交流調(diào)速系統(tǒng)PPT學習教案

1、會計學1交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)10.1電磁滑差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁滑差離合器調(diào)速系統(tǒng)第1頁/共32頁第2頁/共32頁 當電源電壓為正當電源電壓為正半周時，觸發(fā)半周時，觸發(fā)VS1使使之導(dǎo)通，電壓過零時之導(dǎo)通，電壓過零時，VS1自行關(guān)斷；自行關(guān)斷； 當電源電壓為負當電源電壓為負半周時，觸發(fā)半周時，觸發(fā)VS2使使之導(dǎo)通，電壓過零時之導(dǎo)通，電壓過零時，VS1自行關(guān)斷；自行關(guān)斷；觸發(fā)控制角為：觸發(fā)控制角為： 如此不斷重復(fù)，負載上便得到正負對稱的交流電壓。改變晶閘管控制角的大如此不斷重復(fù)，負載上便得到正負對稱的交流電壓。改變晶閘管控制角的大小，就可以改變負載上交流電壓的大小。小，就可以改變負載上交流電壓的

2、大小。 1. 單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路 只需要一個脈沖只需要一個脈沖信號，脈沖周期為：信號，脈沖周期為：180010.2 晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)（軟啟動器）晶閘管交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)（軟啟動器） 一、采用晶閘管的交流調(diào)壓電路一、采用晶閘管的交流調(diào)壓電路第3頁/共32頁 2. 三相交流調(diào)壓電路三相交流調(diào)壓電路 將三對反并聯(lián)的晶閘管（即單將三對反并聯(lián)的晶閘管（即單相調(diào)壓電路）分別接至三相負載就相調(diào)壓電路）分別接至三相負載就構(gòu)成了一個典型的三相交流調(diào)壓電構(gòu)成了一個典型的三相交流調(diào)壓電路。路。 負載可以是星形連接，也可負載可以是星形連接，也可以是三角形連接。以是三角形連接。 三相負載三相負載Y形連

3、接形連接 單相調(diào)壓電路單相調(diào)壓電路 三相交流電壓三相交流電壓 一般都用軟啟動器做成時間控制的開環(huán)控制系統(tǒng)或者電流為輸入信一般都用軟啟動器做成時間控制的開環(huán)控制系統(tǒng)或者電流為輸入信號閉環(huán)系統(tǒng)。號閉環(huán)系統(tǒng)。 第4頁/共32頁 二、異步電動機調(diào)壓調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)二、異步電動機調(diào)壓調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 1異步電動機調(diào)壓調(diào)速特性異步電動機調(diào)壓調(diào)速特性 特點如下：特點如下： v 輕載時，外加電壓變化很大，轉(zhuǎn)速變化很小。即電動機的轉(zhuǎn)速變化范圍不大輕載時，外加電壓變化很大，轉(zhuǎn)速變化很小。即電動機的轉(zhuǎn)速變化范圍不大；v 重載時，降低供電電壓，轉(zhuǎn)速下降快，甚至停轉(zhuǎn)，引起電動機過熱甚至燒壞重載時，降低供電電壓，轉(zhuǎn)速下降快，甚至

4、停轉(zhuǎn)，引起電動機過熱甚至燒壞；v 如果要使電動機能在低速段運行，一方面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)運行不穩(wěn)定，另外，隨著如果要使電動機能在低速段運行，一方面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)運行不穩(wěn)定，另外，隨著電動機轉(zhuǎn)速的降低會引起轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增大，可能引起過熱而損壞電動機電動機轉(zhuǎn)速的降低會引起轉(zhuǎn)子電流相應(yīng)增大，可能引起過熱而損壞電動機。第5頁/共32頁 2異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 為了既能保證低速時的機械特性硬度，又能保證一定的負載能力，一般在為了既能保證低速時的機械特性硬度，又能保證一定的負載能力，一般在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)里采用轉(zhuǎn)速負反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)里采用轉(zhuǎn)速負反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，

