變頻器技術(shù)知識(shí)重點(diǎn)內(nèi)容培訓(xùn)

1、變頻器技術(shù)知識(shí)重點(diǎn)內(nèi)容培訓(xùn)培訓(xùn)目標(biāo)了解電氣傳動(dòng)的基本概念掌握變頻器的基本工作原理了解變頻器的基本應(yīng)用和選型原則了解變頻器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況目錄電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)變頻器基礎(chǔ)知識(shí)變頻器的構(gòu)成變頻器基本功能變頻器應(yīng)用變頻器選型電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)概述定義 以交流（直流）電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流） 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)交流電源輸入終端機(jī)械交流電機(jī)直流調(diào)速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等風(fēng)機(jī)、泵等直流電機(jī)交流調(diào)速裝置交流輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)電氣傳動(dòng)的目的和意義序號(hào)意義有代表意義的行業(yè)或設(shè)備1節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)2提高產(chǎn)

2、品質(zhì)量機(jī)床、印刷、包裝等生產(chǎn)線3提高環(huán)境質(zhì)量電梯、中央空調(diào)目的 根據(jù)設(shè)備和工藝的要求通過改變電機(jī)速度或輸出轉(zhuǎn)矩改變終端設(shè)備的速度或轉(zhuǎn)矩意義注：并不是所有的設(shè)備使用電氣傳動(dòng)裝置后都可以節(jié)能電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)交流電機(jī)的機(jī)械特性交流異步電機(jī)的機(jī)械特性公式 n60f/p(1-s) n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) s：轉(zhuǎn)差率 T：電機(jī)力矩N：速度n0額定異步機(jī)機(jī)械特性最大交流同步電機(jī)的機(jī)械特性公式 n60f/p n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) n0額定最大T：電機(jī)力矩同步機(jī)機(jī)械特性交流異步電機(jī)廣泛應(yīng)用在傳動(dòng)系統(tǒng)中交流同步電機(jī)目前已開始在紡織行業(yè)廣泛使用電

3、氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)基本工作原理電力傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式 T電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩加速運(yùn)行 T電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩減速運(yùn)行 T電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒速運(yùn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制性能是影響電氣傳動(dòng)系統(tǒng)性能高低的最重要因素T電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 P電機(jī)功率T電機(jī)轉(zhuǎn)矩N電機(jī)速度K常數(shù) MT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)終端機(jī)械電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理速度模式： 以控制轉(zhuǎn)速恒定為目的，控制設(shè)備根據(jù)設(shè)定速度要求自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩適 應(yīng)外部的負(fù)載變化，達(dá)速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 應(yīng)用：如常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)（電梯、各類生產(chǎn)線），轉(zhuǎn)矩模式 以控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩恒定為目的，達(dá)速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但電機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)速度不確定，如

4、果控制不當(dāng)可能會(huì)引起傳動(dòng)設(shè)備超速損壞等事故 為保證系統(tǒng)安全，必須額外考慮限速或超速保護(hù) 應(yīng)用：如：開卷/收卷T電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 MT電機(jī)轉(zhuǎn)矩T負(fù)載轉(zhuǎn)矩中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)終端機(jī)械電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載特性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載特性摩擦恒轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)流水線起重行走速度T負(fù)載轉(zhuǎn)矩勢(shì)能恒轉(zhuǎn)矩電梯起重機(jī)提升恒功率速度越低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大機(jī)床開卷機(jī)/收卷機(jī)變轉(zhuǎn)矩速度越低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越小風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小于與轉(zhuǎn)速無關(guān)電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)交（直）流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：控制對(duì)象：直流電動(dòng)機(jī)控制原理簡(jiǎn)單，一種調(diào)速方式性能優(yōu)良，對(duì)硬件要求不高 電機(jī)有換向電刷（換向火化）電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限電機(jī)易損壞

5、，不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)需定期維護(hù)交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)：控制對(duì)象：交流電動(dòng)機(jī)控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式性能較差，對(duì)硬件要求較高電機(jī)無電刷，無換向火化問題電機(jī)功率設(shè)計(jì)不受限電機(jī)不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng)基本免維護(hù)70年代以前直流占統(tǒng)治地位，交流調(diào)速只在大功率電機(jī)調(diào)速上使用目前交流調(diào)速已經(jīng)占統(tǒng)治地位調(diào)速方式名稱控制對(duì)象特點(diǎn)變極調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)有級(jí)調(diào)速，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，最多4段速調(diào)壓調(diào)速無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍窄電機(jī)最大出力能力下降，效率低系統(tǒng)簡(jiǎn)單，性能較差轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速變頻調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)交流同步電動(dòng)機(jī)真正無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬電機(jī)最大出力能力不變，效率高系統(tǒng)復(fù)雜，性能好可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美早晚發(fā) 展 時(shí) 間電氣

