变频器的原理

变频器的原理及应用今天和大家一起学习关于变频器的原理及应用技术。在学习的过程中，有什么疑问自己先做好记录，待课后咱们再一起进行交流，谢谢大家。变频器的组成变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”根据控制原理变频器大致可分为-5个部分：:二匚」直一交变换根据控制原理变频器大致可分为-5个部分：:二匚」直一交变换1、整流:1、整流:图1：交一直一交变频器主电路将市电AC220V/AC380V经整流桥堆整流滤波后得到直流母线电压DC310V/DC540V，滤波电容的容量根据变频器功率的大小均有不同配置。2、充电:因考虑到电容在储能的过程中会产生大电流冲击，在整流桥与电容之间串联一个功率电阻，以限制在充电的瞬间大电流，待电容电压满足母线电压时开关电源工作，旁路接触器吸合（可控硅导通）将该电阻短接。电阻阻值和功率随电容容量变化，电容容量越大则充电电阻功率越大。3、 逆变：逆变部分现在所用的器件均为IGBT，这种绝缘栅极型功率管，具有大电流、高耐压和功耗小等优点。三相输出由三组共六只IGBT组成，随着控制部分输出的PWM方波有序导通，控制门极限制电压土20V，采用光电耦合器隔离，为了让IGBT可靠关断一般门极控制采用负电压使其截止，正电压导通。如图2所示常态光耦的初级为低电平时门极为-10V关断状态，当控制信号为高电平时门极为+15V导通。六组驱动当中如有任意一组损坏或驱动不良都有可能引起变频器异常（如缺相、输出不平衡等故障）。4、 能耗：在变频器使用过程中，经常会碰到电机工作在发电状态的情况，发电状态下的电动机所产生的能量均会反馈到变频器，使变频器母线电压升高，如该过程持续则可能导致变频器内部元器件因过电压而烧毁。那么在这种情况下变频器就需要将多余的能量释放，当控制部分检测到变频器母线电压高过阀值，则能耗部分开始工作，直到母线电压低于阀值时关断，

从而很好的保护了变频器。目前还有一种更好的方式可将多余的能量反馈给电网，可使资源进一步得到利用。5、主控:主控部分主要是由CPU、人机界面、A/D转换及I/O组成。主控部分除了控制变频器输出外还监视本机实时变化以做出相应得保护措施，如过电流保护即负载电流达到电机额定电流2倍时变频器则给出报警型号并停止输出，以更好的保护电机。（当然还有其它的保护过温度保护、过载保护、缺相保护等等）I/O部分主要是提供与外部设备连接的开关量输入输出信号，以便于和外部设备连接，另外还支持外部通信及模拟量控制。人机部分主要是用来给用户更具不同工艺和不同负载类型设置不同的控制方式，使变频器满足控制条件。像其内置PID、简易PLC等控制让使用者能够更好的发挥与利用。变频器的保护功能变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。由于变频器大量的使用了各种半导体器件，如整流桥、IGBT、电解电容等，要想保证变频器长期稳定工作，则必须保证各器件工作在其允许条件下。超出条件则必须立刻或延时停止变频器工作，待异常条件消失后才能重新开始工作，如保护失效或动作延迟将导致变频器出现不可恢复性损害。现在通用变频器不但在产品性能上有很大提高，而且自诊断功能、报警及保护功能也非常齐全，熟悉这些功能对于正确使用变频器极其重要。逆变器过载熔断器烧断存储器出错逆变器过载熔断器烧断存储器出错通讯出错CPU出错自整定出错过电压欠电压散热板过热外部报警输入变器过热动机过载变频器选型一选型原则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原则：（1） 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矢量变频器，否则选用通用变频器即可（2） 了解负载特性，如是通用场合，则需确定变频器是3型还是P型了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。（3） 确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素，如选用的是通用变频器，则可以选择P型机。（4） 以下情况要考虑容量放大一档：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现场3、 目标负载波动大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）（5）充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则：以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上电网品质恶劣或容量偏小的场合如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机以下情况要选用交流输出电抗器、变频器到电机线路超过100米（一般原则）以下情况一般要选用制动单元和制动电阻提升负载频繁快速加减速大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）（6）变频器应用的行业及设备1、 通用变频器：纺织绝大多数设备、冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬石化用风机、泵、空压机、电梯门机、起重行走、供水、油田用风机、水泵、抽油机、空压机、电厂风机水泵、传送带、市政锅炉、污水处理、部分拉丝机牵引、水泥、陶瓷、玻璃生产线全线、传送带矿山风机泵、卷烟制丝、低速造纸及配套风机水泵、制浆。2、 矢量变频器：纺织有张力控制场合需使用、冶金各种主轧线、飞剪、电梯、起重提升、拉丝机的收放卷、凹版印刷、矿山提升机、卷烟成型包装、高速造纸、切纸机、复卷机。变频器使用注意事项严禁将变频器的输出端子U、V、W连接到AC 电源上。变频器要正确接地，接地电阻小于10Q。变频器存放两年以上，通电时应先用调压器逐渐升高电压。存放半年或一年应通电运行一天。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。避免变频器安装在产生水滴飞溅的场合。不准将P+、P-、PB任何两端短路。主回路端子与导线必须牢固连接。变频器驱动三相交流电机长期低速运转时，建议选用变频电机。变频器驱动电机长期超过50HZ运行时，应保证电机轴承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。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。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。变频器与电机之间连线过长，应加输出电抗器。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。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。使用500V电压型兆