超过DC1000V，从而保证电源板的运行安全(660V变频用)。共一百一十四页共一百一十四页输入(shr)整流桥保护板用在两象限变频器整流单元(dnyun)输入端，保护整流桥防止高电压冲击损坏。共一百一十四页整流桥控制板用在两象限变频器整流单元(dnyun)，控制主回路上电后的整流桥工作(660V变频用) 。共一百一十四页功率(gngl)板接收主控板的工作命令，发出各IGBT模块的驱动信号到门极驱动板，并提供各

27、保护参数(cnsh)给主控板。690V以下变频器使用扁平电缆触发（ABB），1140V变频器使用的光纤触发（高低压隔离作用、稳定、不易受干扰）共一百一十四页660V变频器用IGBT门极驱动(q dn)板660V变频器驱动板直接焊接在IGBT模块上，1140V变频器用螺丝安装在IGBT模块上，接收功率(gngl)板发来的驱动信号，控制IGBT模块的触发，并保护IGBT模块。690V以下变频器使用扁平电缆触发（ABB），1140V变频器使用的光纤触发（高低压隔离作用、稳定、不易受干扰）1140V变频器用IGBT门极驱动板共一百一十四页电流(dinli)互感器 电流互感器是依据(yj)电磁感应的原理

28、，由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路 。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量 ，二次侧不可开路。1、控制，2、故障检测共一百一十四页RSTPN普通(ptng)两象限变频器整流PNRSTABB两象限(xingxin)变频器整流NPRST四象限变频器整流共一百一十四页几种常用(chn yn)的整流方式1、二极管整流2、可控硅3、IGBT整流整流单元：把

29、工频交流电源变成直流电源的装置，输入无相序要求(yoqi)，通常由 二极管、可控硅、IGBT等组成。整流后的平均直流电压是电源电压的1.414倍，AC380V整流后的平均直流电压电压为537V；AC660V整流后的平均直流电压电压为933V；AC1140V整流后的平均直流电压电压为1611V；变频器直流过电压值：是1.3倍的直流电压AC380VDC537VDC698V；AC660VDC933VDC1212V；AC1140VDC1611VDC2095V；共一百一十四页 由于中间直流回路由很多电容组成，容量(rngling)比较大，在整流单元工作前，电容二端的电压为 0V，如不加充电电阻，在上电瞬

30、间则相当与电源直接对地短路，导致整流桥炸掉，为了保护整流桥，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻，将电容器的充电电流限制到允许的范内，当充电到一定程度，令旁路接触器或晶闸管接通，将电阻短接，保护变频器，一般变频器的功率越大，充电电阻越小，充电电阻的选择不合适会造成充电时间延长或缩短，造成充电电阻发热烧坏或设备损坏。RSTPN预充电预充电回路安装在整流单元和储能滤波单元中间(zhngjin)的直流回路上，由预充电电阻和旁路接触器组成（或晶闸管）；共一百一十四页RSTPN储能滤波安装在变频器的直流回路上，由电解电容和平衡电阻组成(z chn)（或金属薄膜电容组成(z chn)）电解

31、电容金属(jnsh)薄膜电容电解电容的变频器长时间不用，开始使用时一定要充电共一百一十四页 由于整流电路输出的电压是脉动的直流电压，必须加以滤波，还可以保持直流母线电压的恒定，降低电压波动(bdng)，除了滤除整流后的电压纹波外，还在整流电路与逆变器之间起去藕作用，以消除互相干扰，中间直流电路电容器的容量比较大，又起到储能作用，所以在断电的短时间内电容两端仍存在高压电，因而要在电容充分放电后才可进行操作。 一般的电解电容器的电压最高在 500VDC左右，而变频器的直流电压都很高，为了满足耐压和功率需要就必须多个电容(dinrng)串并联，由于各电容(dinrng)的参数不可能完全相同，这样每个

