變頻器基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、 變頻器基礎(chǔ)知識介紹變頻器基礎(chǔ)知識介紹 變頻器事業(yè)部 電氣傳動控制系統(tǒng)電氣傳動控制系統(tǒng)主要內(nèi)容主要內(nèi)容變頻器主要特點變頻器主要特點電氣參數(shù)的定義電氣參數(shù)的定義變頻器組成和分類變頻器組成和分類培訓(xùn)目錄培訓(xùn)目錄 電氣傳動基礎(chǔ)知識電氣傳動基礎(chǔ)知識- -系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 以交流（直流）電動機(jī)為動力拖動各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交以交流（直流）電動機(jī)為動力拖動各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流流( (直流直流) )電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng)電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng) 電氣傳動基礎(chǔ)知識電氣傳動基礎(chǔ)知識- -發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢l 直流調(diào)速系統(tǒng)的特點：電機(jī)模型簡單，對控制系統(tǒng)要求

2、較低，直流電直流調(diào)速系統(tǒng)的特點：電機(jī)模型簡單，對控制系統(tǒng)要求較低，直流電機(jī)成本低，但維護(hù)費用高，停機(jī)時間長且占地面積大機(jī)成本低，但維護(hù)費用高，停機(jī)時間長且占地面積大。l 交流調(diào)速系統(tǒng)的特點：電機(jī)模型復(fù)雜，實現(xiàn)較困難，但交流電機(jī)，尤交流調(diào)速系統(tǒng)的特點：電機(jī)模型復(fù)雜，實現(xiàn)較困難，但交流電機(jī)，尤其異步電機(jī)維護(hù)成本低，使用方便，已經(jīng)逐步取代直流電機(jī)。其異步電機(jī)維護(hù)成本低，使用方便，已經(jīng)逐步取代直流電機(jī)。直流電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī) 電氣傳動基礎(chǔ)知識電氣傳動基礎(chǔ)知識變頻調(diào)速目的和意義變頻調(diào)速目的和意義目的通過改變電動機(jī)頻率和電壓改變電機(jī)的速度和輸出轉(zhuǎn)矩，通過改變電動機(jī)頻率和電壓改變電機(jī)的速度和輸出轉(zhuǎn)

3、矩，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求從而達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求意義意義序號序號意義意義典型應(yīng)用典型應(yīng)用1 1節(jié)能節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)、攪拌機(jī)和擠壓機(jī)風(fēng)機(jī)、水泵、注塑機(jī)、攪拌機(jī)和擠壓機(jī)2 2提高產(chǎn)品質(zhì)量提高產(chǎn)品質(zhì)量冶金、造紙和包裝冶金、造紙和包裝3 3提高舒適性提高舒適性電梯、空調(diào)電梯、空調(diào)4 4提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率搬運機(jī)械和纖維機(jī)械搬運機(jī)械和纖維機(jī)械 變頻器基礎(chǔ)知識變頻器基礎(chǔ)知識- -定義和分類定義和分類按變換環(huán)節(jié)分按變換環(huán)節(jié)分: :(1)(1)交交- -交變頻器交變頻器把頻率固定的交流電源直接變換成頻率可調(diào)的交流電，又稱直接式變頻把頻率固定的交流電源直接變換成頻率可調(diào)的交流電，又稱直接式變頻器。交交

4、變頻沒有直流環(huán)節(jié)，變頻效率高，主回路簡單，不含直流電路器。交交變頻沒有直流環(huán)節(jié)，變頻效率高，主回路簡單，不含直流電路及濾波部分，與電源之間無功功率處理以及有功功率回饋容易。雖然大及濾波部分，與電源之間無功功率處理以及有功功率回饋容易。雖然大功率交交變頻器得到了普遍的應(yīng)用，但因其功率因數(shù)低，諧波含量豐富，功率交交變頻器得到了普遍的應(yīng)用，但因其功率因數(shù)低，諧波含量豐富，調(diào)速范圍窄，使用元件數(shù)量多等缺點，使之逐漸被中壓交直交傳動系統(tǒng)調(diào)速范圍窄，使用元件數(shù)量多等缺點，使之逐漸被中壓交直交傳動系統(tǒng)所取代。所取代。(2)(2)交交- -直直- -交變頻器交變頻器 先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流

