高压变频器培训资料

一、高压变频器基础知识二、荣信高压变频器介绍三、电气控制原理四、触摸屏人机界面五、参数设置六、操作七、故障分析与排除培训内容变频就是改变供电频率。变频技术的核心是变频器，它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节，把50Hz的固定电网频改为变化的频率。同时，还使电源电压调整到一定适应范围。通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。20世纪60年代以后，特别是70年代以来，电力电子技术、控制技术和微电子技术的飞速发展，使得交流调速性能可以与直流调速相媲美。目前，交流调速已进入逐步代替直流调速的时代。高压变频器基础知识变频技术概述变频调速的基本原理按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为：n=(1-s)60f/p式中：s滑差P电机极对数f电机运行频率；如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电的频率f，就可以平滑地调节异步电动机的转子转速n。高压变频器基础知识可实现无级调速，变传统电机为智能电机。显著的节能效益。启动电流小控制在额定电流以内，无冲击电流。对电网冲击小。减少了机械磨损，节省了维护费用。高精度宽范围的无级调速，能够全面满足各种复杂工艺的需要。高压大功率变频器高压变频器基础知识变频器的特点冶金行业：高炉鼓风机、炼钢制氧机、除尘风机、轧机等。石化行业：大型输油泵、化工生产的压缩机等。电力工业：锅炉给水泵、送风机、引风机、循环水泵、凝结泵等。采矿行业：排水泵、排风扇、提升机等。城市建设：自来水供水泵、集中空调压缩机等。交通工业：机车电气传动、轨道交通电气传动等。高压大功率变频器高压变频器基础知识高压变频器的应用将交流电变换为直流电称为整流，即AC/DC变换整流电路是利用电力电子器件的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交流电源的作用下，电力电子器件（二极管）周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。整流高压变频器基础知识为克服半波整流电路的缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路，其由四个二极管接成电桥的形式构成。全波整流高压变频器基础知识逆变：整流的逆向变化过程，将直流电变成交流电(DC→AC)。根据直流侧电源性质的不同，逆变电路分为：电压源型逆变电路——直流侧是电压源，输出电压是矩形波。电流源型逆变电路——直流侧是电流源，输出电流是矩形波。逆变高压变频器基础知识交流侧S1、S4断开，S2、S3闭合，uo为负S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正直流电变成了交流电！输出交流电uo的频率，取决于两组开关切换频率；uo的大小，取决于Ud的大小。4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成直流侧逆变工作原理高压变频器基础知识工作原理：V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，互补uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2io波形随负载而异，感性负载时的波形V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量VD1或VD2通时，io和Uo反向，电感中贮能向直流侧反馈VD1、VD2称为反馈二极管，还使io连续，又称续流二极管半桥逆变高压变频器基础知识+-CRL图5-5UdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoio两个半桥电路的组合而成两个半桥电路组合而成1和4一对，2和3另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180°io波形和半桥电路的io相同，幅值增加一倍uo波形同半桥电路的uo，幅值高出一倍Um=Ud单相全桥逆变高压变频器基础知识交－直－交变频器根据调制技术不同，分为PAM（PulseAmplitudeModulation，脉冲幅值调制）方式和PWM（PulseWidthModulation脉冲宽度调制）两种。在变频器调制技术发展的早期均采用PAM方式，这是由于当时的半导体器件是普通晶闸管等半控型器件，其开关频率不高，所以逆变器输出的交流电压波形只能是方波。而要使方波电压的有效值随输出频率的变化而改变，只能靠改变方波的幅值，即只能靠前面的环节改变中间直流电压的大小。随着全控型快速半导体开关器件GTO、IGBT等的发展，才逐渐发展为PWM方式。由于PWM方式具有输入功率因数高、输出谐波少的优点，目前变频器几乎全部采用PWM方式。但使用以普通晶闸管为开关器件的大功率变频器仍采用PAM方式。调制方法高压变频器基础知识PWM控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）调制：将一个波形信号的有关信息加到另一个波形上。调制信号(ur)载波(uc)PWM控制在电力电子技术中的应用：①直流斩波②斩控式交流调压③矩阵式变频电路④逆变⑤整流应用最广，中小功率逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位高压变频器基础知识形状不同而冲量相同的各种窄脉冲PWM理论基础冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同窄脉冲的面积指环节的输出响应波形基本相同低频段非常接近，仅在高频段略有差异f(t)(t)tO图6-1a)b)c)d)tOtOtOf(t)f(t)f(t)高压变频器基础知识tOua)b)图6-3Out用PWM波代替正弦半波用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等脉冲宽度按正弦规律变化，和正弦波等效的PWM波形SPWM波形要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可PWM理论基础高压变频器基础知识图6-5urucuOtOtuouofuoUd-Ud如何控制V3和V4通断？