變頻器基本理論培訓(xùn)

1、M 交交交交交直交交直交PAMPWM電壓型電壓型電流型電流型(1)U1N(2)頻率(3)功率因數(shù)(4)效率(1)U2N(2)I2N(3)S2N(4)P2N(5)過載能力(6)輸出頻率 Heavy duty use重載 use with 150% loadability for 1 minute every 10 minutes.1 minute150 %100 %IoutTime Normal use一般用途 use with 110% loadability for 1 minute every 10 minutes.1 minute110 %100 %IoutTime Maximum lo

2、adability極限負載能力 use with 180% loadability for 2 seconds every minute.2 seconds180 %100 %IoutTime容量Icont.maxIMAX / 10 sIhd150% x Ihd / 1 minIN110% x IN / 1 min注意: 功率極限將限制最大輸出功率為 1.5 * PHdDC linkRectifierV1V3V5V2V6V4CL+-U1V1W1M 3 Ud控制電路板控制電路板控制控制,監(jiān)視和通訊監(jiān)視和通訊L1L2L3InverterMotorMonitoringControlSupplyUli

3、neUDCUout交-直-交 PWM控制原理PowerSupplyNPOWMain CircuitInterfaceNINTNAMCU2V2W2PE2U21U22C1V1A52A62NGDRNGDRBrakingChopperBRAA4A1CH0 CH2 CH3FieldbusExt.Mod.PCA6NDPICDP310NIOCCDI300 BUSA2AI,AO,DI,ROK11L11U11A9A10Y14R14A11R11C1.1C2.1C3.1A3V11U1V1W1PE1 K1)PAM2)PWM3)SPWMA)附加轉(zhuǎn)矩B)電磁躁聲C)電磁輻射直/交變換2/3變換 VVVFM控制器給定iTi

4、MiAiBiC (DIRECT TORQUE CONTROL) 世界唯一 專利技術(shù) ABB ACS600、ACS800 DTC的優(yōu)點 :a)力矩響應(yīng)速度快;b)啟動力矩大，零速時最大力矩可達到200%；c)無固定開關(guān)頻率，諧波干擾少；d)控制精度高;SpeedcontrolPIDREFTorquereferenceTorquereferencecontrollerSpeed referenceSwitchinglogicSwitchpositionsVoltageCurrent=MotormodelTorqueand fluxcomparator3Torque FluxCalculated s

5、peed開關(guān)邏輯開關(guān)邏輯力矩磁通比較力矩磁通比較電機模型電機模型力矩給定控制力矩給定控制速度控制速度控制力矩給定力矩給定速度給定速度給定速度實際值速度實際值DTC控制方框圖控制方框圖 Excellent torque control Torque:PWMDTC Torque step rise timeDTCFlux vectorOpen loop PWM 100 msec.No encoder required for accurate torque control 無編碼器，可精確控制無編碼器，可精確控制 力矩力矩Full torque at zero speed 零速滿轉(zhuǎn)矩零速滿轉(zhuǎn)矩Di

6、rect control of torque no nuisance trips 轉(zhuǎn)矩直接被控制轉(zhuǎn)矩直接被控制0,000,501,00CurrentTorqueDTCPWMNew Current levelNew TorquelevelTimeDTC 杰出的力矩控制杰出的力矩控制Unbeatable speed controlPWMno encoderDC drivewith encoderDTCno encoderDTCwith encoderPWMwith encoderStatic speed errorDynamic speed error 1 to 3 %3 %sec. 0.01 %

7、0.3 %sec. 0.01 %0.3 %sec. 0.1 to 0.5 %0.4 %sec. 0.01 %0.1 %sec.0100020003000400050001001502000500Torque(Nm)Speed(rpm)Time (msec.)TorqueSpeedDTC 無與倫比的速度控制無與倫比的速度控制VfFrequency referenceModu-latorV/F ratioACSpeed controlTorque controlAC1970s: Frequency Control 標(biāo)量控制標(biāo)量控制1990s: Direct Torque Control DTCDT

