变频器应用技术课件.ppt

1、 2023-1-17第一章 变频器的基础知识 通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压和频率可调的交流电的装置称作 变频器。把直流电（DC)变换为交流电（AC)的装置称为逆变器。1 变频器的概念变频器的概念2023-1-17富士变频器汇川变频器2023-1-17台达变频器台达变频器一.异步电动机调速的基本原理2023-1-17定子定子定子绕组、铁芯、机座定子绕组、铁芯、机座绕线式绕线式:三相转子绕组三相转子绕组 可串电阻可串电阻鼠笼式鼠笼式转子转子 当三相对称的电流流入三相定子绕组后，当三相对称的电流流入三相定子绕组后，电电动机动机内便会产生旋转磁场内便会产生旋转磁场.方向方向:相序决定相

2、序决定 大小大小:电流决定电流决定2023-1-171060Pfn（亦称同步转速）亦称同步转速）(2).旋转磁场旋转磁场:f1=50 P 1 2 3 4 工频工频 n0 =3000 1500 1000 750 转速转速:例如例如2023-1-17(3).异步电动机的旋转异步电动机的旋转 通入三相电源通入三相电源 产生旋转磁场产生旋转磁场 转子转子导条切割磁场导条切割磁场 产生感应电动势产生感应电动势(电流电流)带电导体在磁场中带电导体在磁场中 产生电磁力产生电磁力 对对轴心产生二个方向相反、大小相等的电磁轴心产生二个方向相反、大小相等的电磁转矩转矩 转子旋转转子旋转2023-1-17 转子与旋

3、转磁场有相对运动是电动机旋转的转子与旋转磁场有相对运动是电动机旋转的原因原因(4).转速转速00nnn 000snnnnn1060(1)(1)Pfnnss（1）.改变极对数改变极对数P 调速电机调速电机（2）.改变转差率改变转差率S 滑差电机滑差电机（3）.改变频率改变频率 f1 变频调速变频调速(5).异步电动机调速方法异步电动机调速方法（亦称异步转速）亦称异步转速）2023-1-17(6).异步电动机变频调速异步电动机变频调速(实际应用实际应用)输输 出出0-380V等效正弦波等效正弦波 实际实际PWM波波输输 入入正弦波正弦波380V三相三相 50Hz三相三相0-50(200)Hz202

4、3-1-17专为满足变频器调速需要而设计，其特点：（1）磁饱和程度较低，铁芯齿槽深 （2）绕组漏阻抗低 （3）提高了电机热容量和绝缘等级 （4）另外设置了冷却风机专用电动机所具有的优点：（1）具有很好的转矩特性 （2）解决了低速散热和高速动态平衡及轴承承受能力 （3）允许在基频的基础上作较大范围的变化(7).变频器专用电动机变频器专用电动机2023-1-172023-1-172023-1-172023-1-172023-1-17二二 变频器的基本结构变频器的基本结构 所有变频器其基本结构相同，但所有变频器其基本结构相同，但具体电路各有差异。具体电路各有差异。2023-1-17A.主电路主电路(

5、主回路主回路)整流电路整流电路:将三相交流电变成脉动直流电将三相交流电变成脉动直流电滤波电路滤波电路:使脉动直流电成为较平滑的直流使脉动直流电成为较平滑的直流 电电 电容器电容器 电压型变频器电压型变频器 电感器电感器 电流型变频器电流型变频器限流电路限流电路:限止刚接通电源时的充电电流，限止刚接通电源时的充电电流，以保护整流二极管以保护整流二极管制动电路制动电路:吸收泵生电压和增大电机制动转吸收泵生电压和增大电机制动转 矩矩逆变电路逆变电路:在驱动电路的控制，将直流电变在驱动电路的控制，将直流电变成交流电成交流电滤波元件滤波元件2023-1-17整流电路逆变电路制动电路缓冲电路变频器主电路变