6、傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子風(fēng)扇機(jī)殼接線盒軸伸定子鐵心與繞組定子鐵心均布的槽中嵌有三相對(duì)稱繞組。鐵心繞組轉(zhuǎn)子鐵心和繞組鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是怎樣轉(zhuǎn)起來的？轉(zhuǎn)子導(dǎo)體橫切氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)（右手定則）感應(yīng)電勢(shì)在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁力（左手定則）電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同轉(zhuǎn)子電流也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)該磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速一樣，都是同步速在穩(wěn)態(tài)情況下，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與定子是相對(duì)靜止的實(shí)際上，氣隙磁場(chǎng)是定子與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電流之和。電網(wǎng)直接啟動(dòng)速度(tr/min)電流 (

7、A)異步電機(jī)的等值電路模型要精確地控制電機(jī)需要盡量了解電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子繞組電阻R1,R2，定子、轉(zhuǎn)子漏抗X1,X2以及激磁阻抗Rm,Xm等；這些參數(shù)需要通過根據(jù)銘牌參數(shù)如電機(jī)額定電壓UN，額定電流 IN，額定轉(zhuǎn)速nN，功率因數(shù)COSPHi計(jì)算得到。異步電機(jī)機(jī)械特性與電源電壓的關(guān)系輸出轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比；隨著電壓的降低，最大轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速都會(huì)降低；降低電源電壓，可以降低起動(dòng)電流，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩成平方倍地下降；星三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)以及軟起動(dòng)器起動(dòng)都屬于這類應(yīng)用；這種方法不適于調(diào)速，因?yàn)檎{(diào)速范圍很窄而且效率很低。異步電機(jī)機(jī)械特性與轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系最大輸出轉(zhuǎn)矩T

8、m的大小與轉(zhuǎn)子電阻R2的大小沒有關(guān)系。對(duì)應(yīng)Tm的轉(zhuǎn)速與R2的值有關(guān)，轉(zhuǎn)子電阻越大，對(duì)應(yīng)Tm的轉(zhuǎn)速越低。對(duì)繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，若在轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)電阻，則能夠增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在起動(dòng)過程中，連續(xù)減小或逐級(jí)切除串聯(lián)的電阻，則能夠在起動(dòng)過程中增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加速起動(dòng)過程；對(duì)繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，若在轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)大小可調(diào)的電阻，則能夠調(diào)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速；通過改變轉(zhuǎn)子電阻的起動(dòng)和調(diào)速方法僅僅適用于繞線電機(jī)，曾經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。存在效率低下，起動(dòng)裝置笨重，電機(jī)和起動(dòng)裝置造價(jià)高維護(hù)率高且困難等缺點(diǎn)。異步電機(jī)機(jī)械特性與電源頻率的關(guān)系在其它變量滿足特定要求的情況下，改變電源頻率可以有效地改變機(jī)械特性，而最大轉(zhuǎn)矩基本不變；在負(fù)載特性

9、為恒定轉(zhuǎn)矩的情況下，穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速可以與頻率有較好的線性關(guān)系。在頻率很低的情況下，機(jī)械特性變差。改變滑差調(diào)速調(diào)節(jié)電源電壓：在電源與電機(jī)之間串電抗通過調(diào)壓變壓器或自耦變壓器效率低下，功率因數(shù)低成本高調(diào)速效果不明顯改變轉(zhuǎn)子電阻可連續(xù)調(diào)速，甚至可以控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，適用于提升應(yīng)用可以獲得較好的起動(dòng)特性逐級(jí)切換電阻和頻敏電阻僅僅適用于繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，不能用于更加普遍的鼠籠轉(zhuǎn)子電機(jī)效率低下，調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速以下裝置復(fù)雜，體積大，電機(jī)和起動(dòng)裝置成本高維護(hù)頻度高且維修成本高。逐漸淘汰變極調(diào)速對(duì)恒定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，轉(zhuǎn)速與電機(jī)繞組的極數(shù)成反比；這種方法在過去的機(jī)床行業(yè)和風(fēng)機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用；為有級(jí)調(diào)速，能獲得的轉(zhuǎn)速數(shù)目只有