32、电容(dinrng)上所承受的电压就可能不同，防止串并联后的电容(dinrng)电压的不均烧坏电容(dinrng)，必须增加平衡电阻，保护电容(dinrng)，电解电容(dinrng)的使用年限一般为5年左右 薄膜电容器的电压最高可达4500VDC，所以不需要串联就完全满足变频器的需要，只需要根据变频器容量选择并联数量就可以了，所以也不需要增加平衡电阻，相比电解电容有如下优点：1、无极性，2、耐压高，3、频率特性好，4、温度特性好，5、寿命长；共一百一十四页制动回路：为保持直流母线电压不超过最大值允许值，把减速、制动或电机 四象限运所产生的多余能量通过电阻消耗或通过回馈(hu ku)单元回馈(

33、hu ku)到 电网通用型小功率(gngl)变频器内置（单管+电阻）RSTPNUVW制动共一百一十四页制动(zh dn)单元制动(zh dn)电阻通用型中、大功率变频器外置（制动单元+电阻）共一百一十四页通用型变频器外挂能量(nngling)回馈单元制动（节能）共一百一十四页主接触器及充电(chng din)回路LCL滤波器IGBT整流(zhngli)回馈单元IGBT逆变单元储能滤波四象限能量回馈型变频器采用IGBT整流回馈单元制动（节能） 电机在减速制动时转子的转速将可能超过此时的同步转速（n=60f/P）而处于再生制动，既发电状态，或四象限运行的电机拖动系统的动能等，反馈到直流电路中使直流

34、母线（滤波电容两端）电压不断上升，这样变频器将会产生过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，用制动单元+电阻或能量回馈单元共一百一十四页PNUVW逆变(n bin)单元 逆变单元是交直交变频器的核心(hxn)部分，由6个逆变管组成的逆变桥将直流电逆变成频率、电压都可调整的交流电。1、通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率2、通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序共一百一十四页3、变频器调压的方式(fngsh)有PAM、 PWM 和SPWM等多种方式 PAM 方式-脉冲幅值调制(tiozh): 是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调 节输出量值和波形的一种调制方式PWM 方式-

35、脉冲宽度调制: 是按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调 节输出量值和波形的一种调制方式SPWM 方式-脉冲宽度调制:采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形 直接控制各个开关得到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变 的呈正弦变化的输出脉冲电压，能获得理想的控制效果： 输出电流波形近似正弦共一百一十四页常用逆变模块有：GTR、BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般(ybn)都采用模块化结构有1单元、2单元、4单元、6单元。续流二极管：在每各逆变单元上都并联一个续流二极管，其主要作用为：1、电机绕组为感性具有无功分量，为无功电流返回到直流回路提供通道；2、当电机处于发电制动状态时，为再生电流返回到直流

36、回路提供通道；3、在逆变过程(guchng)中同一桥臂上的两个逆变管不停地交替导通和截止，在换 相过程中也需要续流二极管提供通路。吸收电路：由于逆变管每次由导通切换到截止状态的瞬间，C极和E极间的电压将由近乎0V上升到直流电压值，过高的电压增长率可能会损坏逆变管，吸收电容的作用是降低逆变单元关断时的电压增长率。共一百一十四页380V系列变频器选用IGBT模块(m kui)为1200V ，单管电流为变频器额定电流额2-3倍；660V系列变频器选用IGBT模块(m kui)为1700V ，单管电流为变频器额定电流额2-3倍；1140V系列变频器选用IGBT模块为3300V，单管电流为变频器额定电流

37、额2-3倍； IGBT模块国内生产厂家主要有：西安爱帕克电子 、常州宏微电子 、嘉兴斯达 、南京银茂微电子 、厦门的宏发 、无锡凤凰半导体等、深圳比亚迪等等，基本上模块都是进口芯片国内组装；IGBT模块国外生产厂家主要有：英飞凌 、富士 、ABB、三菱 、日立、赛米控 、三肯等等；IGBT模块介绍：共一百一十四页1200V 单管（1单元(dnyun)）：300A、400A、600A、900A、1200V 单管（1单元(dnyun)）：1800A、2400A 1200V 单管（1单元）：800A1200A、1600A、1800A、2400A 共一百一十四页1200V 半桥（2单元(dnyun)）

