台达变频器应用讲义

1、台达变频器应用讲义台达变频器应用讲义全国代理商技术培训回目录2异步电机的基本参数异步电机的基本参数 额定功率 额定电流 额定电压 额定转速 极数 引出端子基本接法 频率范围回目录3异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法l调压调速控制加于电动机定子绕组的电压；l串级调速控制附加在转子回路的电势； l变频调速控制定子的供电电压与频率；l异步电动机矢量变换控制系统；l无换向器电机调速系统；l电磁转差离合器调速系统等。回目录4降压调速 当转速或转差率一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。回目录2022-3-225 n=(1-s)(60f/p)n-转子转速转子转速(r/min)s-转差率转差率(%)

2、f-供电电源频率供电电源频率(Hz)p-电机极电机极对对数数异步电机变频器调速回目录6异步电动机的工作原理 由上式可知，异步电动机的调速方法分为三种：l l 改变转差率改变转差率S调节定子电压、转子电阻、转子电压、定转子供电频率等。l l 改变极对数改变极对数l l 改变频率改变频率)1 (60spfn回目录7什么是变频器？ 变频器是利用电力半导体器件(IGBT)的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 把电压和频率固定不变的交流电整流成直流电，然后再PWM脉宽调制成电压或频率可变的交流电输出给电机的装置 回目录8变频器的分类变频调速系统的分类变频调速系统的分类1.交直交变频调速交直

3、交变频调速带直流环节的间接变频调速 2.交交变频调速交交变频调速不带直流环节的直接变频调速回目录9无环流有环流有无环流交叉连接整流电路反并联整流电路连接方式三相三相单相单相相数交变频调速交脉冲宽度调制型晶闸管直流开关相位控制晶闸管整流调压方式电流型电压型直流电源型式通电型）带辅助晶闸管（通电型）带辅助晶闸管（串级二极管式串级电感式换流电路交变频调速直交120180回目录10变频器M3交 流交 流(a)整流器交 流直 流(b)滤波器逆变器M3交 流图1-1两种类型的变频器(a)交交变频器；(b)交直交变频器回目录11变频器基本原理 交交变频器没有明显的中间滤波环节， 电网交流电被直接变成可调频调

4、压的交流电， 又称为直接变频器。 交直交变频器先把电网交流电转换为直流电， 经过中间滤波环节之后， 再经过逆变才转换为变频变压的交流电， 故称为间接变频器。 从图1-1(a)、 (b)的对比中可以看出， 交直交变频器有一个明显的中间滤波环节， 按照这个中间滤波环节是电容性或是电感性可以将交直交变频器划分为电压（源）型或电流（源）型交直交变频器。 回目录12 目前通用变频器产品最常用的是交直交电压型电路形式， 其结构如图1-2所示。 该电路首先用二极管整流器接入电网， 将交流电变成直流电， 整流之后采用电容滤波， 获得平直的直流电压， 再由逆变器将直流能量逆变成可以调频调压的新交流电。回目录13

5、原理图1-2交-直-交PWM变压变频器变压变频变压变频(VVVF)中间直流环节中间直流环节恒压恒频恒压恒频(CVCF)PWM逆变器逆变器DCACAC50Hz调压调频调压调频C回目录14变频器系统框架回目录15变频器系统框图逆变电路M3变压变频IGBT阻容保护过流过压单片机控制系统IGBT隔离驱动电路SPWM专用集成电路防冲击保护频率给定恒压恒频交流电源整流电路 滤波电路回目录16基本概念 控制方式VF控制矢量控制转矩控制 在AC马达中，转子由定子绕组感应来的电流产生磁束场。定子电流含两个成份，一个影响磁束场，另一个影响马达输出转矩。要使用AC马达在需要速度与转矩控制的场合，必须能够把影响转矩的