8、C控制控制VfTorque controlModu-latorSpeed controlACT1980s: Flux Vector Control 矢量控制矢量控制 Traditional PWM Control in short steps to avoid overshooting Control loop time 1-3 ms because of modulator Tachometer feedback required Control loop time 1-3 ms because of modulator Torque controlled by a single step

9、No risk of overshoot with fast 25 s control loop變頻器控制的發(fā)展變頻器控制的發(fā)展DC linkRectifierV1V3V5V2V6V4CL+-U1V1W1M 3 Ud控制電路板控制電路板控制控制,監(jiān)視和通訊監(jiān)視和通訊L1L2L3InverterMotorMonitoringControlSupplyUlineUDCUout電壓型變頻器主回路圖（已簡化） 三相交流電源電壓 變頻器輸入電壓與電流波形 2KHz變頻器滿載運行輸入側(cè)電流波形 2KHz變頻器空載運行輸入側(cè)電流波形 1、隨著運行頻率、隨著運行頻率的增加，輸入側(cè)電的增加，輸入側(cè)電流諧波含量在

10、逐漸流諧波含量在逐漸減少，波形畸變率減少，波形畸變率在降低在降低 ；2、變頻器帶載運、變頻器帶載運行的波形畸變比空行的波形畸變比空載運行時要小，即載運行時要小，即諧波含量更??；諧波含量更?。?、變頻器輸入側(cè)、變頻器輸入側(cè)電流波形不僅受到電流波形不僅受到上述兩種因素的影上述兩種因素的影響，實際還受到變響，實際還受到變頻器控制方式以及頻器控制方式以及逆變器調(diào)制方式等逆變器調(diào)制方式等的影響的影響 電機滿載運行頻率在20Hz時的不同載波頻率下的輸出電流波形頻率20Hz，載波=8kHz時空載運行波形 載波越高，負載越重，越有利于波形的改善，輸出諧波含量也越少 ； 開關(guān)頻率過高，其開關(guān)損耗急劇增加 ，更高

11、頻率的高次諧波，其能量可傳播很遠的距離 ACS800變頻器50Hz空載ACS800變頻器40Hz空載ACS550變頻器50Hz空載ACS400變頻器50Hz空載AC choke for low harmonics J2J1E3E1E2USABB020406080100120140%J2J1E3E1E2USABBTHD5th Harmonic7th Harmonic No choke DC choke AC chokeU1V1W1U2V2W2電抗器降低諧波電抗器降低諧波315-5000kW 4.15 KVACS100變頻器用于變頻器用于0.12-2.2kW鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制鼠籠式電機的

12、的速度和轉(zhuǎn)矩控制 電源：單相、三相200-240V10%/48-63Hz，基波功率因數(shù)0.98輸出：三相0-Usupply,0-300Hz控制接口：1個AI，1個12V/100mA電源，3個DI，1個故障報警 繼電器輸出控制盤:ACS100-PAN過載能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min開關(guān)頻率:標(biāo)準(zhǔn)4kHz，低噪音8kHz，靜音16kHzACS140變頻器用于變頻器用于0.12-2.2kW鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制 電源:單、三相200-240V/三相380-480V10%/48-63Hz，基波功率因數(shù)0.98輸出:三相0-

13、Usupply,0-300Hz控制接口：2個AI，1個DO，1個12V/100mA電源，5個DI，2個繼電器輸出控制盤:ACS100-PAN，串行通訊口:Modbus協(xié)議過載能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min開關(guān)頻率:標(biāo)準(zhǔn)4kHz，低噪音8kHz，靜音16kHzACS400變頻器用于變頻器用于2.2-37kW鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制 電源:三相380-480V10%/48-63Hz，基波功率因數(shù)0.98輸出:三相,0-Usupply,0-250Hz控制接口:2個AI，1個DO，1個12V/100mA電源，5個DI，2個繼電

