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变频器应用技术. VF-8Z. VF-7F. VF0 / 0C. 模块一 变频器基础知识. 项目 1 变频器的认识 一、 变频器的发展 二、变频器的分类 三、变频器的应用. 变频器在各行业的应用. 模块一 变频器基础知识. 项目 2 变频器的组成、结构框图、基本原理 变频器是： 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。 一、 变频器的组成 二、变频器的结构框图
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变频器应用技术 VF-8Z VF-7F VF0 / 0C
模块一 变频器基础知识 项目1 变频器的认识 一、变频器的发展 二、变频器的分类 三、变频器的应用
模块一 变频器基础知识 项目2 变频器的组成、结构框图、基本原理 变频器是： 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，利用交流三相异步电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。 一、变频器的组成 二、变频器的结构框图 三、变频器的基本原理
一、变频器的组成 ◆ 变频器的基本构成 马达 商用电源 整流部分 平 波 电 容 逆变部分 ＋ ＩＭ ◆ 变频器的电压波形变化 电源电压 直流电压 输出电压 输出电压的平均值 是正弦波 整流 逆变 正弦波ＰＷＭ（脉宽调制）控制方式
二、变频器的结构框图 ＩＰＭ（逆变回路） ＩＭ 马达 MDB（整流回路） MDB（整流回路） ＺＮＲ 制动回路 平波电容 Ｖ Ｕ Ｗ ＩＰＭ ＋ 电 源 － 驱动回路・保护回路 防冲击回路 操作面板 控制回路 DC/DC电源变换回路
变频器的控制对象——三相异步电动机 【三相异步电动机】 三相异步电动机主要由定子、转子、转轴组成，当在定子绕组上加上三相交流电压时，将会产生一个旋转磁场，该旋转磁场的速度由加在定子绕组上的三相交流电压的频率所决定。位于该磁场中的转子绕组，将切割旋转磁场的磁力线，根据电磁感应原理，在转子绕组中将产生感应电动势和感应电流，感应电流与旋转磁场的磁通互相作用而产生电磁力，即转矩。转子及转轴将沿着与旋转磁场相同的方向旋转。任意改变三相定子绕组的两个电压相位，即可使磁场旋转的方向发生改变，电动机的转向也将随之变化，即可逆控制。 旋转磁场的转速称为同步转速，同步转速是根据电动机的极数和电源频率来决定的。由于需要有转矩输出，电动机的实际转速总是落后于同步转速，它们之间的差值称为转差率。
Ｎ0－Ｎ Ｎ0 ： 同步转速 Ｎ ：实际转速 转差率ｓ＝ １２０ × ｆ Ｎ0 Ｎ ＝ × （１ － ｓ） ［ ｒ / min ］ Ｐ 三、变频器的基本原理 ◆可变速运转的原理 Ｎ ： 马达的转速 （r/min） ｆ ： 频率 （Hz） Ｐ ： 马达的极数 （P） ｓ ： 马达的转差率 ◆异步电动机的速度—转矩特性 【 例 ： ｆ＝５０Ｈｚ、Ｐ＝４ 】 转矩T 最大转矩 ● 同步转速 Ｎ0 动作领域 １２０×５０ ×（１－０） 启动转矩 Ｎ0＝ ４ ＝１５００ （r/min） 额定转矩 ● 转差率ｓ＝０．１的速度 实际转速Ｎ ｆ1 １２０×５０ ×（１－０．１） Ｎ＝ 0 ４ 速度 N 同步转速Ｎ 0（s=0） ＝１３５０ （r/min） （s=1） 转差 电动机区 （正力矩） 发电机区 （负力矩）
