變頻器的控制對象

按調(diào)節(jié)輸出量和波形的調(diào)制方式可分為：PWM（脈沖寬度調(diào)制），PAM（脈沖幅度調(diào)制）；按主回路不同可分為：電流型和電壓型；按供電電源電壓高低可分為：低壓型和高壓型，低壓型有：220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH等。高壓型有：3000、6000、10000V/3PH等。按控制算法可分為：通用型和高性能型，通用型內(nèi)置V/F控制方式，簡單，性能一般，高性能型內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能。按變換方法（拓樸結(jié)構(gòu)）可分為交直交和交交，交直交電壓型（儲能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型（儲能環(huán)節(jié)為電抗器），交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡單，功率因素高，目前廣泛使用，常用設(shè)計功率在315KW。交交，無儲能環(huán)節(jié)按使用類型不同分為塑膠及空油壓，低功率，低噪聲，無感測向量，磁束矢量型，風(fēng)機(jī)和水泵等。3.2.1按用途分類按速度分類變頻器的控制對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)極數(shù)是2/4極變頻調(diào)速的優(yōu)勢（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對比）序號優(yōu)點1平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，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，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機(jī)的恒加速和恒減速控制，能很好的防止提升機(jī)過卷和過放事故發(fā)生;變頻器的調(diào)速還可以實現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動，取除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果;變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器，電阻器，繞線電機(jī)電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生；變頻器靈活的調(diào)速控制便于實現(xiàn)提升機(jī)的多段速控制，能防止叉道和彎道脫軌事故;因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分廣闊的前景。變頻器基礎(chǔ)知識一控制算法項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），1:1000（閉環(huán)矢量）啟動轉(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單復(fù)雜電機(jī)參數(shù)不依賴電機(jī)參數(shù)，支持同時驅(qū)動不同類型不同功率的電機(jī)電機(jī)參數(shù)對控制性能的影響較大，一般只能驅(qū)動一臺電機(jī)變頻器基礎(chǔ)知識一變頻器關(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，各國家不完全一樣。中國是220V/單相/50HZ或380V/3相/50HZ電壓允許波動：限制變頻器的最高和最低工作電壓，避免損壞變頻器當(dāng)電壓超過最高值時變頻器并沒有保護(hù)能力頻率波動范圍：50/60Hz±5%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能力：變頻器的輸出電流允許超過額定電流的倍數(shù)和時間，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IP20（不防水）變頻器基礎(chǔ)知識一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)）父直交電壓型（儲能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型（儲能環(huán)節(jié)為電抗器）父父無儲能環(huán)節(jié)注：交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡單，功率因素高，目前廣泛使用，常用設(shè)計功率在315KW交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖

整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦變頻器的構(gòu)成一實用原理框圖類別作用主要構(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和制動電阻，大功率制動單元外置上電緩沖6降低上電沖擊電流，上電結(jié)束后接觸器自動吸合，而后變頻器允許運(yùn)行限流電阻和接觸器儲能部分5保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動電解電容和均壓電阻控制回路鍵盤7對變頻器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和修改，并實時監(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，外部信號接收處理及保護(hù)DSP（或兩個MCU）

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)成一用戶接口變頻器的構(gòu)成一控制回路接口接口類型主要特點主要功能開關(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、多段速、外部故障等信號或指令開關(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模擬量輸出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)備控制脈沖輸出PWM波輸出功能同模擬量輸出（只有個別變頻器提供）通訊口RS485/RS232組網(wǎng)控制變頻器保護(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)電壓過低變頻器選型一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原則：充分了解控制對象性能要求。一般來講如對啟動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速精度、調(diào)速范圍要求較高的場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)會出現(xiàn)災(zāi)難性后果的現(xiàn)場3、目標(biāo)負(fù)載波動大4、現(xiàn)場電網(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極以上充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎(chǔ)。對于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個原則：以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場合，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合如不選用可能會造成干擾、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單元和制動電阻提升負(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）變頻器選型一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)變頻器的構(gòu)成一主回路接口

變頻器的構(gòu)成一實用原理框圖變頻器工作原理主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，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。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。（1）整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件

有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件