变频器控制模式和容量的选择应用基础培训讲义课件

王老师老师课内容前言《变频器发展简介》第1章《变频器控制模式和容量的选择》第2章《变频器基本功能》第3章《工程应用》第4章《变频器安装及接线》第5章《变频器故障诊断》第6章《变频器内部结构》第7章《变频器测量与维修》2讲课内容前言《变频器发展简介》2前言-变频器发展简介1.变频器的发展历程19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机，60—70%的电能被各种电动机所利用，其中80%的电能被交流电动机所利用，20%的电能被直流电动机所利用。直流电动机结构复杂，用电刷导电，但调速性能良好，在近百年间直流电动机在调速领域一统天下。三相异步电动机结构简单，工作可靠，但调速困难。3前言-变频器发展简介1.变频器的发展历程3前言-变频器发展简介人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，但因技术问题难以实现。进入20世纪70年代，电力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展，为变频器的诞生奠定了基础。就在此时，中东战争爆发，一场石油危机席卷全球，节约能源成了当务之急。人们首先发现风机和泵类是用异步电动机恒速拖动，用阀门和挡板控制流量，浪费极大。如果采用调速控制，可以大大节约电能。由于有了物质基础和社会需要，第一代模拟控制变频器诞生了。用在风机和水泵上，节能高达20%—40%。前言-变频器发展简介人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，4前言-变频器发展简介2.现代变频器的特点现在的变频器早已经由模拟控制发展为计算机控制，而计算机控制可以进行功能预置、联网控制，使它的应用范围越来越广。已经由最初的单机调速，发展为现在的闭环调速系统；联网控制；组成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机调速系统，目前还没有任何一种交流调速系统能取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流电动机，使控制系统的可靠性大大提高。5前言-变频器发展简介2.现代变频器的特点5前言-变频器发展简介3.变频器应用节能应用：仍然是变频器应用的目的之一，主要应用于风机和泵类负载。在其他应用领域，当输出电压比额定电压低时，也具有节能效果。工艺控制应用：为了满足负载的调速要求而采用变频调速。他可提升产品质量、减轻人工劳动强度、提高生产效率和成品率。柔性控制应用：在复杂的传动流水线上，多台电动机由变频器驱动，而变频器由上位机控制，组成无人操作的自动化流水线。6前言-变频器发展简介3.变频器应用6前言-变频器发展简介4.变频器的发展趋势1）向专用型方向发展专用变频器是变频器的发展方向，是根据某种具体应用专门设计。具有安装调试方便、成本低等优点。2）向多用途方向发展优化控制技术：变频器已由最初的U/f模拟控制，发展为转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等多种控制方式，应用更加方便。向高压、大容量方向发展大容量、高耐压开关器件的开发，为高压变频器奠定了基础。发电厂、炼钢，供排水公司等，所用的10kV高压变频器，容量有的已超过几千KVA。7前言-变频器发展简介4.变频器的发展趋势7前言-变频器发展简介3）向智能化、个性化方向发展智能IC卡参数的存取方式；PDA（个人数字助理）界面，采用PDA界面的变频器，省去了变频器与计算机之间的布线，可直接在PDA上进行参数编程、故障诊断和数据监视。如施耐德的ATV71变频器。高功率变频器模块的立体封装形式，立体封装形式已能将IGBT、电流电压温度传感器、保护回路、直流回路、散热装置和强制风冷的电路组合在一起。冷却效果好，功率密度高。前言-变频器发展简介3）向智能化、个性化方向发展8前言-变频器发展简介5.本课程的任务我们工作在现场的变频器技术人员主要任务是：1）根据本企业的要求能正确的设计、选用、安装、调试变频器；2）能正确使用变频器，能进行日常的变频器维护维修工作。3）能根据故障现象分析确诊变频器控制系统的故障范围，并能排除变频器的非硬件故障和外围电路故障。前言-变频器发展简介5.本课程的任务9第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1电动机与变频器1.1.1变频器与电动机的关系变频器从输入端看：输入的是工频三相交流电；从输出端看：输出的是频率和电压可调的交流电，控制电动机工作。变频器是电动机和电源之间的一个中间控制环节，变频器和电动机要匹配，变频器的输出特性和功能参数必须与电动机的工作特性相吻合。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1电动机与变频器10第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.2三相异步感应交流电动机的工作原理1.旋转磁场现象：用手转动马蹄形磁铁笼型转子就会跟着一起旋转。

原理：在转动马蹄形磁铁时，磁铁和笼型转子有了相对运动，笼型转子导线切割磁力线产生感应电流；该电流又和旋转磁场相互作用，产生感应电磁力，该电磁力使转子产生电磁转矩，随着磁场的转动方向而转动。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.2三相异步感应交11第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转速差Δn转子要想随着旋转磁场一起转动，转子和旋转磁场必须维持一定的转速差，转子导线中才能产生感应电流，由感应电流产生电磁转矩，转子才能转动。转速差是电动机正常工作的保证。实验证明，在额定转矩情况下，转速差Δn和转矩T成正比。即

Δn

∝T转速差为：式中，Δn——转速差，单位r/nim

n1——旋转磁场转速，单位r/nim

n——电动机转子转速，单位r/nim第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转速差Δn12第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机的旋转磁场3.电动机旋转磁场与转速1）旋转磁场第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机的旋转磁场3.电动机13第一章：变频器控制模式和容量的选择2）旋转磁场的转速即p=1：电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过一周。对50Hz工频交流电而言，旋转磁场每秒在空间旋转50周，n1=60f1=60×50r/min=3000r/min。

p=2：电流变化一周，旋转磁场只转过0.5周，比磁极对数p=1情况下的转速慢了一半，即n1=60f1/2=1500r/min。p=3：电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周，即n1=60f1/3=1000r/min。以此类推，当旋转磁场有p对磁极，旋转磁场的转速为式中，f1——电源频率，单位Hz,

P——磁极对数，P=1,2,3….第一章：变频器控制模式和容量的选择2）旋转磁场的转速14第一章：变频器控制模式和容量的选择4.转差率s转速差是一个绝对差值（在额定状态），对于一台具体的电动机，有一个确定的Δn。为了表示转速差和同步转速的关系，我们取比值

