变频器的原理--施耐德售后官方培训资料

1、1Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.变频器原理基础知识培训培训2Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.变频器原理概述变频器原理概述n异步电机的机械特性异步电机的机械特性n异步电机的调速方法及其效果异步电机的调速方法及其效果n变频器的一般结构和工作原理变频器的一般结构和工作原理n矢量控制的原理矢量控制的原理n直接转矩控制的原理直接转矩控制的原理n变频器应用带来的问题及处理方法变频器应用带来的问题及处理方法 a. 对

2、电网的影响对电网的影响 b. 对电机的影响对电机的影响n多传动协调控制多传动协调控制3Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.异步电机的机械特性异步电机的机械特性异步电机转矩公式：M2Mm/(S/Sm+Sm/S)4Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.几个有用的公式几个有用的公式: 额定扭矩：Me=9550Pe/ne 电机转速: n= 60f1 (1-s) p (f1:电源频率;p:电机极对数; s:转差率) U1=E

3、s= 4.44f1 W1 K W1m 输出功率: P= 转矩*转速 风机离心泵类负载:阻力 Mfz =Kn2 5Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.异步电动机的调速方法及其效果n 调压调速调压调速特点：实现简单；转矩随电压下降呈二次方下降；特性变软；6Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n转子串电阻调速转子串电阻调速特点：转矩基本不变；特性变软；转差功率完全以热能形式释放。7Schneider Electric

4、,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n 变频调速变频调速特点：特性平移，不变软；最大转矩随频率降低略有降低；8Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n变频调速需要注意的问题必须保持磁通恒定每相电动势 Eg=4.44f1 W K 为使磁通不变，Eg/ f 必须保持不变若忽略定子压降，可近似认为U/f不变。但在电压较低（低频）时，应给予一定量的电压补偿。9Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002,

5、 by OEM Team. 变频器的一般结构和工作原理 n一般通用变频器为交直交结构n (进线有单相或三相)L1L2L3POPA/+PC/-T1T3T5T4T6T2UVWPBTBInductance10Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n直流逆变成交流的方法 正弦波脉宽调制技术（SPWM)11Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.nSPWM的产生办法的产生办法 规则采样法规则采样法 参考波与三角波比较决定开关时刻

6、。参考波与三角波比较决定开关时刻。 指定谐波消去法指定谐波消去法 将PWM波形傅立叶展开，指定谐波消去的次数，通过求解相应方程，得出开关时刻。 电流滞环比较法电流滞环比较法 设定电流滞环，根据实际电流的大小决定相应桥臂开通、关断。 空间电压向量法空间电压向量法 不以生成正弦波为最终目的，以产生圆形磁场为目的，调整开关组合形成的磁通矢量的作用时间，来实现以尽量多的多边形来模拟圆形磁场。Power rating12Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.矢量控制的原理简述n直流调速系统有着优异的动静态调速性能。

7、原因是直流电机的磁通可通过单独调节励磁电流来实现控制，与电枢电流调节彼此互不影响，容易做到磁通恒定，在磁通恒定的情况下，扭矩与电枢电流成正比。而交流电机的磁通无法单独控制。异步电机的模型是多输入（电压，电流，频率，相位）、多输出（磁通、转矩），并且多个变量耦合在一起的调节电压、电流既影响磁通又同时影响转矩。 n矢量控制的出发点是通过数学的方法，对交流电机的模型进行解耦，使各物理量分解为励磁分量和转矩分量，然后模仿直流电机的控制方法进行控制。13Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n解耦的基本方法解耦的基

8、本方法 以产生同样的旋转磁场为约束条件以产生同样的旋转磁场为约束条件 产生旋转磁场不一定非用三相绕组、通三相交流电不可。也可采用通两相交流电的两相绕组。 再进一步采用以同步速旋转的坐标系，则两相绕组中通的就是直流电，此时的模型与直流电机一样。14Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n坐标变换矩阵15Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n矢量控制的具体思路16Schneider Electric ,VSD Trai

9、ning in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n矢量控制的原理框图矢量控制的原理框图17Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n直接转矩控制摈弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单地通过检测定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机地磁链和转矩，并根据与给定值比较所得的差值，实现磁链和转矩的直接控制。直接矢量控制的原理18Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.变频器应用带来的问题及处理方

10、法n对电网的谐波影响。流过整流电路的电流不是正弦波，而含有较丰富的谐波分量。19Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.减少谐波的方法减少谐波的方法n进线电抗可以减少驱动器向电网注入的谐波电流 原理是增加整流时的换流阻抗，延缓换相过程。20Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.减少谐波的方法减少谐波的方法n进线电抗可以减少驱动器向电网注入的谐波电流 电抗大小与各次谐波的关系 21Schneider Electric ,

11、VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.带1mH电抗无进线电抗Line current spectrum9.383.201.800.870.740.490.35 0.3025.94051015202530135791113151719212325Harmonic orderI (A)Line current spectrum1.211.544.516.7712.3615.3220.7722.8825.16051015202530135791113151719212325Harmonic orderI (A)进线电抗器的作用进线电抗器的作用n进线电

12、抗可以减少驱动器向电网注入的谐波电流22Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n各种滤波器对性能的改善23Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n各种滤波器对性能的改善24Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n 负荷平衡 当两个以上电机驱动同一机械结构时，就需要进行负载平衡控制A. 采用负荷平衡调节器 一般变频器在开环运行的状

13、态下无法获得准确的力矩信号。此时，采用负荷平衡调节器根据电机的电流送出相应电机的加减速信号，通过调节电机速度来达到负荷平衡分配。 由于不能获得电机负荷的准确反馈信号，这种方式调试较困难，负荷平衡的效果也比较差，响应慢。25Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.B. 主从方式，从机仅控制力矩1. 变频器需为矢量控制型，且闭环应用2. 一般适用于刚性连接（如电机轴直接相连）的场合，不适用于柔性连接的场合。26Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.C. 速度控制，力矩比较调速法比较两台电机的扭矩，当差值较大时调节其中一台的转速来恢复平衡态27Schneider Electric ,VSD Training in 5 Cities, 2002, by OEM Team.n 卷取机张力控制A. 闭环张力控制1。原理简单，易于理解2。传感器安装困难，易受各种干扰的影响，系统难以稳定。3。响应较慢28Schneider Electric ,VS