变频器基本理论培训

1、M 交交交交交直交交直交PAMPWM电压型电压型电流型电流型(1)U1N(2)频率(3)功率因数(4)效率(1)U2N(2)I2N(3)S2N(4)P2N(5)过载能力(6)输出频率 Heavy duty use重载 use with 150% loadability for 1 minute every 10 minutes.1 minute150 %100 %IoutTime Normal use一般用途 use with 110% loadability for 1 minute every 10 minutes.1 minute110 %100 %IoutTime Maximum lo

2、adability极限负载能力 use with 180% loadability for 2 seconds every minute.2 seconds180 %100 %IoutTime容量Icont.maxIMAX / 10 sIhd150% x Ihd / 1 minIN110% x IN / 1 min注意: 功率极限将限制最大输出功率为 1.5 * PHdDC linkRectifierV1V3V5V2V6V4CL+-U1V1W1M 3 Ud控制电路板控制电路板控制控制,监视和通讯监视和通讯L1L2L3InverterMotorMonitoringControlSupplyUli

3、neUDCUout交-直-交 PWM控制原理PowerSupplyNPOWMain CircuitInterfaceNINTNAMCU2V2W2PE2U21U22C1V1A52A62NGDRNGDRBrakingChopperBRAA4A1CH0 CH2 CH3FieldbusExt.Mod.PCA6NDPICDP310NIOCCDI300 BUSA2AI,AO,DI,ROK11L11U11A9A10Y14R14A11R11C1.1C2.1C3.1A3V11U1V1W1PE1 K1)PAM2)PWM3)SPWMA)附加转矩B)电磁躁声C)电磁辐射直/交变换2/3变换 VVVFM控制器给定iTi

4、MiAiBiC (DIRECT TORQUE CONTROL) 世界唯一 专利技术 ABB ACS600、ACS800 DTC的优点 :a)力矩响应速度快;b)启动力矩大，零速时最大力矩可达到200%；c)无固定开关频率，谐波干扰少；d)控制精度高;SpeedcontrolPIDREFTorquereferenceTorquereferencecontrollerSpeed referenceSwitchinglogicSwitchpositionsVoltageCurrent=MotormodelTorqueand fluxcomparator3Torque FluxCalculated s

5、peed开关逻辑开关逻辑力矩磁通比较力矩磁通比较电机模型电机模型力矩给定控制力矩给定控制速度控制速度控制力矩给定力矩给定速度给定速度给定速度实际值速度实际值DTC控制方框图控制方框图 Excellent torque control Torque:PWMDTC Torque step rise timeDTCFlux vectorOpen loop PWM 100 msec.No encoder required for accurate torque control 无编码器，可精确控制无编码器，可精确控制 力矩力矩Full torque at zero speed 零速满转矩零速满转矩Di

6、rect control of torque no nuisance trips 转矩直接被控制转矩直接被控制0,000,501,00CurrentTorqueDTCPWMNew Current levelNew TorquelevelTimeDTC 杰出的力矩控制杰出的力矩控制Unbeatable speed controlPWMno encoderDC drivewith encoderDTCno encoderDTCwith encoderPWMwith encoderStatic speed errorDynamic speed error 1 to 3 %3 %sec. 0.01 %

7、0.3 %sec. 0.01 %0.3 %sec. 0.1 to 0.5 %0.4 %sec. 0.01 %0.1 %sec.0100020003000400050001001502000500Torque(Nm)Speed(rpm)Time (msec.)TorqueSpeedDTC 无与伦比的速度控制无与伦比的速度控制VfFrequency referenceModu-latorV/F ratioACSpeed controlTorque controlAC1970s: Frequency Control 标量控制标量控制1990s: Direct Torque Control DTCDT

8、C控制控制VfTorque controlModu-latorSpeed controlACT1980s: Flux Vector Control 矢量控制矢量控制 Traditional PWM Control in short steps to avoid overshooting Control loop time 1-3 ms because of modulator Tachometer feedback required Control loop time 1-3 ms because of modulator Torque controlled by a single step

9、No risk of overshoot with fast 25 s control loop变频器控制的发展变频器控制的发展DC linkRectifierV1V3V5V2V6V4CL+-U1V1W1M 3 Ud控制电路板控制电路板控制控制,监视和通讯监视和通讯L1L2L3InverterMotorMonitoringControlSupplyUlineUDCUout电压型变频器主回路图（已简化） 三相交流电源电压 变频器输入电压与电流波形 2KHz变频器满载运行输入侧电流波形 2KHz变频器空载运行输入侧电流波形 1、随着运行频率、随着运行频率的增加，输入侧电的增加，输入侧电流谐波含量在

10、逐渐流谐波含量在逐渐减少，波形畸变率减少，波形畸变率在降低在降低 ；2、变频器带载运、变频器带载运行的波形畸变比空行的波形畸变比空载运行时要小，即载运行时要小，即谐波含量更小；谐波含量更小；3、变频器输入侧、变频器输入侧电流波形不仅受到电流波形不仅受到上述两种因素的影上述两种因素的影响，实际还受到变响，实际还受到变频器控制方式以及频器控制方式以及逆变器调制方式等逆变器调制方式等的影响的影响 电机满载运行频率在20Hz时的不同载波频率下的输出电流波形频率20Hz，载波=8kHz时空载运行波形 载波越高，负载越重，越有利于波形的改善，输出谐波含量也越少 ； 开关频率过高，其开关损耗急剧增加 ，更高