S—转差率，是分析电动机转速和转矩的一个重要公式。5.转子转差频率f2当电动机的转速差为Δn时，转子转差频率为f2，f2也是转子导线感应电流的频率，其值为第一章：变频器控制模式和容量的选择4.转差率s15第一章：变频器控制模式和容量的选择例一：有一4极和6极电动机，功率均为7kW，转速分别为1460r/min和970r/min，请计算两电动机的额定转差频率和额定转矩。当电动机启动时，频率上升到多少Hz时电动机达到额定转矩。解：1)4极电动机的转速差为（1500—1460）r/min=40r/min，转差频率为f=P△n/60=2×40/60=1.33Hz

2）4极电动机的额定转矩为根据功率公式有：TM=9550P/n=9550×7/1460=46N.m即变频器的频率从0上升到1.33Hz时，电动机转子达到额定转矩46N.m。第一章：变频器控制模式和容量的选择例一：有一4极和6极电动机16第一章：变频器控制模式和容量的选择3)6极电动机的转速差为△n=（1000—970）r/min=30r/min转差频率为f2=P△n/60=3×30/60=1.5Hz

4）6极电动机额定转矩为

TM=9550P/n=9550×7/970=69N.m当变频器的频率从0上升到1.5Hz时，电动机转子达到额定转矩69N.m。当变频器的频率上升到1.5Hz时，如果此时电动机的负载转矩小于69N.m，转子转动；如果负载转矩大于69N.m，此时转子不转动。第一章：变频器控制模式和容量的选择3)6极电动机的转速差为17第一章：变频器控制模式和容量的选择6.电动机转速转矩（电流）特性曲线1）由特性曲线可见，当电动机的同步转速n1下降时，电动机的输出转速下降，但△n不变，当n1=△n，电动机输出转速n=0，电动机输出转矩为额定转矩TN。2）当转矩在额定值左右变化时，△n也在额定值左右变化。第一章：变频器控制模式和容量的选择6.电动机转速转矩（电流）18第一章：变频器控制模式和容量的选择案例1：有一高炉上料小车，电动机工作在额定转矩状态。为了防止停止时小车下滑，采用机械抱闸机构。该系统采用4极电动机，n=1460r/min；设置变频器抱闸频率为3Hz时，电动机起动时过流跳闸，设置为0.5Hz时，制动时有溜钩现象。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例1：有一高炉上料小车，19第一章：变频器控制模式和容量的选择案例分析：电动机额定转速差：额定转差频率f2：因为电动机Δn

∝T，而T

∝I，则电动机的转差频率正比于定子额定电流，即f2∝I，当上升f2，I上升；当f2下降，I下降。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例分析：20第一章：变频器控制模式和容量的选择变频器的输出频率为1.33Hz时电动机达到额定转矩，应该松闸，当变频器输出频率为3Hz时，电动机的转矩大大高于了额定转矩，故引起过流跳闸。当频率低于1.33Hz，电动机转矩已小于额定转矩，产生溜钩。电动机如果有抱闸系统，抱闸(松闸)频率理论上应等于转差频率，抱闸频率设置高，起动过流，松闸频率设置低，停机有溜钩现象。因为电动机在低速时转矩不足，抱闸(松闸)频率要比理论值稍高一些，但不能高出很多。第一章：变频器控制模式和容量的选择变频器的输出频率为1.3321第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.3三相异步电动机的电磁特性与基本U/f控制给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为：E1=4.44K1N1f1Φm

式中,E1——定子绕组的感应电动势有效值。

K1——定子绕组的绕组系数，K1<1，为常数。

N1——定子每相绕组的匝数。为常数。

f1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率。

Φm——旋转磁场的主磁通,大小和定子电流成正比，为了保证电动机工作在额定电流状态，Φm也为常数。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.3三相异步电动22第一章：变频器控制模式和容量的选择由于ΔU很小，当U1较高时，ΔU可忽略，有U1

≈E1=4.44K1N1f1Φm式中，K1、N1、Φm均为常数，上式可改写为：

为了保持等式右边为常数，如果改变f1，U1也必须同时改变。

U1上升，f1上升，U1下降，f1下降，即U1/f1=常数，这就是变频器的基本U/f控制模式。第一章：变频器控制模式和容量的选择由于ΔU很小，当U1较高时23第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.4三相异步电动机变频调速1.基频以下的恒磁通变频调速电网50Hz交流电称为基频，在50Hz以下调速时，称为基频以下调速。基频以下调速具有恒磁通特性。由于Φm恒定，电磁转矩Tm恒定，电动机属于“恒转矩”调速。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.4三相异步电动机24第一章：变频器控制模式和容量的选择当ƒ1较低时，U1亦较低，电阻R1上的电压已不可忽略，它使定子电流下降，从而使Φm减小，这将引起低速时的输出转矩减小（见图）。转矩补偿：为补偿低速时转矩不足，在低频时提升定子电压U1，补偿曲线如下图中曲线“2”。所有变频器都有转矩补偿功能。第一章：变频器控制模式和容量的选择当ƒ1较低时，U1亦较低，25第一章：变频器控制模式和容量的选择2．基频以上的变频调速当电动机工作在基频（额定频率）以上时，由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率在额定值以上升高时，定子电压不变，保持在额定值。Φm随着ƒ1的升高而下降，电动机的转矩亦随着频率的升高而下降。因为电动机输出功率为p=nT转速升高，转矩下降，乘积不变，即基频以上的变频调速属于“恒功率”调速。第一章：变频器控制模式和容量的选择2．基频以上的变频调速26第一章：变频器控制模式和容量的选择3.应用选择1）基频以下调速绝大部分传动系统采用基频以下调速方式。由于该传动方式电动机输出转矩恒定，当转速下降时，电动机的输出功率下降。为了充分利用电动机的容量，当负载的转速较低时，要考虑通过减速器提高电动机的转速，以提高电动机的输出功率，降低电动机和变频器的功率裕量。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.应用选择27第一章：变频器控制模式和容量的选择2）基频以上调速当负载为高速设备或恒功率调速负载，可考虑变频器超频工作。如内圆磨床的磨头电动机，转速在每分钟上万转，可采用变频高速电动机驱动，简化传动环节。还有一类负载，即需要电动机调速，又需要电动机功率恒定。如变速车床，在调速的过程中要保持电动机输出功率不变，这种场合也可采用超频工作。第一章：变频器控制模式和容量的选择2）基频以上调速28第一章：变频器控制模式和容量的选择案例2：有一车床调速系统，主轴转速400—600r/min，消耗功率4.5kW(恒功率负载)，请选择调速方案。案例分析：选择6极5kW电动机，电动机额定转速960r/min。当电动机输出额定转速时，主轴转速为400r/min，传动比=960/400=2.4(为降速传动机构)。当主轴转速为600r/min时，电动机的转速为：600r/min×2.4=1440r/min。即电动机超频工作。因电动机超频工作时输出为恒功率，所以车床主轴在400—600r/min变化时可得到恒功率。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例2：有一车床调速系统，29第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.5三相异步电动机的机械特性电动机的机械特性就是转速和转矩之间的关系。当电动机的转速和转矩在额定值附近变化时，基本上成正比关系，即

