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1、主编：蒋伟 吕洪善(第 2 版）中国铁道出版社有限公司项目一项目一 变频器基本认识变频器基本认识项目一 任务1认识变频器 项目描述 变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础之上，并随着这些基础技术的发展而不断得到发展。变频器即电压频率变换器，是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可调的交流电，以供给电动机运转的电源装置。变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即交流调速取代直流调速。交流电动机变频调速主要应用在节能、自动化系统及提高工艺水平和产品质量等方面，已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一。本项目中，以三菱FR-D70
2、0系列变频器为例，通过对变频器的认识、面板的拆装、调试以及维护等任务的训练，以及对变频器中常用开关器件的特点的了解，使学生对变频器有一定的认识。 项目目标 1 1、知识目标、知识目标（1）了解变频器在各种行业上的应用。（2）掌握通用变频器的基本结构及其各部分的作用。（3）理解通用变频器的基本工作原理。（4）了解功率晶体管、绝缘栅双极晶体管的结构及其驱动。2 2、技能目标、技能目标（1）认识变频器。（2）变频器面板的拆装。（3）变频器的基本操作。（4）能对交直交变频器主要电路进行工作分析。项目一 变频器基本认识任务1 1 认识变频器项目一 任务1认识变频器在实际的生产过程中离不开电力传动。20世
3、纪70年代前，电动机运行的基本方式是转速不变的定速拖动。对于控制精度要求不高以及无调速要求的许多场合，定速拖动基本能够满足生产要求。随着工业化进程的发展，对传动方式提出了可调速拖动的更高要求。用直流电动机可方便地进行调速，但直流电机体积大、造价高，并且无节能效果。而交流电动机体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻，因此对交流电动机的调速具有重大的实用性。通过大量的理论研究和实验，人们认识到：对交流电动机进行调速控制，不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能，而且在许多生产场合中，还具有非常显著的节能效果。鉴于此，交流变频调速技术获得了迅速发展和广泛的应用。目前国内外变频器的种类很多，图1.1
4、为常见的几种变频器的外形。 一、任务描述 一、任务描述 二、任务分析 目前国内外变频器的种类很多，分类方法也很多，常见的分类方法有：按变频的原理分类、按变频器的控制方式分类、按用途分、按直流电源性质分类和按输出电压调节方式分。变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一，它的优势主要体现在节能方面的应用、在自动化系统中的应用和在提高工艺水平和产品质量方面的应用。对于不同种类的变频器它们是怎么分类的呢？它们的优势又主要体现在哪里呢？ 三、知识导航一、变频器技术的发展历史一、变频器技术的发展历史1） 电力电子器件是发展基础电力电子器件是发展基础 变频器主电路采用电力电子器变频器主电路采用电
5、力电子器件作为开关器件，时至今日，电力件作为开关器件，时至今日，电力电子器件已经历经了四代发展，而电子器件已经历经了四代发展，而每一次器件的更新换代都促使变频每一次器件的更新换代都促使变频技术进一步向前发展。技术进一步向前发展。 三、知识导航 变频器内部的核心控制由变频器内部的核心控制由CPUCPU完完成，最初是成，最初是8 8位处理器，现在发展为位处理器，现在发展为1616位处理器甚至位处理器甚至3232位处理器，使变频位处理器，使变频器的功能也从单一的变频调速功能发器的功能也从单一的变频调速功能发展为包含算术、逻辑运算及智能控制展为包含算术、逻辑运算及智能控制的综合功能。的综合功能。2）