5、其控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。 3. 異步電動機調(diào)壓調(diào)速時的損耗異步電動機調(diào)壓調(diào)速時的損耗及容量限制及容量限制 轉(zhuǎn)差功率：傳到轉(zhuǎn)子上的電磁功轉(zhuǎn)差功率：傳到轉(zhuǎn)子上的電磁功率與轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生的機械功率之差叫率與轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生的機械功率之差叫損耗功率，也叫轉(zhuǎn)差功率。損耗功率，也叫轉(zhuǎn)差功率。SPnnnTnTnTnPPPms 0000955095509550 1) 轉(zhuǎn)差功率的大小由轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差功率的大小由轉(zhuǎn)差率S決定；決定； 2) 這個轉(zhuǎn)差功率這個轉(zhuǎn)差功率,它將通過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體發(fā)熱而消耗掉；它將通過轉(zhuǎn)子導(dǎo)體發(fā)熱而消耗掉； 3) 在調(diào)壓調(diào)速中，如果工作在低速狀態(tài)，在調(diào)壓調(diào)速中，如果工作在低速狀態(tài)，S將較大，即轉(zhuǎn)差功率

6、很大將較大，即轉(zhuǎn)差功率很大。 調(diào)壓調(diào)速方法不太適合于長期工作在低速的工作機械，如要用于這種機械調(diào)壓調(diào)速方法不太適合于長期工作在低速的工作機械，如要用于這種機械，電動機容量就要適當選擇大一些。，電動機容量就要適當選擇大一些。第6頁/共32頁10.3 晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)（晶閘管變頻調(diào)速系統(tǒng)（IGBT） 一、變頻調(diào)速的原理一、變頻調(diào)速的原理 CfEUXf/Uf/Ex 因此，若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁因此，若外加電壓不變，則磁通隨頻率改變而改變，亦即頻率降低，則磁通增加；頻率增加，磁通降低。通增加；頻率增加，磁通降低。 顯而易見，前者有可能造成電動機的磁路過飽和，從而導(dǎo)

7、致勵磁電流的增顯而易見，前者有可能造成電動機的磁路過飽和，從而導(dǎo)致勵磁電流的增加而引起鐵心過熱。加而引起鐵心過熱。 為了解決這一問題，這就要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降頻的同時最好降壓，為了解決這一問題，這就要求在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，降頻的同時最好降壓，即頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制。即頻率與電壓能協(xié)調(diào)控制。 二、交二、交-直直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)交變頻調(diào)速系統(tǒng)交流電交流電幅值可調(diào)的直流電幅值可調(diào)的直流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電可控整流電可控整流電路路逆變電路逆變電路交流電交流電幅值不可調(diào)的直流電幅值不可調(diào)的直流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電幅值、頻率均可調(diào)的交流電不可控整流電不可控整流電路路逆

8、變電路逆變電路(PWM)第7頁/共32頁逆變電路逆變電路整流電路整流電路整流電整流電路的觸路的觸發(fā)電路發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路逆變電路的觸發(fā)電路 系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負反饋環(huán)系統(tǒng)中，晶閘管整流、移相觸發(fā)電路、脈沖放大器、電壓及速度負反饋環(huán)節(jié)的電路和原理與直流調(diào)速系統(tǒng)相同。節(jié)的電路和原理與直流調(diào)速系統(tǒng)相同。 脈沖發(fā)生器電路脈沖發(fā)生器電路：電壓信號電壓信號脈沖信號脈沖信號幅值大小幅值大小頻率大小頻率大小第8頁/共32頁頻率頻率/電壓（電壓（F/V）變換器）變換器 ：電壓信號電壓信號脈沖信號脈沖信號幅值大小幅值大小頻率大頻率大小小 環(huán)行計數(shù)器實質(zhì)是一個脈沖分配器，

9、它把來自頻率發(fā)生器的脈沖環(huán)行計數(shù)器實質(zhì)是一個脈沖分配器，它把來自頻率發(fā)生器的脈沖6個（或個（或12個）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的個）一組依次分配，經(jīng)脈沖放大器后，順序觸發(fā)逆變器的6組晶閘管來實現(xiàn)逆變組晶閘管來實現(xiàn)逆變。第9頁/共32頁觸發(fā)電路輸入LA1-1LA1-2LB1-1LB1-2LC1-1LC1-2LA繞組電壓LB繞組電壓LC繞組電壓ff/6第10頁/共32頁工作原理：工作原理：給定給定脈沖頻率脈沖頻率逆變器輸出電壓頻率逆變器輸出電壓頻率nF/V的輸出的輸出整流電路輸出整流電路輸出逆變器輸出電壓幅值逆變器輸出電壓幅值通過改變輸入電壓的幅值實現(xiàn)交流調(diào)壓。通過改變輸入電壓