38、：100A、150A、200A 1200V 半桥（2单元(dnyun)）：75A、100A、150A、 1200V 半桥（2单元）：25A、35A、 50A、75A、150A 共一百一十四页1200V H桥（4单元(dnyun)）：50A、75A、100A、150A 1200V H桥（4单元(dnyun)）：50A、75A共一百一十四页1200V 3相桥（6单元(dnyun)）：25A、35A、50A、75A1200V 3相桥（6单元(dnyun)）：10A、15A、25A、35A共一百一十四页1200V 12单元(dnyun)（12单元）：25A、35A1200V 3相桥（6单元(dnyun

39、)）：25A、35A、50A、75A共一百一十四页1700V 单管（1单元(dnyun)）：1800A、2400A 1700V 单管（1单元(dnyun)）：800A、1200A、1600A、2400A 1700V 单管（1单元）：200A、 300A、 400A、600A共一百一十四页1700V 半桥（2单元(dnyun)）：100A、150A、200A、300A 1700V 半桥（2单元(dnyun)）：50A、75A 共一百一十四页1700V 半桥（2单元(dnyun)）：400A、600A 1700V 半桥（2单元(dnyun)）：400、450A 1700V 半桥（2单元）：150A

40、、225A、300A、450A、600A 共一百一十四页1700V 3相桥（6单元(dnyun)）：75A1700V 3相桥（6单元(dnyun)）：50A共一百一十四页1700V 3相桥（6单元(dnyun)）：225A、300A、450A1700V 3相桥（6单元(dnyun)）：150A、100A 共一百一十四页3300V 单管（1单元(dnyun)）：800A、1000A 3300V 单管（1单元(dnyun)）：1200A、1500A 3300V 单管（1单元）：400A共一百一十四页3300V 半桥（2单元(dnyun)）：200A3300V 半桥（2单元(dnyun)）：400A

41、共一百一十四页4500V 单管（1单元(dnyun)）：800A4500V 单管（1单元(dnyun)）：1200A共一百一十四页6500V 单管（1单元(dnyun)）：200A、250A6500V 单管（1单元(dnyun)）：400A、500A6500V 单管（1单元）：600A、750A共一百一十四页1、ACS800变频器标准输入输出接口(ji ku)：模拟量输入/输出常用标准(biozhn)模拟量信号：05V、 010V、 020mA、 420mACPU只能接收数字量信号（0、1），所有的模拟量输入输出接口都需要模数转换或数模转换，才能实现数据识别、交换、运算、处理等， 8421码0

42、、1、2、4、8、16、32、64、128、256、512102416384、32768、65536标准情况下有3个模拟量输入接口，1个电压信号、2个电流信号，可最多在扩展2个，更新时间6ms 标准情况下有2个电流信号模拟量输出接口，可最多在扩展2个，可编程设置为电压、电流、转速、频率、等等信号，更新时间24ms 14、变频器接口及部分应用功能共一百一十四页2、ACS800变频器标准开关量接口：开关量输入(shr)/输出标准情况(qngkung)下有6个可编程开关量输入接口，可最多在扩展6个，可编程设置为、启动、停止、正转、反转、复位、急停、闭锁、多段速等，更新时间6ms 标准情况下有3个可编

43、程开关量输出接口，可最多在扩展6个，可编程设置为、准备、运行、故障、报警等等，更新时间100ms 共一百一十四页Modbus、Profibus、CAN、DeviceNet、ControlNet、Ethernet等 3、ACS800变频器可选通讯(tngxn)接口：共一百一十四页4、ACS800变频器主要(zhyo)起停控制方式：1、手操板控制（就地人工(rngng)按键控制）2、远程端子控制（按钮、转换开关、继电器、PLC开关量输出等开关量无源节点控制）3、远程通讯控制（远程上位机、PLC或其它设备通讯方式控制）5、ACS800变频器主要速度给定方式：1、手操板给定（手操板预先给定或直接按键增