模块一 变频器基础知识 项目3 变频器中的开关器件 • 一、功率晶体管（GTR） • GTR的结构 • GTR的主要参数 • GTR的驱动 二、绝缘栅双极晶体管（IGBT) • IGBT的结构 • IGBT的主要参数 • IGBT的驱动 三、智能电力模块IPM • IPM的结构 • IPM的功能
模块一 变频器基础知识 项目4 变频器中的控制方式 • 一、U/F控制 • U/F控制的基本原理 • U=-E+△U • E=4.44fknNΦM • U≈E∝Fφm • U/F控制的特点及应用
模块一 变频器基础知识 项目4 变频器中的控制方式 二、 矢量控制 • 矢量控制的基本思想 • 矢量控制的特点及应用 • 三、直接转矩控制 • 直接转矩控制的基本思想 • 直接转矩控制的特点及应用
100% 91％ 所需电力（％） 76％ 挡板控制 61％ 50% 节能效果 22％ 变频器控制 0 0 10% 50% 80% 100% 风量［流量］（％） 变频器的用途“节约能源” 为什么使用变频器会节省能源？ ●风机、泵等需要控制流量（风量）的场合，采用变频器控 制或挡板控制，其消耗的电力和流量（风量）的关系如右 图。 ●流量（风量）小的场合，变频器的节电的效果特别明显。 变频器和挡板控制节能效果实例 例：事物所中央空调系统的运行流量：８５％：２０００小时、 ６０％：２０００小时。合計４０００小时／年、马达：１５ｋＷ×１台 ●采用挡板控制的场合所需的电力 （15kW×91%×2000小时）＋（15kW×76%×2000小时） ＝50,100kWh 風量８５％ 風量６０％ ●使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力 （15kW×61%×2000小时）＋（15kW×22%×2000小时） ＝24,900kWh 風量８５％ 風量６０％ ●一年间所节省的能源 50,100kWh－24,900kWh＝25,200kWh/年
使用时需要特别注意的问题 • 使用之前应认真阅读产品的《使用手册》，正确使用变频器。 • 使用错误会导致变频器无法运行或降低使用寿命，最严重时可导致变频器被损坏。 １ 变频器的选型要点 “错误的使用方法” 是导致故障的重要原因 ２ 变频器的安装方法 ３ 变频器的运行方式 ４ 变频器的保护机能 ５ 故障事例
变频器的选型要点 ① 电源 （电源等级选择） 电 源 选择与供电电源和电动机的额定电压两者相匹配的电压等级。 ・相数 ： 单相／三相 ・电压 ： ２００～２３０Ｖ ＡＣ ／ ３８０～４６０Ｖ ＡＣ ・频率 ： ５０／６０Ｈｚ ・电源容量 ： 应在变频器额定电源容量以上 断路器 （MCCB） ・电源电压的容许波动范围为＋１０％、－１５％。 ・过高电压的输入会导致变频器损坏。 注意 功率改善 扼流圈 ２００Ｖ 型 ◆電源電圧波形 高電圧！ 变频器 上限値（※） 损坏！ 带缺相保护 的热继电器 ※上限値＝（230V AC＋10%）×√2 马达
100 浪涌电压（％） 90 50 0 0 50 1.2 时间（μｓ） 变频器的选型要点 故 障 电源投入时异常的电压波形会导致变频器内部的浪涌吸收元件（ZNR）损坏！ 浪涌吸收元件动作电压 （２００Ｖ型＝４２３Ｖ以上） 電源ＯＮ 【损坏原因】 浪涌吸收元件是抑制雷击浪涌电压的部品。 高电压的电源异常会导致浪涌吸收元件损坏。 【标准冲击电压波形】 变频器 商用電源 Ｌ 整流部 Ｎ 浪涌吸收器（ＺＮＲ）