10、的幅值實現(xiàn)交流調(diào)壓。第11頁/共32頁M脈沖放大器觸 發(fā) 電 路頻率發(fā)生器給定不可控整流電路不可控整流電路PWM控制控制的逆變電路的逆變電路觸發(fā)電路的作用：觸發(fā)電路的作用：1. 保證將一個直流電壓變?yōu)槿鄬ΨQ的交流電；保證將一個直流電壓變?yōu)槿鄬ΨQ的交流電；2. PWM控制，使幅值隨頻率變化而變化；控制，使幅值隨頻率變化而變化；第12頁/共32頁 1.基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)中央中央處理器處理器CPUPWM生生成成A/D故障故障保護保護I/O電位器電位器速度給定速度給定數(shù)字量速數(shù)字量速度給定和度給定和運行控制運行控制M驅(qū)動電路驅(qū)動電路交流輸入交流輸入（單相或三相）（單相或三相）I

11、/O顯示顯示鍵盤鍵盤接口接口通訊通訊上位上位計計算算機機功能：功能： 1）接受操作命令，使被控制的交流三相電動機按用戶設(shè)定的速度運行）接受操作命令，使被控制的交流三相電動機按用戶設(shè)定的速度運行或停止；或停止； 2）對電動機進行各種保護）對電動機進行各種保護速度控制一、數(shù)字式交流變頻器一、數(shù)字式交流變頻器 第13頁/共32頁 2、脈沖寬度調(diào)制（、脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制）控制 單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)中央中央處理處理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保護保護I/O電位器電位器速度給定速度給定數(shù)字量速數(shù)字量速度給定和度給定和運行控制運行控制M驅(qū)動電路驅(qū)動電路交流輸入交流輸入（單相或三相）（單相或

12、三相）I/O顯示顯示鍵盤鍵盤輸入輸入接口接口通訊通訊上位上位計計算算機機PWM控制控制控制目的：控制目的： 給交流電動機上提供頻率和幅值成比例變化的交流電。給交流電動機上提供頻率和幅值成比例變化的交流電。第14頁/共32頁單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)中央中央處理處理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保護保護I/O電位器電位器速度給定速度給定數(shù)字量速數(shù)字量速度給定和度給定和運行控制運行控制M驅(qū)動電路驅(qū)動電路交流輸入交流輸入（單相或三相）（單相或三相）I/O顯示顯示鍵盤鍵盤輸入輸入接口接口通訊通訊上位上位計計算算機機整流電路：將交流電變?yōu)橹绷麟娔孀冸娐罚簩⒅绷麟娮優(yōu)轭l率和幅值均可調(diào)的交流電第15頁/共

13、32頁逆變：逆變：如果使如果使VS1與與VS4，VS2與與VS3交替的的導(dǎo)通和關(guān)斷，且導(dǎo)通和關(guān)交替的的導(dǎo)通和關(guān)斷，且導(dǎo)通和關(guān)斷的時間相同。負載上得到交流電壓。斷的時間相同。負載上得到交流電壓。整流整流電路電路提供提供第16頁/共32頁PWM控制：控制：如果使如果使VS1與與VS4，VS2與與VS3通過高頻調(diào)制控制，能在半個通過高頻調(diào)制控制，能在半個周期內(nèi)重復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷周期內(nèi)重復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷N次，則其輸出電壓波形為一系列被調(diào)制的矩形脈次，則其輸出電壓波形為一系列被調(diào)制的矩形脈沖（稱沖（稱載波載波）。）。第17頁/共32頁 逆變器輸出電壓的幅值是通過改變脈沖逆變器輸出電壓的幅值是通過改變脈沖總的導(dǎo)通

14、時間與總的關(guān)斷時間的比總的導(dǎo)通時間與總的關(guān)斷時間的比率率來控制的，這有兩種基本的方法：來控制的，這有兩種基本的方法： 第一種方法是維持恒定的脈沖第一種方法是維持恒定的脈沖寬度而改變每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)。寬度而改變每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)。 第二種方法是改變脈寬，而維第二種方法是改變脈寬，而維持每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)不變。持每一半周期內(nèi)的脈沖數(shù)不變。第18頁/共32頁3 、運行控制方式運行控制方式 運行控制包括起動、停止以及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制兩個方面。運行控制包括起動、停止以及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制兩個方面。面板控制面板控制 運行控制方式由用戶自己確定，通過設(shè)定變頻器提供的運行控制方式由用戶自己確定，通過設(shè)定變頻