44、加减少）2、模拟量接口给定（远程模拟量接口给定010V、 020mA、 420mA ）3、开关量输入接口多段速给定控制（通过开关量输入接口的端子组合给定）4、远程通讯控制（远程上位机、PLC或其它设备通讯方式控制）共一百一十四页起动频率起动 先直流制动(zh dn)再起动 转速跟踪起动t1、起动频率不易(b y)过高 否则容易过流或损 伤设备2、如电机未停止，采用 该模式可能导致过流 或过压1、制动频率、电压不易 过高，则容易过流或 损伤设备2、常用于风机ftff起动频率1、电机运行频率自学习2、常用于水泵和大惯量 负载（离心机），可 降低故障影响6、变频器基本应用功能-启动方式共一百一十四页

45、7、变频器基本应用(yngyng)功能-停车方式减速停车 减速直流制动(zh dn) 自由停车tftff按照预设的减速时间降低输出频率一直到零如果时间太短，会造成泵升电压，需配置制动单元和电阻在制动频率前动作和减速停车完全相同制动起始频率、电压时间要合理选定，由小到大逐渐变化停车时间取决与负载阻力，和减速时间没有关系制动频率共一百一十四页8、变频器基本应用(yngyng)功能-加减速时间频率(pnl)时间 Fmax最大输出频率加速时间减速时间共一百一十四页9、变频器基本应用(yngyng)功能-点动运行一般在调试时使用，如：确定运转方向(fngxing)、反向倒车等共一百一十四页10、变频器基

46、本(jbn)应用功能-多段速运行通过外部(wib)端子实现多段不同的速度，一般为7段；电梯、起重、洗衣机等常用时间频率3K1K2K3频率1频率2频率5频率4频率6频率7共一百一十四页11、变频器基本应用功能-主从通讯（功率(gngl)平衡）主机(zhj)从机从机从机通讯光纤ABB、西门子等公司用的光纤主从通讯方式共一百一十四页主机(zhj)从机从机从机通讯(tngxn)电缆普通变频器用的主从通讯方式共一百一十四页 多点驱动的带式输送机由于驱动装置的布置形式、胶带的弹性、驱动滚筒包角或磨损不一造成的差别、电动机自身差异等使各个驱动滚筒的牵引力不等，因而各驱动电机不可避免的存在(cnzi)功率不平

47、衡现象。 功率不平衡使电机负荷分配不均，驱动装置过度磨损，其中一台速度高的电机因过负荷而造成变频器过电流跳闸，而另一台速度低的电机被拖动处于发电运行状态，产生的再生能量通过逆变器的续流二极管回馈到变频器功率单元的中间直流回路中，使直流回路的电压上升，达到限值即会保护跳闸，对直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会损坏变频器，甚至烧毁电动机所以必须采用主从同步控制，以保证功率平衡共一百一十四页 主机和从机通过齿轮、滚筒、链条等进行刚性连接，主机采用速度控制方式，从机采用转矩控制模式，以使传动(chundng)单元之间平均分配负载转矩，此时是由机械结构保证转速同步。 当主机和从机采用皮带等柔性连

48、接(linji)时，主机采用速度控制方式，从机采用速度控制方式，在这种情况下，机械结构已经不能保证同步运行的要求，由变频器组成的传动系统除了采用速度控制方式解决转速同步问题，同时还要利用转矩下垂特性实现负载转矩在各个电机上的平均分配。1#电机2#电机3#电机4#电机共一百一十四页15、变频器的选型注意事项 考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的，要准确选型，必须要把握以下几个(j )原则：1、了解负载特性(txng)，根据负载类型选取适当控制方式的变频器，如风机、水泵、皮带、提升机等，两象限、四象限；2、根据安装环境选取变频器的防护结构 ：变频器的防护结构要与其安装环