6、电流成份分离控制，而磁束向量控制法就是能够分离这两个成份独立控制。(具有大小与方向的物理量，即所谓的向量)回目录17变频器的电压与电流成比例的改变 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定转矩下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。 E=4.44*K*F*N* =E/4.44f*N*K 近似近似=U/4.44f*N*K 回目录18弱磁调速 在变频器对异步电机的调速中，当变频器的输出频率高于电机额定频率时，电机

7、铁芯磁通开始减弱，电机转速高于额定转速，此时我们称电机进入弱磁调速； 变频器对异步电机调速时，一旦进入弱磁调速，变频器输出电压不再改变，一般为电机额定电压。而电机电流增大，超过额定电流，速度增大时电磁转矩减小，电机功率为恒功率，所以有人把弱磁调速又叫做恒功率调速。 回目录19 1、在额定转速以上，为了不产生过流或过载； 2、电机在弱磁调速运行时，只有保证转矩M与转速n成反比，即恒功率P运行，电流才基本不变保持额定电流；因为：U = 4.44fN , M I ，M = P/n ；如：f增大2倍，缩小1/2，M缩小1/2 ，n增大2倍，这个过程中电压U不变，电流I不变，频率f增大2倍，n增大2倍，

8、缩小1/2，M缩小1/2，功率P不变 。弱磁调速目的与方法回目录20 当频率f低于额定频率时，如果电压U不变小仍是额定电压，磁通会增加超过电动机内部磁路所允许的额定磁通量。电动机的额定磁通设计在磁路进入饱和前的转折点上，所以低频时变频不变压会使磁通增大并进入饱和状态，定子电流中的励磁电流大大增加，使得电动机的铁耗（由磁通产生的涡流损耗）和铜耗（由定子绕组电流产生的电阻损耗）都会大大增加，将会损害电动机。所以在变频时要变压，使电动机的磁通保持为额定值-恒磁通调速。 弱磁调速控制时，磁场速度或频率和磁通是需要关联的。在高于额定频率变频时，上述变频变压的方式不再适用。频率可以大于额定频率，但电压不能

9、高于额定电压，只能保持额定电压。所以随着频率的增加，由于电压不变磁通会越来越小，就是所说的弱磁调速。 弱磁调速时，随着频率的上升旋转磁场的转速增加，转子速度也提高，但由于磁通减小转矩会减小，所以电动机通过增加转差提高转子感应电流的调节方式，使电动机的电磁转矩与负载转矩达到新的平衡。所以弱磁调速时，即使负载转矩不变，转速上升的同时电动机的电流会增加。速度越高，电流也会越大。所以弱磁调速只适用于轻载，原先电动机的驱动电流就不大，当弱磁提速时增大后的电流也不至于超过额定电流 。弱磁调速弱磁调速回目录21能耗能耗制動制動电动机制动时，电动机的发电作用, 使负载的动能转成电能，回灌至变频器的DC-BUS

10、直流总线，DC-BUS电压升高，可通过制动晶体（制动单元）, 将反电动势泄放到制动电阻上转换成热能消耗掉, 实现电机的快速制动。也可以通過能量回授单元（AFE2000)，回收利用电机制动时的发电能量。變頻器電能電動機(發電機)機械能熱能制動電阻器回目录22关于频率的名词术语 1 给定频率F 2 实际输出频率H 3 点动频率 4 上限频率 5 下限频率 6 最高操作频率回目录23PWM和PAM PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulat

11、ion(脉冲幅度调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 回目录24电压型与电流型 变频器的主电路大体上可分为两类: 电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容; 电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 回目录25开环是什么意思 给所使用的电机装置设速度检出器(速度编码器)，将实际转速反馈给控制装置（变频器+PG卡）进行控制的，称为“闭环”， 不用PG运转的就叫作“开环”。目前变频器多为开环方式，也有些应用利用闭环控制（约30%），实现精确的速度控制、或转矩控制。 回目录26变频器的铭牌回目录27硬體架構硬