5、電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，又稱間接式變頻器。交直交變頻器比較常見，由整流器、濾的交流電，又稱間接式變頻器。交直交變頻器比較常見，由整流器、濾波環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成。由于其功率因數(shù)高，諧波含量低，調(diào)速范波環(huán)節(jié)和逆變器三部分組成。由于其功率因數(shù)高，諧波含量低，調(diào)速范圍寬，控制性能優(yōu)越，使之應(yīng)用越來越廣泛，具有龐大的市場。圍寬，控制性能優(yōu)越，使之應(yīng)用越來越廣泛，具有龐大的市場。 變頻器基礎(chǔ)知識變頻器基礎(chǔ)知識- -定義和分類定義和分類按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分（交直交）按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分（交直交）: :(1)(1)電流型電流型直流環(huán)節(jié)

6、的儲能元件是電感線圈直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈LF,LF,如圖所示。如圖所示。(2)(2)電壓型電壓型直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器CF,CF,如圖所示。如圖所示。8 變頻器基礎(chǔ)知識變頻器基礎(chǔ)知識- -系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MDSPPC整流逆變控制電 流 檢 測轉(zhuǎn) 速 檢 測PLC電 壓 檢 測+ 變頻器基礎(chǔ)知識變頻器基礎(chǔ)知識- -主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 變頻器的基本參數(shù)變頻器的基本參數(shù)- -輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)輸入電壓：輸入電壓：即工頻電網(wǎng)電壓，根據(jù)世界各國電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)的不同，低壓變頻器的輸入電壓即工頻電網(wǎng)電壓，根據(jù)世界各國電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)的不同，低壓變頻器的輸入電壓

7、大致劃分為大致劃分為11110V0V22220V0V、380V380V480V480V和和660V660V690V690V三個電壓等級，中壓變頻器三個電壓等級，中壓變頻器則有則有3.3kV3.3kV、6kV6kV電壓等級，高壓變頻器有電壓等級，高壓變頻器有10kV10kV甚至更高電壓等級。甚至更高電壓等級。輸入頻率：輸入頻率：即工頻電網(wǎng)頻率，一般為即工頻電網(wǎng)頻率，一般為50Hz50Hz或者或者60Hz60Hz，我國為，我國為50Hz50Hz。輸入電流：輸入電流：即變頻器交流輸入側(cè)電流的大小，該電流與變頻器的功率因數(shù)有著較大的關(guān)系即變頻器交流輸入側(cè)電流的大小，該電流與變頻器的功率因數(shù)有著較大的關(guān)

8、系，如果變頻器內(nèi)置交流電抗器或者直流電抗器時，該輸入電流可以相應(yīng)減小。，如果變頻器內(nèi)置交流電抗器或者直流電抗器時，該輸入電流可以相應(yīng)減小。 變頻器的基本參數(shù)變頻器的基本參數(shù)- -輸出參數(shù)輸出參數(shù)輸出電壓：輸出電壓：一般從一般從0 0變頻器輸入電壓，在滿輸出時需要考慮過調(diào)制。變頻器輸入電壓，在滿輸出時需要考慮過調(diào)制。輸出電流：輸出電流：由變頻器所帶電機(jī)的電流所決定，一般變頻器輸出電流要高于被驅(qū)動電機(jī)的電由變頻器所帶電機(jī)的電流所決定，一般變頻器輸出電流要高于被驅(qū)動電機(jī)的電流，從而保證變頻器能夠長期穩(wěn)定的運行。流，從而保證變頻器能夠長期穩(wěn)定的運行。輸出頻率：輸出頻率：通常情況下，輸出頻率為通常情況下