变频器 ｋＷ ≧ 马达 ｋＷ 变频器 ｋＷ ＜ 马达 ｋＷ OK 变频器的选型要点 ② 马达 （额定电压、容量的选择） 电 源 ・种类 ： 三相异步电动机 ・电压 ： ２００～２３０Ｖ ＡＣ ／ ３８０～４６０Ｖ ＡＣ ・容量 ： ０．２、０．４、０．７５ ・ ・ ・ ｋＷ ・额定电流 ： １．４、２．４、３．６ ・ ・ ・ Ａ 根据变频器的电压选定 断路器 （MCCB） 根据变频器的容量选定 ・不要用变频器驱动除三相异步电动机以外的任何负载。 ・单相马达不能使用。 ・使用特殊马达时，应注意。 注意 功率改善 扼流圈 要点 变频器容量的选择 • 所选的变频器容量应大于等于电动机容量。 • （变频器容量≧马达容量） • 所选的变频器额定输出电流应满足电动机的额定电流。 • （变频器额定输出电流≧马达额定电流） 变频器 带缺相保护 的热继电器 马达
热继电器 额定电流 马达 Th-1 ＩＭ１ Ｉ１ 电源 MCCB Th-2 变频器 ＩＭ２ Ｉ２ ・ ・ ・ ・ ・ Th-n ＩＭn Ｉｎ 电磁接触器 热敏继电器 马达 MC1 Th-1 ＩＭ１ 电源 MCCB 变频器 MC2 Th-2 ＩＭ２ Ｑ＆Ａ 问题 1 使用一台变频器控制多台马达时，变频器的容量应如何选择？ ◆选型要点 变频器的额定输出电流 ＞ 马达额定电流的总和 ∑Ｉｎ（＝Ｉ1＋Ｉ2＋・・＋Ｉn） 注） 为了保护马达，请在各个马达前安装热继电器 问题2 用1台变频器切替使用2台以上马达时的注意事项是什么？ ◆注意事項 ・应在变频器和马达停止的状态下，进行 马达切替。 ・请不要在变频器运行中进行电磁接触器的 ON/OFF操作。 注意：变频器运行中接通马达，会产生马达额定电流 的6~8倍的电流。 注意 如一定要在变频器运行中进行切换，应充分考 虑由此产生的冲击电流对变频器和马达的影响， 选择容量更大的变频器和马达。
Ｑ＆Ａ 问题3 用小容量的变频器拖动轻负载的大容量电动机可以吗？ ・ 不可以。 ・因为不同容量的电动机的电感量不同，容量 大的电机波动电流大，易造成过流跳闸 变频器 １．５ｋＷ 变频器 ２．２ｋＷ ２．２ｋＷ 轻负载运行 ２．２ｋＷ 轻负载运行
变频器的选型要点 ③ 变频器的安装环境 电 源 ・周围温度 ： －１０～＋５０℃ ・湿度 ： ９０％ＲＨ以下 ・保护结构 ： ＩＰ２０ ／ ＩＰ００ 变频器的寿命受环境温度的影响很大。 请安装在控制箱或机器内，并注意散热。 断路器 （MCCB） ・周围温度－１０～＋５０℃、湿度９０％ＲＨ以下，并且无特殊气体的室内安装。 （ＶＦ-８Ｚ型是－１０～＋４０℃） ・不要安装在易燃易爆或震动较大的场合。 ・风雨水滴、金属等异物掉入会导致变频器的损坏。 注意 功率改善 扼流圈 IP20 变频器 保护结构 的名称 人体及固体异物对应的保护程度 水的侵入对应的保护程度 带缺相保护 的热继电器 IP20 封闭型 • 能防止手指或长度不超过80mm的类似物体触及或接近壳内带电或 • 转动部件。能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。 • 对水的侵入无特别防护。 马达
Ｑ＆Ａ 问题 4 阿列尼斯（Arrhenius)特性—— １０℃加倍定律是什么？ 电容器在变频器的内部主要是作为平滑过滤器使用。 电容器因其内部进行化学反应，寿命随环境温度影响较大。 一般的铝电解电容都具有阿列尼斯特性，即温度每提高10 ℃，其寿命降低50%。因此变频器的寿命取决于使用温度。 ★一般正常使用的情况下平滑电容的 ・周围温度年平均 ３０℃ ・负载率 ８０％以下 ・劳动率每天１２小时以下 标准更换年数 ５年 （在调查的基础上决定是否更换）