Δn

∝T1.电动机有较强的机械硬度当转矩大范围变化时，转速的变化范围较小，速度稳定性好。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.5三相异步电动30第一章：变频器控制模式和容量的选择2.有较强的过载能力TN为额定转矩，TM为最大转矩，过载能力定义为：

λ=TM/TNλ—过载能力，一般为1.8—2.2倍。当负载转矩大于λ，电动机堵转。3.起动转矩变频器因为低频起动，起动转矩TST可达最大转矩TM。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.有较强的过载能力31第一章：变频器控制模式和容量的选择3.电动机机械特性应用1）机械特性较硬因为机械特性较硬，可广泛应用于对转速精度要求不高的开环控制(变频器基本U/f开环控制)。2）电动机和变频器容量的选择在波动或冲击性负载，电动机的容量可以按负载的平均功率选取(最大冲击负载不能使电动机堵转)；但变频器的容量按负载的瞬时冲击功率选取，且容量不能大于电动机容量的2倍(因λ=

1.8—2.2倍)。3）因为电动机存在转速差Δn，转速n随负载转矩T的变化而变化，在速度精确控制中要引入反馈环节。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.电动机机械特性应用32第一章：变频器控制模式和容量的选择案例3：有一30kW负载设备，工作电流58A，为冲击性负载。冲击电流峰值达110A(作用时间10—30s)，请选择电动机和变频器容量。电动机选择：因为电动机有2倍的过载能力，容量按平均电流选取，取30kW。变频器选择：变频器因为过载能力差(150%，时间20—30s)，按瞬时功率选。选60kW。图冲击性负载第一章：变频器控制模式和容量的选择案例3：有一30kW负载设33第一章：变频器控制模式和容量的选择4.笼型转子感应电动机

第一章：变频器控制模式和容量的选择4.笼型转子感应电动机34第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特点：转子导线电阻很小，电动机的机械特性很硬，广泛用于各种传动中。第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特点：35第一章：变频器控制模式和容量的选择5.绕线式转子第一章：变频器控制模式和容量的选择5.绕线式转子36第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特性：电动机的转子电阻可调，通过改变转子电阻，可改变电动机的机械特性。应用：取得最大起动转矩，进行调速；利用下垂特性平衡多台电动机驱动同一负载的输出转矩。缺点：转子电阻消耗大量的电能，操作复杂，故障率高。该电动机广泛用于桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等。第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特性：37第一章：变频器控制模式和容量的选择6.变频器专用电动机1）变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因为电动机是通过自身风冷散热，低速时因电流不减，发热量不减，电动机发热严重(变频器输出频率低于40Hz时，电动机散热能力下降一半)。2）由于变频器输出的是PWM波，对电动机的耐压有更高要求。3）变频电动机特点：采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证电机在不同转速下均有较好的冷却效果电机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命。配置深沟槽滚球轴承使得电机寿命大大延长。第一章：变频器控制模式和容量的选择6.变频器专用电动机38第一章：变频器控制模式和容量的选择4）专用电动机选择①工作频率高于50Hz，到高达100Hz。②工作频率低于40Hz以下，严重散热不良时。③调速比大于或等于10，且频繁变化。④因传动需要，更适合用专用电动机的场合。第一章：变频器控制模式和容量的选择4）专用电动机选择39第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2变频器的控制模式1.2.1变频器的分类按变换环节分：交-直-交型和交-交型按改变变频器输出电压的方法分：PAM型和PWM型2.按电压的等级分：低压变频器和高压大容量变频器。类型有高-低-高型和直接高压型。3.按滤波方式分：电流型和电压型。4.按用途分：专用型通用型高频变频器。5.按输入电源分：单相变频器和三相变频器。6.按内部控制模式分：U/f正弦脉宽调制模式、转差频率控制模式、矢量控制模式和直接转矩控制模式变频器第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2变频器的控制模式40第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.2基本U/ƒ控制模式问题的提出：在工程中，有些负载需要调速，但速度控制精度要求不高。如搅拌机，工作时需要改变速度的大小和方向，但对速度的精度没有要求。这一类负载变频器可以开环控制，连接方法见下图。控制特点：基本U/ƒ变频器通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即即控制U/ƒ=常数。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.2基本U/ƒ控制41第一章：变频器控制模式和容量的选择