49、境相适 应，如地面、井下、海拔高度、环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气 体等因素，这与变频器能否长期、安全、可靠运行关系重大； 3、了解所用电机主要铭牌参数：电压、电流、转速，确定负载可能出现的最大 电流，匹配电压、电流、过载倍数、重载型、轻载型等；共一百一十四页注意以下几种情况变频器要选大1挡：1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的系统3、目标负载波动(bdng)大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）6、海拔较高的地区4、充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要 求较高的场合则需考虑选用(xunyn

50、g)矢量变频器，否则选用(xunyng)通用变频器即可。5、充分了解控制对象工艺要求，选择合适的控制方式如远控、进控、通讯模块、 速度给定方式及其它附件的要求（输入数出电抗器、输入数出滤波器，轴编 码器等）。共一百一十四页整流(zhngli)单元电机(dinj)AC电源电机电机。电机DC BUS电机共直流母线1、共直流母线控制（中小功率）下面两种典型的比较经济节省的配置方式共一百一十四页恒压供水手动自动(zdng)压力(yl)反馈消防清水液位污水液位压力设定供水逻辑控制常规供水消防供水污水排水市政管网污水收集市电休眠2、一拖多控制共一百一十四页16、变频器的使用(shyng)注意事项1、变频器

51、的接地：变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制(yzh)噪声、抑制(yzh)干扰的重要手段。变频器的接地电阻、接地导线截面积、长度等要符合标准、不能串联接地；2、散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的，在变频器各部分损耗中主要IGBT模块为主，为了保证变频器正常可靠运行，必须保证变频器可靠散热，环境、通风、灰尘堆积等等；共一百一十四页3、电磁干扰：.变频器在工作中由于整流和逆变，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络，从而(cng r)影响其他仪表。当系统中有高频冲击负载如电焊机、电镀电源时，变

52、频器本身会因为干扰而出现保护，则考虑整个系统的电源质量问题 ；4、防护问题：I.防水防结露，如果变频器放在现场，需要注意变频器柜上方不能有管道法兰或其他漏点，在变频器附近不能有喷溅水流或积水。 II. 防尘：所有进风口要设置防尘网阻隔絮状杂物进入，防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理，维护(wih)。防尘网的网格根据现场的具体情况确定，防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。 III.防腐蚀性气体：在化工行业这种情况比较多见。共一百一十四页5、变频器接线规范：信号线与动力线必须分开走线，距离应在30cm以上，相交时90角，信号线与动力线应分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部。模拟量、控制信号

53、线应使用双绞屏蔽线，电线规格为0.75mm2以上，在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰， 为了(wi le)提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。 6、严禁将变频器的输出端子U、V、W连接(linji)到AC电源上。7、长期不用的变频器，进行充电老化。方法是用调压器慢慢升压至额定电压， 时间2小时以上。无需带负载，每年至少一次8、变频器断开电源后，待几分钟后方可维护操作，直流母线电压（P+，P-）应 在25V以下。共一百一十四页9、变频器驱动三相(sn xin)交流电机长期低速运

54、转时，建议选用变频电机。 10、变频器驱动电机长期超过50HZ运行时应加输出电抗器，应保证电机轴承(zhuchng)等机械装置在使用的速度范围内，注意电机和设备的震动、噪音、温升。11、变频器驱动减速箱、齿轮等需要润滑机械装置，在长期低速运行时应注意润滑效果。12、变频器在一确定频率工作时，如遇到负载装置的机械共振点，应设置跳跃频率避开共振点。13、严禁在变频器的输入侧使用接触器等开关器件进行频繁启停操作。14、电机首次使用或长期放置后使用，必须对电机进行绝缘检测。15、对电机绝缘检测时必须将变频器与电机连线断开。共一百一十四页16、在变频器的输出侧，严禁连接功率因数(n l yn sh)补偿