12、體架構IMIMU UV VWWR RS ST T控制電源電壓檢出驅動電路電流檢出單晶片微處理器RISC串列通訊RS-485多功能輸入I/O多功能輸出I/O頻率指令A/D類比/數位輸出D/A數位操作器N NP2/B1P2/B1B2B2CONVERTERCONVERTERSOFT STARTSOFT STARTCapacitorCapacitorFUSEFUSEBrakingBrakingPWMPWMINVERTERINVERTERIGBTIGBTCURRENTSENSORNFBNFB其他特殊界面Relay/PhtoRelay/PhtoVoltage/CurrentVoltage/CurrentA

13、/D A/D ， D/A D/ARelay Relay ，PGPGCommunicationCommunicationSwitchSwitchTransistorTransistor010010V V-1010V-1010V420mA420mAP1P1回目录28回目录29主回路回目录30直流电抗器/制动单元/制动电阻如应用于频繁加速刹车或需要较短的加速时间的场所（高频度运转和重力负载运转等），变频器的制动能力不足时或为了提高制动力矩等，则必须外接制动电阻。对于15KW以上机种，内部没有制动电阻器的驱动回路（但C2000等一些新系列机型刹车单元已经内置至30KW)。有时为了提高制动能力，请使用外

14、部制动单元和制动电阻（两者均为选配）。回目录31制动电阻/制动单元的选择回目录32输入信号回目录33输入信号回目录34输入信号连接微弱的模拟信号，特别容易受外部杂讯干扰影响，所以配线尽可能短（小于20米），并应使用屏蔽线。此外屏蔽线的外围网线基本上应该接地，但若干扰杂讯大时，连接到ACM端子的效果会更好。连接外部的模拟信号输出器时，有时会由于模拟信号输出器或由于交流电机驱动器产生的干扰引起误动作，发生这种情况时，可在外部模拟输出器侧连接电容器和铁氧体磁环。回目录35输出信号应正确连接外部电源的极性。连接控制继电器时，在其激磁线圈两端应并接突波吸收器，并且注意正确连接极性。回目录36输出信号回目

15、录37通讯接口回目录38EMC-PG01LR/L1S/L2T/L3無熔絲斷路器NFBRST+1 +2/B1 B2U/T1V/T2W/T3M3制動電阻(選購)馬達短路片-UWVVPDCMA1A1B1B1Z1Z1PG增量型編碼器Line driverAOAOBOBOZOZOMPGA2A2B2B2手搖輪10-1710-18Line driverEMC-PG01L回目录39台达变频器家族台达变频器家族MBVEF/F-GC2000EELL回目录40调试步骤和相关参数调试步骤和相关参数台达变频器外围家族台达变频器外围家族EMI濾波器濾波器煞車電阻煞車電阻CTC系列磁環系列磁環AC-電抗器電抗器回目录41调

16、试步骤和相关参数调试步骤和相关参数回目录42变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 V/FV/F控制控制 回目录43变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 V/FV/F曲线曲线 回目录44变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 回目录45变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 V/FV/F控制应用场合控制应用场合 对速度要求不是很高的场合对速度要求不是很高的场合 风机水泵风机水泵 喷泉系统喷泉系统 木工机械木工机械 纺织机械纺织机械 回目录46变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 SVCSVC无感测向量控制无感测向量控制 回目录47变频器调试

17、步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 回目录48变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 回目录49变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 SVCSVC控制应用场合控制应用场合 机床加工机床加工 纺织机械纺织机械 起重机械起重机械 印染行业印染行业 回目录50变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 FOC+PGFOC+PG控制控制 回目录51一电机试运行一电机试运行 回目录52二电机参数动态测量二电机参数动态测量回目录53 三加三加PGPG卡运行卡运行回目录54惯量估测惯量估测 回目录55变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 FOC+PGFOC+PG控

