低压变频器应用课件

1、本节我们共同学习一下低压变频器的原理与应用，讲的有不明白的我们课下可以共同交流、探讨首先强调一下纪律：首先强调一下纪律：1、手机调成振动或静音2、不大声喧哗或讨论3、不迟到早退 谢谢大家配合低压变频器的工作原理变频器的结构变频器的应用与实例 变频器原理：变频器原理： 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合电机调速的电力电子变换装置 变频调速的优点：变频调速的优点：变频器原理序号优点优点1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度3无级调速，调速精度大大提高4电机正反向无需通过接触器

2、切换5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制交流低压交直交通用变频器系统框图交流低压交直交通用变频器系统框图l整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非正弦，带有丰富的谐波电流非正弦，带有丰富的谐波l逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电流近似正弦输出电流近似正弦整流部分储能环节逆变部分M控制系统交流直流直流交流单相逆变电路工作原理单相逆变电路工作原理 l逆变器的功能：l通过改变开关管导通时间改

3、变输出电压的频率l通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序S1S4S2S3EdU1S1,S3导通S2,S4导通 S1,S3导通S2,S4导通S1,S3导通S2,S4导通f1f2Ed变频器的构成用户接口l控制回路接口l开关量输入l开关量输出l编码器接口l控制回路接口l模拟量输入l模拟量输出l通讯接口变频器的构成主回路接口 主回路接线 工频电网输入380V 3PH/220V 3PH220V 1PH制动电阻直流电抗器三相交流电机 R S T P 1 (+ ) P B (-) U V W P E P O W E R S U P P LY M O T O R PWMPWM（Pulse Width Mod

4、urationPulse Width Moduration）调制）调制lPWM调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频率可变的电压脉冲列。l载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同lGTR变频器由于开关频率太低，电机噪声较大，IGBT有效的解决了这个问题lGTR：功率晶体管，主要工作于开关状态l载波是指被调制以传输信号的波形，一般为正弦波。l信号源的信号不能传输得很远,所以要加上载波.l举个例子:将人(信号源)从一个地方送到另外一个地方,走路的话要很长时间,人会很累(信号衰减).如果让他坐车(载波),则时间很短人也舒服(信号不失真),那么坐什么交通工具

5、呢(选择调制方法)?要根据他的具体情况来判断(信号的特点是用途)PWMPWM（Pulse Width ModurationPulse Width Moduration）调制）调制 经过调制后的波形与调制前对比：变频器的构成变频器的构成: 主回路（整流器、中间直流环节、逆变器）主回路（整流器、中间直流环节、逆变器）交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果lV/FV/F控制控制简单实用，性能一般，使用最为广泛只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则40HZ时电

6、机的供电电压:380（40/50)304Vl低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高l矢量控制矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚l模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电l流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的l转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算l机技术迅速发展才真正大范围使用变频器选型选型原则l考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的。要准确选型，必须要把握以下几个原则：l充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求较高的场

7、合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可l了解负载特性，如是通用场合，则需确定变频器是G型还是P型l了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。l确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素如选用的是通用变频器，则可以选择P型机l以下情况要考虑容量放大一档： 1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场l3、目标负载波动大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定l5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）基于变频器与PLC的恒压供水控制系统设计 将通往用户的用水水管中的压力变化经压

8、力传感器采集给变频器，再通过变频器与变频器中的设定值进行比较，根据变频器内置的PID功能进行数据处理，将数据处理的结果以运行频率的形式进行输出。 当供水的压力低于设定压力，变频器就会将运行频率升高，反之则降低，并且可以根据压力变化的快慢进行差分调节。由于本系统采取了负反馈，当压力在上升到接近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID运算会自动减小执行量，从而降低变频器输出频率的波动，进而稳定压力。供水系统方案PID功能与应用 提高生产效率、满足工艺要求的前提，这就要用到变频器的 PID 控制功能。 所谓 PID 控制，就是在一个闭环控制系统中，使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的

9、一种手段。 PID 控制功能是变频器应用技术的重要领域之一，也是变频器发挥其卓越效能的重要技术手段。PID功能与应用 一、 PID 控制的实现 1 PID 的反馈逻辑 各种变频器的反馈逻辑称谓各不相同，甚至有类似的称谓而含义相反的情形。系统设计时应以所选用变频器的说明书介绍为准。所谓反馈逻辑，是指被控物理量经传感器检测到的反馈信号对变频器输出频率的控制极性。例如中央空调系统中，用回水温度控制调节变频器的输出频率和水泵电机的转速。冬天制热时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度低，要求提高变频器输出频率和电机转速，加大热水的流量；而夏天制冷时，如果回水温度偏低，反馈信号减小，说明房间温度