9、，輸出頻率為0 050Hz50Hz，需要弱磁時，可以輸出更高的頻率，最高輸，需要弱磁時，可以輸出更高的頻率，最高輸出頻率受載波比限制。出頻率受載波比限制。 變頻器的基本參數(shù)變頻器的基本參數(shù)- -電氣參數(shù)電氣參數(shù)調(diào)速范圍：調(diào)速范圍：通常指能保證額定運行狀態(tài)下允許的最大頻率范圍。通常電機(jī)運行速度總有一通常指能保證額定運行狀態(tài)下允許的最大頻率范圍。通常電機(jī)運行速度總有一個上限，所以此定義更多的是要強(qiáng)調(diào)變頻器的低頻特性。比如一臺電機(jī)額定頻個上限，所以此定義更多的是要強(qiáng)調(diào)變頻器的低頻特性。比如一臺電機(jī)額定頻率為率為50Hz50Hz，如果變頻器能保證電機(jī)在低頻，如果變頻器能保證電機(jī)在低頻0.05Hz0.0

10、5Hz都有滿轉(zhuǎn)矩，那么可以說調(diào)速都有滿轉(zhuǎn)矩，那么可以說調(diào)速范圍是范圍是1 1：10001000。啟動轉(zhuǎn)矩：啟動轉(zhuǎn)矩：當(dāng)給處于停止?fàn)顟B(tài)下的電動機(jī)加上電壓時的瞬間，電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為起動當(dāng)給處于停止?fàn)顟B(tài)下的電動機(jī)加上電壓時的瞬間，電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。它表征了電動機(jī)的啟動能力，在輥道輸送和起重升降等場合有一定的要轉(zhuǎn)矩。它表征了電動機(jī)的啟動能力，在輥道輸送和起重升降等場合有一定的要求。求。 變頻器的基本參數(shù)變頻器的基本參數(shù)- -電氣參數(shù)電氣參數(shù)過載能力：過載能力：指變頻器在超過自身額定輸出電流時的工作能力，輸出電流的能力主要取決指變頻器在超過自身額定輸出電流時的工作能力，輸出電流的能力主要

11、取決于電容器的大小和逆變功率元件如于電容器的大小和逆變功率元件如IGBTIGBT的容量以及變頻器散熱的效果，評價標(biāo)的容量以及變頻器散熱的效果，評價標(biāo)準(zhǔn)有過載倍數(shù)、過載時間和過載周期。準(zhǔn)有過載倍數(shù)、過載時間和過載周期。 變頻器的控制方式變頻器的控制方式-V/f-V/f控制控制V/fV/f恒定控制是在改變電動機(jī)電源頻率的同時，改變電動機(jī)電源的電壓，使電動恒定控制是在改變電動機(jī)電源頻率的同時，改變電動機(jī)電源的電壓，使電動機(jī)磁通保持恒定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機(jī)的效率、功率因數(shù)不下降。由機(jī)磁通保持恒定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機(jī)的效率、功率因數(shù)不下降。由于是控制電壓與頻率的比值，因此稱為于是控制電壓

12、與頻率的比值，因此稱為V/fV/f控制?？刂啤/fV/f恒定控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器不能達(dá)到較高的控制性能，恒定控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器不能達(dá)到較高的控制性能，而且在低頻時，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。而且在低頻時，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。 變頻器的控制方式變頻器的控制方式- -矢量控制矢量控制矢量控制是一種高性能交流電動機(jī)控制方式，它基于交流電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過矢量控制是一種高性能交流電動機(jī)控制方式，它基于交流電動機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過測量和控制交流電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對交流電動機(jī)的勵磁電流測量和控制交流電動機(jī)定