10、兩種或三種；不能連續(xù)調(diào)速；需要電機(jī)定子有多套繞組或繞組有多種接法；電機(jī)造價(jià)高，效率低；逐漸淘汰變頻調(diào)速轉(zhuǎn)速與頻率成正比能夠連續(xù)調(diào)速操作方便，噪聲低調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高效率高，功率因數(shù)高（采取措施）可以控制起動(dòng)，運(yùn)行，停止（鎖定輸出，線性制動(dòng)或軟停止）可靠性高，易于維護(hù)起動(dòng)電流和運(yùn)行電流小，過載能力大傳統(tǒng)調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)械調(diào)速(制動(dòng)器, 離合器,齒輪箱,皮帶輪,鏈條等)有極調(diào)速,效率低下液力耦合器可實(shí)現(xiàn)無級(jí)跳速成本適中裝置復(fù)雜, 維護(hù)量大機(jī)電式滑差調(diào)速(繞線轉(zhuǎn)子電機(jī))實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,成本適中繞線電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 維護(hù)量大效率低下渦流調(diào)速簡(jiǎn)單可行連續(xù)調(diào)速效率低下, 需要冷卻裝置(水冷或空氣冷卻)變頻器

11、和軟起動(dòng)器的區(qū)別軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器是一種智能化的降壓起動(dòng)器, 在起動(dòng)電機(jī)時(shí)可以有效地控制和限制起動(dòng)電流, 同時(shí)可減少對(duì)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的機(jī)械應(yīng)力.軟起動(dòng)可以將機(jī)械從零速平滑地加速到額定轉(zhuǎn)速, 也可以控制平滑地減速到零速在只需要軟起動(dòng)和軟停止而不需要調(diào)速的場(chǎng)合可以使用軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器為了降低起動(dòng)電流,必須實(shí)施降壓起動(dòng), 同時(shí)降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變頻器變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止也可以根據(jù)負(fù)載的變化和系統(tǒng)的要求調(diào)節(jié)速度和改變輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)起動(dòng)后可以不以工頻轉(zhuǎn)速運(yùn)行變頻器在起動(dòng)電機(jī)的同時(shí)不必降低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩結(jié)論從功能上,變頻器可以取代軟起動(dòng)器,但軟起動(dòng)器不能取代變頻器從成本上,變頻器高于軟起動(dòng)器, 但其優(yōu)勢(shì)自不

12、待言.變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)效率最高的調(diào)速方法維護(hù)率很低控制靈活,可集成多種功能可四象限運(yùn)行使用最最普通的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)初始投資可能略大,但是可以快速收回投資,并創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益節(jié)能,尤其是風(fēng)機(jī),泵和空氣壓縮機(jī)機(jī)械磨損減少, 降低維護(hù)費(fèi)用提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,軟起動(dòng), 減少對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊變頻器基礎(chǔ)知識(shí)變頻器定義及其特點(diǎn)變頻器 變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）變頻器的控制對(duì)象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)

13、極數(shù)是2/4極序號(hào)優(yōu)點(diǎn)1平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全2在機(jī)械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3無級(jí)調(diào)速，調(diào)速精度大大提高4電機(jī)正反向無需通過接觸器切換5非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比）變頻器基礎(chǔ)知識(shí)變頻技術(shù)發(fā)展歷程控制算法功率半導(dǎo)體技術(shù)V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT計(jì)算機(jī)技術(shù)單片機(jī)DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩陣式變頻器大功率傳動(dòng)使用變頻器，體積大，價(jià)格高未來發(fā)展方向完美無諧波PWM技術(shù)SPWMPWM優(yōu)化新一代開關(guān)技術(shù)無速度矢量控制電流矢量V/F70年代80年代60年

14、代90年代高速DSP專用芯片00年代超靜音變頻器開始流行解決了GTR噪聲問題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率PWM空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小，開始在中小功率電機(jī)上使用變頻器基礎(chǔ)知識(shí)變頻器分類供電電源低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高壓3000、6000、10000V/3PH控制算法通用內(nèi)置V/F控制方式，簡(jiǎn)單，性能一般高性能內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能變換方法（拓樸結(jié)構(gòu)）交直交電壓型（儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型(儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電抗器）交交無儲(chǔ)能環(huán)節(jié)交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高(接近1），目前廣泛使用變速驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)控