性能特点：性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，但速度控制的精度不高。适用于对速度精度要求较低的场合。低频稳定性较差，转矩不足，低速运行时需要进行转矩补偿。该变频器为开环控制，安装调试很方便，能满足很多场合的应用。第一章：变频器控制模式和容量的选择性能特点：性价比高，42第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.3转差频率控制模式（又称U/f闭环控制变频器）1.问题的提出：在过程控制中，需要电动机的转速与电动机的控制物理量成比例。如恒压供水控制，为了保证水泵的压力恒定，当用水量大造成压力下降时，要控制水泵加速；当用水量少造成压力升高时，要控制水泵减速。水泵的升速或减速必须将压力信号反馈给变频器，变频器才能根据反馈的压力信号对水泵的转速进行控制。由此可见，变频器要想进行过程闭环控制，其内部要设置闭环控制环节，外部要设闭环反馈输入端子。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.3转差频率控制43第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转差频率控制原理变频器在进行过程控制中，改变电动机的转速是通过控制转差频率实现的。控制原理：电动机由于存在转速差Δn，且转速差Δn和转矩T成正比，当改变变频器的输出频率，使变频器的转速差Δn改变时，电动机的输出转矩T改变，电动机的输出转速改变。就是通过控制变频器的转差Δn，来控制电动机的转矩，达到控制电动机转速的目的。这就是转差频率控制原理。由于转差频率控制需要检出电动机的转速，因此必须闭环控制。在变频器内部，我们就是通过给定信号和反馈信号的比较差值，来控制变频器的Δn，即控制变频器的输出频率。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转差频率控制原理44第一章：变频器控制模式和容量的选择3.转差频率闭环控制(PID控制)1)电路结构变频器内设：比较电路和PID控制电路，处理目标信号和反馈信号以及加减速时间的控制。变频器外设：目标量给定端子和反馈端子，信号转换传感器。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.转差频率闭环控制(P45第一章：变频器控制模式和容量的选择2）工作原理我们设定一个目标量(等同于设备想得到的压力值的电信号)，传感器将设备的压力按比例转化为电信号，反馈回变频器，反馈量和目标量进行比较：当反馈量小于目标量，变频器控制Δn上升，转矩随之上升，电动机的转速随之上升；反之，Δn下降，转矩随之下降，电动机的转速随之下降。使电动机的实际转速按给定目标量的要求转动(反馈闭环控制，反馈信号取自什么量，就稳定什么量).第一章：变频器控制模式和容量的选择2）工作原理46第一章：变频器控制模式和容量的选择3）PID控制可以稳定过程量、也可以稳定电动机转速PID进行过程量控制，可以稳定过程量。传感器采用模拟传感器，将压力、速度等物理量转化为模拟电压或电流信号，反馈给变频器。PID进行电动机转速控制，一般采用数字编码器取回反馈信号。第一章：变频器控制模式和容量的选择3）PID控制可以稳定过47第一章：变频器控制模式和容量的选择4）转差频率控制和U/ƒ控制功能上的区别①

U/ƒ控制变频器内部不用设置PID控制功能，不用设置反馈端子。而转差频率控制在变频器的内部要设比较电路和PID控制电路。如果用U/f控制变频器实现闭环控制，要在变频器之外配置PID控制板。②现在的变频器，都将基本U/ƒ控制和PID控制功能做在同一变频器中，作为普通变频器供应。第一章：变频器控制模式和容量的选择4）转差频率控制和U/ƒ控48第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.4矢量控制变频器1.问题的提出现代控制的要求：精密机床要求加工精度达到1毫米的百分之几；重型铣床的转速高600mm/min，低2mm/min，高低速比300倍；几千千瓦轧钢电动机在不到1s内完成从正转到反转的全部过程；薄板高速轧机轧制速度达37m/s以上，而厚度误差小于1%；日产400t新闻纸的高速造纸机，速度达1000m/min，速度误差小于0.01%；上述控制系统量化了的性能指标，可概括为对系统的控制要求：1）调速性——有良好的调速性能，很宽的调速范围。2）稳速性——以一定的速度精度在所需速度下稳定运行。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.4矢量控制变频器49第一章：变频器控制模式和容量的选择3）加减速的快速性——加减速度快，在系统受到干扰时恢复的快。快速性就是电动机速度的变化跟随控制信号变化的程度。当变频器的输出跟不上信号的变化时，要产生废品。转差频率控制由于加减速的快速性较差，不能适应高控制精度设备的要求。第一章：变频器控制模式和容量的选择3）加减速的快速性——加减50第一章：变频器控制模式和容量的选择2.直流电动机和交流电动机的比较

直流电动机：调速精度高、快速性好。

原因：励磁和电枢两个绕组分开控制，磁场正交，分别调整两个绕组都可以调速，互不干扰。转子转矩和电枢电流成正比。转矩公式为式中：T—转矩，CT—电动机常数，—磁通，由励磁绕组决定Ia—电枢电流。当CT和一定，T和Ia成正比。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.直流电动机和交流电动机51第一章：变频器控制模式和容量的选择交流电动机：快速性不好。原因：励磁和转子电流只有一个，不能分开控制，转子的转矩和定子电流不成正比，控制特性复杂，远不如直流电动机。转矩公式为式中，CT——电机常数，——定子磁通，I2——转子电流，——转子功率因数。由式中可见，除了CT为常数，其它量都要随者定子电流的变化而变化，而且不是线性关系。第一章：变频器控制模式和容量的选择交流电动机：快速性不好。52第一章：变频器控制模式和容量的选择3.矢量控制变频器的控制方法为了使交流电动机具有直流电动机的控制特性，采取交流电动机模拟直流电动机的控制方法来进行控制。1）将控制信号按直流电动机的控制方法分解为励磁信号和电枢信号；2）再将

和

信号按三相交流电动机的控制要求变换为三相交流电控制信号，驱动变频器的输出逆变电路输出三相交流电。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.矢量控制变频器的控制方53第一章：变频器控制模式和容量的选择4.矢量控制框图第一章：变频器控制模式和容量的选择4.矢量控制框图54第一章：变频器控制模式和容量的选择矢量控制分有传感器和无传感器两种控制方式。第一章：变频器控制模式和容量的选择矢量控制分有传感器和无传感55第一章：变频器控制模式和容量的选择

