汇川变频产品介绍——王进亚

NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—1—NeverStopImproving变频器原理及应用变频器产品线2015年NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—2—目录变频器的发展史1变频器的控制方式3汇川变频器产品介绍4变频器常见故障介绍7变频器基本原理2典型应用案例介绍6变频器的典型应用5NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—3—变频器的发展史•60年代，变频器开始在日本诞生，主要为解决纺纱机的启动和调速工艺问题。采用SCR、V/F控制的柜式机方案。体积巨大。•80年后代随电力电子技术的发展，使用GTR、特别是90年代的IGBT技术的成功应用，克服了变频器体积大，易用性差等缺陷，带来了变频器在工业领域广泛应用。其中IGBT技术的应用，是变频器发展史上标志性突破。•90年代中，矢量控制技术的成功应用，又极大改善了V/F模式应用的局限性，把变频器由调速器变成了对交流电机的精准控制器。这又是变频器发展史上标志性的突破。•进入本世纪，变频器进入了大容量、多电压等级、精准传动、高功率密度设计、高易用性、多点同步传动等多维度大发展的时代。NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—4—•80年代中后期，变频进入中国主要是以跟随整套设备进口方式；集中在大型国企的大型生产线的引进项目上。•90年代初，变频器作为独立的产品开始被引进中国。三肯第一、FUJI第二，以项目市场为主。但大型成套设备的引进开始爆炸式增长。•95年，一部分进口成套设备开始国产化，OEM需求开始启动，日系三菱、安川，欧系SIEMENSABB进入中国•96年，台湾品牌进入大陆，变频器国产化开始•98年，华为进入变频器领域，是变频器国产化进程中标志性事件•00年后，国产品牌如雨后春笋，华为开始矢量变频器的研发•03年，汇川成立，历史已经证明、未来将继续证明，这是国产变频器改变行业格局的标志性事情变频器在国内的发展史NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—5—•20年多年，中国工业用变频器市场总需求达150亿；•70%以上市场为海外品牌占有；•第一、第二集团格局分明，欧系两大品牌全面领先；•汇川在第二集团略微领先，但成长最快。2013年中国变频器市场份额格局NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—6—目录变频器的发展史1变频器的控制方式3汇川变频器产品介绍4变频器常见故障介绍7变频器基本原理2典型应用案例介绍6变频器的典型应用5NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—7—变频器简介什么是变频器•变频器是控制电机转速的机器，它将50HZ交流电源整成直流，再通过逆变将直流转化为电压频率可调的交流电源，通过改为电网的频率来改为电机的转速（改变旋转磁场的频率）异步电机转速公式如式(1)所示：n=[60*f/p]*(1-s)n：电机转速（r/min）f：电源频率（HZ）p：电机磁极对数(改电机参数、非无级)s：转差率(调压、转子串电阻..)NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—8—变频器的控制对象—交流电动机NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—9—为什么要使用变频器（为什么调速）负载工艺过程需要：电梯、机床、电动汽车节能：风机、水泵、注塑机(IS300)调速可以提高系统的性能：多点同步控制启动可以减小电网、机械等的应力：软启动器、起重控制转矩的场合：卷驱控制NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—10—变频器使用后带来的优缺点优点a、调速方便（相对与调压调速、转子电子调速等）。b、节能（与具体负载、使用情况有关）。c、启动电流小、对电网冲击小（与直接启动比）。d、功能多样，有利于自动化生产、提高生产效率及自动化水平。缺点a、对其他设备干扰大。b、输出电压是PWM波形，对电机温升及绝缘有不利影响。c、是一个故障源，容易损坏（相对而言）。d、调试、维护等需要一定的技术水平。NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—11—变频器的分类1、电流型•电流型变频器由整流、直流（电压不稳定）、逆变器和控制逻辑组成•电流型变频器储能元件为电抗器，动态响应快，可直接实现回馈制动，变频调速系统可以频繁、快速的实现四象限运行NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—12—变频器的分类•2、电压型电压源型变频器由整流、直流母线（电压基本稳定）、逆变器和驱动保护电路四部分组成。电压型变频器储能元件为电容器，被控量为电压，动态响应较慢，制动时需在电源侧设置反并联逆变器才能实现能量回馈(二象限、四象限)NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—13—变频器的外围设备NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—14—二象限、四象限变频器概念|||||||VMN正向电动正向发电反向电动反向发电电机四个运行状态二象限变频器：二极管整流桥，不能实现能量的双向流动，无法将电机回馈系统的能量送回电网，只能通过制动电阻把能量消耗，另二极管整流桥对电网产生较大谐波污染,但成本低，实现简单；四象限变频器：IGBT做整流桥，能实现能量的双向流动，可将电机回馈系统的能量送回电网，对电网谐波污染小，适用于能量回馈转大、且对电网质量控制要求高场合，但成本高，实现起来有