臺達變頻器應用講義

1、臺達變頻器應用講義臺達變頻器應用講義全國代理商技術培訓回目錄2異步電機的基本參數(shù)異步電機的基本參數(shù) 額定功率 額定電流 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 極數(shù) 引出端子基本接法 頻率范圍回目錄3異步電動機的調(diào)速方法異步電動機的調(diào)速方法l調(diào)壓調(diào)速控制加于電動機定子繞組的電壓；l串級調(diào)速控制附加在轉(zhuǎn)子回路的電勢； l變頻調(diào)速控制定子的供電電壓與頻率；l異步電動機矢量變換控制系統(tǒng)；l無換向器電機調(diào)速系統(tǒng)；l電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)等?；啬夸?降壓調(diào)速 當轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。回目錄2022-1-315 n=(1-s)(60f/p)n-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)s-轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率(%)

2、f-供電電源頻率供電電源頻率(Hz)p-電機極電機極對對數(shù)數(shù)異步電機變頻器調(diào)速回目錄6異步電動機的工作原理 由上式可知，異步電動機的調(diào)速方法分為三種：l l 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率S調(diào)節(jié)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓、定轉(zhuǎn)子供電頻率等。l l 改變極對數(shù)改變極對數(shù)l l 改變頻率改變頻率)1 (60spfn回目錄7什么是變頻器？ 變頻器是利用電力半導體器件(IGBT)的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 把電壓和頻率固定不變的交流電整流成直流電，然后再PWM脈寬調(diào)制成電壓或頻率可變的交流電輸出給電機的裝置 回目錄8變頻器的分類變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類1.交直交變頻調(diào)速交直

3、交變頻調(diào)速帶直流環(huán)節(jié)的間接變頻調(diào)速 2.交交變頻調(diào)速交交變頻調(diào)速不帶直流環(huán)節(jié)的直接變頻調(diào)速回目錄9無環(huán)流有環(huán)流有無環(huán)流交叉連接整流電路反并聯(lián)整流電路連接方式三相三相單相單相相數(shù)交變頻調(diào)速交脈沖寬度調(diào)制型晶閘管直流開關相位控制晶閘管整流調(diào)壓方式電流型電壓型直流電源型式通電型）帶輔助晶閘管（通電型）帶輔助晶閘管（串級二極管式串級電感式換流電路交變頻調(diào)速直交120180回目錄10變頻器M3交 流交 流(a)整流器交 流直 流(b)濾波器逆變器M3交 流圖1-1兩種類型的變頻器(a)交交變頻器；(b)交直交變頻器回目錄11變頻器基本原理 交交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)， 電網(wǎng)交流電被直接變成可調(diào)頻調(diào)

4、壓的交流電， 又稱為直接變頻器。 交直交變頻器先把電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 經(jīng)過中間濾波環(huán)節(jié)之后， 再經(jīng)過逆變才轉(zhuǎn)換為變頻變壓的交流電， 故稱為間接變頻器。 從圖1-1(a)、 (b)的對比中可以看出， 交直交變頻器有一個明顯的中間濾波環(huán)節(jié)， 按照這個中間濾波環(huán)節(jié)是電容性或是電感性可以將交直交變頻器劃分為電壓（源）型或電流（源）型交直交變頻器。 回目錄12 目前通用變頻器產(chǎn)品最常用的是交直交電壓型電路形式， 其結構如圖1-2所示。 該電路首先用二極管整流器接入電網(wǎng)， 將交流電變成直流電， 整流之后采用電容濾波， 獲得平直的直流電壓， 再由逆變器將直流能量逆變成可以調(diào)頻調(diào)壓的新交流電。回目錄13

5、原理圖1-2交-直-交PWM變壓變頻器變壓變頻變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻恒壓恒頻(CVCF)PWM逆變器逆變器DCACAC50Hz調(diào)壓調(diào)頻調(diào)壓調(diào)頻C回目錄14變頻器系統(tǒng)框架回目錄15變頻器系統(tǒng)框圖逆變電路M3變壓變頻IGBT阻容保護過流過壓單片機控制系統(tǒng)IGBT隔離驅(qū)動電路SPWM專用集成電路防沖擊保護頻率給定恒壓恒頻交流電源整流電路 濾波電路回目錄16基本概念 控制方式VF控制矢量控制轉(zhuǎn)矩控制 在AC馬達中，轉(zhuǎn)子由定子繞組感應來的電流產(chǎn)生磁束場。定子電流含兩個成份，一個影響磁束場，另一個影響馬達輸出轉(zhuǎn)矩。要使用AC馬達在需要速度與轉(zhuǎn)矩控制的場合，必須能夠把影響轉(zhuǎn)矩的

