变频器的基本原理与应用.ppt

1、变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除变频器的基本概念变频器的基本概念1.基本概念变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频率电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或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，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就称为“变频器

2、”。变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除2.结构与原理u主机分解图变频器的结构与原理变频器的结构与原理u内部结构变频器基本结构分为4部分：整流单元、中间直流环节、逆变器和控制电路。整流单元将工作频率固定的交流电转换为直流电。中间直流环节也称储能环节，主要是高容量电容存储转换后的电能。逆变器由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。控制电路按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。变频器的结构与原理变频器的结构与原理变频器的结构与原理变频器的结构

3、与原理u调速原理交流电机模型N=60f(1-s)/p（1）f=电机供电频率s=(n1-n)/n1转差率p=电机极对数改变电机的极对数改变电机的转差率转子串电阻调速定子调压调速改变电机的供电频率，即变频调速由式(1)可知，转速N与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在050Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除变频器的应用领域变频器的应用领域3.应用领域20世纪90年代开始，交

4、流变频调速装置在我国的应用有了突飞猛进的发展。由于变频调速在频率范围、动态相应、调速精度、低频转矩、转差补偿、通讯功能、智能控制、功率因数、工作效率、使用方便等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，它以体积小、重量轻、通用性强、拖动领域宽、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点，深受钢铁、冶金、矿山、石油、石化、化工、机械、电力、自来水等行业的欢迎，社会效益非常显著。变频器的应用领域变频器的应用领域u泵类负载：泵类负载，量大面广，包括水泵、油泵、化工泵、泥浆泵等，有低压中小容量，也有高压大容量。采用变频控制时，电机或泵的转数下降，轴承等机械部件磨损降低，泵端密封系统不易损坏，机泵故障率降低，维修

5、工作量大为减少。高楼的恒压供水变频系统，虽然只是变频器的简单应用，但很好得满足了高层用户用水的压力稳定性，大大节约了能源。u风机类负载：风机类负载，也是量大面广设备，各行各业普遍应用，多数是调节挡板开度来调节风量，浪费大量电能。某炼油厂65吨/时中压锅炉是为回收催化裂化装置生产中产生的一氧化碳气而设置的主要动力设备。由于燃烧燃料的不同，所需风量相差近一倍。为此，他们对锅炉风机采用变频调速控制，去掉了风机挡板，年节电67万度，节电率67.7%，锅炉燃烧率提高1.62.7%，节省燃料油9891628吨。变频器的应用领域变频器的应用领域u音乐喷泉类负载：非常招揽游人的音乐喷泉，其水的高低和量的大小是

6、靠变频控制的。目前较多的大型喷泉多采用变频控制。美观而经济。音乐喷泉的工作原理是，根据播放的音乐来控制水柱，达到与音乐同步的效果，而水柱是由水泵来控制的。由变频器控制电机的转速，使水柱发生变化。改变频率就改变了电机的转速，也就改变了水泵的压力，音乐的不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端，使电机转速随音乐的音调，节奏，和强弱变化，水泵的压力随之变化，喷岀的水就有了高低变化。u空调、电梯、高架缆车、传送带变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除4.变频器的意义变频器个应用如此广泛，其意义主要体现在以下几方面：u节能：根据流体力学

7、和电力学知识可知，水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原来的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8%，当转速下降到1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5%。按照苏10-3站变频器正常运作状态下，潜水泵（5.5KW）转速为原来的3/5左右，也就是省电近78.4%。变频器的应用意义变频器的应用意义变频器的应用意义变频器的应用意义变频器的应用意义变频器的应用意义u保护电机：电机直接启动时，启动电流是额定电流的47倍，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击。使用变频器后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始逐渐提升，最大

8、值也不会超过额定电流，减轻了电流对设备的冲击，从而延长了设备的使用寿命，同时节省了维护费用。同时，变频器具有过载、过压、过流、欠压等自动保护功能。u自动控制：完全实现自动控制，且可与其它自控装置进行电气联锁，实现的自动保护及计算机控制。u环保：电机将在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的影响。变频器的应用意义变频器的应用意义变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用5.变频器实际操作与应用苏10-3站变频器链路图+-PT114+PT114-C111u整体链路图变频器实际操作与应用变频

9、器实际操作与应用电电流（流（mA）压压力（力（Mpa）051015202500.10.20.30.40.50.6压力与力与电流关系流关系图40.2311.36u压变简单原理变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用u变频器操作面板变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用主电源输入连接3相电源变频器输出连接3相电机接地模拟量设定电流输入正转运转指令u变频器接线图u参数设置a.按PRG/RESET（程序/复位键），切换至程序模式。运转模式：运转信息（输出频率、输出电流、输出电压以及设定值、反馈值等）程序模式：菜单、功能代码、功能代码数据等报警模式：显示报警功能发生的报警原因代码b.按FUNC/DAT

10、A（功能/数据键）选择需要设定的功能代码。c.按UP/DOWN键更改功能代码数据，修改之后按FUNC/DATA键保存（LED监视器会显示“SAVE”字样）。主要需要设定的功能代码见下表：变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用功能代码名称设定值及意义F01频率设定0 操作面板键操作F02运行操作2 正转E40PID表示系数A0.5 压变量程E43LED监视器显示选择12 PID反馈值E62端子C15 PID反馈值J01PID控制动作选择1 程序用（正动作）J03P（增益）0.9J04I（积分时间）9.0 J05D（微分时间）0P02功率（KW）5.5 电机额定功率P03额定电流（A）略小于14

11、 电机额定电流F44电流限制99%H03数据初始化1 初始化表1：功能代码设置表变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用注：每修改完一个代码数据都需按FUNC/DATA键进行保存。变频器实际操作与应用变频器实际操作与应用d.设定完毕上表各功能代码之后按PRG/RESET键切换为运转模式，连续按7次FUNC/DATA键，至压力设定值设置界面，按UP/DOWN键进行设置为0.23。e.按RUN键（运行键），开始水泵的运转。f.运转之后再按1次FUNC/DATA键切换至压力反馈值界面，观察并与泵房压变显示值进行比对是否一致。g.连续按FUNC/DATA键切换至频率、电流界面，观察数据是否正常（频率3

12、3Hz左右，电流78A）。h.频率、电流、压力反馈值正常，则变频器运作稳定。变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用基本概念结构与原理应用领域应用意义实际应用与操作故障判断与排除变频器故障的判断与排除变频器故障的判断与排除6.常见故障判断与排除现象原因检查和对策电机不旋转主电源没有正确输入检查输入电压、输出电压是否平衡负载过大测定输出电流确认机械性制动是否动作电机在旋转，但速度不上升最高输出频率的设定较低确认最高输出频率（F03）的数据加速时间极长或极短确认加速时间（F07）的数据负载过大测定输出电流确认机械性制动是否动作电动机旋转方向与指令相反连向电机的配线错误检查连向电机的配线（U、V、W）由旋转方向固定的操作面板运转，旋转方向设定是否错误确认运转操作（F02）的数据u常见故障原因与对策u苏10-3站变频器故障原因及排查变频器故障的判断与排除变频器故障的判断与排除变频器的基本原理与应用变频器的基本原理与应用