13、子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對交流電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 變頻器的控制方式變頻器的控制方式- -轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制與轉(zhuǎn)速控制不同，轉(zhuǎn)矩控制主要控制電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。與轉(zhuǎn)速控制不同，轉(zhuǎn)矩控制主要控制電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)矩控制方式只能控制電由于轉(zhuǎn)矩控制方式只能控制電流的大小，所以，在通常的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主要用于起動或停止的過渡過程流的大小，所以，在通常的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主要用于起動或停止的過渡過程中，過渡過程完成后也需轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速控制方式。例如牽引機(jī)車和電梯、張力控制。中，過

14、渡過程完成后也需轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速控制方式。例如牽引機(jī)車和電梯、張力控制。 變頻器的控制方式變頻器的控制方式- -直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制是將轉(zhuǎn)矩直接作為被控量的控制方法，其實質(zhì)是用空間矢量的分直接轉(zhuǎn)矩控制是將轉(zhuǎn)矩直接作為被控量的控制方法，其實質(zhì)是用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系上計算與控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向方析方法，直接在定子坐標(biāo)系上計算與控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向方式，借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)式，借助于離散的兩點式調(diào)節(jié)(Band-Band)(Band-Band)產(chǎn)生產(chǎn)生PWMPWM信號，直接對變頻器的開關(guān)信號，直接對變頻器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動

15、態(tài)性能，它省去了復(fù)雜的矢量變換與電狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能，它省去了復(fù)雜的矢量變換與電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡化處理，沒有通常的動機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡化處理，沒有通常的PWMPWM信號發(fā)生器。控制思路新穎，控制結(jié)信號發(fā)生器?？刂扑悸沸路f，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確。構(gòu)簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確。 變頻器研發(fā)的亮點變頻器研發(fā)的亮點- -卓越的性能指標(biāo)卓越的性能指標(biāo)控制性能：轉(zhuǎn)速脈動、轉(zhuǎn)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)等，反映了軟件控制水平控制性能：轉(zhuǎn)速脈動、轉(zhuǎn)速精度、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)等，反映了軟件控制水平電氣性能：調(diào)速范圍、啟動轉(zhuǎn)矩、過載能力等，反映了硬件輸出能力電氣性能：調(diào)速

16、范圍、啟動轉(zhuǎn)矩、過載能力等，反映了硬件輸出能力閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩電流響應(yīng)閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩電流響應(yīng)閉環(huán)矢量最大動態(tài)速變閉環(huán)矢量最大動態(tài)速變閉環(huán)矢量滿載速度階躍響應(yīng)閉環(huán)矢量滿載速度階躍響應(yīng)閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩脈動閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩脈動 變頻器研發(fā)的亮點變頻器研發(fā)的亮點- -靈活的軟件架構(gòu)靈活的軟件架構(gòu)u開放靈活的軟件架構(gòu)開放靈活的軟件架構(gòu) 軟件采用模塊化設(shè)計，大量的算法和功能通過功能塊實現(xiàn)，這些功能塊可通過參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)自軟件采用模塊化設(shè)計，大量的算法和功能通過功能塊實現(xiàn)，這些功能塊可通過參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)自由連接，通過參數(shù)互聯(lián)，充分滿足用戶的各種各樣的應(yīng)用需求由連接，通過參數(shù)互聯(lián)，充分滿足用戶的各種各樣的應(yīng)用需求u方便快捷的宏