变频器的选型要点 ④ 变频器外围设备的选择 电 源 ●断路器 ：在选择断路器时，其动作特性应符合变频器电流特性匹配的需要， 避免因变频器接入电源时产生的浪涌而误动作，应使用产品说明 书上所推荐的断路器等级。 断路器 （MCCB） ●电磁接触器 ：一般使用时不需要电磁接触器。如果安装了电磁接器，不要 用它控制变频器的启动或停止。 功率改善 扼流圈 ●功率改善扼流圈 ： 需改善功率因素时予以连接。对抑制高次谐波有一定的 效果。 ●输入滤波器： 对外围设备造成电气干扰时使用。 变频器 ●热继电器 ： 变频器内置的热敏元件是作为过负载保护之用的。 对于缺相保护，请使用带缺相保护的热敏继电器。 带缺相保护 的热继电器 注意 不要用电源侧或负载侧接装的电磁接触器控制变频器的启动、停止。 ・电源侧频繁的进行ON／OFF操作会导致变频器发生故障。 ・在变频器运行时负载侧进行ON／OFF操作，会产生很大的冲击电流，导致变频器 异常跳闸。甚至损坏变频器。 马达的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行。 马达
变频器的选型要点 如果输出侧安装了电磁接触器（或断路器），在变频器运行中进行ON／OFF操作， 会产生很大的冲击电流，导致变频器损坏。 ・马达的启动和停止应使用变频器的运行信号来进行 故 障 产生的冲击电流是马达额定电流的6倍以上 变频器 运行中 ５０Ｈｚ 電磁接触器 （或断路器） 不可！ ＯＮ ⇔ ＯＦＦ
Ｑ＆Ａ 问题 5 在同一个电源系统中连接有进相电容的场合，或与大容量的电源变压器（500 kVA以上）连接的 场合，应注意些什么？ ◆注意事项 在同一个电源系统中连接有进相电容时，或者在大容量的电源变压器（500 kVA以上）下连接时， 会造成电源失真，变频器的电源输入回路有大电流流过，会导致变频器（整流部分）损坏。 ◆对策 在变频器的输入端设置改善功率因素的扼流圈。
变频器的安装方法 ■ 安全注意事项 为防止受伤、事故，请务必遵守以下事项。 ・使用前请仔细阅读“产品介绍”、“使用手册”，以便正确使用。 ・确认在开始使用之前，您对此装置及其安全信息和所有注意事项都已知晓。 【 注意】 ！ 危 険 严禁在通电的情况下，触摸变频器的内部和接线端子。 • 接线、维护・检查时，在输入电源ＯＦＦ（关）后，过 • 5分钟以上再进行。 • 运行中散热器、制动电阻会产生高温请不要触摸。以避 • 免烫伤。 • 输出端子（Ｕ・Ｖ・Ｗ）请不要连接交流电源。以避免 • 受伤·火灾及机器的损坏。 施工前请再一次确认产品使用说明书上有关“安全注意”方面的事项。
10cm以上 5cm 以上 5cm 以上 变频器 10cm以上 变频器的安装方法 ■ 安装时的注意点 ２．请垂直安装变频器 １．容许的周围温度 ： －１０～＋５０℃ ●变频器的寿命受环境温度的影响很大。 ●不要在通风散热不良的环境中安装变频器。。 应在容许温度范围内使用！！ ●垂直以外的安装会降低变频器的 散热效果，产生问题、故障。 请不要在密 封狭小的空 间中安装！ 垂直安装 水平安装 横向安装 ３．请避开下列场所 ●日光直射场所。 ●有风雨、水滴、油滴的场所。 ●木材等可燃性材质上安装及靠近可燃物。 ●漂浮油污、粉尘、棉尘的场所 ●发生可燃性气体、腐蚀性气体等的场所。 ●振动大的场所 ●湿度大，有水汽的场所。湿度在９０％以下！ ●周围的空间
