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交流调速的意义变频器:动态响应快、工作效率高、输出特性好、使用方便等特点。交流电动机:对环境适应性强、维修简单、价格低。交流变频调速系统具备体积小、重量轻、通用性强、保护功能完善、可靠性高、操作简便等优点。第九讲通用变频器通用变频器-应用最为广泛的交流调速实现装置功能多样化,可以适合不同场合。于一般工业驱动;所谓“通用”,包含着两方面的含义:(1)这种变频器可用以驱动通用型交流电动机,而不一定使用专用变频电动机;(2)通用变频器具有各种可供选择的功能,适应许多不同性质的负载机械。专用变频器用于特定的控制对象,例如电力机车的牵引。变频器分类冶金、制浆造纸、石化、空调制冷、供水、建材、印刷及纺织等诸多领域。使用变频器的目的节能:风机、水泵、空压机、提升机、空调、传送带、挤压机、搅拌机、装卸运输机械、工业洗衣机等。提高生产效率:提升机、货物搬运车、机床、食品机械、自动化仓库、挤压机等。提高产品质量:食品机械、造纸机、拉丝机、机床等。交流调速的应用场合节能节能应用领域:风机、水泵、空压机、提升机、空调、传送带、挤压机、搅拌机、装卸运输机械、工业洗衣机等。节能途径(方法):1.间歇运行,以缩短运行时间,如:空压机2.频繁起停场合减小电机起动电流,如:提升机3.提高驱动系统功率传递效率,如:提升机使用变频器的目的4.减速运行,以减小输入功率,如:风机、水泵使用变频器的目的n2n1T1T2转矩转速32nPnT平方转矩负载在减速运行时节能效果最好。nPconstT.恒转矩负载在减速运行时也有一定的节能效果。n2n1T转矩转速提高生产效率应用领域:提升机、货物搬运车、机床、食品机械、自动化仓库、挤压机等。提高生产效率的途径:1.提供加工工艺中的最佳转速。2.准确停车。使用变频器的目的提高产品质量应用领域:食品机械、造纸机、拉丝机、机床等。提高产品质量的途径:1.提供加工工艺中的最佳转速。2.平滑的加、减速,软起、软停。3.高精度转矩控制。使用变频器的目的按电压和功率等级分类:中小容量变频器、大容量变频器、低压变频器、高压变频器等;按控制策略分类:VVVF控制、矢量控制、直接转矩控制等;按功能分类:节能用变频器、自动化用变频器、工程型变频器通用变频器的主要类别全数字化控制、自关断化开关器件、高频化、智能化矢量控制变频器的通用化网侧变流器PWM控制的应用中小容量变频器(600kVA):大部分产品采用VF比恒定控制;少量高端产品采用矢量控制,可实现无速度传感器的闭环控制。高压大容量变频器:为实现大容量,一般采用高压电机,需解决的问题是如何用耐压和容量有限的开关器件实现高压逆变。多电平逆变器是大容量变流装置的主要电路方式。通用变频器的发展方向通用变频器的基本结构通用变频器的结构通用变频器的主回路整流部分直流滤波部分逆变部分通用变频器的主回路整流单元一般为三相桥式不控整流电路输入电压大多数为三相380V,少数进口设备用三相220V。滤波环节电解电容器CF具有滤波作用、储能作用、为感性负载(电动机)提供无功的作用。电阻R1、R2是电容CF1、CF2的均压电阻。通用变频器的主回路限流电阻RL与开关SL在变频器接通电源瞬间,限制电容CF的充电电流,以保护三相整流桥和电容。变频器刚通电时,RL限制CF的充电电流,当CF充电到一定程度时,令SL接通,将RL短路。电源指示HL指示电源是否接通。变频器断电后指示CF上的电荷是否已经释放完毕。通用变频器的主回路制动电阻和制动单元(选配件)电动机在工作频率下降过程中,异步电动机的转子转速超过同步转速时,处于再生制动状态,使直流电压UD不断上升。因此,必须将再生到直流电路的能量消耗掉,使UD保持在允许范围内。制动电阻RB:用来消耗这部分能量的。制动单元VTB:其功能是控制流经RB的放电电流IB。通用变频器的主回路制动单元的工作原理正常情况下,三相交流输入电压约为380V,直流电压UD约为540V。