17、操作方便快捷的宏操作 標(biāo)準(zhǔn)宏和自定義宏使用戶提高了參數(shù)設(shè)置效率，大大減少了調(diào)試工作量，為用戶節(jié)約了時間標(biāo)準(zhǔn)宏和自定義宏使用戶提高了參數(shù)設(shè)置效率，大大減少了調(diào)試工作量，為用戶節(jié)約了時間u強(qiáng)大的自由編程功能強(qiáng)大的自由編程功能 加、減、乘、除、與、或、非、定時器、計時器和加、減、乘、除、與、或、非、定時器、計時器和RSRS觸發(fā)器等常規(guī)自由功能塊的出現(xiàn)，使得用觸發(fā)器等常規(guī)自由功能塊的出現(xiàn)，使得用戶可以非常方便的實現(xiàn)基本邏輯運算，從而實現(xiàn)簡單的戶可以非常方便的實現(xiàn)基本邏輯運算，從而實現(xiàn)簡單的PLCPLC功能，減低了用戶的系統(tǒng)成本功能，減低了用戶的系統(tǒng)成本uPIPI參數(shù)離線和在線相結(jié)合的優(yōu)化方式參數(shù)離線和

18、在線相結(jié)合的優(yōu)化方式 通過離線粗調(diào)和在線細(xì)調(diào)相結(jié)合的方式，用戶可以獲取最佳的通過離線粗調(diào)和在線細(xì)調(diào)相結(jié)合的方式，用戶可以獲取最佳的PIPI參數(shù)，從而達(dá)到最好的控制性參數(shù)，從而達(dá)到最好的控制性能，從而大大提高現(xiàn)場調(diào)試效率，為用戶節(jié)約時間能，從而大大提高現(xiàn)場調(diào)試效率，為用戶節(jié)約時間 變頻器研發(fā)的亮點變頻器研發(fā)的亮點- -強(qiáng)大的調(diào)試助手強(qiáng)大的調(diào)試助手DriveInspector序號序號功能功能1使用數(shù)據(jù)庫保存參數(shù)和連接器信息使用數(shù)據(jù)庫保存參數(shù)和連接器信息2支持多設(shè)備同時連接支持多設(shè)備同時連接3參數(shù)搜索功能參數(shù)搜索功能4參數(shù)比較功能參數(shù)比較功能5用戶分組參數(shù)功能用戶分組參數(shù)功能6參數(shù)上傳下載參數(shù)上傳下

19、載7參數(shù)監(jiān)測和故障報警參數(shù)監(jiān)測和故障報警8快讀調(diào)試功能快讀調(diào)試功能9界面語言動態(tài)切換界面語言動態(tài)切換10豐富的快捷鍵豐富的快捷鍵11自動重連功能自動重連功能 變頻器研發(fā)的亮點變頻器研發(fā)的亮點- -全面的保護(hù)全面的保護(hù)序號序號故障故障序號序號故障故障1 1輸出過流輸出過流2 2直流母線過壓直流母線過壓3 3控制電源過壓控制電源過壓4 4直流母線欠壓直流母線欠壓5 5輸入缺相輸入缺相6 6輸出缺相輸出缺相7 7功率模塊過流功率模塊過流8 8逆變模塊過溫逆變模塊過溫9 9整流模塊過溫整流模塊過溫1010變頻器過載變頻器過載1111電機(jī)過載電機(jī)過載1212電機(jī)堵轉(zhuǎn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)1313編碼器反向編碼器反向1

20、414編碼器斷線編碼器斷線1515電機(jī)超速電機(jī)超速1616參數(shù)設(shè)定故障參數(shù)設(shè)定故障1717參數(shù)辨識故障參數(shù)辨識故障1818接觸器異常故障接觸器異常故障1919電流檢測電路異常電流檢測電路異常2020模擬量輸入斷線故障模擬量輸入斷線故障2121EEPROMEEPROM故障故障2222外部故障外部故障2323變頻器掉載變頻器掉載2424報閘不能正常工作故障報閘不能正常工作故障2525對地短路故障對地短路故障2626DPDP通訊故障通訊故障2727串行通訊故障串行通訊故障2828溫度傳感器斷線故障溫度傳感器斷線故障2929溫度傳感器短路故障溫度傳感器短路故障3030速度偏差過大故障速度偏差過大故障 變頻器研發(fā)的亮點變頻器研發(fā)的亮點- -嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試