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任务一 认识变频器 1．变频调速的节能 变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。中国是能耗大国，能源利用率很低，而能源储备不足。在2003年的中国电力消耗中，60%～70%为动力电，而在总容量为5.8亿千瓦的电动机总容量中，只有不到2?000万千瓦的电动机是带变频控制的。据分析，在中国带变动负载、具有节能潜力的电机至少有1.8亿千瓦。因此国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。应用变频调速可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。 任务一 认识变频器 风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机、泵类的耗用功率与转速的3次方成正比，当需要的平均流量较小时，转速降低其功率按转速的3次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。目前应用较成功的有恒压供水、中央空调、各类风机、水泵的变频调速。 任务一 认识变频器 2．以提高工艺水平和产品质量为目的的应用 变频调速除了在风机、泵类负载上的应用以外，还可以广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域。它可以提高企业的产成品率，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，有的甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高了整个设备控制水平。 任务一 认识变频器 3．变频调速在电动机运行方面的优势 变频调速很容易实现电动机的正、反转，只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。 变频调速系统启动大都是从低速开始，频率较低，加、减速时间可以任意设定，故加、减速时间比较平缓，启动电流较小，可以进行较高频率的起停。 任务一 认识变频器 变频调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上，也可回馈给供电电网，但回馈给电网需增加专用附件，投资较大。除此之外，变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压，进行制动，则无需另加制动控制电路。 任务一 认识变频器 4．变频家电 除了工业相关行业，在普通家庭中，节约电费、提高家电性能、保护环境等受到越来越多的关注，变频家电成为变频器的另一个广阔市场和应用趋势，如带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪声、提高控制精度等方面有很大的优势。 任务一 认识变频器 （二）变频器的基本结构 调速用变频器通常由主电路、控制电路和保护电路组成。其基本结构如图所示。 任务一 认识变频器 1．主电路 主电路包括整流电路、逆变电路和中间环节。 （1）整流电路。整流电路的功能是将外部的工频交流电源转换为直流电，给逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。 （2）中间环节。中间环节的功能是对整流电路的输出进行平滑滤波，以保证逆变电路和控制电路能够获得质量较高的直流电源。 （3）逆变电路。逆变电路的功能是将中间环节输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。 任务一 认识变频器 2．控制电路 控制电路包括主控制电路、信号检测电路、驱动电路、外部接口电路以及保护电路。 控制电路的主要功能是将接收的各种信号送至运算电路，使运算电路能够根据驱动要求为变频器主电路提供必要的驱动信号，并对变频器以及异步电动机提供必要的保护、输出计算结果。 任务一 认识变频器 2．控制电路 控制电路包括主控制电路、信号检测电路、驱动电路、外部接口电路以及保护电路。 控制电路的主要功能是将接收的各种信号送至运算电路，使运算电路能够根据驱动要求为变频器主电路提供必要的驱动信号，并对变频器以及异步电动机提供必要的保护、输出计算结果。 任务一 认识变频器 （1）接收的各种信号。 ① 各种功能的预置信号。 ② 从键盘或外接输入端子输入的给定信号。 ③ 从外接输入端子输入的控制信号。 ④ 从电压、电流采样电路以及其他传感器输入的状态信号。 （2）进行的运算 ① 实时地计算出SPWM波形各切换点的时刻。 ② 进行矢量控制运算或其他必要的运算。 任务一 认识变频器 （3）输出的计算结果 ① 实时地将计算出SPWM波形各切换点的时刻输出至逆变器件模块的驱动电路，使逆变器件按给定信号及预置要求输出SPWM电压波。 ② 将当前的各种状态输出至显示器显示。 ③ 将控制信号输出至外接输出端子。 任务一 认识变频器 （4）实现的保护功能。接收从电压、电流采样电路以及其他传感器输入的信号，结合功能中预置的限值，进行比较和判断，若出现故障，有以下3种处理方式。 ① 停止发出SPWM信号，使变频器中止输出。 ② 输出报警信号。 ③ 向显示器输出故障信号。 任务一 认识变频器 （三）变频器主电路结构 目前已被广泛地应用在交流电动机变频调速中的变频器是交