变频器培训

海纳集团姓名:尉柯日期：2008.02.13变频器培训资料海纳集团1主要内容1、为什么使用变频器2、电机调速的发展历程3、ABB变频器的发展历程4、ABBACS550/ACS510硬件5、ABBACS800硬件6、ABBACS550软件7、ABBACS800软件8、常见故障分析及判断海纳集团2为什么要使用变频器？1.维修费用2.产量上升3.节能4.更好的质量kWh海纳集团31、节能的目的总而言之，使用变频器的目的：1节能降耗------离心水泵P=shaftpowerr=densityQ=flowH=headh=efficiency[Q]=1m3/s=3600m3/h=1000l/s[H]=10m=9,81*104Pa=1atmg=9,81m/s2hrgHQP***HQkP**whenhisconstant海纳集团42、工艺的要求PaperMachines纸机Winders卷取机SuperCalenders超级压光机Calenders压光机Dryers烘干机Presses压榨机Coaters涂料机Extruders挤压机海纳集团52、工艺的要求纺织机械粗纱机细纱机分条整经机浆染联合机高速弹力丝机涤纶短纤维后处理联合机印染机圆网印花机无纺设备海纳集团6变频调速的发展历程1、为什么使用变频器2、变频调速的发展历程3、ABB变频器的发展历程4、ABBACS550/ACS510硬件5、ABBACS800硬件6、ABBACS550软件7、ABBACS800软件8、常见故障分析及判断海纳集团7变频调速的发展历程1、20世纪30年代，开始研究交流电动机-直流发电机-直流电动机的调速系统（变阻调速、调磁调速）。2、60年代，开发晶闸管-直流电动机的调速系统。3、80年代，交流电动机调速发展，笼型电动机的变频调速，绕线转子异步电动机的串级调速系统，逐步取代直流调速。海纳集团8直流调速的理论依据公式直流调速的理论依据公式：其中：为加在电枢回路上的电压；为电动机电枢电路总电阻；为电动机磁通；为电动势常数；为转矩常数；为电磁转矩。UeTeeekkRTUkIRUkEn)(RekeTTk海纳集团9直流电机的调速方式调速方法有三种：•改变电枢电压-调压调速•改变磁场磁通-调磁调速•改变电枢电阻-变阻调速海纳集团10直流电机的调速器件晶闸管特性：单向导电，与电压极性及控制极有关。有三个极，阳极、阴极、门极（控制极）四层PN结，复合晶体管结构。符号：作用：开关（可控整流、交流调压、无触点开关。)二极管特性：单向导电，只与电压极性有关。只有两极，正负极或阴阳极。单层PN结，形成阻挡层。符号：作用：整流、检波、降压、钳位、限幅现代可控整流电路的基础-晶闸管（大功率电力电子器件）50年代-半导体-二极管三极管、场效管、发光管、变容管60年代-晶闸管（可控硅）SCR海纳集团11交流调速的发展1、变极对数调速方法2、串级调速方法3、绕线式电动机转子串电阻调速方法4、定子调压调速方法5、电磁调速电动机调速方法6、液力耦合器调速方法7、变频调速方法海纳集团12交流调速的发展一、变极对数调速方法方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。优点：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低。缺点：必须使用专用的定子线圈有抽头的电动机；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。海纳集团13交流调速的发展二、串级调速方法绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。优点：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；缺点：必须使用专用的定子线圈有抽头的电动机，控制系统比较复杂；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。海纳集团14交流调速的发展三、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。优点：整个设备简单；接线简单、控制方便、价格低。缺点：必须使用专门的绕线电动机，调速机械特性较软，差转功率消耗在电阻上，效率不高；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。海纳集团15交流调速的发展四、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。优点：调压调速线路简单，易实现自动控制；系统可靠性较高。缺点：必须使用专门的绕线电动机，调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。海纳集团16交流调速的发展五、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。优点：线路简单，调速平滑，无谐波。缺点：采用专用电机，效率低，功率一般小于100千瓦。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。海纳集团17交流调速的发展六、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，优点：功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；尺寸小，能容大；控制调节方便，容易实现自动控制。缺点：效率低，机械设备价格高。本方法适用于风机、水泵的调速。海纳集团18交流调速的理论依据公式七、变频调速方法三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可起到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是以下二种：1.改变交流电动机的同步转速。2.不改变同步转速。海纳集团19不同调速方式的比较调速方式原理机械特性功率因数可靠性节节电效果调速范围投资复杂程度抗扰能力备注变极改变电机极对数一般良好基本可靠有有级少简单起动有大电流，影响电机寿命和电网串级改变转子反电势一般差可靠较好平滑较宽较高较复杂一般只适于线绕异步机，功率因数低调压改变电机端电压较差良好较可靠有小一般简单一般调速效率低，只适于小容量电机滑差磁力耦合器改变滑差励磁电流较差良好可靠有一般平滑一般简单转差率大，机械特性软，调速效率低，转差损耗大液力耦合控制耦合泵液体流量差良好可靠有一般平滑一般占地大噪音大旧设备改造困难变频改变电机频率最好优稳定可靠精度高显著宽且平滑高较复杂强软起动特性，保护电机和电网功率范围宽，功能强，易实现自动化。海纳集团20交流变频调速的控制方式1、V/F=K控制方式2、矢量控制方式3、DTC控制方式海纳集团21V/F=K控制方式V/F为恒定控制。其优点是控制结构简单、成本较低。缺点是系统性能不高，比较适合应用在风机、水泵调这场合。具体来说，其控制曲线会随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降稳定性变差等。海纳集团22矢量控制方式矢量控制实现的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。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。海纳集团23矢量控制方式基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。海纳集团24矢量控制方式无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压和频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。海纳集团25矢量控制方式采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。海纳集团26DTC控制方式直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。海纳集团27DTC控制方式直接转矩控制技术（DT