14、器輸出控制盤:ACS100-PAN或ACS-PAN-A，串行通訊口:Modbus協(xié)議過載能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min開關(guān)頻率:標(biāo)準(zhǔn)4kHz，低噪音8kHz ACS550變頻器用于變頻器用于0.75kW-355KW低壓交流傳動低壓交流傳動 電源:三相380-480V，+10%/-15%，自動識別輸入電壓，48-63Hz,功率因素0.98輸出:三相,0-Usupply,0-500Hz控制接口：2個AI，2個AO，1個24V/250mA電源，6個DI，3個繼電器輸出中文控制盤:ACS-CP-D，基本型控制盤ACS-CP-C過載能力一般使用：1.1*I2n

15、每十分鐘允許一分鐘，重載應(yīng)用1.5*T2hd,每十分鐘允許一分鐘，最大過載1.8*I2hd,每60秒允許2秒鐘ACS600 SingleDrive 變頻器用于變頻器用于2.2-3000kW鼠籠式電機的速度和轉(zhuǎn)鼠籠式電機的速度和轉(zhuǎn)矩控制矩控制 電源:三相400V/500V/690V10%/48-63Hz輸出:三相0-Usupply,0-300Hz控制接口(可編程):3個AI,2個AO,6個DI,3個繼電器輸出內(nèi)部電源：2個24DVDC/100mA，1個24VDC/250mA控制盤:CDP312，串行通訊口:Modbus協(xié)議過載能力:Ihdmax=1.5In,1min/5min；Inmax=1.1

16、In,1min/10min 開關(guān)頻率:無固定ACS800變頻器用于變頻器用于1.1-2800kW鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制鼠籠式電機的的速度和轉(zhuǎn)矩控制 電源:三相380-415V10%，380-500V10%/660/690/10%/48-63Hz，基波功率因數(shù)0.98輸出:三相,0-U供電，0-300Hz控制接口：3個AI，2個AO，6個DI加一個固定數(shù)字輸入，3個繼電器輸出口控制盤:CDP312R內(nèi)部電源：10V/10mA,24V/100mA,24V/250mA過載能力一般使用：1.1*I2n每十分鐘允許一分鐘，重載應(yīng)用1.5*T2hd,每十分鐘允許一分鐘，最大過載1.8*I2hd,每6

17、0秒允許2秒鐘開關(guān)頻率:無固定 ACS1000高壓變頻器用于315-5000kW電機的速度和轉(zhuǎn)矩控制 ACS 600 Power loss ride-through 電網(wǎng)掉電保護電網(wǎng)掉電保護 Fast response to mains side interruptions 快速響應(yīng)主電路中斷 Controlled operation during power loss 電源丟電期間，控制依舊運行UDC= DC voltageUMIN= DC voltage minimum limitfOUT= output frequencyTM= motor torque0510152025TMfOUTU

18、MINUDCTime (sec.) 1)表計 2)斷電維修等候 3)輸出電纜長度恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩特性恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩特性（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載 負載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生，其特點：負載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生，其特點：大小恒定（與大小恒定（與n無關(guān)）；作用方向與運動無關(guān)）；作用方向與運動方向相反。方向相反。nTeq0TF-TFTeq電動機軸Tn上上 下下結(jié)束結(jié)束（2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負載）位能性恒轉(zhuǎn)矩負載 負載轉(zhuǎn)矩由重力產(chǎn)生，其特點：負載轉(zhuǎn)矩由重力產(chǎn)生，其特點：絕對值大小恒定；作用方向與絕對值大小恒定；作用方向與n無無關(guān)，不變。關(guān)，不變。nfTf0TLTf電動機軸Tn提升時：提升時： nf0 ,Tf 0 阻轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩下放時：下放時： nf0 拖動轉(zhuǎn)矩拖動轉(zhuǎn)矩上上 下下結(jié)束結(jié)束 風(fēng)機泵類負載轉(zhuǎn)矩特性風(fēng)機泵類負載轉(zhuǎn)矩特性 負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系平方關(guān)系Tf=knf2。nTeq0上上 下下結(jié)束結(jié)束恒功率負載轉(zhuǎn)矩特性恒功率負載轉(zhuǎn)矩特性負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系Tf=K/nfnTeq0負載功率負載功率P與與n無關(guān)，稱恒功率無關(guān)，稱恒功率負載。負載。