15、制部分應(yīng)用功能變速驅(qū)動(dòng)器HMII/O通訊端口PLCM功率部分主電源變頻器制動(dòng)電機(jī)/驅(qū)動(dòng)器 保護(hù)EMC濾波器電機(jī)控制TorqueSpeedfeedback供電網(wǎng)絡(luò)（定壓定頻）整流完整流濾波后變壓變頻濾波變頻主電路部分整流逆變MTSRD1D2D3D4D5D6整流橋M3 T1T2T3T4T5T6InverterC 濾波 預(yù)充電RST濾波 平滑直流側(cè)電壓整流橋 整流電壓umimPWM 控制主回路結(jié)構(gòu)逆變器 產(chǎn)生頻率和電壓都可變的三相交流電變頻器基礎(chǔ)知識(shí)基本工作原理單相逆變電路工作原理S1S4S2S3EdU1S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通S1,S3導(dǎo)通S2,S4導(dǎo)通f1f2Ed

16、U1逆變器的功能：通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序 變頻器基礎(chǔ)知識(shí)基本工作原理S1S4S5S2S3S6UVEdW561UUVUVW612123234345456561612三相逆變電路（電壓型）Ed特點(diǎn)：（180導(dǎo)電型） 輸出電壓的波形是矩形波，電流波形是正弦波。諧波分量太大。電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī)。逆變器從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的的功率是脈動(dòng)的，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)。直到從通信技術(shù)中采用PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題電機(jī)三相逆變電路（電壓型）變頻器基礎(chǔ)知識(shí)基本工作原理將上圖電壓源換成電流源就是電流型變頻器特點(diǎn)（1

17、20導(dǎo)電型）輸出電壓的波形是正弦波，電流波形是矩形波。與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)。逆變器從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的的功率是脈動(dòng)的，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)。直到從通信技術(shù)中采用PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題變頻器基礎(chǔ)知識(shí)基本工作原理調(diào)制解調(diào)器（PWM) 調(diào)制解調(diào)器 的英文是MODEM，其作用是利用模擬信號(hào)傳輸線路傳輸數(shù)字信號(hào)。 電子信號(hào)分兩種，一種是“模擬信號(hào)”，一種是“數(shù)字信號(hào)”。我們使用的 線路傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而PC機(jī)之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。所以當(dāng)你想通過 線把自己的電腦連入Internet時(shí)，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來“翻譯”兩種不同的信號(hào)。 連入Internet后，當(dāng)PC機(jī)向Interne

18、t發(fā)送信息時(shí)，由于 線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來把數(shù)字信號(hào)“翻譯”成模擬信號(hào)，才能傳送到Internet上，這個(gè)過程叫做“調(diào)制”。 當(dāng)PC機(jī)從Internet獲取信息時(shí)，由于通過 線從 Internet傳來的信息都是模擬信號(hào)，所以PC機(jī)想要看懂它們，還必須借助調(diào)制解調(diào)器這個(gè)“翻譯”,這個(gè)過程叫作“解調(diào)”。合起來就是“調(diào)制解調(diào)”變頻器基礎(chǔ)知識(shí)基本工作原理SPWM調(diào)制載波PWM（Pulse Width Moduration）調(diào)制PWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。SPWM調(diào)制是：三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個(gè)

19、開關(guān)可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想的控制效果：輸出電流近似正弦載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同GTR變頻器由于開關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大。IGBT有效的解決了這個(gè)問題變頻器基礎(chǔ)知識(shí)核心控制算法交流調(diào)速的控制核心： 在預(yù)定的頻率（速度范圍內(nèi)）保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得 理想的調(diào)速效果V/F控制簡(jiǎn)單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 對(duì)于380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為40HZ時(shí)，要保持V/F 恒定，則 40HZ時(shí)電機(jī)的供電電壓:380（40/50

20、)304V低頻時(shí)，定子阻抗壓降會(huì)導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高矢量控制性能優(yōu)良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子勵(lì)磁電 流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的 轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復(fù)雜，直到90代計(jì)算 機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用變頻器基礎(chǔ)知識(shí)核心控制算法項(xiàng)目通用變頻器高性能變頻器控制算法V/F控制轉(zhuǎn)矩提升同步機(jī)異步機(jī)控制算法基本相同開環(huán)矢量控制（無速度傳感器矢量控制）閉環(huán)矢量控制（有速度傳感器矢量控制）異步機(jī)和同步機(jī)需要不同的控制算法調(diào)速范圍1:401:100（開環(huán)矢量)

