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1、课 题第二十四讲 变频器目 的与要 求1 了解变频器的结构及工作原理2 变频器主要端子的认识3 变频器主要参数的设置4 可以用变频器对交流电机进行调速控制重 点变频器工作原理变频器参数设置难 点变频器对交流电机进行调速控制教 具复 习提 问1、什么是变频调速2、以前都见过什么型号的变频器新知识点考查布置作业课后回忆备注教员党智乾教研室主任批阅系部审查意见一、变频器的外形结构变频器将频率固定的交流电变换成频率连续可调的三相交流电。根据功率的大小，从外形上看有盒式结构（0.7537 kW）和柜式结构(451 500 kW)两种。具体如图6-3图6-6所示。（a）盒式结构变频器 （b）柜式结构变频器
2、图6-3 变频器的外形图教 案 设 图6-4 变频器基本的外部接线图二、 变频器主电路端子1.主电路输入端子主电路输入端子符号为“R、S、T”。使用输入端子时注意接电时应注意交流电源的电压等级，但连接时可以不须考虑相序。同时不要将三相变频器的输入端子连接至单相电源。图图6-7为常见变频器的主电路输入、输出端子外形图。图6-7 为常见变频器的主电路输入、输出端子外形图接输入端子注意事项如下。（1）在主电路中，变频器最好通过一个交流接触器再接至交流电源，以防止发生故障时扩大事故或损坏变频器。（2）不要用主电源开关的接通和断开来起动和停止变频器，应使用控制电路端子FWD/REV或控制板面上的RUN/
3、STOP键来起动和停止变频器。2.主电路输出端子主电路输出端子符号为“U、V、W”见图6-6所示。使用注意事项：（1）为确保运行安全，变频器必须可靠接地。（2）输出端子不要连接至单相电源，不允许连接到电力电容器上。接输出端子注意事项：（1）变频器主电路的输出端子（U、V、W）要按正确相序连接至三相电动机。如果出现运行命令和电动机的旋转方向不一致时，可在U、V、W三相中任意更改两相接线，或将控制电路端子FWD/REV更换一下。（2）变频器主电路的输入端和输出端是绝对不允许接错的。3.接地端子接地端子必须单独可靠接地，接地电阻小于1 ，接地导线尽量粗，距离尽量短。变频器的接地方法如图6-8所示。三
4、、变频器的控制电路端子变频器控制电路端子如图6-9所示，具体介绍如下。（1）11、12、13：这三个端子接电位计进行频率的外部设定。（2）V1：电压输入信号010 V，进行频率的外部给定。（3）C1：电流输入信号420 mA，进行频率的外部给定。（4）COM：公共端，它是所有开关量输入信号的参考点。（5）FWD、REW：输入正反转操作命令。FWD-COM闭合，正转命令；REV-COM闭合，反转命令。（6）THR：外部报警输入端。（7）BX：自由停车命令。当BX-COM闭合时，电动机自由停车。（8）X1、X2、X3、X4、X5：多档转速控制的端子。（9）30A、30B、30C：故障报警继电器输出
5、端子。一、变频器的基本构成 变频器主要由主电路和控制电路组成，如图6-12所示。图6-12 变频器的构成原理图 1.交-直-交变频器的主电路分析 （1）整流器。电网侧的变流器为整流器，它的作用是把交流电整流成直流电。 （2）逆变器。负载侧的变流器为逆变器。最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。只要有规律地控制主开关器件的通与断，就可以得到任意频率的三相交流电输出。 （3）中间直流环节。由于逆变器的负载为电动机，功率因数不为1，在中间直流环节和电动机之间有无功功率的交换，要靠中间直流环节的储能元件来缓冲。 2.控制电路组成 控制电路由运算、检测、接口和驱动电路组成。对逆
6、变器的开关控制、对整流器的电压控制以及保护。控制方法：模拟或数字控制，高性能变频器采用全数字控制二、交-直-交变频器的主电路分析变频器的内部结构图如图6-13所示。1.整流部分 由VD1VD6组成三相整流桥，将工频三相交流电整流成直流电。滤波电容器CF作用：滤平全波整流后的电压纹波；当负载变化时，使直流电压保持平稳。由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。在CF1和CF2旁各并联一个阻值相等的均压电阻R1和R2，实现电容均压。开关SL的作用：当CF充电到一定程度时，令开关SL接通，将RL短路掉。新系列变频器，SL已由电子开关代替
7、。当变频器刚合上电源的瞬间，滤波电容器CF的充电电流是很大的。过大的冲击电流将可能使三相整流桥的二极管损坏；同时，也使电源电压瞬间下降而受到“污染”。为了减小冲击电流，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻RL，其作用是将电容器CF的充电电流限制在允许范围以内。HL除了指示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在变频器切断电源后，指示滤波电容器CF上的电荷是否已经释放完毕。由于CF的容量较大、电压高、放电时间长。如不放完，对人身安全将构成威胁。在维修变频器时，必须等HL完全熄灭后才能接触变频器内部的导电部分。图6-13 变频器的内部结构图2.逆变部分常用的逆变管有绝缘栅双极
8、型晶体管（IGBT)、电力晶体管（GTR）、门极关断（GTO）、电力MOS场效应晶体管（MOSFET）。逆变桥由逆变管VT1VT6组成三相逆变桥，把VD1VD6整流所得的直流电再“逆变”成频率、幅值都可调的交流电。逆变桥是变频器实现变频的具体执行环节，因而是变频器的核心部分。二极管VD7VD12作用：为无功电流返回直流电源时提供“通道”。当频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过VD7VD12整流后返回给直流电路。在VT1VT6交替导通和截止的换相中，需要VD7VD12提供通路。3.制动电阻和制动单元（1）制动电阻RB。电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要
9、反馈到直流电路中使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的。缓冲电路：逆变管VT每次由导通状态切换截止状态的关断瞬间，集电极和发射极间的电压UCE由近乎0 V迅速上升至直流电压值UD，这过高的电压增长率将导致逆变管的损坏。 C01C06的功能是降低VT在每次关断时的电压增长率。VT每次由截止状态切换为导通状态的瞬间，C01C06上所充的电压将向VT放电，此放电电流的初始值是很大的，并且将叠加到负载电流上，导致VT损坏。因此电路中增加了R01R06，其功能是限制逆变管在接通瞬间C01C06的放电电流。（2） 制动单元VB。制动单元VB由GTR或IGBT及驱动电路构成。制动单元VB功能是为放电电流IB流经（3） RB提供通路。课后小结：1 了解变频器的结构及工作原理2 变频器主要端子的认识3 变频器主要参数的设置（重点）4 可以用变频器对交流电机进行调速控制（重点，难点）正课