6、计算机技术是发展支柱计算机技术是发展支柱 三、知识导航 自上世纪自上世纪7070年代开始，先后出现恒年代开始，先后出现恒压频比、矢量和直接转矩等控制模式。压频比、矢量和直接转矩等控制模式。目前针对变频器的模糊控制和自适应控目前针对变频器的模糊控制和自适应控制模式也已开始应用，这必将使变频器制模式也已开始应用，这必将使变频器性能越来越好。性能越来越好。3） 自控理论引领发展的方向自控理论引领发展的方向变频器交直交变频器交交变频器整流（AC/DC）中间电路（滤波、制动）逆变（DC/AC） 三、知识导航二、变频器的分类二、变频器的分类变频器交直交变频器交交变频器整流（AC/DC）中间电路（滤波、制动
7、）逆变（DC/AC）交-交变换（AC/AC）无直流环节，变频效率高最高输出频率是电网频率的1/3-1/2大功率低频范围有很大的优势两次换能，变频效率低输出频率范围宽适用于各种电力拖动装置 三、知识导航变频器交直交变频器交交变频器整流（AC/DC）中间电路（滤波、制动）逆变（DC/AC）两次换能，变频效率低交-交变换（AC/AC）无直流环节，一次换能，变频效率高最高输出频率是电网频率的1/3-1/2大功率低频范围有很大的优势输出频率范围宽适用于各种电力拖动装置 三、知识导航变频器交直交变频器交交变频器滤波元件分电压型变频器电流型变频器调压方式分脉宽调制（PWM）脉幅调制（PAM）宽度变化幅值变化
8、 三、知识导航变频器通用变频器专用变频器适用于对调速性能没有严格要求的场合用途平方转矩变频器+恒转矩变频器卷扬机功率要求很高，速度要求低精密机床功率要求低，速度要求很高（高频）在某方面的性能要求极高，因而可以实现高控制要求。项目一 任务1认识变频器变频器U/f控制变频器矢量控制变频器控制方式转差频率控制变频器变频变压FU=恒定值磁通保持一定又称VVVF控制方式检测实际转速设定频率实际频率-差值交流电动机的动态数学模型模仿直流电动机的控制方式调速精度高过度过程快项目一 任务1认识变频器变频器U/f控制变频器矢量控制变频器控制方式转差频率控制变频器在改变电动机电源频率的同时改变电动机的电压，电动机
9、的磁通保持一定。又称VVVF控制方式。通过检测电动机的实际转速，根据设定频率与实际频率的差对输出频率进行连续的调节，从而使输出频率始终满足电动机设定转速的要求。根据交流电动机的动态数学模型，模仿直流电动机的控制方式，获得类似直流调速系统的动态性能，是一种高性能的异步电动机的控制方式。可以完全达到直流调速精度和过度过程快速性要求。项目一 任务1认识变频器 三、知识导航三、变频器的应用三、变频器的应用变频调速已被公认为最理想、最有发展前途的调速方式之一，从一般小范围到高精度调速传从一般小范围到高精度调速传动、从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用变频技术。动、从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用
10、变频技术。它的优势主要体现在以下几个方面。1、变频器在节能方面的应用 。2、在自动化系统中的应用。3、在提高工艺水平和产品质量方面的应用等。水泵的变频控制水泵的变频控制 空压机的变频控制空压机的变频控制 纺织机械变频控制纺织机械变频控制造纸机械变频控制造纸机械变频控制家用电器变频控制家用电器变频控制 三、知识导航四、变频器技术发展方向四、变频器技术发展方向今天，电力电子的基片已从Si（硅）变换为SiC（碳化硅）进入到高电压大容量化、高频化、组件模块化、微小型化、智能化和低成本化，多种适宜变频调速的新型电机正在开发研制之中 ，IT技术的迅猛发展，以及控制理论的不断创新，这些与变频器相关的技术将影响其发展的趋势。变频器技术的发展趋势是朝着网络智能化 、专门化 、一体化 、操作简便、功能健全、安全可靠、环保低噪、低成本和小型化的方向发展。 四 、思考与练习1 1. . 什么是变频器？变频器的作用是什么？什么是变频器？变频器的作用是什么？2 2. . 变频器的发展趋势是什么？变频器的发展趋势是什么？3 3. . 按照用途变频器有哪些种类？其中电压型变频器和电流型变频按照用途变频器有哪些种类？其中电压型变频器和电流型变频器的主要区别在哪里？器的主要区别在哪里？4 4. . 简述变频器的主要应用场合。简述变频器的主要应用场合。