21、,1:1000(閉環(huán)矢量)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩?zé)o要求180% 0.5Hz（開環(huán)矢量)，200% 0速(閉環(huán)矢量)穩(wěn)速精度與轉(zhuǎn)差有關(guān)（2-3%)0.5%(開環(huán)矢量)，0.05%(閉環(huán)矢量)轉(zhuǎn)矩控制無有控制算法簡(jiǎn)單復(fù)雜電機(jī)參數(shù)不依賴電機(jī)參數(shù)，支持同時(shí)驅(qū)動(dòng)不同類型不同功率的電機(jī)電機(jī)參數(shù)對(duì)控制性能的影響較大，一般只能驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)變頻器基礎(chǔ)知識(shí)變頻器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)輸入側(cè) 額定工作電壓： 給變頻器供電的額定工作電壓 電壓允許波動(dòng)： 限制變頻器的最高和最低工作電壓，避免損壞變頻器 頻率波動(dòng)范圍： 50/60Hz5輸出側(cè) 額定輸出電壓：變頻器的最大輸出電壓，由額定工作電壓決定 額定電流： 變頻器能夠長期輸出的最大電流 過載

22、能力： 變頻器的輸出電流允許超過額定電流的倍數(shù)和時(shí)間，由逆變 模塊決定 最大輸出頻率：變頻器能夠輸出的最大工作頻率 頻率精度： 輸出頻率的準(zhǔn)確度（相對(duì)于設(shè)定頻率） 頻率分辯率： 指給定運(yùn)行頻率的最小改變量防護(hù)等級(jí) 一般是IP20 (“0”代表不防水） 變頻器的構(gòu)成實(shí)用原理框圖14325678部分小功率變頻器使用的單相220V類別作用主要構(gòu)成器件主回路整流部分1將工頻交流變成直流，輸入無相序要求整流橋逆變部分2將直流轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電，輸出無相序要求IGBT制動(dòng)部分3/4消耗過多的回饋能量，保持直流母線電壓不超過最大值單管IGBT 和制動(dòng)電阻,大功率制動(dòng)單元外置上電緩沖6降低上電沖擊電

23、流，上電結(jié)束后接觸器自動(dòng)吸合，而后變頻器允許運(yùn)行限流電阻和接觸器儲(chǔ)能部分5保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動(dòng)電解電容和均壓電阻控制回路鍵盤7對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和修改，并實(shí)時(shí)監(jiān)控變頻器狀態(tài)MCU(單片機(jī)）控制電路8交流電機(jī)控制算法生成，外部信號(hào)接收處理及保護(hù)DSP(或兩個(gè)MCU）變頻器的構(gòu)成實(shí)用原理框圖類別作用結(jié)構(gòu)件散熱器將整流橋、逆變器產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去溫度傳感器檢測(cè)散熱器溫度，確保模塊工作在允許溫度環(huán)境下風(fēng)扇配合散熱器，將變頻器內(nèi)部的熱量帶走，有直流風(fēng)扇（24V)和交流風(fēng)扇兩種變頻器的構(gòu)成實(shí)用原理框圖變頻器的構(gòu)成主回路關(guān)鍵器件IGBT驅(qū)動(dòng)電路過流保護(hù)過熱保護(hù)欠壓保護(hù)IPM （智能功率模塊）

24、PIM（功率集成模塊） 變頻器的構(gòu)成用戶接口主回路接口控制回路接口模擬量輸入模擬量輸出通訊接口控制回路接口開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出編碼器接口變頻器的構(gòu)成主回路接口 工頻電網(wǎng)輸入380V 3PH/220V 3PH220V 1PH制動(dòng)電阻直流電抗器三相交流電機(jī)變頻器的構(gòu)成控制回路接口接口類型主要特點(diǎn)主要功能開關(guān)量輸入無源輸入，一般由變頻器內(nèi)部24V供電，啟/停變頻器，接收編碼器信號(hào)、多段速、外部故障等信號(hào)或指令，可編程開關(guān)量輸出集電極開路輸出、繼電器輸出變頻器故障、就緒、達(dá)速等，參與外部控制，可編程模擬量輸入0-10V/4-20mA頻率給定/PID給定、反饋，接收來自外部的給定或控制，可編程模擬量輸出

25、0-10V/4-20mA運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流的輸出，用于外界顯示儀表和外部設(shè)備控制，可編程脈沖輸出PWM波輸出功能同模擬量輸出（部分變頻器提供）通訊口RS485/RS232組網(wǎng)控制變頻器的構(gòu)成鍵盤及功能變頻器參數(shù)編程簡(jiǎn)易調(diào)試或應(yīng)用變頻器基本應(yīng)用功能啟動(dòng)方式起動(dòng)頻率起動(dòng) 先直流制動(dòng)再起動(dòng) 轉(zhuǎn)速跟蹤起動(dòng)tftff起動(dòng)頻率1、起動(dòng)頻率不易過高 否則容易過流或損 傷設(shè)備2、如電機(jī)未停止，采用 該模式可能導(dǎo)致過流 或過壓1、制動(dòng)頻率、電壓不易 過高，則容易過流或 損傷設(shè)備2、常用于風(fēng)機(jī)1、電機(jī)運(yùn)行頻率自學(xué)習(xí)2、常用于水泵和大慣量 負(fù)載（離心機(jī)），可 降低故障影響變頻器基本應(yīng)用功能轉(zhuǎn)速跟蹤電源ONOFFON

