变频器的结构、原理及生产工艺流程

绿色驱动普传科技PowtranTechnologyCo.,ltd清新自然让顾客满意提高竞争力我与普传共发展变频器的结构、原理及应用第一讲变频结构一.产品介绍1.普传变频器的几大系列：PI97系列、PI168系列、PI2000系列、PI7000系列、PI7100系列、PI7600、PI7800及POWTRAN制动单元等。2.普传变频器PI7600、PI7800系列简介：PI7600、PI7800系列变频器应用先进的空间电压矢量PWM控制技术、矢量控制技术，采用高性能的功率模块和先进的变频器制造工艺，是普传公司设计制造的新一代高品质、多功能变频器。无论是简单的变频控制还是高性能的伺服应用，在PI7600、PI7800系列中都能找到合适的解决方案。主要产品包括：PI7600GPI7800G（通用型）、PI7600FPI7800F（风机水泵型）、PI7600HPI7800H（中频重负荷型）、PI7600ZPI7800Z（注塑机专用型）等等。广泛应用于钢铁、港口、煤炭、化工、纺织、油田、机床、机械、电厂、制药、建材、造纸等行业。第一讲变频器的结构3.普传变频器PI7600、PI7800系列特点：●采用DSP（数字信号处理器）为核心的控制单元，实现高速高性能控制；●集V/F控制、V/F+PG控制、矢量控制+PG三种控制功能为一体；●三种空间电压矢量波形产生方式；●死区补偿功能，实现低频率大输出转矩；●自动转差补偿；●十种频率设定方式，模拟端子可以接受0～10V、0～20mA之内的自定义范围信号；第一讲变频器的结构●可实现最多七段速度和八段加速度控制；●转速追踪启动和断电再恢复运行功能；●强大的通讯功能，支持标准的RS485与CanBus，同时提供远控键盘功能；●人性化显示菜单，中文液晶显示，配以LED显示，同时显示3个状态参数；●特有逆变模块（IGBT）温升监控功能，风扇调节可控，适时降低电机噪音和温升；●PID调节的直流电流制动；●高效的故障查询与记录功能，方便排除故障；●在三相交流永磁同步电机控制中表现同样出色。第一讲变频器的结构4.普传制动单元【1】普传的制动单元（BRAKEUNIT）主要用在变频器需急降速、刹车、定位的场合，变频器在降速时，由于负载惯性的关系，急降速时会将动能变成电能储存在直流母线上，因此必须使用本制动（电阻）器将回生电压予以消耗，否则变频器将会跳过压保护或故障。【2】一般适用于离心机、洗衣机、天车、电梯、纺织机械、造纸机械、伸线机械（拉丝机）、绕线机、制药、比例联动系统中均可使用。【3】其他方面●适用于各种品牌的变频器；●规格齐全200V/380V/440V/480V；第一讲变频器的结构●容量范围大，单台可使用到110KW（400V）；●允许并联使用，没有容量限制；●允许在电网变动大的场合使用；●保护齐全：具有短路、低电压、过电压、快速保险丝、过热等保护功能；●性能价格比佳；●功率电阻为选用件；●可订制电阻箱。第一讲变频器的结构二.普传变频器铭牌说明：SOURCE:OUTPUT:TYPE:Z0501A00001132KW250A0.00-800.0Hz3φ380V50-60HzPOWTRANTECHNOLOGYCO.,LTD.PI7800132G3三.普传变频器型号说明：机型代号a：标准型(省略)b：增强型d：单板机m：小型机普传变频调速器额定输出容量（●●●）例：7R5：7.5KW132：132KW产品功能代号（□）通用机型F：轻型负载G：标准负载M：较重型负载H：重型负载专用机型S：纺织机专用型T：提升机专用型Z：注塑机专用型系列代号780：PI7800系列760：PI7600系列800：PI8000系列168：168系列输入电压等级1：单相220V2：三相220V3：三相380V4：三相460V5：三相575V6：三相660V9：三相1140V输出配置0：标准配置(省略)详见主回路端子说明机种代号：0：标准配置1：特1配置2：特2配置第一讲变频器的结构第一讲变频器的结构二.普传变频器结构划分：（一）PI7600系列电源等级类型功率(kW)机座号键盘型号单相220vF0.75~1.54N2BJP5E7800G0.4~1.5M0.4~0.75H0.4三相380vF1.5~2.24N2BJP5E7800G0.75~2.2M0.75~2.2H0.75~2.21.4N2B第一讲变频器的结构电源等级类型功率(kW)机座号键盘型号单相220vF2.2~44N3BJP5E7800G2.2~4M1.5~2.2H0.75~1.5三相380vF4~5.54N3BJP5E7800G4~5.5M4~5.5H42.4N3B第一讲变频器的结构2.4N4B电源等级类型功率(kW)机座号键盘型号单相220vF5.54N4BJP6E7800G5.5M4H2.2三相380vF7.5~114N4BJP6E7800G7.5M7.5H5.5~7.5第一讲变频器的结构（一）PI7800系列1.1N2类型功率(kW)机座号键盘型号F11~18.51N2JP6E7800G7.5~15M5.5~11H5.5~11第一讲变频器的结构2.1N3类型功率(kW)机座号键盘型号F22~301N3JP6E7800G18.5~22M15~18.5H11~153.2N1类型功率(kW)机座号键盘型号F37~452N1JP6E7800G30~37M22~30H18.5~22第一讲变频器的结构3.2N2类型功率(kW)机座号键盘型号F55~932N2JP6E7800G45~75M37~55H30~454.2N3类型功率(kW)机座号键盘型号F110~1322N3JP6E7800G93~110M75~93H55~75第一讲变频器的结构5.2N4类型功率(kW)机座号键盘型号F160~1872N4JP6E7800G132~160M110~132H93~1106.3N1类型功率(kW)机座号键盘型号F200~2503N1JP6E7800G187~220M160~187H132~160第一讲变频器的结构类型功率(kW)机座号键盘型号F280~4003N2JP6E7800G250~355M200~280H187~2506.3N2第一讲变频器的结构三.