6.矢量变频器控制特点：1）矢量控制是对电动机的转速（转矩）进行控制，不能对电动机的间接控制量进行控制，即不能进行过程控制。2）一台变频器只能控制一台电动机。3）矢量控制既能控制电动机的电流幅值，同时又能控制电流的相位(矢量控制名称的由来)，所以快速性好。★性能特点：可从零转速进行控制，调速范围宽；可对转矩进行精确控制，系统响应速度快，速度控制精度高。4）开环控制适应于一般控制，闭环适应于位置控制。5）矢量控制因为要满足电动机的快速性，所以相同功率的变频器要比其它控制模式的变频器输出功率大，过载能力强，价格高。第一章：变频器控制模式和容量的选择6.矢量变频器控制特56第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.5直接转矩控制方式变频器直接转矩控制技术，英语称为DSC或DTC控制，是继矢量控制技术之后又一种具有高控制性能的交流调速技术。直接转矩控制是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（Band-Band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的转差范围内，转差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。直接转矩控制完成了交流调速的又一次飞跃。

直接转矩控制也是一对一控制，不能一台变频器控制多台电动机，且不能用于过程控制。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.5直接转矩57第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.6本章总结1.转速差和转差率的应用转速差：转差率：S=

Δn/n1=转差频率：转速差Δn和转矩T成正比，是分析电动机特性的依据；转差频率可用于变频器抱闸和松闸频率的计算，变频器的起动频率计算等。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.6本章总结58第一章：变频器控制模式和容量的选择2.电动机机械特性是选用电动机的依据，因λ=1.8—2.2，电动机容量按负载平均功率选，变频器因过载能力差，容量按负载的瞬时功率选，变频器的容量不能超过电动机容量的2倍。3.基本U/f控制应用于对速度控制精度要求较低的场合，是开环控制。低频起动力矩不足，一般需要进行低频转矩提升。4.转差频率控制（PID控制）该控制方式是闭环控制，主要应用于过程控制或电动机的稳速控制。反馈信号取自什么量，就稳定什么量。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.电动机机械特性59第一章：变频器控制模式和容量的选择5.矢量控制是交流电动机模拟直流电动机进行控制，即控制电流的幅值，又控制电流的相位，因此控制精度高、快速性好。该控制方式是闭环控制，分为有传感器和无传感器两种应用方式。矢量控制是对电动机的控制，不能应用于过成控制。6.直接转矩控制和矢量控制应用基本相同，低速时有脉动，不如矢量控制应用应用普遍。第一章：变频器控制模式和容量的选择5.矢量控制60演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！61王老师老师课内容前言《变频器发展简介》第1章《变频器控制模式和容量的选择》第2章《变频器基本功能》第3章《工程应用》第4章《变频器安装及接线》第5章《变频器故障诊断》第6章《变频器内部结构》第7章《变频器测量与维修》63讲课内容前言《变频器发展简介》2前言-变频器发展简介1.变频器的发展历程19世纪末发明了三相交流电和三相异步电动机，60—70%的电能被各种电动机所利用，其中80%的电能被交流电动机所利用，20%的电能被直流电动机所利用。直流电动机结构复杂，用电刷导电，但调速性能良好，在近百年间直流电动机在调速领域一统天下。三相异步电动机结构简单，工作可靠，但调速困难。64前言-变频器发展简介1.变频器的发展历程3前言-变频器发展简介人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，但因技术问题难以实现。进入20世纪70年代，电力电子和微电子技术有了突飞猛进的发展，为变频器的诞生奠定了基础。就在此时，中东战争爆发，一场石油危机席卷全球，节约能源成了当务之急。人们首先发现风机和泵类是用异步电动机恒速拖动，用阀门和挡板控制流量，浪费极大。如果采用调速控制，可以大大节约电能。由于有了物质基础和社会需要，第一代模拟控制变频器诞生了。用在风机和水泵上，节能高达20%—40%。前言-变频器发展简介人们早就知道交流电动机改变频率可以调速，65前言-变频器发展简介2.现代变频器的特点现在的变频器早已经由模拟控制发展为计算机控制，而计算机控制可以进行功能预置、联网控制，使它的应用范围越来越广。已经由最初的单机调速，发展为现在的闭环调速系统；联网控制；组成柔性控制系统等。它是目前最好的异步电动机调速系统，目前还没有任何一种交流调速系统能取代变频器。它在很多应用领域已经取代了直流电动机，使控制系统的可靠性大大提高。66前言-变频器发展简介2.现代变频器的特点5前言-变频器发展简介3.变频器应用节能应用：仍然是变频器应用的目的之一，主要应用于风机和泵类负载。在其他应用领域，当输出电压比额定电压低时，也具有节能效果。工艺控制应用：为了满足负载的调速要求而采用变频调速。他可提升产品质量、减轻人工劳动强度、提高生产效率和成品率。柔性控制应用：在复杂的传动流水线上，多台电动机由变频器驱动，而变频器由上位机控制，组成无人操作的自动化流水线。67前言-变频器发展简介3.变频器应用6前言-变频器发展简介4.变频器的发展趋势1）向专用型方向发展专用变频器是变频器的发展方向，是根据某种具体应用专门设计。具有安装调试方便、成本低等优点。2）向多用途方向发展优化控制技术：变频器已由最初的U/f模拟控制，发展为转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等多种控制方式，应用更加方便。向高压、大容量方向发展大容量、高耐压开关器件的开发，为高压变频器奠定了基础。发电厂、炼钢，供排水公司等，所用的10kV高压变频器，容量有的已超过几千KVA。68前言-变频器发展简介4.变频器的发展趋势7前言-变频器发展简介3）向智能化、个性化方向发展智能IC卡参数的存取方式；PDA（个人数字助理）界面，采用PDA界面的变频器，省去了变频器与计算机之间的布线，可直接在PDA上进行参数编程、故障诊断和数据监视。如施耐德的ATV71变频器。高功率变频器模块的立体封装形式，立体封装形式已能将IGBT、电流电压温度传感器、保护回路、直流回路、散热装置和强制风冷的电路组合在一起。冷却效果好，功率密度高。前言-变频器发展简介3）向智能化、个性化方向发展69前言-变频器发展简介5.本课程的任务我们工作在现场的变频器技术人员主要任务是：1）根据本企业的要求能正确的设计、选用、安装、调试变频器；2）能正确使用变频器，能进行日常的变频器维护维修工作。3）能根据故障现象分析确诊变频器控制系统的故障范围，并能排除变频器的非硬件故障和外围电路故障。前言-变频器发展简介5.本课程的任务70第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1电动机与变频器1.1.1变频器与电动机的关系变频器从输入端看：输入的是工频三相交流电；从输出端看：输出的是频率和电压可调的交流电，控制电动机工作。变频器是电动机和电源之间的一个中间控制环节，变频器和电动机要匹配，变频器的输出特性和功能参数必须与电动机的工作特性相吻合。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1电动机与变频器71第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.2三相异步感应交流电动机的工作原理1.旋转磁场现象：用手转动马蹄形磁铁笼型转子就会跟着一起旋转。