26、電機(jī)轉(zhuǎn)速零速輸出頻率變頻器運(yùn)行方向功能定義：對(duì)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)實(shí)施啟動(dòng)時(shí)，需要平穩(wěn)不跳閘啟動(dòng)功能特點(diǎn)：變頻器先檢測(cè)當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向后以該速度為起點(diǎn)平滑再啟動(dòng)適用： 風(fēng)機(jī)、水泵變頻器基本應(yīng)用功能停車方式減速停車 減速直流制動(dòng) 自由停車tftff按照預(yù)設(shè)的減速時(shí)間降低輸出頻率一直到零如果時(shí)間太短，會(huì)造成泵升電壓，需配置制動(dòng)單元和電阻在制動(dòng)頻率前動(dòng)作和減速停車完全相同制動(dòng)起始頻率、電壓時(shí)間要合理選定，由小到大逐漸變化停車時(shí)間取決與負(fù)載阻力，和減速時(shí)間沒有關(guān)系制動(dòng)頻率變頻器基本應(yīng)用功能加減速時(shí)間頻率時(shí)間 Fmax最大輸出頻率加速時(shí)間減速時(shí)間變頻器基本應(yīng)用功能點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行一般在調(diào)試時(shí)使用，如：確定運(yùn)轉(zhuǎn)方向、反向

27、倒車等變頻器基本應(yīng)用功能多段速運(yùn)行通過外部端子實(shí)現(xiàn)8/16段不同的速度電梯、起重、洗衣機(jī)等常用變頻器基本應(yīng)用功能PLC功能循環(huán)完成指示 階段完成指示PLC運(yùn)行由用戶自由編程的多段定時(shí)自動(dòng)變速功能變頻器基本應(yīng)用功能通訊控制通過一根二芯/四芯電纜，遵守公共的通訊協(xié)議，可任意讀取控制網(wǎng)上設(shè)備的狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)啟停、參數(shù)設(shè)置、報(bào)警、復(fù)位、方向設(shè)置等操作，節(jié)省了大量的連線RS485（MODBUS)變頻器基本功能功能功能簡(jiǎn)介控制算法交流電機(jī)的控制方案，包括V/F控制、矢量控制內(nèi)置PID過程閉環(huán)控制加減速曲線確定目標(biāo)設(shè)備的加減速時(shí)間，有直線和S曲線兩種跳躍頻率為避免機(jī)械諧振特設(shè)的變頻器不能長期穩(wěn)定運(yùn)行的指定頻

28、率帶AVR根據(jù)電網(wǎng)電壓自動(dòng)調(diào)整輸出電壓自動(dòng)限流電流超過預(yù)設(shè)值后變頻器自動(dòng)調(diào)整輸出頻率和電壓防止跳閘過壓失速加減速過程中直流母線電壓過高后變頻器自動(dòng)停止加減速過流失速加減速過程中電流超過預(yù)設(shè)值后變頻器自動(dòng)停止加減速載頻自動(dòng)調(diào)整變頻器根據(jù)噪聲和自身溫度自動(dòng)調(diào)整載頻到最佳值音調(diào)調(diào)整改變電機(jī)發(fā)出的聲音以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)要求變頻器保護(hù)功能 由于變頻器大量的使用了各種半導(dǎo)體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等， 要想保證變頻器長期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。 超出條件則必須立刻或延時(shí)停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重 新開始工作，如保護(hù)失效或動(dòng)作延遲將導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)不可恢復(fù)性損害。保護(hù)類型原