技术难度；NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—15—二象限变频器原理拓扑二极管整流上电缓冲直流电抗器电容滤波逆变输出霍尔电流检测散热风扇单板:控制板、驱动板..VT1VT2VT3VT4VT5VT6HUHVHWUVWMVT1VT2VT4VT5VT6R3S1LRSTC1R1C2R2二象限变频器原理•6pulserectifierTransformerandcablingsimpleCurrentverydistortedIthd30%DC/ACAC/DC最常见整流简单、实用成本低谐波含量大无能量回馈NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—16—二象限变频器原理上电缓冲与滤波上电缓冲控制变频器上电时电网对变频器电容的电流冲击，二象限是加在直流线上，四象限加在电网输入侧（结构原因）滤波直流电抗器滤电流、电容滤电压VT1VT2VT3VT4VT5VT6HUHVHWUVWMVT1VT2VT4VT5VT6R3S1LRSTC1R1C2R2NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—17—二象限变频器原理电抗器不加电抗器、加交流电抗器、加直流电抗器输入电流谐波含量对比NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—18—二象限变频器原理制动控制母线电压不超过上限、二象限系统中电机发机时能量回馈到母线上，使母线电压升高，通过制动单元制动电阻控制母线电压，使变频器不报过压；由制动单元加制动电阻组成VT1VT2VT3VT4VT5VT6HUHVHWUVWMVT1VT2VT4VT5VT6R3S1LRSTC1R1C2R2NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—19—二象限变频器原理逆变-单相将直流电压转变为交流电压，频率和电压可根据需要调整NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—20—二象限变频器原理逆变-三相用IGBT代替S1~S61、什么是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)2、为什么要用IGBT？NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—21—二象限变频器特点•组成：二极管整流桥+上电缓冲+滤波+IGBT逆变+制动；•不能实现能量的双向流动，无法将电机回馈系统的能量送回电网；•电机发电运行时可通过制动单元把能量消耗在制动电阻上；•母线电压不可控（母线电压=输入电压*1.35）•二极管整流桥对电网产生较大谐波污染；•另但成本低，可靠性高，实现简单；NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—22—四象限变频器原理四象限变频器原理拓扑RSTVT1VT2VT3VT4VT5VT6C1R1C2R2HUHVHWVT1VT2VT3VT4VT5VT6HUHVHWUVWMR1L2R2R3L1C组成：LCL滤波+上电缓冲+IGBT整流+电容滤波+IGBT逆变•L2：升级电感器，感量比较大（15%），可控整流时做升压电感用；能量回馈时与C组成LC正弦波滤波器，滤除电压、电流谐波；•L1：网侧电抗器，感量较小（2%），与C组成LC滤波器，滤除电网高频谐波NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—23—四象限变频器原理可控整流-IGBT整流IGBT整流，减少谐波;可能量回馈、可调整母线电压;成本高、实现需要技术支撑;上电缓冲,加在交流侧;•PWMrectifierDC/ACAC/DCTransformerandcablingsimpleCurrentwaveformbestIthd5%NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—24—四象限变频器原理能量回馈原理•四象限变频器原理拓扑•把电网想像成电机，就不难理解能量为什么可以回馈了；•当电机在电动时，能量从电网传到电机侧，当电机发电时，能量从电机侧回馈到电网侧，即是整流又是逆变；VT1VT2VT3VT4VT5VT6C1R1C2R2HUHVHWVT1VT2VT3VT4VT5VT6HUHVHWUVWMM电网电机NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—25—四象限变频器特点四象限变频器特点组成：LCL滤波+上电缓冲+IGBT整流+滤波+IGBT逆变•能量双向流动，电机发电能量可以回馈电网•母线电压可控,很好的解决压频比问题•电网电流谐波小（5%），减小电网谐波干扰；•能量可回馈，回馈效率大于97%；•具有无功电流补尝功能；•可靠性没有二极管整流高；•成本较高；•实现需要技术支撑；NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—26—变频器主拓扑图原理PWM原理示意图PWM的输出电压频谱：调制波+载波NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—27—变频器主拓扑图原理变频器主电路的关键信号NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—28—变频器控制回路原理DSP电源用户I/O驱动DP键盘显示CAN485AIAODIDORelayPTC信号检测直流接触器驱动风扇驱动制动驱动IGBT驱动接触器检测温度检测缺相检测母线电压电流检测控制回路原理框图NeverStopImproving变频器|PLC|HMI|伺服驱动器|电机|大传动|新能源—29—变频器控制回路原理用户I/O目的，便于用户控制变频器DI数字量输入DO数字量输出AI模拟量输入AO模拟量输出RE