运动控制系统安装与调试（第2版）课件 3.2.7变频器的分类与现状 b2

运动控制系统安装与调试主讲：南工机电教学团队高等教育出版社3.2.7变频器的分类与现状

变频器是一种控制交流电机运转的控制器。它把固定频率（我国为50HZ）的交流电源变成频率电压可调的交流电源，从而控制电机的转速。利用变频器，可以实现被控制的交流电机变频调速、功率因素、过电流过电压保护、过载保护等，从而更好的控制整个电机的运行，提高电能的利用率和整个系统的工作效率。变频器的问世，使得交流调速在很大程度上取代了直流调速。变频器外形如图3-46所示。3.2.7变频器的分类与现状变频器的分类1（1）根据供电电源根据供电电源变频器可分为高压变频器和低压变频器。按国际标准（IEC60038:1983）和中国国家标准（GB156-2003）的规定，把电压分为<1kV、1～35kV、35～220kV、>245kV四个等级。低压变频器，通常指额定电压在1000V以下的设备，适用于较小功率的电机控制。我国使用220V、380V、480V、660V四个标准电压。3.2.7变频器的分类与现状变频器的分类1这类变频器具有以下几个优势：①价格相对较低：低压变频器的生产工艺相对成熟，市场竞争激烈，价格相对较低，适用于预算有限的项目。②安装方便：低压变频器体积相对较小，重量较轻，易于安装和维护。③调速精度高：低压变频器采用先进的调速算法和控制策略，具有较高的调速精度和稳定性。④适用范围广：低压变频器适用于多种场景，如风机、水泵、输送机等。低压变频器，通常指额定电压在1000V以下的设备，适用于较小功率的电机控制。3.2.7变频器的分类与现状变频器的分类1高压变频器，通常指额定电压在1000V以上的设备，适用于大功率电机控制。在1～35kV电压段，我国使用3kV、6kV、10kV和35kV四个标准电压。这类变频器具有以下几个优势：①适用于大功率电机：高压变频器可以满足大功率电机的调速需求，广泛应用于冶金、石化、水泥等行业。②抗干扰能力强：高压变频器采用抗干扰设计，能在高电磁环境下稳定运行。③故障自检功能：高压变频器具备自动故障检测和排除功能，能够降低故障率和维修成本。④操作界面友好：高压变频器通常配备大屏幕触摸操作界面，操作简便，便于工程师进行参数设置和监控。尽管如此，中高压变频器也存在一些不足，如价格较高、安装要求较高等。3.2.7变频器的分类与现状变频器的分类1（2）按照工作原理可分为V/f控制、转差频率控制和矢量控制变频器。1）V/f控制变频器。V/f控制变频器就是保证输出电压跟频率成正比的控制。这样可以使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生，多用于风机、泵类节能。2）转差频率控制变频器。转差调速即改变异步电动机的滑差来调速，滑差越大速度越慢。转差频率控制技术的采用，使变频调速系统在一定程度上改善了系统的静态和动态性能同时它又比矢量控制方法简便，具有结构简单、容易实现、控制精度高等特点，广泛应用于异步电机的矢量控制调速系统中。3.2.7变频器的分类与现状3）矢量控制变频器。根据直流电动机调速控制的特点，将异步电动机定子绕组电流按矢量变换的方法分解并形成类似于直流电动机的磁场电流分量和转矩电流分量，只要控制异步电动机定子绕组电流的大小和相位，就可以控制励磁电流和转矩电流，得到良好的调速控制效果。它的主要特点是低频转矩大、动态响应快、控制灵活，一般是应用在恶略的工作环境、要求高速响应和高精度的电力拖动的系统等。3.2.7变频器的分类与现状（3）按变换方法可分为交-直-交变频器和交-交变频器。1）交-直-交变频器。这种变频器也称通用变频器，由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成，工作原理是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，它在工业自动化领域和不间断电源领域应用广泛。2）交-交变频器。这种变频器把工频交流直接变换成频率、电压可调的交流，采用晶闸管自然换流方式，工作稳定，可靠，又称直接式变频器。最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有很大的优势，由于没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易，在传统大功率电机调速系统中应用较多。3.2.7变频器的分类与现状应用现状2自90年代以来，随着工业生产对自动化需求程度的提高和社会节能环保意识的加强，变频调速器的应用越来越普及。其广泛的应用于：（1）石油化工冶金等大型生产线；（2）装备制造业，如电力机车、塔吊、机床、纺织机械、印刷等；（3）民用行业，如商用空调、电梯、供水、家电、健身器材等。市面上出售的变频器大多数为交-直-交电压源型第三代变频器。产品主要来自日本的一些厂家。其他的如西门子、ABB等销售也比较多。（1）日本品牌变频器市场占有率仍比较高日本变频器公司进入中国市场最早，并且一直有针对性的推出产品。目前，市场占有率高达60%以上。富士、三菱及安川三家公司的变频器市场占有率最大。3.2.7变频器的分类与现状（2）增长迅速的欧美品牌变频器欧美公司进入中国市场比较晚，但产品档次高、容量大，价格也比较高。目前市场份额达到30%左右。比如西门子、ABB等。3.2.7变频器的分类与现状（3）大陆及台湾企