18、制应用场合控制应用场合 加工中心加工中心 纺织机械纺织机械 起重机械起重机械 带编码器的速度控制带编码器的速度控制 回目录56变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数 闭环转矩控制闭环转矩控制 回目录57变频器调试步骤和相关参数变频器调试步骤和相关参数闭环转矩控制闭环转矩控制回目录58包装机械包装机械印刷行业印刷行业注塑机注塑机挤出机挤出机主轴行业主轴行业纺织行业纺织行业起重机起重机回目录59 走刀式CNC电脑自动车床- 驱动高速主轴- 利用脉波控制做C轴定位多功能自动车床应用多功能自动车床应用回目录60规格及条件：马达：感应电机2.2kW 220VAC 1690rpm编码器：磁性编码

19、器安装在主轴侧，非马达同轴，进行死循环控制驱动器：VFD037C23A控制模式：FOC+PG，脉波定位功能最大速度：5000rpm测试重点：切削能力、旋转定位、速度/位置切换、零速伺服多功能自动车床应用回目录61为您达到高精度、低成本的优势为您达到高精度、低成本的优势台达高阶驱动器台达高阶驱动器C2000针对机床应用而设计，搭针对机床应用而设计，搭配台达高精度伺服马达，完美地结合数控系统。配台达高精度伺服马达，完美地结合数控系统。多功能自动车床应用回目录62刨床应用高速NC刨床应用- 避免铣床刀具磨损快，同时修正进给量过小问题- 可用于初级成品加工设备全长设备全长20公尺，床台移动距离约公尺，

20、床台移动距离约10公尺公尺回目录63规格及条件：马达: 感应伺服55kW 220VAC 230A 1500rpm驱动器: VFD900C23A床台: 重量2吨、最大被加工物8吨控制模式: FOC+PG，多段速控制(15段速+主速)测试重点: C2000的加减速能力及平滑快速停车加工条件: 4sec反转一次、加减速时间0.4sec刨床应用回目录64刨床应用最高效益、完整功能、快速服务最高效益、完整功能、快速服务台达高阶磁束向量驱动器C2000是客户满意度最高的新产品！回目录65橡胶压延机应用强大动力，满足橡胶压延机应用- 达成多段混合速度- 实现平整压延产出回目录66设备规格： 马达：200HP

21、(150kW) 12Poles 额定转速：590rpm 额定电流：360A 额定电压：380VAC 控制模式：VF模式 测试重点：C2000对冲击性负载的耐冲击能力 驱动器选用：因额定电流360A，考虑安全系数1.1，计算后电流需求为396A，选用VFD2200C43A(300HP)-C2000驱动器橡胶压延机应用回目录67节能、省电、爱地球台达最新驱动器C2000系列为您简化制程、改善功能、节省时间和电费，让您在节省生产成本的同时，为环保也尽一份心力！橡胶压延机应用回目录68 传统吊车与天车多为单速移动设计。天车以单速起动、升降与煞车时的激烈振动，可能造成搬运货品时摇晃或不稳定，导致人员受伤

22、，并且货物在到达地面时容易损伤。 升降采用变频原理来执行，全段可调速设计，消除升降双速(变极马达或双马达)设计于快/慢速切换时所产生的速度激烈跳跃，亦可达定位需求。天车起重应用回目录69设备规格： 马达：10HP 4Poles 额定转速：1692rpm 额定电流：35A 额定电压：220VAC 控制模式：SVC模式 测试重点：SVC转矩 驱动器选用：因额定电流35A，考虑安全系数1.1，计算后电流需求为38.5A，选用VFD110C23A(15HP)天车起重应用回目录70天车起重应用传统双速或单速吊车马达大部份使用全压起动，在马达全速时煞车即作动，造成马达温升与煞车过度磨耗。透过变频原理控制煞车与马达，当停止命令下达时，控制器产生反向制动转矩于马达，待马达转速达启动频率(56Hz)方启动煞车，可有效延长煞车与