55、器、电容、 防雷压敏电阻。17、变频器的输出(shch)侧不要安装接触器、开关器件。共一百一十四页变频器的日常维护1、运行参数是否在规定范围内，电源电压是否正常？2、变频器操作面板显示是否正常，仪表指示是否正确，是否有振动、 震荡(zhndng)现象？3、冷却风扇是否运转正常，有无异常声响？4、变频器和电动机是否有异常噪声，异常震动及过热现象？5、变频器及引出电缆是否过热、变色、变形、异味、噪声等？6、变频器的周围环境是否符合标准规范，温度和湿度是否正常？17、变频器的日常(rchng)维护及定期检查共一百一十四页定期检查1、输入、输出端子和铜排是否过热变色、变形、螺钉是否松动。2、控制回路端

56、子螺钉是否松动。3、主回路的绝缘是否满足要求。4、电解电容是否膨胀、漏液。5、用干燥的压缩空气(ysu kngq)吹去电路板、散热器风道上的粉尘。6、长期不用的变频器，进行充电老化。方法是用调压器慢慢升压至额定 电压，时间2小时以上。无需带负载，每年至少一次。共一百一十四页18、变频器的常见故障检查(jinch)及处理1、变频器常用(chn yn)的维修检测方法1、看：看故障现象，看故障原因点，看元器件、板子、线路、整台机器等等2、量：用万用表量怀凝的器件，虚接点、短路点、断路点等3、测：测波形，测电压、测阻值、测电流、上测试机测元器件4、听：元器件动作及工作时的声音5、摸：摸元器件、板子、变

57、压器、电抗器等是否有过热6、断：指断开信号连线、断开某些元器件7、短：把某一控制信号短接到另一点8、压：由于元器件或连接件松动，用手压紧后故障可能会消失9、敲：震动以下某些元器件10、放：在拆卸板子、模块或其它元器件前要先放电（电容、静电） 共一百一十四页A、直观检查法：就是发挥人的手、眼、耳、鼻的感知器官来寻找出故障原因。这种方法常用并且首先使用。“先外再内”的维修原则要求维修人员在遇到故障时应该先采用望、闻、 问、摸的方法，由外向内逐一进行检查。有些故障采用这种直观法可以迅速找到原因，否则会浪费不少时间，甚至无从下手。利用视觉可以线路元件的连接是否松动(sngdng)，断线接触器触电是否烧

58、蚀，压力是否时常，发热元件是否过热变色，电解电容是否膨胀变形，耐压元件是否有明显的击穿点。上电后闻一闻是否有焦糊的味道， 用手摸发热元件是否烫手。很重要的是还要问,问用户故障发生的过程,有助于分析问题的原因,便于直接命中要害.有时问问同行也是个捷径。共一百一十四页B、报警参数检查法：所有的变频器都以不同的方式给出故障指示，对于维修者来说是非常重要的信息。通常情况下，变频器会针对电压、电流、温度(wnd)、通讯等故障给出相应的报错信息，而且大部分采用微处理器或DSP处理器的变频器会有专门的参数保存报警故障记录（只通控制电源）。 C、类比(lib)检查法：此法可以是自身相同回路的类比，也可以是故障元器件与已知好元器件的类比，这可以帮助维修者快速缩小检查范围。 D、备板置换检查法：利 用备用的电路板或同型号的电路板确认故障，缩小检查范围是非常行之有效的方法。若是控制板出问题常常只有更换别无他法，因为大多数用户几乎不会得到原理图及布置图，从而很难作到芯片级维修。共一百一十四页E、隔离检查法：有些(yuxi)故障常常难于判断发生在那个区域，采取隔离的办法就可以将复杂的问题简单化，较快地找出故障原因。F、静态测试法：在变频器不通电(tng din)的情况下测试整流电路、测试逆变电路、测试控制电路等