在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断！ur正半周，V1保持通，V2保持断当uruc时使V4通，V3断，uo=Ud当uruc时使V4断，V3通，uo=0ur负半周，V1保持断，V2保持通虚线uof表示uo的基波分量当uruc时使V3通，V4断，uo=-Ud当uruc时使V3断，V4通，uo=0uruc时V4通PWM理论基础高压变频器基础知识变频器的控制方法分两类：一类是基于交流电动机稳态数学模型的标量控制技术；另一类是基于交流电动机动态数学模型的控制技术。标量控制技术中，大都采用的是压频比控制方案，风机、水泵等通用负载大都采用此技术。高性能的变频器采用的控制方式为：矢量控制、直接转矩控制。变频器控制方法高压变频器基础知识在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。•定子每相电动势mNs1gΦ44.4SkNfE式中：Eg—气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V；—定子频率，单位为Hz；—定子每相绕组串联匝数；—基波绕组系数；—每极气隙磁通量，单位为Wb。f1NskNsmV/F控制方法高压变频器基础知识由式上可知，要保持m不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低Eg，使1gfE常值即采用恒值电动势频率比的控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压Us≈Eg，即有这是恒压频比的控制方式。常值1fUsV/F控制方法高压变频器基础知识矢量控制，1971年德国西门子公司的F.Blaschke提出了基于坐标变换的交流电动机矢量控制理论.迄今为止矢量控制技术获得了长足的进步，成为高性能的调速控制方法。基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方法高压变频器基础知识高压变频总体结构HVC高压变频调速统采用单元串联多电平技术，属高-高电压源型变频器，直接6KV、10kV输入,直接6KV、10kV高压输出。变频器主要由移相变压器、功率模块和控制器组成。高压变频器基础知识（二）总体结构2、基本工作原理（系统输出波形）功率模块为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为二极管三相全桥，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，可得到单相交流输出。每个功率模块结构及电气性能上完全一致，可以互换。功率模块波形相互之间存在一定次序的相位差，串联后三相星型接法输出可得到系统输出阶梯型正弦波。高压变频器基础知识功率单元多电平串联10KV单元串联多电平拓扑结构10KV系列一般24个功率模块，每八个功率模块串联成一相，三相Y接，直接给10KV电机供电。输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间形成7.5°相位角。多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上。高压变频器基础知识6KV单元串联多电平拓扑结构6KV系列一般15个功率模块，每五个功率模块串联成一相，三相Y接，直接给6KV电机供电。输入侧移相变压器将网侧高压变换为副边的多组低压，各副边绕组在绕制时采用延边三角接法，相互之间形成12°相位角。多级移相叠加的整流方式，消除了大部分由独立功率单元引起的谐波电流，可以大大改善网侧的电流波形，使变频器网侧电流近似为正弦波，使其负载下的网侧功率因数达到0.95以上。高压变频器基础知识可根据用户需求，灵活配置。下面仅对几种典型应用加以说明：①一拖一无旁路控制方式，见图3-3a。②一拖一带自动旁路柜控制方式，见图3-3b。③一拖一带手动旁路柜控制方式高压变频器基础知识高压变频系统结构采用一体化设计，结构简单，变压器与功率单元前后排列变频器，提高空间利用率。荣信高压变频器介绍控制柜正面：功率单元柜背面：变压器柜荣信高压变频器介绍控制单元控制机是由荣信公司自主研发的全数字信号控制装置。内置总线板、CPU板、PWM板、数字板、模拟板、通讯板以及显示板。控制器与功率单元之间采用光纤通讯技术，具有很好的抗电磁干扰性能荣信高压变频器介绍控制机控制机是由荣信自主研发的全数字控制装置，内置总线板，电源板，CPU板，数字板，模拟板，PWM发波板和通讯板荣信高压变频器介绍配置5*7LED点阵显示控制器的运行状态；3个LED指示灯显示板卡的运行状态；13路电流/电压信号输入，4路铂电阻测量；6路模拟量输出，支持电流/电压信号；32路开关量输入；32路开关量输出；Modbus-RTU串行接口；PROFIBUS-DP接口（需要增加转接板），作为从站接入DP网络；荣信高压变频器介绍控制机功能CPU支持浮点运算，32位，150M；系统通讯周期100uS；开关量输入信号24VDC；开关量输出可直接驱动24VDC继电器，驱动电流最大0.5A；模拟量通道精度5‰；以太网接口通讯速率100M；荣信高压变频器介绍控制机性能控制机正面示意图电源板cpu板模拟板数字板通讯板pwm发波板荣信高压变频器介绍总线板整个控制机各板之间数据传输及内外部数据交换总共有12个槽位2个电源槽位（两侧）2个（1~2#槽）控制板槽位；8个（3~10#槽）可任意配置的功能板槽位荣信高压变频器介绍电源板给控制机各板卡提供电源输入直流24V输出直流24V,正负5V和正负12V荣信高压变频器介绍CPU板采用DSP28335处理芯片支持浮点运算产生PWM波，进行信号处理上电后CPU板上显示“主”，