10、过低，可以降低变频器的输出频率和电机转速减少冷水的流量。由上可见，同样是温度偏低，反馈信号减小，但要求变频器的频率变化方向却是相反的。这就是引入反馈逻辑的原由。PID功能与应用 2 打开 PID 功能 要实现闭环的 PID 控制功能，首先应将 PID 功能预置为有效。具体方法有两种：一是通过变频器的功能参数码预置，例如，康沃 CVF-G2 系列变频器，将参数 H-48 设为 O 时，则无 PID 功能；设为 1 时为普通 PID 控制；设为 2 时为恒压供水 PID 。二是由变频器的外接多功能端子的状态决定。例如安川 CIMR-G 7A 系列变频器，如图 1 所示，在多功能输入端子 Sl-S1

11、0 中任选一个，将功能码 H1-01 H1-10( 与端子 S1-S10 相对应 ) 预置为 19 ，则该端子即具有决定 PI) 控制是否有效的功能，该端子与公共端子 SC “ ON ”时无效，“ OFF ”时有效。应注意的是大部分变频器兼有上述两种预置方式，但有少数品牌的变频器只有其中的一种方式。 在一些控制要求不十分严格的系统中，有时仅使用 PI 控制功能、不启动 D 功能就能满足需要，这样的系统调试过程比较简单。PID功能与应用 3 目标信号与反馈信号 欲使变频系统中的某一个物理量稳定在预期的目标值上，变频器的 PID 功能电路将反馈信号与目标信号不断地进行比较，并根据比较结果来实时地调

12、整输出频率和电动机的转速。所以，变频器的 PID 控制至少需要两种控制信号：目标信号和反馈信号。这里所说的目标信号是某物理量预期稳定值所对应的电信号，亦称目标值或给定值；而该物理量通过传感器测量到的实际值对应的电信号称为反馈信号，亦称反馈量或当前值。 PID 控制的功能示意图见图 2 。图中有一个 PID 开关。可通过变频器的功能参数设置使 PID 功能有效或无效。 PID 功能有效时，由 PID 电路决定运行频率； PID 功能无效时，由频率设定信号决定运行频率。 PID 开关、动作选择开关和反馈信号切换开关均由功能参数的设置决定其工作状态。PID功能与应用 以上介绍了目标信号的输入通道，接

13、着要确定目标值的大小。由于目标信号和反馈信号通常不是同一种物理量。难以进行直接比较，所以，大多数变频器的目标信号都用传感器量程的百分数来表示。例如，某储气罐的空气压力要求稳定在 1 2MPa ，压力传感器的量程为 2MPa ，则与 1 2MPa 对应的百分数为 60 ，目标值就是 60 。而有的变频器的参数列表中，有与传感器量程上下限值对应的参数，例如富士 P11S 变频器，将参数 E40( 显示系数 A) 设为 2 ，即压力传感器的量程上限 2MPa ：参数 E41( 显示系数 B) 设为 0 ，即量程下限为 0 ，则目标值为 1 2 。即压力稳定值为 1 2 MPa 。目标值即是预期稳定值

14、的绝对值。PID功能与应用 (1) 比例增益 P 变频器的 PID 功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的，一方面，我们希望目标信号和反馈信号无限接近，即差值很小，从而满足调节的精度：另一方面，我们又希望调节信号具有一定的幅度，以保证调节的灵敏度。解决这一矛盾的方法就是事先将差值信号进行放大。比例增益 P 就是用来设置差值信号的放大系数的。任何一种变频器的参数 P 都给出一个可设置的数值范围，一般在初次调试时， P 可按中间偏大值预置或者暂时默认出厂值，待设备运转时再按实际情况细调PID功能与应用 (2) 积分时间 如上所述比例增益 P 越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电

15、路都有惯性，调节结果达到最佳值时不能立即停止，导致“超调”，然后反过来调整，再次超调，形成振荡。为此引入积分环节 I ，其效果是，使经过比例增益 P 放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大 ( 或减小 ) ，从而减缓其变化速度，防止振荡。但积分时间 I 太长，又会当反馈信号急剧变化时，被控物理量难以迅速恢复。因此， I 的取值与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，积分时间应短些；拖动系统的时间常数较大时，积分时间应长些。PID功能与应用 (3) 微分时间 D 微分时间 D 是根据差值信号变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。 D 的取值也与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，微分时间应短些；反之，拖动系统的时间常数较大时， 微分时间应长些。PID功能与应用 (4)P 、 I 、 D 参数的调整原则 P 、 I 、 D 参数的预置是相辅相成的，运行现场应根据实际情况进行如下细调：被控物理量在目标值附近振荡，首先加大积分时间 I ，如仍有振荡，可适当减小比例增益 P 。被