15、器提供的運行方式專用參數(shù)來實現(xiàn)。運行方式專用參數(shù)來實現(xiàn)。中央中央處理處理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保護保護I/O電位器電位器速度給定速度給定數(shù)字量速數(shù)字量速度給定和度給定和運行控制運行控制I/O顯示顯示鍵盤鍵盤輸入輸入接口接口通訊通訊上位上位計計算算機機外部輸入外部輸入信號控制信號控制第19頁/共32頁4、運行速度設(shè)定方式、運行速度設(shè)定方式 運行速度確定電動機的運行速度。運行速度確定電動機的運行速度。 運行速度設(shè)定方式由用戶自己確定，通過設(shè)定變頻器提供運行速度設(shè)定方式由用戶自己確定，通過設(shè)定變頻器提供的運行速度專用參數(shù)來實現(xiàn)。的運行速度專用參數(shù)來實現(xiàn)。面板鍵面板鍵盤設(shè)定盤設(shè)定中央中

16、央處理處理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保護保護I/O電位器電位器速度給定速度給定數(shù)字量速數(shù)字量速度給定和度給定和運行控制運行控制I/O顯示顯示鍵盤鍵盤輸入輸入接口接口通訊通訊上位上位計計算算機機外部數(shù)字外部數(shù)字信號設(shè)定信號設(shè)定外部電外部電位器設(shè)位器設(shè)定定面板電位面板電位器設(shè)定器設(shè)定第20頁/共32頁5、應(yīng)用、應(yīng)用松下小型變頻器外部接線圖1）操作面板 參數(shù)設(shè)定 運行速度設(shè)定 運行控制 運行參數(shù)顯示MODERUNSETSTOP50.050.0HzMINMAX電源輸入電壓輸出外部速度設(shè)定與控制輸入自帶操作面板第21頁/共32頁2）變頻器供電與電動機的連接空氣斷路器：電源總開關(guān)以及過載、短路

17、保護中間繼電器：接通或斷開控制三相交流電動機：被控制的對象？單相交流電供電，三相交流電輸出KA輸入電抗器+輸入濾波器（可選）輸出電抗器+輸出濾波器（可選）第22頁/共32頁3）外部電位器速度設(shè)定外部接線調(diào)節(jié)電位器的位置可改變設(shè)定速度的大小參數(shù)設(shè)定在這款變頻器中，有一個參數(shù)（參數(shù)號為P09）專門用來設(shè)定速度輸入方式。KA第23頁/共32頁參數(shù)號為P09設(shè)定數(shù)據(jù)控制方式設(shè)定內(nèi)容操作方式0面板電位器設(shè)定頻率設(shè)定電位器1數(shù)字設(shè)定鍵設(shè)定2外控電位器端子1、2、3連接的電位器305V電壓端子2、3間的電壓信號4010V電壓端子2、3間的電壓信號5420mA電流端子2、3間的電流信號第24頁/共32頁參數(shù)設(shè)

18、定在這款變頻器中，有一個參數(shù)（參數(shù)號為P08）專門用來設(shè)定運行控制方式。4）外部控制方式外部接線兩個信號控制電動機正、反轉(zhuǎn)和運行、停止第25頁/共32頁參數(shù)號為P08設(shè)定數(shù)據(jù)控制方式操作面板復(fù)位功能操作方式0面板有運行：RUN 停止：STOP正、反轉(zhuǎn)用dr模式設(shè)定1正轉(zhuǎn)：RUN 反轉(zhuǎn)：RUN停止：STOP2外控無5與3端：ON運行 OFF停止6與3端：ON正轉(zhuǎn) OFF反轉(zhuǎn)4有3外控無5與3端：ON正轉(zhuǎn)運行6與3端：ON反轉(zhuǎn)運行5有第26頁/共32頁5）總體連線與控制P08參數(shù)：3P09參數(shù)：2外部接線參數(shù)設(shè)定第27頁/共32頁PLC控制程序變頻器通電控制 按下“啟動”，通電并保持； 按下“復(fù)位”，斷電并保持正轉(zhuǎn)控制 按下“正向”，正轉(zhuǎn)運行，直到按“反向”或“復(fù)位”才停止正轉(zhuǎn)運行。 反轉(zhuǎn)控制 按下“反向”，反轉(zhuǎn)運行，直到按“正向”或“復(fù)位”才停止正轉(zhuǎn)運行。 第28頁/共3