6、频器主电路2023-1-17整流模块主要参数整流模块主要参数耐压耐压1600V(1200V)电流电流 根据实际需要根据实际需要2023-1-17部分功率模块、部分功率模块、IPM、电力半导体器件及驱动电路、电力半导体器件及驱动电路GTR、电力 MOSFET 和 IGBT 等器件2023-1-17 二单元二单元 IGBT逆变模块逆变模块:2023-1-176单元IGBT逆变模块 富士6M系列模块与7M系列的区别是：6M模块不带制动IGBT，而7M系列模块内部有制动IGBT。如6MBI100S-120-02，7MBR50SA0602023-1-17B.控制电路控制电路保护电路:由取样、放大、处理三

7、部分电路组成。驱动电路:把CPU送出的PWM信号进行电压和功。率放大，控制逆变电路中六个开关器件。I/O电路:处理变频器对外输入和输出相关信号的 电路。操作面板:一是用于显示，另外作为操作键盘CPU:变频器的核心电路，按照相关信号控制变频器的工作。开关电源:向控制电路提供所需的直流工作电压。2023-1-17 C.变频器输出频率的几种控制方法变频器输出频率的几种控制方法 操作面板控制电压控制 0-5V(0-10V、0-15V)电流控制 4-20mA(0-20mA)通讯控制 通过通讯接口脉冲控制2023-1-17日立变频器接线图1.变频器的选择 U/f 控制方式 一般性能的调速 矢量 直接转矩

8、高性能的调速 风机 水泵型 伺服型 高压型 专用设备型2023-1-17第二章第二章 变频器的应用变频器的应用通用变频器通用变频器 专用变频器专用变频器 2023-1-17 2.变频器容量的选择 一拖一：一般与电动机的功率相同 以下情况需要高一档次:六极 八极电机，加减速时间较短，启动转矩要大。同时启动同时停止 不同时启动不同时停止mIImMmsII0.9I 一拖几一拖几2023-1-173.变频器常用参数的设置 1 无特殊要求默认“出厂设置”，有要求的按要求重新设置 2 主要功能参数 (1)基本频率电动机电源的额定频率 (2)基本电压电动电源的额定电压 (3)最高频率指给定信号为最大值时变频

9、器 的 输出频率 (4)上、下限频率变频器的输出频率被限制在这两个频率之间2023-1-17(5)最高频率电压最高频率输出时对应输出的电压(6)点动频率调试点动时的输出频率，一般较低(7)加速时间指变频器启动到输出最 高频率所需的时间 2023-1-17(8)减速时间变频器从最高频率下降到零频率 需的时间(9)上升，下降方式：线性方式 S型方式(反)半S型方式(反)2023-1-17 正常(停止)停止时输出频率逐渐 下降 自由滑行停止时变频器停止输出 离线：输入相关电机参数 在线：可以随温度变化而自动修正 参数，使运行保持稳定(10)停止方式停止方式(11)自整定自整定2023-1-17第三章

10、.变频器的实际应用 开环控制系统 闭环控制系统恒量控制 1.恒压供水系统 所谓恒压供水系统是指不管用水量如何变化水管的供水压力始终保持设定值。变频调速系统变频调速系统2023-1-17 XE=XD-XF通过PID调节XE0 XG上升 f上升XE0，经PID调节，XG上升f上升供水量Qi上升XF上升，直至XE=XD-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG、f、Qi 保持不变。2023-1-17 当用水量Q0下降XF上升XE=XD-XF0，经PID调节，XG下降f下降供水量Qi下降XF下降，直至XE=X0-XF=0，水压回升到设定值恒压供水，此时，XG，f，Qi 保持不变。可见，供水系统在

11、任何情况下，经过恒压供水系统，其水压始终恒定在设定状态。2023-1-17 2.变频器的参数预置变频器的参数预置 最高频率 上限频率 下限频率 启动频率 加减速时间 PID参数2023-1-17第四章第四章 变频器的维修变频器的维修 1.修理的基本条件 修理人员必须掌握了解变频器基本工作原理，熟悉基本结构，掌握常见电路的原理作用；思路敏捷，动手能力强，坚韧的个性。基本工具：指针式万用表、直流稳压电源、示波器、信号发生器、频率计、自制工具，电机等。2023-1-172.修理的通常方法逐步缩小法：通过故障报警信息及现象分析、检测将故障范围逐步缩小，直至故障点。顺藤摸瓜法：按电路电信号传输的途径进行