当UD升高到一定值时(例如:700V),制动单元VTB导通,电容CF通过制动电阻RB放电,使UD下降,当UD降到一定值时(例如650V),VTB截止。通用变频器的主回路制动电阻的选择变频器厂家一般会给出允许的最小制动电阻值。例如,安川616G变频器:5.5KW~7.5KW变频器---RBmin=32Ω11KW~15KW变频器---RBmin=20Ω18.5KW~45KW变频器---RBmin=12.8Ω由内置的制动单元容量决定具体值还需根据所需的制动力矩、制动频率、间隔、时间等实际工况进行计算。通用变频器的主回路交、直流电抗器(选配件)对于容量较大的变频器,应在输入端设有进线电抗器,或在整流器和电容器之间串接直流电抗器。直流电抗器的作用抑制谐波电流、提高输入电源功率因数(0.75→0.95)交流电抗器的作用抑制谐波电流、提高输入电源功率因数(0.75→0.85)抑制电源电压不平衡的影响和输入浪涌电流受交流压降限制,交流电抗器压降应小于额定电压的3%。通用变频器的主回路交、直流电抗器(选配件)一般情况下,当满足下列条件之一时应考虑配直流电抗器或交流电抗器:三相交流输入电压的不平衡度超过3%;电源变压器容量大于变频器容量的10倍;电源变压器容量大于500KVA。常用交流电抗器的规格电机容量/kW303745557590110132160200允许电流/A607590110150170210250300380电感量/mH0.320.260.210.180.130.110.090.080.060.05常用直流电抗器的规格通用变频器的主回路电机容量/kW3037~5575~90110~132160~200220280允许电流/A75150220280370560740电感量/mH0.60.30.20.140.110.070.05通用变频器的主回路逆变器变频器的核心部分,将直流变换为三相交流(电压、频率均可变)。由6个大功率开关管组成的三相桥式电路。大功率开关多为IGBT模块。通用变频器的主回路交流输出电抗器(选配件)减小电机谐波电流,从而减小谐波转矩、改善电机运行性能。EMI滤波器(选配件)主要安装于电网侧,用于减小变频器运行时造成的高频干扰影响到其他设备的正常运行。通用变频器的控制电路控制单元的组成计算机控制单元:用于控制整个系统的运行,是变频器的核心。操作面板:用于变频器的功能设定与控制操作。如设定频率、运行正/反转选择、起动/停车的加速度设定、过载电流设定等,以及起动、停止、点动、升速、降速等的操作。控制电路接线端子:用于控制变频器的起动/停止、频率信号给定及故障报警输出等。通用变频器的控制电路控制单元的功能高性能微处理器配以ASIC、PROM、RAM芯片和其他必要的周边电路。通过接口电路接收检测电路和外部接口电路送来的检测信号和参数设定,进行处理后为变频器提供各种控制信号或显示信息。主要完成输入信号处理、频率调节功能、运算处理、PWM波形演算处理等,给驱动电路提供控制信号。通用变频器的控制电路检测电路的功能将变频器和电动机的工作状态反馈至微处理器。达到控制变频器输出和为变频器及电动机提供必要的保护的目的。保护电路的功能对检测电路得到的各种信号进行硬件保护或软件算法处理,以判断变频器本身或系统是否出现了异常。分为对变频器本身、对驱动电动机和对系统三种保护。变频器本身保护由自己确定,另两种保护需要用户根据情况设置。根据保护电路的结果进行包括停机在内的各种必要的处理。通用变频器的控制电路数字操作器的功能为用户提供一个良好的人机界面,使变频器控制系统的操作和故障检测工作变得更加简单。用户可以利用数字操作器对系统进行各种运行、停止操作,监测变频器的运行状态,显示故障内容及发生顺序以及根据系统运行的需要进行各种参数的设定等。数字显示为主,个别厂家提供汉字显示的操作器。