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1、10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong高压变频原理与实现10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong一.交流调速的基础知识PmechPmPs10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong保持磁通恒定的基本方法保持磁通恒定的基本方法10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong异步电动机稳态等效电路和感应电动势Us1RsLlsLlrLmRr/sIsI0IrEgEsEr异步电动机等效电路10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurongf1N变压变频控制特性变压变频控制特性恒转矩调速恒转矩调速UsUsNmNm恒功
2、率调速恒功率调速mUsf1O10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong异步电动机的调速特性由异步电动机的机械特性方程式：由异步电动机的机械特性方程式：可知，能够改变的参数可分为可知，能够改变的参数可分为3类：电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）。类：电动机参数、电源电压和电源频率（或角频率）。()()22222113psresrlslrn U R sTsRRsLL=+10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong恒压频比控制时变频调速的机械特性eTOnN0n03n02n01nN1111213131211N1补偿定子压降后的特性10/27/2011武汉理
3、工大学武汉理工大学Liufurong 带压降补偿的恒压频比控制特性OUsf 1图6-1 恒压频比控制特性UsNf 1Na无补偿无补偿b带定子压降补偿带定子压降补偿10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong异步电动机稳态等效电路和感应电动势Us1RsLlsLlrLmRr/sIsI0Ir 异步电动机等效电路EgEsEr10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong 机械特性曲线eTOnN0n03n02n01nN1111213131211N1Temax恒 Eg/1 控制时变频调速的机械特性10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong0s10Te图
4、6-6 不同电压频率协调控制方式时的机械特性 几种电压频率协调控制方式的特性比较恒 Er/1 控制恒 Eg/1 控制恒 Us/1 控制abc10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong异步电动机调压调速的机械特性异步电动机调压调速的机械特性TeOnn0TemaxsmTLUsN0.7UsNABCFDE0.5UsN风机类负载特性恒转矩负载特性过载？10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong异步电动机调压调速的主电路异步电动机调压调速的主电路晶闸管交流调压器调速晶闸管交流调压器调速TVC双向晶闸管交流调压器双向晶闸管交流调压器a)不可逆电路不可逆电路b)可逆电路
5、可逆电路10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong软起动器软起动器 起动电流问题对于小容量电动机，只要供电网络和变压器的容量足够大（一般要求比电机容量大4倍以上），而供电线路并不太长（起动电流造成的瞬时电压降落低于10%15%），可以直接通电起动，操作也很简便。对于容量大一些的电动机，问题就不这么简单了。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong?起动电流和转矩公式起动时，起动电流和起动转矩分别为:()()2rs212rssrstsstllLLRRUII+=()()2rs212rs1r2spest3llLLRRRUnT+=10/27/2011武汉理工大学
6、武汉理工大学Liufurong对于一般的笼型电动机，起动电流和起动转矩对其额定值的倍数大约为:74sNsstI=IIK3.19.0eNestT=TTK起动电流倍数起动转矩倍数?起动电流和转矩分析10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong起动电流和转矩分析（续）中、大容量电动机的起动电流大，会使电网压降过大，影响其他用电设备的正常运行，甚至使该电动机本身根本起动不起来。这时，必须采取措施来降低其起动电流，常用的办法是降压起动。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong?降压起动的矛盾由前面公式可知，当电压降低时，起动电流将随电压成正比地降低，从而可以避开起
7、动电流冲击的高峰。但是，公式又表明，起动转矩与电压的平方成正比，起动转矩的减小将比起动电流的降低更快，降压起动时又会出现起动转矩够不够的问题。为了避免这个麻烦，降压起动只适用于中、大容量电动机空载（或轻载）起动的场合。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong?传统的降压起动方法传统的降压起动方法有：?星-三角（Y-）起动?定子串电阻或电抗起动?自耦变压器（又称起动补偿器）降压起动它们都是一级降压起动，起动过程中电流有两次冲击，其幅值都比直接起动电流低，而起动过程时间略长。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong?软起动方法现代带电流闭环的电子控制软起
8、动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，起动时间也短于一级降压起动。主电路采用晶闸管交流调压器，用连续地改变其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong软起动方法（续）视起动时所带负载的大小，起动电流可在(0.54)IsN之间调整，以获得最佳的起动效果，但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong
9、?三种起动过程的电流比较异步电动机的起动过程与电流冲击一级降压起动软起动器直接起动10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong软启的接线与单相交流调压软启的接线与单相交流调压电阻负载电阻负载工作原理：工作原理：在在 u1的正半周和负半周，分别对的正半周和负半周，分别对VT1和和VT2的触发角的触发角 进行控制就可以调节输出电压进行控制就可以调节输出电压 正负半周正负半周 起始时刻起始时刻 =0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的=0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的 相等相等 负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同负载电压波形是
10、电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同ROu1uoioVT1VT2u1uoiouVTtOtOtOt10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong电动机的差动保护电动机的故障形式多种多样，其中主要故障是定子绕组的相间短路、单相接地和匝间短路。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong电流互感器的工作原理电磁关系1E&E1&20U&0&I2&(I)1&0&2E&10RI&1U&0I&100NIF&=1E&0&1&1E&2E&10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurongt0i3211230i磁化曲线与磁路饱和10/27
11、/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong差动保护避免差动保护误动作：1.电流互感器选型时，保证CT2与CT4的测量精度等级、饱和特性等技术参数一致；2.使用时，使CT2与CT4的负载特性保持一致。10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong二.通用变频器的结构与工作原理10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong 几种常用的整流器结构10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大
12、学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong三.逆变器工作原理10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学LiufurongPWM调制原理10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong 单相桥式PWM逆变电路信号波载波调制电路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc单相桥式PWM逆变电路VT1VT2VT3VT410/27/2011武汉理工大学武汉理工大学LiufurongurucuOtOtuouofuoUd-Ud（1）单极性PWM控制方式10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong（2）双
13、极性PWM控制方式urucuOtOtuouofuoUd-Ud10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong三相桥式PWM逆变器的双极性SPWM波形uuUNO tOOOOUd2-Ud2uVNuWNuUVuUN t t t tO turUurVurWucUd23Ud210/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong3kV高压变频器组成结构3kV高压变频器组成结构10/27/
14、2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong3kV高压变频器输出相电压波形10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong变频器的结构与工作原理10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong六脉波二极管整流电路10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学
15、Liufurong六脉波二极管整流电路输入电路波形10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong12脉波二极管整流电路10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong12脉波二极管整流电路输入电路波形10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong36脉波整流器在变频器满载时输入波形10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong波波波波波波波波波波10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong定期维护断电20分钟后方可打开柜门进行操作！10/27/2011武汉理工大学武汉理工大学Liufurong欢迎来武汉理工大学参观指导谢谢大家！