变频器的安装方法 ■ 接线时的注意点 １．主回路端子接线 ２．注意 ●输入端子（Ｌ，Ｎ ／ Ｒ，Ｓ，Ｔ）接電源、 输出端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）接马达。 ●主电路接线完毕，一定要确认连接是否牢固。 ●请务必接上地线，以避免发生触电及火灾。 ●在变频器的电线间请勿进行绝缘电阻测试。 ●请勿对控制电路进行兆欧表的测量。 注意 注意 ●在变频器的电线间请勿进行绝缘电阻测试。 ●请确认商品的额定电压与交流电源的电压一致。 以避免受伤·火灾。 ●不要在输出端子上连接交流电源。以避免发生故障。 兆欧表测试 （ ５００Ｖ ＤＣ） 变频器 ・电线尺寸：２ｍｍ2｛１４ＡＷＧ} ・紧固力矩：１．２Ｎ・ｍ （详细内容请参照说明书） Ｌ Ｕ Ｎ Ｖ Ｗ 電源 马达 马 达 侧 电 源 侧
变频器的安装方法 ■接线时的注意点 ３．注意 注意 ●变频器的输出端请勿安装进相电容器或浪涌制动器。 ●这会导致变频器发生故障或使电容器等受损，如果 已经接上了，请拆除。 【理由】 变频器的输出电压波形是高电压脉冲波形， 所以在进相电容器冲/放电中会产生过电流！ 变频器 電流 输出电压波形 进相电容 马达
续流二极管 VF0 内部回路 VF0 内部回路 2kΩ 端子 No.10 × ＋ 端子 No.11 端子 No.5～9 12V DC 24V DC 電源 端子 No.3 变频器的安装方法 ■接线时的注意点 ４．控制端子接线 ●控制信号线请使用屏蔽线，并与动力线或强电电路分离布线。（20 cm以上） ＊防止电气干扰造成误动作。 ●控制信号线的接线长度应在30 m以下。 ＊防止电气干扰造成误动作。 ●控制端子请连接无电压接点信号或开路集电极信号。 ＊如果对这些端子施加电压会损坏内部电路，导致故障。 ●用开路集电极输出驱动感性负载时，请一定要连接续流二极管。
【P03=50Ｈｚ模式】 【P03=60Ｈｚ模式】 【 P03=ＦＦ（自由模式）】 ・最大输出频率＝60Hz ・最大输出频率＝50Hz 最大输出频率（P15） ・基底频率＝60Hz ・基底频率＝50Hz 输出电压 基底频率（P16） 输出电压 100 输出电压 100 100 （％） （％） 0 0 （％） 0 60（Hz） 50（Hz） 输出频率 输出频率 变频器的运行方式 ■ 运行频率的设定 对应马达和负载的特性来设定变频器的运行参数。 ★ Ｖ／Ｆ方式（Ｐ０３）、最大输出频率（Ｐ１５）、基底频率（Ｐ１６） 输出频率（Hz） • P03=50Hz、60Hz时，与参数P15、16无关。 • 50Hz模式、60Hz模式一般用于通用电动机在额定频率范围内变速的场合。 • FF模式用于通用或高速电动机在高速运转的控制场合。 注意 ●额定频率在50或60Hz的通用电动机，如果在超过额定频率的状态下运行，必须考虑马达轴的寿命，转 子耐久性等问题。 ●对通用电动机在比工业频率更高的频率下运行时，通常基底频率要设定为通用电动机的额定输出频率（50或60Hz）。 ●对通用电动机，在基底频率（５０・６０Ｈｚ）以上运行时、电动机会应固定输出特性，所产生的力矩将与频 率成反比
变频器的运行方式 ★ Ｖ／Ｆ曲线（Ｐ０４）、力矩提升（Ｐ０５） 【恒转矩模式】 【平方转矩模式】 输出电压 （％） 输出电压 （％） 100 100 提升 水平 提升 水平 0 0 基底频率 基底频率 输出频率（Ｈｚ） 输出频率（Ｈｚ） ・在启动或低速运行时，有时会出现转矩不足的情况，此时需要进行适当的转矩提升（P05），使输出电压 增高，从而使力矩增大。 ・恒定转矩方式一般用于输送带、起重机、挤压机等重力负载。 ・平方转矩方式常用于风机、气泵等流体负载。可以达到很好的节能效果。 注意 ●力矩提升数值设定，应注意变频器在启动和运行时的输出电流必须在额定值以下。 转矩提升太强，可能会引起过流跳闸、马达过热或噪声增加现象。