6、電流成份分離控制，而磁束向量控制法就是能夠分離這兩個成份獨立控制。(具有大小與方向的物理量，即所謂的向量)回目錄17變頻器的電壓與電流成比例的改變 異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定轉(zhuǎn)矩下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。 E=4.44*K*F*N* =E/4.44f*N*K 近似近似=U/4.44f*N*K 回目錄18弱磁調(diào)速 在變頻器對異步電機的調(diào)速中，當變頻器的輸出頻率高于電機額定頻率時，電機

7、鐵芯磁通開始減弱，電機轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速，此時我們稱電機進入弱磁調(diào)速； 變頻器對異步電機調(diào)速時，一旦進入弱磁調(diào)速，變頻器輸出電壓不再改變，一般為電機額定電壓。而電機電流增大，超過額定電流，速度增大時電磁轉(zhuǎn)矩減小，電機功率為恒功率，所以有人把弱磁調(diào)速又叫做恒功率調(diào)速。 回目錄19 1、在額定轉(zhuǎn)速以上，為了不產(chǎn)生過流或過載； 2、電機在弱磁調(diào)速運行時，只有保證轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n成反比，即恒功率P運行，電流才基本不變保持額定電流；因為：U = 4.44fN , M I ，M = P/n ；如：f增大2倍，縮小1/2，M縮小1/2 ，n增大2倍，這個過程中電壓U不變，電流I不變，頻率f增大2倍，n增大2倍，

8、縮小1/2，M縮小1/2，功率P不變 。弱磁調(diào)速目的與方法回目錄20 當頻率f低于額定頻率時，如果電壓U不變小仍是額定電壓，磁通會增加超過電動機內(nèi)部磁路所允許的額定磁通量。電動機的額定磁通設計在磁路進入飽和前的轉(zhuǎn)折點上，所以低頻時變頻不變壓會使磁通增大并進入飽和狀態(tài)，定子電流中的勵磁電流大大增加，使得電動機的鐵耗（由磁通產(chǎn)生的渦流損耗）和銅耗（由定子繞組電流產(chǎn)生的電阻損耗）都會大大增加，將會損害電動機。所以在變頻時要變壓，使電動機的磁通保持為額定值-恒磁通調(diào)速。 弱磁調(diào)速控制時，磁場速度或頻率和磁通是需要關聯(lián)的。在高于額定頻率變頻時，上述變頻變壓的方式不再適用。頻率可以大于額定頻率，但電壓不能

9、高于額定電壓，只能保持額定電壓。所以隨著頻率的增加，由于電壓不變磁通會越來越小，就是所說的弱磁調(diào)速。 弱磁調(diào)速時，隨著頻率的上升旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子速度也提高，但由于磁通減小轉(zhuǎn)矩會減小，所以電動機通過增加轉(zhuǎn)差提高轉(zhuǎn)子感應電流的調(diào)節(jié)方式，使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩達到新的平衡。所以弱磁調(diào)速時，即使負載轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)速上升的同時電動機的電流會增加。速度越高，電流也會越大。所以弱磁調(diào)速只適用于輕載，原先電動機的驅(qū)動電流就不大，當弱磁提速時增大后的電流也不至于超過額定電流 。弱磁調(diào)速弱磁調(diào)速回目錄21能耗能耗制動制動電動機制動時，電動機的發(fā)電作用, 使負載的動能轉(zhuǎn)成電能，回灌至變頻器的DC-BUS

10、直流總線，DC-BUS電壓升高，可通過制動晶體（制動單元）, 將反電動勢泄放到制動電阻上轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉, 實現(xiàn)電機的快速制動。也可以通過能量回授單元（AFE2000)，回收利用電機制動時的發(fā)電能量。變頻器電能電動機(發(fā)電機)機械能熱能制動電阻器回目錄22關于頻率的名詞術語 1 給定頻率F 2 實際輸出頻率H 3 點動頻率 4 上限頻率 5 下限頻率 6 最高操作頻率回目錄23PWM和PAM PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulat

11、ion(脈沖幅度調(diào)制)縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。 回目錄24電壓型與電流型 變頻器的主電路大體上可分為兩類: 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容; 電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 回目錄25開環(huán)是什么意思 給所使用的電機裝置設速度檢出器(速度編碼器)，將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置（變頻器+PG卡）進行控制的，稱為“閉環(huán)”， 不用PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。目前變頻器多為開環(huán)方式，也有些應用利用閉環(huán)控制（約30%），實現(xiàn)精確的速度控制、或轉(zhuǎn)矩控制。 回目錄26變頻器的銘牌回目錄27硬體架構硬