29、因缺相輸入缺相輸入電壓值相差超過允許值輸出缺相輸出電流三相不平衡過流加速/減速/恒速超過變頻器允許的最大電流（2倍額定）過載超過變頻器允許的過載范圍過壓加速/減速/恒速直流母線電壓超過允許值過熱散熱器溫度超過允許值欠壓電網(wǎng)電壓過低變頻器應(yīng)用變頻器運(yùn)行的兩大要素運(yùn)行給定運(yùn)行命令決定速度大小 （直接速度給定、多段速、PID結(jié)果）決定電機(jī)的運(yùn)行方向決定變頻器是啟動(dòng)還是停止序號(hào)運(yùn)行命令運(yùn)行給定變頻器狀態(tài)1無運(yùn)行命令停機(jī)2有正向或反向運(yùn)行命令給定為0零速運(yùn)行3有正向運(yùn)行命令有非0給定正向運(yùn)行4有反向運(yùn)行命令有非0給定反向運(yùn)行5有正向或反向運(yùn)行命令給定由非0變?yōu)?減速而后保持零速運(yùn)行4運(yùn)行中直接方向命令切

30、換有非0恒定給定減速到0后反向運(yùn)行變頻器運(yùn)行的兩大要素變頻器應(yīng)用鍵盤控制工頻電源外部延長電纜特點(diǎn)：運(yùn)行命令由鍵盤上的RUN和STOP決定運(yùn)行方向一般由變頻器內(nèi)部參數(shù)決定運(yùn)行給定由鍵盤修改特定功能碼完成方便快捷適用場(chǎng)合在設(shè)備調(diào)試時(shí)廣泛使用應(yīng)用在簡(jiǎn)單且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的單機(jī)場(chǎng)合變頻器應(yīng)用外部端子控制（單機(jī)）工頻電源特點(diǎn)：運(yùn)行命令由外部啟停按鈕決定，通過變 頻器外部端子FWD/REV決定運(yùn)行方向運(yùn)行給定一般由外部模擬端子決定：PLC 模擬輸出電位器與外部邏輯電路或PLC共同控制變頻器適用場(chǎng)合應(yīng)用在實(shí)時(shí)性較強(qiáng)獨(dú)立系統(tǒng)使用范圍最廣 啟動(dòng)停止開關(guān)量端子模擬量端子變頻器應(yīng)用外部端子控制（多機(jī)）工頻電源啟動(dòng)停止工頻

31、電源速度給定使用場(chǎng)合： 各類小型生產(chǎn)線或系統(tǒng)特點(diǎn)： 實(shí)時(shí)性好 調(diào)試維護(hù)方便 線路復(fù)雜，抗干擾 能力差 開關(guān)量端子模擬量端子開關(guān)量端子模擬量端子變頻器應(yīng)用通訊控制工頻電源啟動(dòng)停止工頻電源速度給定使用場(chǎng)合： 各類中大型生產(chǎn)線或系統(tǒng)特點(diǎn)：所有控制均通過通訊電纜線路相對(duì)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化 水平高，信息交換量大實(shí)時(shí)性好，抗擾能力強(qiáng)為防止網(wǎng)絡(luò)故障，特設(shè)獨(dú)立急停功能投入大，調(diào)試維護(hù)困難通訊接口通訊接口單根電纜人機(jī)界面通訊接口變頻器選型選型原則考慮變頻器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，變頻器選型保留適當(dāng)?shù)挠嗔渴潜匾摹Ｒ獪?zhǔn)確選型，必須要把握以下幾個(gè)原則：充分了解控制對(duì)象性能要求。一般來講如對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要 求

32、較高的場(chǎng)合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可了解負(fù)載特性，如是通用場(chǎng)合，則需確定變頻器是G型還是P型了解所用電機(jī)主要銘牌參數(shù)：額定電壓、額定電流。確定負(fù)載可能出現(xiàn)的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該 電流小于適配電機(jī)額定電流，則按適配電機(jī)選擇對(duì)應(yīng)變頻器，考慮成本因素，如 選用的是通用變頻器，則可以選擇P型機(jī)以下情況要考慮容量放大一檔： 1、長期高溫大負(fù)荷 2、異?；蚬收贤C(jī)會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場(chǎng) 3、目標(biāo)負(fù)載波動(dòng)大 4、現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)長期偏低而負(fù)載接近額定 5、繞線電機(jī)、同步電機(jī)或多極電機(jī)（6極以上）變頻器選型選型原則充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎(chǔ)。對(duì)于變頻

33、器的選配件選配，必須要把握以下幾個(gè)原則：以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場(chǎng)合，如：賓館中央空調(diào)、電機(jī)功率大于55KW以上電網(wǎng)品質(zhì)惡劣或容量偏小的場(chǎng)合如不選用可能會(huì)造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機(jī)以下情況要選用交流輸出電抗器變頻器到電機(jī)線路超過100米（一般原則）以下情況一般要選用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻提升負(fù)載頻繁快速加減速大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運(yùn)行電流小于加速電流的設(shè)備）選型原則使用通用變頻器的行業(yè)和設(shè)備使用矢量變頻器的行業(yè)和設(shè)備紡織絕大多數(shù)設(shè)備紡織有張力控制場(chǎng)合需使用冶金輔助風(fēng)機(jī)水泵、輥道、高爐卷揚(yáng)冶金各種主軋線、飛剪石化用風(fēng)機(jī)、泵、空壓機(jī)電梯門機(jī)、起重行走電

