交流调速系统PPT学习教案

1、会计学1交流调速系统交流调速系统10.1电磁滑差离合器调速系统电磁滑差离合器调速系统第1页/共32页第2页/共32页 当电源电压为正当电源电压为正半周时，触发半周时，触发VS1使使之导通，电压过零时之导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断； 当电源电压为负当电源电压为负半周时，触发半周时，触发VS2使使之导通，电压过零时之导通，电压过零时，VS1自行关断；自行关断；触发控制角为：触发控制角为： 如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大如此不断重复，负载上便得到正负对称的交流电压。改变晶闸管控制角的大小，就可以改变负载上交流电压的大小。小，就可以改变负载上交流电压的

2、大小。 1. 单相交流调压电路单相交流调压电路 只需要一个脉冲只需要一个脉冲信号，脉冲周期为：信号，脉冲周期为：180010.2 晶闸管交流调压调速系统（软启动器）晶闸管交流调压调速系统（软启动器） 一、采用晶闸管的交流调压电路一、采用晶闸管的交流调压电路第3页/共32页 2. 三相交流调压电路三相交流调压电路 将三对反并联的晶闸管（即单将三对反并联的晶闸管（即单相调压电路）分别接至三相负载就相调压电路）分别接至三相负载就构成了一个典型的三相交流调压电构成了一个典型的三相交流调压电路。路。 负载可以是星形连接，也可负载可以是星形连接，也可以是三角形连接。以是三角形连接。 三相负载三相负载Y形连

3、接形连接 单相调压电路单相调压电路 三相交流电压三相交流电压 一般都用软启动器做成时间控制的开环控制系统或者电流为输入信一般都用软启动器做成时间控制的开环控制系统或者电流为输入信号闭环系统。号闭环系统。 第4页/共32页 二、异步电动机调压调压调速系统二、异步电动机调压调压调速系统 1异步电动机调压调速特性异步电动机调压调速特性 特点如下：特点如下： v 轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大轻载时，外加电压变化很大，转速变化很小。即电动机的转速变化范围不大；v 重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至停转，引起电动机过热甚至烧坏重载时，降低供电电压，转速下降快，甚至

4、停转，引起电动机过热甚至烧坏；v 如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着如果要使电动机能在低速段运行，一方面传动系统运行不稳定，另外，随着电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机电动机转速的降低会引起转子电流相应增大，可能引起过热而损坏电动机。第5页/共32页 2异步电动机调压调速系统异步电动机调压调速系统 为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在为了既能保证低速时的机械特性硬度，又能保证一定的负载能力，一般在调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，其控制系统原理框图如图所示调压调速系统里采用转速负反馈构成闭环系统，

5、其控制系统原理框图如图所示。 3. 异步电动机调压调速时的损耗异步电动机调压调速时的损耗及容量限制及容量限制 转差功率：传到转子上的电磁功转差功率：传到转子上的电磁功率与转子轴上产生的机械功率之差叫率与转子轴上产生的机械功率之差叫损耗功率，也叫转差功率。损耗功率，也叫转差功率。SPnnnTnTnTnPPPms 0000955095509550 1) 转差功率的大小由转差率转差功率的大小由转差率S决定；决定； 2) 这个转差功率这个转差功率,它将通过转子导体发热而消耗掉；它将通过转子导体发热而消耗掉； 3) 在调压调速中，如果工作在低速状态，在调压调速中，如果工作在低速状态，S将较大，即转差功率

6、很大将较大，即转差功率很大。 调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械调压调速方法不太适合于长期工作在低速的工作机械，如要用于这种机械，电动机容量就要适当选择大一些。，电动机容量就要适当选择大一些。第6页/共32页10.3 晶闸管变频调速系统（晶闸管变频调速系统（IGBT） 一、变频调速的原理一、变频调速的原理 CfEUXf/Uf/Ex 因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加；频率增加，磁通降低。通增加；频率增加，磁通降低。 显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导

7、致励磁电流的增显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加而引起铁心过热。加而引起铁心过热。 为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，为了解决这一问题，这就要求在变频调速系统中，降频的同时最好降压，即频率与电压能协调控制。即频率与电压能协调控制。 二、交二、交-直直-交变频调速系统交变频调速系统交流电交流电幅值可调的直流电幅值可调的直流电幅值、频率均可调的交流电幅值、频率均可调的交流电可控整流电可控整流电路路逆变电路逆变电路交流电交流电幅值不可调的直流电幅值不可调的直流电幅值、频率均可调的交流电幅值、频率均可调的交流电不可控整流电不可控整流电路路逆