12、體架構IMIMU UV VWWR RS ST T控制電源電壓檢出驅(qū)動電路電流檢出單晶片微處理器RISC串列通訊RS-485多功能輸入I/O多功能輸出I/O頻率指令A/D類比/數(shù)位輸出D/A數(shù)位操作器N NP2/B1P2/B1B2B2CONVERTERCONVERTERSOFT STARTSOFT STARTCapacitorCapacitorFUSEFUSEBrakingBrakingPWMPWMINVERTERINVERTERIGBTIGBTCURRENTSENSORNFBNFB其他特殊界面Relay/PhtoRelay/PhtoVoltage/CurrentVoltage/CurrentA

13、/D A/D ， D/A D/ARelay Relay ，PGPGCommunicationCommunicationSwitchSwitchTransistorTransistor010010V V-1010V-1010V420mA420mAP1P1回目錄28回目錄29主回路回目錄30直流電抗器/制動單元/制動電阻如應用于頻繁加速剎車或需要較短的加速時間的場所（高頻度運轉(zhuǎn)和重力負載運轉(zhuǎn)等），變頻器的制動能力不足時或為了提高制動力矩等，則必須外接制動電阻。對于15KW以上機種，內(nèi)部沒有制動電阻器的驅(qū)動回路（但C2000等一些新系列機型剎車單元已經(jīng)內(nèi)置至30KW)。有時為了提高制動能力，請使用外

14、部制動單元和制動電阻（兩者均為選配）?；啬夸?1制動電阻/制動單元的選擇回目錄32輸入信號回目錄33輸入信號回目錄34輸入信號連接微弱的模擬信號，特別容易受外部雜訊干擾影響，所以配線盡可能短（小于20米），并應使用屏蔽線。此外屏蔽線的外圍網(wǎng)線基本上應該接地，但若干擾雜訊大時，連接到ACM端子的效果會更好。連接外部的模擬信號輸出器時，有時會由于模擬信號輸出器或由于交流電機驅(qū)動器產(chǎn)生的干擾引起誤動作，發(fā)生這種情況時，可在外部模擬輸出器側(cè)連接電容器和鐵氧體磁環(huán)?；啬夸?5輸出信號應正確連接外部電源的極性。連接控制繼電器時，在其激磁線圈兩端應并接突波吸收器，并且注意正確連接極性?；啬夸?6輸出信號回目

15、錄37通訊接口回目錄38EMC-PG01LR/L1S/L2T/L3無熔絲斷路器NFBRST+1 +2/B1 B2U/T1V/T2W/T3M3制動電阻(選購)馬達短路片-UWVVPDCMA1A1B1B1Z1Z1PG增量型編碼器Line driverAOAOBOBOZOZOMPGA2A2B2B2手搖輪10-1710-18Line driverEMC-PG01L回目錄39臺達變頻器家族臺達變頻器家族MBVEF/F-GC2000EELL回目錄40調(diào)試步驟和相關參數(shù)調(diào)試步驟和相關參數(shù)臺達變頻器外圍家族臺達變頻器外圍家族EMI濾波器濾波器煞車電阻煞車電阻CTC系列磁環(huán)系列磁環(huán)AC-電抗器電抗器回目錄41調(diào)

16、試步驟和相關參數(shù)調(diào)試步驟和相關參數(shù)回目錄42變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) V/FV/F控制控制 回目錄43變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) V/FV/F曲線曲線 回目錄44變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) 回目錄45變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) V/FV/F控制應用場合控制應用場合 對速度要求不是很高的場合對速度要求不是很高的場合 風機水泵風機水泵 噴泉系統(tǒng)噴泉系統(tǒng) 木工機械木工機械 紡織機械紡織機械 回目錄46變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) SVCSVC無感測向量控制無感測向量控制 回目錄47變頻器調(diào)試

17、步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) 回目錄48變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) 回目錄49變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) SVCSVC控制應用場合控制應用場合 機床加工機床加工 紡織機械紡織機械 起重機械起重機械 印染行業(yè)印染行業(yè) 回目錄50變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) FOC+PGFOC+PG控制控制 回目錄51一電機試運行一電機試運行 回目錄52二電機參數(shù)動態(tài)測量二電機參數(shù)動態(tài)測量回目錄53 三加三加PGPG卡運行卡運行回目錄54慣量估測慣量估測 回目錄55變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) FOC+PGFOC+PG控

