1、 變頻器基礎知識介紹變頻器基礎知識介紹 變頻器事業部 電氣傳動控制系統電氣傳動控制系統主要內容主要內容變頻器主要特點變頻器主要特點電氣參數的定義電氣參數的定義變頻器組成和分類變頻器組成和分類培訓目錄培訓目錄 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識- -系統框圖系統框圖 以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交流流( (直流直流) )電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識- -發展趨勢發展趨勢l 直流調速系統的特點：電機模型簡單，對控制系統要求

2、較低，直流電直流調速系統的特點：電機模型簡單，對控制系統要求較低，直流電機成本低，但維護費用高，停機時間長且占地面積大機成本低，但維護費用高，停機時間長且占地面積大。l 交流調速系統的特點：電機模型復雜，實現較困難，但交流電機，尤交流調速系統的特點：電機模型復雜，實現較困難，但交流電機，尤其異步電機維護成本低，使用方便，已經逐步取代直流電機。其異步電機維護成本低，使用方便，已經逐步取代直流電機。直流電機直流電機交流電機交流電機 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識變頻調速目的和意義變頻調速目的和意義目的通過改變電動機頻率和電壓改變電機的速度和輸出轉矩，通過改變電動機頻率和電壓改變電機的速度和輸出轉

3、矩，從而達到生產工藝的要求從而達到生產工藝的要求意義意義序號序號意義意義典型應用典型應用1 1節能節能風機、水泵、注塑機、攪拌機和擠壓機風機、水泵、注塑機、攪拌機和擠壓機2 2提高產品質量提高產品質量冶金、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、空調電梯、空調4 4提高生產效率提高生產效率搬運機械和纖維機械搬運機械和纖維機械 變頻器基礎知識變頻器基礎知識- -定義和分類定義和分類按變換環節分按變換環節分: :(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的交流電，又稱直接式變頻器。交交

4、變頻沒有直流環節，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節，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用，但因其功率因數低，諧波含量豐富，功率交交變頻器得到了普遍的應用，但因其功率因數低，諧波含量豐富，調速范圍窄，使用元件數量多等缺點，使之逐漸被中壓交直交傳動系統調速范圍窄，使用元件數量多等缺點，使之逐漸被中壓交直交傳動系統所取代。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、電逆變成頻率連續可調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可調的交流電，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、濾波環節和逆變器三部分組成。由于其功率因數高，諧波含量低，調速范波環節和逆變器三部分組成。由于其功率因數高，諧波含量低，調速范圍寬，控制性能優越，使之應用越來越廣泛，具有龐大的市場。圍寬，控制性能優越，使之應用越來越廣泛，具有龐大的市場。 變頻器基礎知識變頻器基礎知識- -定義和分類定義和分類按直流環節的儲能方式分（交直交）按直流環節的儲能方式分（交直交）: :(1)(1)電流型電流型直流環節

6、的儲能元件是電感線圈直流環節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節的儲能元件是電容器直流環節的儲能元件是電容器CF,CF,如圖所示。如圖所示。8 變頻器基礎知識變頻器基礎知識- -系統拓撲結構系統拓撲結構MDSPPC整流逆變控制電 流 檢 測轉 速 檢 測PLC電 壓 檢 測+ 變頻器基礎知識變頻器基礎知識- -主回路拓撲結構主回路拓撲結構 變頻器的基本參數變頻器的基本參數- -輸入參數輸入參數輸入電壓：輸入電壓：即工頻電網電壓，根據世界各國電網電壓標準的不同，低壓變頻器的輸入電壓即工頻電網電壓，根據世界各國電網電壓標準的不同，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：即工頻電網頻率，一般為即工頻電網頻率，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電流的大小，該電流與變頻器的功率因數有著較大的關系即變頻器交流輸入側電流的大小，該電流與變頻器的功率因數有著較大的關

8、系，如果變頻器內置交流電抗器或者直流電抗器時，該輸入電流可以相應減小。，如果變頻器內置交流電抗器或者直流電抗器時，該輸入電流可以相應減小。 變頻器的基本參數變頻器的基本參數- -輸出參數輸出參數輸出電壓：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制。變頻器輸入電壓，在滿輸出時需要考慮過調制。輸出電流：輸出電流：由變頻器所帶電機的電流所決定，一般變頻器輸出電流要高于被驅動電機的電由變頻器所帶電機的電流所決定，一般變頻器輸出電流要高于被驅動電機的電流，從而保證變頻器能夠長期穩定的運行。流，從而保證變頻器能夠長期穩定的運行。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。 變頻器的基本參數變頻器的基本參數- -電氣參數電氣參數調速范圍：調速范圍：通常指能保證額定運行狀態下允許的最大頻率范圍。通常電機運行速度總有一通常指能保證額定運行狀態下允許的最大頻率范圍。通常電機運行速度總有一個上限，所以此定義更多的是要強調變頻器的低頻特性。比如一臺電機額定頻個上限，所以此定義更多的是要強調變頻器的低頻特性。比如一臺電機額定頻率為率為50Hz50Hz，如果變頻器能保證電機在低頻，如果變頻器能保證電機在低頻0.05Hz0.0