8、变电路逆变电路(PWM)第7页/共32页逆变电路逆变电路整流电路整流电路整流电整流电路的触路的触发电路发电路逆变电路的触发电路逆变电路的触发电路 系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环系统中，晶闸管整流、移相触发电路、脉冲放大器、电压及速度负反馈环节的电路和原理与直流调速系统相同。节的电路和原理与直流调速系统相同。 脉冲发生器电路脉冲发生器电路：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大小频率大小第8页/共32页频率频率/电压（电压（F/V）变换器）变换器 ：电压信号电压信号脉冲信号脉冲信号幅值大小幅值大小频率大频率大小小 环行计数器实质是一个脉冲分配器，

9、它把来自频率发生器的脉冲环行计数器实质是一个脉冲分配器，它把来自频率发生器的脉冲6个（或个（或12个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的个）一组依次分配，经脉冲放大器后，顺序触发逆变器的6组晶闸管来实现逆变组晶闸管来实现逆变。第9页/共32页触发电路输入LA1-1LA1-2LB1-1LB1-2LC1-1LC1-2LA绕组电压LB绕组电压LC绕组电压ff/6第10页/共32页工作原理：工作原理：给定给定脉冲频率脉冲频率逆变器输出电压频率逆变器输出电压频率nF/V的输出的输出整流电路输出整流电路输出逆变器输出电压幅值逆变器输出电压幅值通过改变输入电压的幅值实现交流调压。通过改变输入电压

10、的幅值实现交流调压。第11页/共32页M脉冲放大器触 发 电 路频率发生器给定不可控整流电路不可控整流电路PWM控制控制的逆变电路的逆变电路触发电路的作用：触发电路的作用：1. 保证将一个直流电压变为三相对称的交流电；保证将一个直流电压变为三相对称的交流电；2. PWM控制，使幅值随频率变化而变化；控制，使幅值随频率变化而变化；第12页/共32页 1.基本结构基本结构 单片机系统单片机系统中央中央处理器处理器CPUPWM生生成成A/D故障故障保护保护I/O电位器电位器速度给定速度给定数字量速数字量速度给定和度给定和运行控制运行控制M驱动电路驱动电路交流输入交流输入（单相或三相）（单相或三相）I

11、/O显示显示键盘键盘接口接口通讯通讯上位上位计计算算机机功能：功能： 1）接受操作命令，使被控制的交流三相电动机按用户设定的速度运行）接受操作命令，使被控制的交流三相电动机按用户设定的速度运行或停止；或停止； 2）对电动机进行各种保护）对电动机进行各种保护速度控制一、数字式交流变频器一、数字式交流变频器 第13页/共32页 2、脉冲宽度调制（、脉冲宽度调制（PWM）控制）控制 单片机系统单片机系统中央中央处理处理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保护保护I/O电位器电位器速度给定速度给定数字量速数字量速度给定和度给定和运行控制运行控制M驱动电路驱动电路交流输入交流输入（单相或三相）（单相或

12、三相）I/O显示显示键盘键盘输入输入接口接口通讯通讯上位上位计计算算机机PWM控制控制控制目的：控制目的： 给交流电动机上提供频率和幅值成比例变化的交流电。给交流电动机上提供频率和幅值成比例变化的交流电。第14页/共32页单片机系统单片机系统中央中央处理处理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保护保护I/O电位器电位器速度给定速度给定数字量速数字量速度给定和度给定和运行控制运行控制M驱动电路驱动电路交流输入交流输入（单相或三相）（单相或三相）I/O显示显示键盘键盘输入输入接口接口通讯通讯上位上位计计算算机机整流电路：将交流电变为直流电逆变电路：将直流电变为频率和幅值均可调的交流电第15页/共

13、32页逆变：逆变：如果使如果使VS1与与VS4，VS2与与VS3交替的的导通和关断，且导通和关交替的的导通和关断，且导通和关断的时间相同。负载上得到交流电压。断的时间相同。负载上得到交流电压。整流整流电路电路提供提供第16页/共32页PWM控制：控制：如果使如果使VS1与与VS4，VS2与与VS3通过高频调制控制，能在半个通过高频调制控制，能在半个周期内重复导通和关断周期内重复导通和关断N次，则其输出电压波形为一系列被调制的矩形脉次，则其输出电压波形为一系列被调制的矩形脉冲（称冲（称载波载波）。）。第17页/共32页 逆变器输出电压的幅值是通过改变脉冲逆变器输出电压的幅值是通过改变脉冲总的导通