原理：在转动马蹄形磁铁时，磁铁和笼型转子有了相对运动，笼型转子导线切割磁力线产生感应电流；该电流又和旋转磁场相互作用，产生感应电磁力，该电磁力使转子产生电磁转矩，随着磁场的转动方向而转动。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.2三相异步感应交72第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转速差Δn转子要想随着旋转磁场一起转动，转子和旋转磁场必须维持一定的转速差，转子导线中才能产生感应电流，由感应电流产生电磁转矩，转子才能转动。转速差是电动机正常工作的保证。实验证明，在额定转矩情况下，转速差Δn和转矩T成正比。即

Δn

∝T转速差为：式中，Δn——转速差，单位r/nim

n1——旋转磁场转速，单位r/nim

n——电动机转子转速，单位r/nim第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转速差Δn73第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机的旋转磁场3.电动机旋转磁场与转速1）旋转磁场第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机的旋转磁场3.电动机74第一章：变频器控制模式和容量的选择2）旋转磁场的转速即p=1：电流变化一个周期，旋转磁场正好在空间转过一周。对50Hz工频交流电而言，旋转磁场每秒在空间旋转50周，n1=60f1=60×50r/min=3000r/min。

p=2：电流变化一周，旋转磁场只转过0.5周，比磁极对数p=1情况下的转速慢了一半，即n1=60f1/2=1500r/min。p=3：电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周，即n1=60f1/3=1000r/min。以此类推，当旋转磁场有p对磁极，旋转磁场的转速为式中，f1——电源频率，单位Hz,

P——磁极对数，P=1,2,3….第一章：变频器控制模式和容量的选择2）旋转磁场的转速75第一章：变频器控制模式和容量的选择4.转差率s转速差是一个绝对差值（在额定状态），对于一台具体的电动机，有一个确定的Δn。为了表示转速差和同步转速的关系，我们取比值

S—转差率，是分析电动机转速和转矩的一个重要公式。5.转子转差频率f2当电动机的转速差为Δn时，转子转差频率为f2，f2也是转子导线感应电流的频率，其值为第一章：变频器控制模式和容量的选择4.转差率s76第一章：变频器控制模式和容量的选择例一：有一4极和6极电动机，功率均为7kW，转速分别为1460r/min和970r/min，请计算两电动机的额定转差频率和额定转矩。当电动机启动时，频率上升到多少Hz时电动机达到额定转矩。解：1)4极电动机的转速差为（1500—1460）r/min=40r/min，转差频率为f=P△n/60=2×40/60=1.33Hz

2）4极电动机的额定转矩为根据功率公式有：TM=9550P/n=9550×7/1460=46N.m即变频器的频率从0上升到1.33Hz时，电动机转子达到额定转矩46N.m。第一章：变频器控制模式和容量的选择例一：有一4极和6极电动机77第一章：变频器控制模式和容量的选择3)6极电动机的转速差为△n=（1000—970）r/min=30r/min转差频率为f2=P△n/60=3×30/60=1.5Hz

4）6极电动机额定转矩为

TM=9550P/n=9550×7/970=69N.m当变频器的频率从0上升到1.5Hz时，电动机转子达到额定转矩69N.m。当变频器的频率上升到1.5Hz时，如果此时电动机的负载转矩小于69N.m，转子转动；如果负载转矩大于69N.m，此时转子不转动。第一章：变频器控制模式和容量的选择3)6极电动机的转速差为78第一章：变频器控制模式和容量的选择6.电动机转速转矩（电流）特性曲线1）由特性曲线可见，当电动机的同步转速n1下降时，电动机的输出转速下降，但△n不变，当n1=△n，电动机输出转速n=0，电动机输出转矩为额定转矩TN。2）当转矩在额定值左右变化时，△n也在额定值左右变化。第一章：变频器控制模式和容量的选择6.电动机转速转矩（电流）79第一章：变频器控制模式和容量的选择案例1：有一高炉上料小车，电动机工作在额定转矩状态。为了防止停止时小车下滑，采用机械抱闸机构。该系统采用4极电动机，n=1460r/min；设置变频器抱闸频率为3Hz时，电动机起动时过流跳闸，设置为0.5Hz时，制动时有溜钩现象。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例1：有一高炉上料小车，80第一章：变频器控制模式和容量的选择案例分析：电动机额定转速差：额定转差频率f2：因为电动机Δn

∝T，而T

∝I，则电动机的转差频率正比于定子额定电流，即f2∝I，当上升f2，I上升；当f2下降，I下降。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例分析：81第一章：变频器控制模式和容量的选择变频器的输出频率为1.33Hz时电动机达到额定转矩，应该松闸，当变频器输出频率为3Hz时，电动机的转矩大大高于了额定转矩，故引起过流跳闸。当频率低于1.33Hz，电动机转矩已小于额定转矩，产生溜钩。电动机如果有抱闸系统，抱闸(松闸)频率理论上应等于转差频率，抱闸频率设置高，起动过流，松闸频率设置低，停机有溜钩现象。因为电动机在低速时转矩不足，抱闸(松闸)频率要比理论值稍高一些，但不能高出很多。第一章：变频器控制模式和容量的选择变频器的输出频率为1.3382第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.3三相异步电动机的电磁特性与基本U/f控制给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为：E1=4.44K1N1f1Φm