11、频率的高次谐波，其能量可传播很远的距离 ACS800变频器50Hz空载ACS800变频器40Hz空载ACS550变频器50Hz空载ACS400变频器50Hz空载AC choke for low harmonics J2J1E3E1E2USABB020406080100120140%J2J1E3E1E2USABBTHD5th Harmonic7th Harmonic No choke DC choke AC chokeU1V1W1U2V2W2电抗器降低谐波电抗器降低谐波315-5000kW 4.15 KVACS100变频器用于变频器用于0.12-2.2kW鼠笼式电机的的速度和转矩控制鼠笼式电机的

12、的速度和转矩控制 电源：单相、三相200-240V10%/48-63Hz，基波功率因数0.98输出：三相0-Usupply,0-300Hz控制接口：1个AI，1个12V/100mA电源，3个DI，1个故障报警 继电器输出控制盘:ACS100-PAN过载能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min开关频率:标准4kHz，低噪音8kHz，静音16kHzACS140变频器用于变频器用于0.12-2.2kW鼠笼式电机的的速度和转矩控制鼠笼式电机的的速度和转矩控制 电源:单、三相200-240V/三相380-480V10%/48-63Hz，基波功率因数0.98输出:三相0-

13、Usupply,0-300Hz控制接口：2个AI，1个DO，1个12V/100mA电源，5个DI，2个继电器输出控制盘:ACS100-PAN，串行通讯口:Modbus协议过载能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min开关频率:标准4kHz，低噪音8kHz，静音16kHzACS400变频器用于变频器用于2.2-37kW鼠笼式电机的的速度和转矩控制鼠笼式电机的的速度和转矩控制 电源:三相380-480V10%/48-63Hz，基波功率因数0.98输出:三相,0-Usupply,0-250Hz控制接口:2个AI，1个DO，1个12V/100mA电源，5个DI，2个继电

14、器输出控制盘:ACS100-PAN或ACS-PAN-A，串行通讯口:Modbus协议过载能力:1.5In,1min/10min；1.25In,2min/10min开关频率:标准4kHz，低噪音8kHz ACS550变频器用于变频器用于0.75kW-355KW低压交流传动低压交流传动 电源:三相380-480V，+10%/-15%，自动识别输入电压，48-63Hz,功率因素0.98输出:三相,0-Usupply,0-500Hz控制接口：2个AI，2个AO，1个24V/250mA电源，6个DI，3个继电器输出中文控制盘:ACS-CP-D，基本型控制盘ACS-CP-C过载能力一般使用：1.1*I2n

15、每十分钟允许一分钟，重载应用1.5*T2hd,每十分钟允许一分钟，最大过载1.8*I2hd,每60秒允许2秒钟ACS600 SingleDrive 变频器用于变频器用于2.2-3000kW鼠笼式电机的速度和转鼠笼式电机的速度和转矩控制矩控制 电源:三相400V/500V/690V10%/48-63Hz输出:三相0-Usupply,0-300Hz控制接口(可编程):3个AI,2个AO,6个DI,3个继电器输出内部电源：2个24DVDC/100mA，1个24VDC/250mA控制盘:CDP312，串行通讯口:Modbus协议过载能力:Ihdmax=1.5In,1min/5min；Inmax=1.1

16、In,1min/10min 开关频率:无固定ACS800变频器用于变频器用于1.1-2800kW鼠笼式电机的的速度和转矩控制鼠笼式电机的的速度和转矩控制 电源:三相380-415V10%，380-500V10%/660/690/10%/48-63Hz，基波功率因数0.98输出:三相,0-U供电，0-300Hz控制接口：3个AI，2个AO，6个DI加一个固定数字输入，3个继电器输出口控制盘:CDP312R内部电源：10V/10mA,24V/100mA,24V/250mA过载能力一般使用：1.1*I2n每十分钟允许一分钟，重载应用1.5*T2hd,每十分钟允许一分钟，最大过载1.8*I2hd,每6

17、0秒允许2秒钟开关频率:无固定 ACS1000高压变频器用于315-5000kW电机的速度和转矩控制 ACS 600 Power loss ride-through 电网掉电保护电网掉电保护 Fast response to mains side interruptions 快速响应主电路中断 Controlled operation during power loss 电源丢电期间，控制依旧运行UDC= DC voltageUMIN= DC voltage minimum limitfOUT= output frequencyTM= motor torque0510152025TMfOUTU

18、MINUDCTime (sec.) 1)表计 2)断电维修等候 3)输出电缆长度恒转矩负载的转矩特性恒转矩负载的转矩特性（1）反抗性恒转矩负载）反抗性恒转矩负载 负载转矩由摩擦力产生，其特点：负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与大小恒定（与n无关）；作用方向与运动无关）；作用方向与运动方向相反。方向相反。nTeq0TF-TFTeq电动机轴Tn上上 下下结束结束（2）位能性恒转矩负载）位能性恒转矩负载 负载转矩由重力产生，其特点：负载转矩由重力产生，其特点：绝对值大小恒定；作用方向与绝对值大小恒定；作用方向与n无无关，不变。关，不变。nfTf0TLTf电动机轴Tn提升时：提升时： nf0 ,Tf 0 阻转矩阻转矩下放时：下放时： nf0 拖动转矩拖动转矩上上 下下结束结束 风机泵类负载转矩特性风机泵类负载转矩特性 负载转矩与转速成负载转矩与转速成平方关系平方关系Tf=knf2。nTeq0上上 下下结束结束恒功率负载转矩特性恒功率负载转矩特性负载转矩与转速成反比关系负载转矩与转速成反比关系Tf=K/nfnTeq0负载功率负载功率P与与n无关，称恒功率无关，称恒功率负载。负载。