18、制應用場合控制應用場合 加工中心加工中心 紡織機械紡織機械 起重機械起重機械 帶編碼器的速度控制帶編碼器的速度控制 回目錄56變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù) 閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制 回目錄57變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)變頻器調(diào)試步驟和相關參數(shù)閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制回目錄58包裝機械包裝機械印刷行業(yè)印刷行業(yè)注塑機注塑機擠出機擠出機主軸行業(yè)主軸行業(yè)紡織行業(yè)紡織行業(yè)起重機起重機回目錄59 走刀式CNC電腦自動車床- 驅(qū)動高速主軸- 利用脈波控制做C軸定位多功能自動車床應用多功能自動車床應用回目錄60規(guī)格及條件：馬達：感應電機2.2kW 220VAC 1690rpm編碼器：磁性編碼

19、器安裝在主軸側(cè)，非馬達同軸，進行死循環(huán)控制驅(qū)動器：VFD037C23A控制模式：FOC+PG，脈波定位功能最大速度：5000rpm測試重點：切削能力、旋轉(zhuǎn)定位、速度/位置切換、零速伺服多功能自動車床應用回目錄61為您達到高精度、低成本的優(yōu)勢為您達到高精度、低成本的優(yōu)勢臺達高階驅(qū)動器臺達高階驅(qū)動器C2000針對機床應用而設計，搭針對機床應用而設計，搭配臺達高精度伺服馬達，完美地結合數(shù)控系統(tǒng)。配臺達高精度伺服馬達，完美地結合數(shù)控系統(tǒng)。多功能自動車床應用回目錄62刨床應用高速NC刨床應用- 避免銑床刀具磨損快，同時修正進給量過小問題- 可用于初級成品加工設備全長設備全長20公尺，床臺移動距離約公尺，

20、床臺移動距離約10公尺公尺回目錄63規(guī)格及條件：馬達: 感應伺服55kW 220VAC 230A 1500rpm驅(qū)動器: VFD900C23A床臺: 重量2噸、最大被加工物8噸控制模式: FOC+PG，多段速控制(15段速+主速)測試重點: C2000的加減速能力及平滑快速停車加工條件: 4sec反轉(zhuǎn)一次、加減速時間0.4sec刨床應用回目錄64刨床應用最高效益、完整功能、快速服務最高效益、完整功能、快速服務臺達高階磁束向量驅(qū)動器C2000是客戶滿意度最高的新產(chǎn)品！回目錄65橡膠壓延機應用強大動力，滿足橡膠壓延機應用- 達成多段混合速度- 實現(xiàn)平整壓延產(chǎn)出回目錄66設備規(guī)格： 馬達：200HP

21、(150kW) 12Poles 額定轉(zhuǎn)速：590rpm 額定電流：360A 額定電壓：380VAC 控制模式：VF模式 測試重點：C2000對沖擊性負載的耐沖擊能力 驅(qū)動器選用：因額定電流360A，考慮安全系數(shù)1.1，計算后電流需求為396A，選用VFD2200C43A(300HP)-C2000驅(qū)動器橡膠壓延機應用回目錄67節(jié)能、省電、愛地球臺達最新驅(qū)動器C2000系列為您簡化制程、改善功能、節(jié)省時間和電費，讓您在節(jié)省生產(chǎn)成本的同時，為環(huán)保也盡一份心力！橡膠壓延機應用回目錄68 傳統(tǒng)吊車與天車多為單速移動設計。天車以單速起動、升降與煞車時的激烈振動，可能造成搬運貨品時搖晃或不穩(wěn)定，導致人員受傷

22、，并且貨物在到達地面時容易損傷。 升降采用變頻原理來執(zhí)行，全段可調(diào)速設計，消除升降雙速(變極馬達或雙馬達)設計于快/慢速切換時所產(chǎn)生的速度激烈跳躍，亦可達定位需求。天車起重應用回目錄69設備規(guī)格： 馬達：10HP 4Poles 額定轉(zhuǎn)速：1692rpm 額定電流：35A 額定電壓：220VAC 控制模式：SVC模式 測試重點：SVC轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動器選用：因額定電流35A，考慮安全系數(shù)1.1，計算后電流需求為38.5A，選用VFD110C23A(15HP)天車起重應用回目錄70天車起重應用傳統(tǒng)雙速或單速吊車馬達大部份使用全壓起動，在馬達全速時煞車即作動，造成馬達溫升與煞車過度磨耗。透過變頻原理控制煞車與馬達，當停止命令下達時，控制器產(chǎn)生反向制動轉(zhuǎn)矩于馬達，待馬達轉(zhuǎn)速達啟動頻率(56Hz)方啟動煞車，可有效延長煞車與