12、检测，判断故障所在。2023-1-17 好 转第一步 坏 转第步通电检测，初查故障问题拆卸清洗（年久要检测530V的滤波电容并更换所有有驱动电源小电解电容）故障诊断故障处理，更换器件原则：尽量相同 正常 转一步 存在问题 回第步填写修理记录 静态检测功率模块静态检测功率模块试运行试运行 3.修理的步骤2023-1-174.变频器常见故障分析与处理 整流模块的损坏 损坏的四大原因：过流、过压、高温、老化2023-1-17过流 （1）限流电路继电器触点烧结在一起（可控硅损坏短路）（2）滤波电容损坏短路；控制电路异常，开关管 导通时间过长 （3）制动电路开关管损坏短路 （4）逆变电路损坏，一个桥臂短

13、路 （5）负载过载：.负载转矩增大 .电动机损坏过流2023-1-17过压 1 制动电路损坏不工作：开关管损坏开路 控制电路不发驱动信号2 减速时间过短，又未装设制动电路3 电源串入高压 高温1 冷却风扇未工作或是风量不足2 散热板进风受阻3 现场环境温度偏高2023-1-17.逆变模块的损坏 过流 (1)驱动电路故障引起逆变模块损坏 (2)主电路由于油污粉尘污染受潮损坏 (3)过负载 高温、过压等原因同整流电路高温、过压等原因同整流电路 2023-1-17 变频器外壳不拆开，用数字万用表的二极管档对变频器进行初步检测：整流电路的检测 用黑笔表笔靠着变频器的P端，用红表笔分别测R S T进线端

14、，所测数值相同，如有不同，则有故障；红表笔靠着N端，黑表笔分别测R S T进线端，所测数值相同，如有不同则有故障。5.初步静态初步静态(不拆机不通电不拆机不通电)检检2023-1-17 逆变电路的检测 用黑笔表笔靠着变频器的P端，用红表笔分别测U V W出线端，所测数值相同，如有不同，则有故障；红表笔靠着N端，黑表笔分别测U V W进线端，所测数值相同，如有不同则有故障。2023-1-17 通电后根据变频器显示屏的显示的故障代码进行检修，一般有：u 通电没显示u 通电有显示有报警代码u 通电有显示没报警代码 经整流及逆变部分的检测正常后可通电进行检查。6.动态动态(通电通电)检查检查2023-

15、1-17故障多为开关电源电路出故障故障多为开关电源电路出故障 通电没显示通电没显示康沃CVF-G-5.5kW变频器开关电源电路图2023-1-17 R40、R41、LED组成上电启动电路，为振荡芯片U1-3844B提供上电时的起振电流。在电路起振工作后，由自供电绕组、D13、D14、C30构成的整流滤波电路为U1提供工作电源。自供电绕组、D13、C31整流滤波电路输出的电压，同时也作为反馈电压信号输入到U1的2脚，由内部误差放大器与基准电压比较，输出控制电压控制内部PWM波发生器，改变U1的6脚输出脉冲的占空比，从而控制开关管K2225的导通与截止时间，维持次级绕组输出电压的稳定。自供电绕组、

16、D13、D14、C30、C31既是U1的供电电源，同时构成了稳压电路，将因电网电压波动或负载电流变动引起的次级绕组输出电压的变化，反馈到U1的2脚，实现稳压控制。U1的4脚外接振荡电路的定时元件提供充、放电能量，4脚R、C元件与内部电路配合，在4脚产生锯齿波振荡脉冲，该脉冲送入内部PWM波形成电路。开关变压器BT的初级绕组与开关管串接，由开关管的导通和截止，将直流供电能量经BT绕组转变为交变能量（电磁能量），再耦合到次级电路。与主绕组相并联的D15、C32、R39等元件，提供开关管截止时主绕组感生反向电流的泄放通路，抑制了反向电压的峰值，并加快了开关管的截止速度，同时也避免了开关管承受过高反压