变频器结构：变频器由主回路和控制回路构成。其中主回路是一个交-直-交结构。控制回路是整个变频器的核心，发出各种指令以使变频器有不同的响应和动作。第一讲变频器的结构一.变频器构成：主回路和控制回路主回路交直回路直交回路能耗制动电路外部接线整流电路逆变电路限流电路滤波电路续流电路吸收电路输入侧输出侧切换电路第一讲变频器的结构控制回路内部控制回路外部控制回路主控板电源板键盘驱动板外接输入电路外接输出电路外接给定电路（一）．主回路1、交-直回路部分第一讲变频器的结构【1】整流电路由整流管组成三相整流桥，将电源的三相交流全波整流成直流。如电源的线电压为UL，则三相全波整流后平均直流电压Ud的大小是Ud=1.35UL【2】滤波电路利用电容滤平全波整流后的电压纹波，当负载变化时，使直流电压保持平稳。【3】限流电路利用限流电阻限流，因为变频器在上电瞬间，电解电容的充电电流很大，为了防止过大的冲击电流损坏主电容和整流桥，电路内串入限流电阻，其作用是将电容的充电电流限制在允许的范围以内。第一讲变频器的结构整流回路限流回路滤波回路逆变、续流回路+RTUVWPN+主回路原理图S__第一讲变频器的结构2、直-交回路部分【1】逆变电路利用逆变管组成逆变桥，把整流所得的直流电，再“逆变”成频率可调的交流电。这是变频器实现变频的具体环节，因而是变频器的核心部分。【2】续流电路利用续流二极管实现。其主要功能是：A．因为电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功分量。为无功电流返回直流电源时提供“通道”。B．当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流返回给直流电路。C．在逆变过程中，同一桥臂的两个逆变管，处于不停地交替导通和截止的状态。在交替导通和截止的换相过程中，需要它提供通路。第一讲变频器的结构3、能耗制动电路【1】制动电阻电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的机械能转换成电能回馈到直流电路中，使直流电压Ud不断地上升，甚至可能达到危险的地步。利用制动电阻来消耗这部分回馈电压，使Ud保持在允许范围内。【2】制动单元制动单元Vb由单颗IGBT及其驱动电路构成。其功能是为放电电流Ib流经Rb提供通路。4、外部接线如下图所示，变频器的输入端接至频率固定的三相交流电源；输出端输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。第一讲变频器的结构JP-07RESETSTOPDISPLESCFWDDIGITALOPERATORPRGREVSPEED-STATUSALARM0-400HZ3φ第一讲变频器的结构二．控制回路1、内部控制回路【1】控制板顾名思义，它控制着整个变频器信号的运作,通过中央处理器发出各种工作信号和各种警示信号，发出各种运行指令和保护指令，以使变频器功能实现。【2】键盘A、显示分为待机参数显示、运行数据显示、故障、保护显示。在待机状态下查找参数。在运行状态下，显示各种运行数据，如频率、电流、电压。当变频器出现故障显示跳保护参数。B、操作通过键盘可以实现变频器的正转，反转，停车以及一些参数的修改，方法。【3】电源板电源板的作用是为整个变频器内部的元器件提供工作电源，以满足元器件的工作。【4】驱动板当驱动板接收到CPU的驱动信号后，开始驱动，以使IGBT实现逆变效果。第一讲变频器的结构2、外部控制电路【1】外接给定电路A、开关状态控制B、脉冲信号控制【2】外接输入控制电路外部的控制信号通常是由开关来传递的。控制开关的通、断信息，通过变频器输入电路的光耦合器而传递到内部的控制电路中。【3】外部输出控制电路一种是内部继电器的触点；另一种是晶体管的集电极输出。第二讲变频器的原理一.变频器的调速原理：1、变频器的功用变频器的功用是，将频率固定（通常为工频50Hz）的交流电（三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0~400Hz）电压可调的(三相或单相）交流电源。变频过程中只有频率变化，电能不发生变化。2、异步电机的调速【1】电机的旋转速度为什么能够自由地改变？1:r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：2极电机50Hz3000[r/min]4极电机50Hz1500[r/min]$电机的旋转速度同频率成比例此处所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。第二讲变频器的原理因此，以控制频率为目的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。n=60f/pn:同步速度f:电源频率p:电机极对数$改变频率和电压是最优的电机控制方法第二讲变频器的原理如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V.【2】当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？A、工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）B、起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动第二讲变频器的原理电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流