式中,E1——定子绕组的感应电动势有效值。

K1——定子绕组的绕组系数，K1<1，为常数。

N1——定子每相绕组的匝数。为常数。

f1——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率。

Φm——旋转磁场的主磁通,大小和定子电流成正比，为了保证电动机工作在额定电流状态，Φm也为常数。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.3三相异步电动83第一章：变频器控制模式和容量的选择由于ΔU很小，当U1较高时，ΔU可忽略，有U1

≈E1=4.44K1N1f1Φm式中，K1、N1、Φm均为常数，上式可改写为：

为了保持等式右边为常数，如果改变f1，U1也必须同时改变。

U1上升，f1上升，U1下降，f1下降，即U1/f1=常数，这就是变频器的基本U/f控制模式。第一章：变频器控制模式和容量的选择由于ΔU很小，当U1较高时84第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.4三相异步电动机变频调速1.基频以下的恒磁通变频调速电网50Hz交流电称为基频，在50Hz以下调速时，称为基频以下调速。基频以下调速具有恒磁通特性。由于Φm恒定，电磁转矩Tm恒定，电动机属于“恒转矩”调速。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.4三相异步电动机85第一章：变频器控制模式和容量的选择当ƒ1较低时，U1亦较低，电阻R1上的电压已不可忽略，它使定子电流下降，从而使Φm减小，这将引起低速时的输出转矩减小（见图）。转矩补偿：为补偿低速时转矩不足，在低频时提升定子电压U1，补偿曲线如下图中曲线“2”。所有变频器都有转矩补偿功能。第一章：变频器控制模式和容量的选择当ƒ1较低时，U1亦较低，86第一章：变频器控制模式和容量的选择2．基频以上的变频调速当电动机工作在基频（额定频率）以上时，由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率在额定值以上升高时，定子电压不变，保持在额定值。Φm随着ƒ1的升高而下降，电动机的转矩亦随着频率的升高而下降。因为电动机输出功率为p=nT转速升高，转矩下降，乘积不变，即基频以上的变频调速属于“恒功率”调速。第一章：变频器控制模式和容量的选择2．基频以上的变频调速87第一章：变频器控制模式和容量的选择3.应用选择1）基频以下调速绝大部分传动系统采用基频以下调速方式。由于该传动方式电动机输出转矩恒定，当转速下降时，电动机的输出功率下降。为了充分利用电动机的容量，当负载的转速较低时，要考虑通过减速器提高电动机的转速，以提高电动机的输出功率，降低电动机和变频器的功率裕量。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.应用选择88第一章：变频器控制模式和容量的选择2）基频以上调速当负载为高速设备或恒功率调速负载，可考虑变频器超频工作。如内圆磨床的磨头电动机，转速在每分钟上万转，可采用变频高速电动机驱动，简化传动环节。还有一类负载，即需要电动机调速，又需要电动机功率恒定。如变速车床，在调速的过程中要保持电动机输出功率不变，这种场合也可采用超频工作。第一章：变频器控制模式和容量的选择2）基频以上调速89第一章：变频器控制模式和容量的选择案例2：有一车床调速系统，主轴转速400—600r/min，消耗功率4.5kW(恒功率负载)，请选择调速方案。案例分析：选择6极5kW电动机，电动机额定转速960r/min。当电动机输出额定转速时，主轴转速为400r/min，传动比=960/400=2.4(为降速传动机构)。当主轴转速为600r/min时，电动机的转速为：600r/min×2.4=1440r/min。即电动机超频工作。因电动机超频工作时输出为恒功率，所以车床主轴在400—600r/min变化时可得到恒功率。第一章：变频器控制模式和容量的选择案例2：有一车床调速系统，90第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.5三相异步电动机的机械特性电动机的机械特性就是转速和转矩之间的关系。当电动机的转速和转矩在额定值附近变化时，基本上成正比关系，即

Δn

∝T1.电动机有较强的机械硬度当转矩大范围变化时，转速的变化范围较小，速度稳定性好。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.1.5三相异步电动91第一章：变频器控制模式和容量的选择2.有较强的过载能力TN为额定转矩，TM为最大转矩，过载能力定义为：

λ=TM/TNλ—过载能力，一般为1.8—2.2倍。当负载转矩大于λ，电动机堵转。3.起动转矩变频器因为低频起动，起动转矩TST可达最大转矩TM。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.有较强的过载能力92第一章：变频器控制模式和容量的选择3.电动机机械特性应用1）机械特性较硬因为机械特性较硬，可广泛应用于对转速精度要求不高的开环控制(变频器基本U/f开环控制)。2）电动机和变频器容量的选择在波动或冲击性负载，电动机的容量可以按负载的平均功率选取(最大冲击负载不能使电动机堵转)；但变频器的容量按负载的瞬时冲击功率选取，且容量不能大于电动机容量的2倍(因λ=

1.8—2.2倍)。3）因为电动机存在转速差Δn，转速n随负载转矩T的变化而变化，在速度精确控制中要引入反馈环节。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.电动机机械特性应用93第一章：变频器控制模式和容量的选择案例3：有一30kW负载设备，工作电流58A，为冲击性负载。冲击电流峰值达110A(作用时间10—30s)，请选择电动机和变频器容量。电动机选择：因为电动机有2倍的过载能力，容量按平均电流选取，取30kW。变频器选择：变频器因为过载能力差(150%，时间20—30s)，按瞬时功率选。选60kW。图冲击性负载第一章：变频器控制模式和容量的选择案例3：有一30kW负载设94第一章：变频器控制模式和容量的选择4.笼型转子感应电动机