通用变频器的控制电路外部接口电路的功能硬件电路通常包括顺序控制指令输入电路、频率指令(模拟信号)输入电路、监测信号输出电路。具有RS232、RS485或与现场总线的通信接口,以便变频器与计算机、PLC或现场总线的连接。各种接口卡供用户选用。通用变频器的控制电路面板操作用于变频器的功能设定、参数设定与运行控制操作。如设定频率、运行正/反转选择、起动/停车的加速度设定、过载电流设定等,以及起动、停止、点动、升速、降速等运行操作。面板操作一般用于现场调试。通用变频器的操作方式端子操作用于频率信号给定、控制变频器的起动/停止、多段速运行、故障报警输出等。端子操作一般用于现场运行控制。远程操作利用串行通信功能不仅可以完成面板操作的全部操作功能,还可以实现一些面板操作不能实现的功能。远程操作一般用于远程调试和远程运行控制。通用变频器的操作方式为了保证其通用性,变频器的功能比较多。除了保证其自身的基本控制功能外,大多数功能是根据变频器传动系统的需要而设计的。通用变频器可设定的参数很多,一般有几百个,不同品牌和型号的通用变频器的参数表示方式和设置方法也不一样,但使用方法都大致相同。根据用途对一些实际需要的基本参数了解和正确设置就可以了。通用变频器的功能通用变频器的功能变频器的频率给定方法与频率有关的变频器功能变频器的升/降速和起动、制动功能变频器的V/f控制功能变频器的转差补偿、矢量控制变频器的往复变速功能和闭环控制功能外接控制功能和通信功能变频器保护、显示功能通用变频器的功能变频器的频率给定方法面板给定:利用键盘上的数字增加和数字减小键配合显示来进行频率的数字量给定和调整。预置给定:起动前通过程序预置的方法预置给定频率,起动时按运行键RUN(或正转FWD或反转REV键),变频器将自动升速至预置频率。外接给定:从控制接线端上引入外部电压或电流信号进行频率设定,常用于远程控制。多数变频器对外接电流给定信号的取值范围是4~20mA。有的变频器还为用户提供了外接辅助给定信号端,用来接入反馈信号或其它辅助控制信号。运行中辅助给定信号和主控给定信号相叠加作为实际给定信号。采用外接给定时,还需根据变频器使用说明书的要求,进行给定频率线(给定电压与所对应给定频率的关系曲线)的有关参数设定。通用变频器的功能与频率有关的变频器功能最高频率:根据变频器的工作需要设置的最高工作频率。基本频率:变频器调节频率时用作基准的频率,通常取电动机的额定频率。上限频率与下限频率:根据具体的拖动系统要求,可为变频器设入上限工作频率和下限工作频率。当给定对应的频率高于上限频率时,变频器取上限频率工作,而当给定对应的频率低于下限频率时,变频器取下限频率工作。但启动仍从启动频率开始。通用变频器的功能f1fbf1maxU1NU1x1xLxHfHf1fL与频率有关的变频器功能回避频率:为了避免在某些转速下机械系统发生共振,必须使变频器“回避”掉可能引起共振的频率,称为回避频率(跳频)。回避频率的设置方法:设入回避频率和宽度;只设定回避频率,宽度由变频器内定;设入回避区的起始频率和终止频率。通用变频器的功能与频率有关的变频器功能点动频率:当每次点动时(JOG),都按照这个较低的预设点动频率来运转。生产机械调试过程中,经常需要对电动机进行点动。根据生产机械的特点和要求设定点动频率。按下点动时,按照预设频率运行;松开点动时,电机停止运行。通用变频器的功能与频率有关的变频器功能载波频率:变频器内部开关器件的工作频率。载波频率太低,输出电流波形质量差,电机转矩脉动加大。载波频率太低,电机的运行噪音增加。载波频率太高,电机的集肤效应增加,磁路铁损增加,增加电机的发热。载波频率高,变频器本身的损耗加大。载波频率高,对其他设备的电磁干扰加大。通用变频器的功能变频器的升/降速和起动、制动功能升速时间设定:为用户提供了可在一定范围内任意设定升速
本文标题:9-第九讲-通用变频器-吴学智
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