14、时间与总的关断时间的比总的导通时间与总的关断时间的比率率来控制的，这有两种基本的方法：来控制的，这有两种基本的方法： 第一种方法是维持恒定的脉冲第一种方法是维持恒定的脉冲宽度而改变每一半周期内的脉冲数。宽度而改变每一半周期内的脉冲数。 第二种方法是改变脉宽，而维第二种方法是改变脉宽，而维持每一半周期内的脉冲数不变。持每一半周期内的脉冲数不变。第18页/共32页3 、运行控制方式运行控制方式 运行控制包括起动、停止以及正转、反转控制两个方面。运行控制包括起动、停止以及正转、反转控制两个方面。面板控制面板控制 运行控制方式由用户自己确定，通过设定变频器提供的运行控制方式由用户自己确定，通过设定变频

15、器提供的运行方式专用参数来实现。运行方式专用参数来实现。中央中央处理处理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保护保护I/O电位器电位器速度给定速度给定数字量速数字量速度给定和度给定和运行控制运行控制I/O显示显示键盘键盘输入输入接口接口通讯通讯上位上位计计算算机机外部输入外部输入信号控制信号控制第19页/共32页4、运行速度设定方式、运行速度设定方式 运行速度确定电动机的运行速度。运行速度确定电动机的运行速度。 运行速度设定方式由用户自己确定，通过设定变频器提供运行速度设定方式由用户自己确定，通过设定变频器提供的运行速度专用参数来实现。的运行速度专用参数来实现。面板键面板键盘设定盘设定中央中

16、央处理处理器器CPUPWM生生成成A/D故障故障保护保护I/O电位器电位器速度给定速度给定数字量速数字量速度给定和度给定和运行控制运行控制I/O显示显示键盘键盘输入输入接口接口通讯通讯上位上位计计算算机机外部数字外部数字信号设定信号设定外部电外部电位器设位器设定定面板电位面板电位器设定器设定第20页/共32页5、应用、应用松下小型变频器外部接线图1）操作面板 参数设定 运行速度设定 运行控制 运行参数显示MODERUNSETSTOP50.050.0HzMINMAX电源输入电压输出外部速度设定与控制输入自带操作面板第21页/共32页2）变频器供电与电动机的连接空气断路器：电源总开关以及过载、短路

17、保护中间继电器：接通或断开控制三相交流电动机：被控制的对象？单相交流电供电，三相交流电输出KA输入电抗器+输入滤波器（可选）输出电抗器+输出滤波器（可选）第22页/共32页3）外部电位器速度设定外部接线调节电位器的位置可改变设定速度的大小参数设定在这款变频器中，有一个参数（参数号为P09）专门用来设定速度输入方式。KA第23页/共32页参数号为P09设定数据控制方式设定内容操作方式0面板电位器设定频率设定电位器1数字设定键设定2外控电位器端子1、2、3连接的电位器305V电压端子2、3间的电压信号4010V电压端子2、3间的电压信号5420mA电流端子2、3间的电流信号第24页/共32页参数设

18、定在这款变频器中，有一个参数（参数号为P08）专门用来设定运行控制方式。4）外部控制方式外部接线两个信号控制电动机正、反转和运行、停止第25页/共32页参数号为P08设定数据控制方式操作面板复位功能操作方式0面板有运行：RUN 停止：STOP正、反转用dr模式设定1正转：RUN 反转：RUN停止：STOP2外控无5与3端：ON运行 OFF停止6与3端：ON正转 OFF反转4有3外控无5与3端：ON正转运行6与3端：ON反转运行5有第26页/共32页5）总体连线与控制P08参数：3P09参数：2外部接线参数设定第27页/共32页PLC控制程序变频器通电控制 按下“启动”，通电并保持； 按下“复位”，断电并保持正转控制 按下“正向”，正转运行，直到按“反向”或“复位”才停止正转运行。 反转控制 按下“反向”，反转运行，直到按“正向”或“复位”才停止正转运行。 第28页/共3