10、5Hz都有滿轉矩，那么可以說調速都有滿轉矩，那么可以說調速范圍是范圍是1 1：10001000。啟動轉矩：啟動轉矩：當給處于停止狀態下的電動機加上電壓時的瞬間，電動機產生的轉矩稱為起動當給處于停止狀態下的電動機加上電壓時的瞬間，電動機產生的轉矩稱為起動轉矩。它表征了電動機的啟動能力，在輥道輸送和起重升降等場合有一定的要轉矩。它表征了電動機的啟動能力，在輥道輸送和起重升降等場合有一定的要求。求。 變頻器的基本參數變頻器的基本參數- -電氣參數電氣參數過載能力：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，評價標的容量以及變頻器散熱的效果，評價標準有過載倍數、過載時間和過載周期。準有過載倍數、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電源頻率的同時，改變電動機電源的電壓，使電動恒定控制是在改變電動機電源頻率的同時，改變電動機電源的電壓，使電動機磁通保持恒定，在較寬的調速范圍內，電動機的效率、功率因數不下降。由機磁通保持恒定，在較寬的調速范圍內，電動機的效率、功率因數不下降。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。控制。V/fV/f恒定控制變頻器結構非常簡單，但是這種變頻器不能達到較高的控制性能，恒定控制變頻器結構非常簡單，但是這種變頻器不能達到較高的控制性能，而且在低頻時，必須進行轉矩補償，以改變低頻轉矩特性。而且在低頻時，必須進行轉矩補償，以改變低頻轉矩特性。 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控制方式，它基于交流電動機的動態數學模型，通過矢量控制是一種高性能交流電動機控制方式，它基于交流電動機的動態數學模型，通過測量和控制交流電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對交流電動機的勵磁電流測量和控制交流電動機定

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

14、渡過程完成后也需轉換成轉速控制方式。例如牽引機車和電梯、張力控制。 變頻器的控制方式變頻器的控制方式- -直接轉矩控制直接轉矩控制直接轉矩控制是將轉矩直接作為被控量的控制方法，其實質是用空間矢量的分直接轉矩控制是將轉矩直接作為被控量的控制方法，其實質是用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系上計算與控制電動機的轉矩，采用定子磁場定向方析方法，直接在定子坐標系上計算與控制電動機的轉矩，采用定子磁場定向方式，借助于離散的兩點式調節式，借助于離散的兩點式調節(Band-Band)(Band-Band)產生產生PWMPWM信號，直接對變頻器的開關信號，直接對變頻器的開關狀態進行最佳控制，以獲得轉矩的高動

15、態性能，它省去了復雜的矢量變換與電狀態進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態性能，它省去了復雜的矢量變換與電動機的數學模型簡化處理，沒有通常的動機的數學模型簡化處理，沒有通常的PWMPWM信號發生器。控制思路新穎，控制結信號發生器。控制思路新穎，控制結構簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確。構簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確。 變頻器研發的亮點變頻器研發的亮點- -卓越的性能指標卓越的性能指標控制性能：轉速脈動、轉速精度、轉矩響應等，反映了軟件控制水平控制性能：轉速脈動、轉速精度、轉矩響應等，反映了軟件控制水平電氣性能：調速范圍、啟動轉矩、過載能力等，反映了硬件輸出能力電氣性能：調速

16、范圍、啟動轉矩、過載能力等，反映了硬件輸出能力閉環矢量轉矩電流響應閉環矢量轉矩電流響應閉環矢量最大動態速變閉環矢量最大動態速變閉環矢量滿載速度階躍響應閉環矢量滿載速度階躍響應閉環矢量轉矩脈動閉環矢量轉矩脈動 變頻器研發的亮點變頻器研發的亮點- -靈活的軟件架構靈活的軟件架構u開放靈活的軟件架構開放靈活的軟件架構 軟件采用模塊化設計，大量的算法和功能通過功能塊實現，這些功能塊可通過參數設置實現自軟件采用模塊化設計，大量的算法和功能通過功能塊實現，這些功能塊可通過參數設置實現自由連接，通過參數互聯，充分滿足用戶的各種各樣的應用需求由連接，通過參數互聯，充分滿足用戶的各種各樣的應用需求u方便快捷的宏

17、操作方便快捷的宏操作 標準宏和自定義宏使用戶提高了參數設置效率，大大減少了調試工作量，為用戶節約了時間標準宏和自定義宏使用戶提高了參數設置效率，大大減少了調試工作量，為用戶節約了時間u強大的自由編程功能強大的自由編程功能 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觸發器等常規自由功能塊的出現，使得用觸發器等常規自由功能塊的出現，使得用戶可以非常方便的實現基本邏輯運算，從而實現簡單的戶可以非常方便的實現基本邏輯運算，從而實現簡單的PLCPLC功能，減低了用戶的系統成本功能，減低了用戶的系統成本uPIPI參數離線和在線相結合的優化方式參數離線和

18、在線相結合的優化方式 通過離線粗調和在線細調相結合的方式，用戶可以獲取最佳的通過離線粗調和在線細調相結合的方式，用戶可以獲取最佳的PIPI參數，從而達到最好的控制性參數，從而達到最好的控制性能，從而大大提高現場調試效率，為用戶節約時間能，從而大大提高現場調試效率，為用戶節約時間 變頻器研發的亮點變頻器研發的亮點- -強大的調試助手強大的調試助手DriveInspector序號序號功能功能1使用數據庫保存參數和連接器信息使用數據庫保存參數和連接器信息2支持多設備同時連接支持多設備同時連接3參數搜索功能參數搜索功能4參數比較功能參數比較功能5用戶分組參數功能用戶分組參數功能6參數上傳下載參數上傳下

19、載7參數監測和故障報警參數監測和故障報警8快讀調試功能快讀調試功能9界面語言動態切換界面語言動態切換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 變頻器研發的亮點變頻器研發的亮點- -全面的保護全面的保護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電機過載電機過載1212電機堵轉電機堵轉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電機超速電機超速1616參數設定故障參數設定故障1717參數辨識故障參數辨識故障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 變頻器研發的亮點變頻器研發的亮點- -嚴謹的測試