34、梯、起重提升供水油田用風(fēng)機(jī)、水泵、抽油機(jī)、空壓機(jī)電廠風(fēng)機(jī)水泵、傳送帶市政鍋爐、污水處理部分拉絲機(jī)牽引拉絲機(jī)的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生產(chǎn)線全線傳送帶礦山風(fēng)機(jī)泵礦山提升機(jī)卷煙制絲卷煙成型包裝低速造紙及配套風(fēng)機(jī)水泵、制漿高速造紙、切紙機(jī)、復(fù)卷機(jī)產(chǎn)品解決方案公共直流母線技術(shù)整流單元電機(jī)AC電源電機(jī)電機(jī)電網(wǎng)能量回饋單元能耗制動(dòng)組件。電機(jī)DC BUS電機(jī)產(chǎn)品解決方案現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS-DP/DEVICENET減速機(jī)適配器TDSPA01變頻器電機(jī)網(wǎng)輥毛布產(chǎn)品解決方案生產(chǎn)線同步主給定主給定主給定主給定主給定主給定主給定輔給定輔給定輔給定輔給定輔給定輔給定變頻器在加工過程中的作用過程控制可以采用數(shù)

35、字量和模擬量控制可以采用串行連接和總線控制過程宏和專用菜單有助于過程控制的實(shí)現(xiàn)和完善從某一角度講, 變頻器內(nèi)置的過程控制可以簡(jiǎn)化甚至取代原來的機(jī)械系統(tǒng),從而降低成本,提高可靠性,簡(jiǎn)化控制和維護(hù).相對(duì)伺服控制的閥門,采用變頻器控制泵,可以獲得更寬的控制范圍和線性度.過程監(jiān)視變頻器的數(shù)字輸出,模擬輸出和串行連接輸出可以監(jiān)視負(fù)載變化過程中電機(jī)的狀況和過程量的動(dòng)態(tài).提高產(chǎn)品質(zhì)量氣流冷凍器對(duì)產(chǎn)品的可控冷卻過程減少對(duì)敏感流體的損傷(如牛奶)避免由于閥門損壞和過熱引起的問題產(chǎn)品解決方案恒壓供水手動(dòng)自動(dòng)壓力反饋消防清水液位污水液位壓力設(shè)定供水邏輯控制常規(guī)供水消防供水污水排水市政管網(wǎng)污水收集市電休眠變頻器在機(jī)械

36、控制中的作用減少維護(hù)量變頻器所具有的軟起和軟停功能可以顯著地減少機(jī)械系統(tǒng)和軸承的損傷, 從而可以大幅度延長系統(tǒng)的使用壽命.變頻器可以明顯減少泵對(duì)供水管網(wǎng)的沖擊,從而可以減少對(duì)長距離供水管網(wǎng)的維護(hù).降速運(yùn)行可以延長軸承的使用周期.變頻器有助于避免沖擊性負(fù)載和反沖性負(fù)載,從而可以提高傳動(dòng)環(huán)節(jié)如減速箱或鏈條,皮帶等的使用壽命.削弱振動(dòng)和噪聲在低于額定轉(zhuǎn)速的情況下,泵和風(fēng)機(jī)的噪聲大幅度降低現(xiàn)代變頻控制可以抑制變頻器本身造成的電機(jī)的額外噪聲通過變頻控制還可以避免機(jī)械設(shè)備固有的共振同步速以上運(yùn)行通過變頻器,在不使用減速箱的情況下可以使得機(jī)械運(yùn)行于在額定轉(zhuǎn)速以上多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行通過變頻器,可以方便地控制多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn),使其同步或比例運(yùn)行變頻器對(duì)電氣方面的影響頻繁的起?？刂朴捎谧冾l器可以進(jìn)行軟起, 所以可以對(duì)電機(jī)和負(fù)載進(jìn)行頻繁的起停和正反轉(zhuǎn)控制,而不需要過多考慮電機(jī)的熱容量電氣保護(hù)變頻器將電機(jī)屏蔽于電氣擾動(dòng)之外,從電機(jī)側(cè)不能看到電網(wǎng)的瞬間波動(dòng)輕微的電網(wǎng)不平衡不影響電