第一章：变频器控制模式和容量的选择4.笼型转子感应电动机95第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特点：转子导线电阻很小，电动机的机械特性很硬，广泛用于各种传动中。第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特点：96第一章：变频器控制模式和容量的选择5.绕线式转子第一章：变频器控制模式和容量的选择5.绕线式转子97第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特性：电动机的转子电阻可调，通过改变转子电阻，可改变电动机的机械特性。应用：取得最大起动转矩，进行调速；利用下垂特性平衡多台电动机驱动同一负载的输出转矩。缺点：转子电阻消耗大量的电能，操作复杂，故障率高。该电动机广泛用于桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等。第一章：变频器控制模式和容量的选择电动机特性：98第一章：变频器控制模式和容量的选择6.变频器专用电动机1）变频器在进行变频调速时，电动机的转速有时很低。因为电动机是通过自身风冷散热，低速时因电流不减，发热量不减，电动机发热严重(变频器输出频率低于40Hz时，电动机散热能力下降一半)。2）由于变频器输出的是PWM波，对电动机的耐压有更高要求。3）变频电动机特点：采用笼型结构，装有专用轴流风机，保证电机在不同转速下均有较好的冷却效果电机经过抗环境腐蚀设计能够保持较长寿命。配置深沟槽滚球轴承使得电机寿命大大延长。第一章：变频器控制模式和容量的选择6.变频器专用电动机99第一章：变频器控制模式和容量的选择4）专用电动机选择①工作频率高于50Hz，到高达100Hz。②工作频率低于40Hz以下，严重散热不良时。③调速比大于或等于10，且频繁变化。④因传动需要，更适合用专用电动机的场合。第一章：变频器控制模式和容量的选择4）专用电动机选择100第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2变频器的控制模式1.2.1变频器的分类按变换环节分：交-直-交型和交-交型按改变变频器输出电压的方法分：PAM型和PWM型2.按电压的等级分：低压变频器和高压大容量变频器。类型有高-低-高型和直接高压型。3.按滤波方式分：电流型和电压型。4.按用途分：专用型通用型高频变频器。5.按输入电源分：单相变频器和三相变频器。6.按内部控制模式分：U/f正弦脉宽调制模式、转差频率控制模式、矢量控制模式和直接转矩控制模式变频器第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2变频器的控制模式101第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.2基本U/ƒ控制模式问题的提出：在工程中，有些负载需要调速，但速度控制精度要求不高。如搅拌机，工作时需要改变速度的大小和方向，但对速度的精度没有要求。这一类负载变频器可以开环控制，连接方法见下图。控制特点：基本U/ƒ变频器通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即即控制U/ƒ=常数。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.2基本U/ƒ控制102第一章：变频器控制模式和容量的选择

性能特点：性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，但速度控制的精度不高。适用于对速度精度要求较低的场合。低频稳定性较差，转矩不足，低速运行时需要进行转矩补偿。该变频器为开环控制，安装调试很方便，能满足很多场合的应用。第一章：变频器控制模式和容量的选择性能特点：性价比高，103第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.3转差频率控制模式（又称U/f闭环控制变频器）1.问题的提出：在过程控制中，需要电动机的转速与电动机的控制物理量成比例。如恒压供水控制，为了保证水泵的压力恒定，当用水量大造成压力下降时，要控制水泵加速；当用水量少造成压力升高时，要控制水泵减速。水泵的升速或减速必须将压力信号反馈给变频器，变频器才能根据反馈的压力信号对水泵的转速进行控制。由此可见，变频器要想进行过程闭环控制，其内部要设置闭环控制环节，外部要设闭环反馈输入端子。第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.3转差频率控制104第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转差频率控制原理变频器在进行过程控制中，改变电动机的转速是通过控制转差频率实现的。控制原理：电动机由于存在转速差Δn，且转速差Δn和转矩T成正比，当改变变频器的输出频率，使变频器的转速差Δn改变时，电动机的输出转矩T改变，电动机的输出转速改变。就是通过控制变频器的转差Δn，来控制电动机的转矩，达到控制电动机转速的目的。这就是转差频率控制原理。由于转差频率控制需要检出电动机的转速，因此必须闭环控制。在变频器内部，我们就是通过给定信号和反馈信号的比较差值，来控制变频器的Δn，即控制变频器的输出频率。第一章：变频器控制模式和容量的选择2.转差频率控制原理105第一章：变频器控制模式和容量的选择3.转差频率闭环控制(PID控制)1)电路结构变频器内设：比较电路和PID控制电路，处理目标信号和反馈信号以及加减速时间的控制。变频器外设：目标量给定端子和反馈端子，信号转换传感器。第一章：变频器控制模式和容量的选择3.转差频率闭环控制(P106第一章：变频器控制模式和容量的选择2）工作原理我们设定一个目标量(等同于设备想得到的压力值的电信号)，传感器将设备的压力按比例转化为电信号，反馈回变频器，反馈量和目标量进行比较：当反馈量小于目标量，变频器控制Δn上升，转矩随之上升，电动机的转速随之上升；反之，Δn下降，转矩随之下降，电动机的转速随之下降。使电动机的实际转速按给定目标量的要求转动(反馈闭环控制，反馈信号取自什么量，就稳定什么量).第一章：变频器控制模式和容量的选择2）工作原理107第一章：变频器控制模式和容量的选择3）PID控制可以稳定过程量、也可以稳定电动机转速PID进行过程量控制，可以稳定过程量。传感器采用模拟传感器，将压力、速度等物理量转化为模拟电压或电流信号，反馈给变频器。PID进行电动机转速控制，一般采用数字编码器取回反馈信号。第一章：变频器控制模式和容量的选择3）PID控制可以稳定过108第一章：变频器控制模式和容量的选择4）转差频率控制和U/ƒ控制功能上的区别①

U/ƒ控制变频器内部不用设置PID控制功能，不用设置反馈端子。而转差频率控制在变频器的内部要设比较电路和PID控制电路。如果用U/f控制变频器实现闭环控制，要在变频器之外配置PID控制板。②现在的变频器，都将基本U/ƒ控制和PID控制功能做在同一变频器中，作为普通变频器供应。第一章：变频器控制模式和容量的选择4）转差频率控制和U/ƒ控109第一章：变频器控制模式和容量的选择1.2.4矢量控制变频器1.问题的提出现代控制的要求：精密机床要求加工精度达到1毫米的百分之几；重型铣床的转速高600mm/min，低2mm/min，高低速比300倍；几千千瓦轧钢电动机在不到1s内完成从正转到反转的全部过程；薄板高速