17、而损坏，具有一定保护作用；开关管源极串联的电流采样电路R37，将流过主绕组和开关管的电流转化为电压信号，输入到U1的3脚，当开关管流过异常电流时，R37上电压降上升，U1的3脚内部电流信号处理电路，输出控制信号，或改变6脚脉冲信号的占空比，使开关管截止时间变长，以降低的输出电流。康沃康沃CVF-G-5.5kW变频器变频器开关电源电路原理开关电源电路原理2023-1-17 在有过流状况发生但R36上电压降在1V以下时，内部电流信号处理电路输入信号，控制6脚输出信号的占空比，实施限流控制。而当过流严重使R36上电压上升为1V以上时，内部电流信号处理电路使U1停振，以实施过流保护。当听到开关电源发出

18、“打嗝”声，处于时振时停状态下，说明负载电路有严重过流情况发生，处于过流停振保护的临界点上。“打嗝”现象，实质上是电路本身实施的保护动作。次级绕组输出电压经D9、C25整流滤波成+8V直流电源，送入CPU主板，再经后级电路稳压成+5V，供CPU电路；次级绕组输出电压经D6、C20整流滤波成24V直流电源，供充电继电器MC的线圈供电，变频器上电时，先由充电电阻给直流电路的储能电容器充电，CPU再输出一个MC闭合指令（由CON1端子的29脚进入），MC闭合，将充电电阻短接。24V电源还作为两只散热风扇的供电电源，两只散热风扇由三极管T2、T3驱动，风扇运转指令也由CPU以端子CON1的27脚输入，

19、控制T2、T3的导通与截止。另有两组D10、C27和D8、C23等整流滤波电源，分别输出+18V和-18V两路供电，送入CPU主板，再由后级稳压电路处理成+15V、-15V直流稳压电源，供电流、电压保护检测电路和控制电路。-18V的供电绕组，同时还由D7正向整流成正电压，作为直流电压的检测信号，送入后级直流电路电压检测电路，进一步处理后，送入CPU，供过、欠压保护、直流电压显示、参与输出电路控制等。康沃康沃CVF-G-5.5kW变频器变频器开关电源电路原理开关电源电路原理2023-1-17u 通电有显示有报警代码通电有显示有报警代码一上电就显示报警一上电就显示报警,故障一般有故障一般有:过流

20、过流检测电路及驱动电路有故障 欠压 1 本身检测电路有故障;2 整流电路故障;3 滤波电路故障;输入电路缺相.过热 散热电路及温度检测电路故障2023-1-17u 通电有显示没报警代码通电有显示没报警代码检查方法：检查方法：启动运行启动运行不带电机不带电机带电机带电机(频率不频率不要太高要太高)不报警不报警 接电机检查接电机检查报警报警 根据报警提示进行诊断根据报警提示进行诊断电机能运行电机能运行 慢慢增加频率检查慢慢增加频率检查电机不能运行且立即报警电机不能运行且立即报警,根据报根据报警提示检查警提示检查2023-1-17第五章 变频器的维护 1.变频器需要维护 不良环境和元器件老化都会使变

21、频器发生故障,维护能有效地减小故障，延长使用寿命。2.变频器日常检查的内容（运行时经常检查）检查变频器的操作面板显示是否缺损，闪烁或变浅等 现象。检测变频器的输入输出电压，直流高压是否正常。检查变频器的输入输出电缆，接线端子是否正常。冷却风机的风量是否正常。散热板是否温度是否过高。有无异味，震动等。2023-1-17 3.定期检修 利用停产间隙时间进行，每年12次 清洗 主电路检测 滤波电容、限流电阻、继电器触点、绝缘电阻 保护电路取样元件检查 冷却风机的检查 控制电路，开关电源元件、印刷电路、小电解电容 加固紧固部件检修后一定要进行试运行。2023-1-17 敬请专家与同行们指正敬请专家与同行们指正!谢谢！谢谢！