VFD（变频器）测试方案.pdf

VFD（变频器）测试方案 大纲 ?变频器基础 ?VFD测量技术 ?整流部分测试 ?滤波部分测试 ?逆变部分测试 ?驱动部分测试 ?控制部分测试 ?接口部分测试 ?系统的诊断 ?TEKTRONIX的VFD测试方案及特点 基础知识—电气传动系统 ? 定义 ? 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（ 直流）电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统 ? 构成 中间传动机构 交流电源 输入 终端机械 交流 电机 直流 调速 装置 直流输出 皮带轮、齿轮箱 等 风机、泵等 直流 电机 交流 调速 装置 交流输出 执行机构 变频器 基础知识—交（直）流电气传动系统的特点 直流电气传动系统特点： 控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式 性能优良，对硬件要求不高 电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限 电机易损坏，不适应恶劣现场 需定期维护 交流电气传动系统特点： 控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式 性能较差，对硬件要求较高 电机无电刷，无换向火化问题 电机功率设计不受限 电机不易损坏，适应恶劣现场 基本免维护 70年代以前直流占统治地位 交流调速只在大功率电机调速上使用 基础知识—交流电气传动系统的特性 交流异步电机的机械特性公式 n＝60f/p(1-s) n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 T：电机力矩 N：速度 n0 负载1 异步机机械特性 负载2 交流同步电机的机械特性公式 n＝60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 n0 负载1 负载2 T：电机力矩 同步机机械特性 调速方式名称 控制对象 特点 变极调速 交流异步电动机 有级调速，系统简单，最多4段速 调压调速 无级调速，调速范围窄 电机最大出力能力下降，效率低 系统简单，性能较差 转子串电阻调速 变频调速 交流异步电动机 交流同步电动机 真正无级调速，调速范围宽 电机最大出力能力不变，效率高 系统复杂，性能好 可以和直流调速系统相媲美 早 晚 发 展 时 间 基础知识—交流电气传动系统的发展 在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用 三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉 还是在一些性能较低的传动现场使用 变频器基础知识—变频器及其特点 ?变频器 ?变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均 可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） ?变频器的控制对象 ?三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极 序号 优点 1 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全 2 在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 3 无级调速，调速精度大大提高 4 电机正反向无需通过接触器切换 5 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制 ? 变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比） 变频器基础知识—变频调速的发展历程 电机控制算法 功率半导体技术 V/F控制 SCR GTR 矢量控制 IGBT 计算机技术 单片机 DSP IGBT大容量化 更高速率和容量 如：矩阵式变频器 大功率传 动使用变 频器，体 积大，价 格高 未来发展方向 完美无谐波 PWM技术 SPWM技 术 PWM优化 新一代开关技术 无速度矢量控制 电流矢量V/F 70年代 80年代 60年代 90年代 高速DSP 专用芯片 00年代 超静音变频器开始流行 解决了GTR噪声问题 变频器性能大幅提升 大批量使用，取代直流 算法优化 更大容量 更高开关频率 PWM技术 空间电压矢量 调制技术 变频器体 积缩小， 开始在中 小功率电 机上使用 变频器基础知识—简要工作原理 ～ 整流部分 储能环节 逆变部分 M 控制系统 交流 交流低压交直交通用变频器系统框图 直流 直流 交流 整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波 逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