变频器的运行方式 ■ 加速、减速时间的设定 ★ 第一加速时间（Ｐ０１）、第一减速时间（Ｐ０２） 【加速时间】 【减速时间】 最大输出频率 最大输出频率 输出频率 （Ｈｚ） 输出频率 （Ｈｚ） 加速时间 减速时间 ・从最大输出频率到0.5Hz的减速时间 ・减速时间过快会发生「ＯU跳闸」 ・从0.5Hz到最大输出频率的加速时间 ・加速时间过快会发生「ＯＣ跳闸」 注意 ●急剧的加速、减速在变频器的应用中是不可取的。 ●加速时应避免过电流产生，启动电流应在变频器的额定过载电流以内。 减速时应尽量避免过电压的产生。 【 加、减速时间设定推荐】 加速、减速时的最大输出电流 ≦ 变频器额定电流×１．３倍
变频器的运行方式 ■ 马达的转矩特性 １．容许连续运行的转矩 采用变频器驱动通用异步电动机的时候，由于输出含有高频波成分，电机的温升要有些增大，特别是低速时，电机的冷却效果变差，故不可长时间低速运行。 通用异步电动机在低速运行时，输出力矩变低，需降低负载使用。 ２．短时间最大转矩 在变频器的额定过负荷电流（150% 1分钟）范围内，能输出的最大力矩值。 选择V/F控制的时候，根据力矩提升的设定，力矩特性不同。 ３．启动转矩 与使用商用电源直接驱动通用电机的始动力矩不同。 用变频器驱动的时候，请把电机的始动电流、加速时的电流控制在变频器的过负荷额定电流以下。 （推荐：额定电流×1.3以下）
变频器的运行方式 ■ 转矩特性 （％） 注1）变频器容量和马达的容量一致时的值 注2）输出转矩是以马达60Hz运转，额定转矩为100%。 150 注3）超过120Hz运转时，不能使用通用马达，应该以高速 马达来对应 130～140 转矩 短时间最大转矩 95～100 连续运行转矩 80～90 80～100 60～70 40～65 6 20 ～30 60 120 （Hz） 15 ～20 输出频率
变频器的保护机能 ■ 故障跳闸及处置 显示 异常内容・原因 处置 ＳＣ１－３ ・瞬时过流 ・散热器异常发热 ・检查是否有输出短路及接地故障 ・检查周围温度和风扇运转情况 ・延长加、减速时间 ・排除负载急剧的变化 ＯＣ１－３ ・过电流 ・检查输出相 ・延长加、减速时间 ・调整力矩提升水平 ・排除负载急剧的变化 ＯＵ１－３ ・内部直流电压过大 ・延长加、减速时间 ・排除负载急剧的变化 ＬＵ ・电源电压低于额定值的85%以下 ・测量电源电压 ＯＬ ・确认电子热敏设定电流 ・ 确认和调整力矩提升水平 ・减轻负载 ・输出电流持续1分钟以上达到电子热敏设定电流的125%以上或变频器额定电流的140%以上。 注：即使在切断电源后，也能存储发生跳闸原因的最新内容和前3次的内容。（出厂时存储了出厂检查内容。）
变频器的保护机能 ■ 电流保护机能（ＳＣ、ＯＣ、ＯＬ） 注）下记的特性是ＶＦ０的设计基准值 ・ＯＬ：125%、60s（电子热敏功能选择可） ・ＯＬ：140%、60s（固定） ・ＯＬ：165%、10s（固定） ・ＯＣ：200%、0.1s（固定） ・ＳＣ：ＩＰＨ过电流检出（2μs以上） ＯＬ 时间（秒） 60s ＯＬ 10s ＯＣ 0.1s ＳＣ 100% 125% 140% 165% 200% 输出电流（额定电流％）
变频器的保护机能 有关变频器保护功能的注意是事项 变频器内装有失速防止、限定电流、过电流保护等许多保护功能。这些保护功能是用于在突发的异常情况下保护变频器的，而不是通常使用的控制功能。 因此，在通常使用状态下，请尽量避免让这些功能处于工作状态中。 在用于某些用途时，可能会缩短变频器的寿命或损坏变频器。 变频器在实际应用时，必须用测量仪器检测输出电流等，确认异常跳闸存储器内容，并确认使用说明中记载的所有注意事项及商品规格绝无问题。
