变频器应用技术2014

变频器应用及控制技术变频器的问世，使得交流调速在很大程度上取代了直流调速。

什么是变频器？

变频器是将固定频率（工频电源50Hz或60Hz）的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。交流电动机使用变频调速的意义：交流电动机使用变频调速技术具有节能、改善生产流程、提高产品质量和易于实现自动控制等许多优势，是国际公认的最具发展前途的调速方式。变频器作为一种智能调速设备，已经广泛应用于各种大型自动化生产线及各类电机控制上，如：造纸、轧钢、印染、电力机车和机械加工等领域。变频器的应用领域：变频器的应用领域：变频器的应用领域：变频器的应用领域：机座端盖风扇接线盒定子绕组鼠笼转子端环散热筋轴轴承三相感应电机的结构图交流电动机结构鼠笼型转子导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。绕线式转子

接成Y型的三相绕组通过滑环和电刷与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。ABC~CBAit1AZBXCYNS2NS3NS4NS5NS6NSNSNSNSNSNSNSNSe2,i2ffT,nn1三相感应式电动机的工作模型规定电流从首端流入、末端流出时为正。1、当三相感应电动机定子接三相电源时，在气隙中产生以同步速旋转的旋转磁场。2、旋转磁场切割转子导体，在转子导体中产生感应电动势。3、转子绕组自行闭合，转子中产生电流。4、转子绕组在磁场中受力，产生电磁转矩，驱动转子旋转。旋转磁场

1、在三相对称绕组中通入三相对称的电流会在气隙中形成一个旋转磁场。

2、旋转磁场的转速（同步速）:

3、改变通入电流的相序（对调任意两根电源线）就可以改变旋转磁场的转向，从而改变电机的转向。电网频率电机的极对数交流调速方式异步电动机：变频

(他控式、自控式）变极调压串电阻串级电磁转差离合器耗能型有级调速设备费用高变频调速的原理什么是通用变频器和专用变频器？（1）通用变频器通用变频器的特点是其通用性，可应用在标准异步电机传动、工业生产及民用、建筑等各个领域。通用变频器的控制方式，已经从最简单的恒压频比控制方式向高性能的矢量控制、直接转矩控制等发展。（2）专用变频器专用变频器的特点是其行业专用性，它针对不同的行业特点集成了可编程控制器以及很多硬件外设，可以在不增加外部板件的基础上直接应用于行业中。比如，恒压供水专用变频器就能处理供水中变频与工频切换、一拖多控制等。（1）交-直-交变频器

交直交变频器是先将频率固定的交流电"整流"成直流电，再把直流电"逆变"成频率任意可调的三相交流电，又称间接式变频器。目前应用广泛的通用型变频器都是交直交变频器。通用变频器的分类与特点（2）交-交变频器

交交变频器就是把频率固定的交流电直接转换成频率任意可调的交流电，而且转换前后的相数相同，又称直接式变频器。

根据变频器的变流环节的不同进行分类：

变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。按照变换环节有无直流环节可以分为交－交变频器和交－直－交变频器。交－直－交变频器的主电路交－直－交变频器的主电路如下图所示。可以分为以下几部分：1、整流电路——交－直部分整流电路通常由二极管或可控硅构成的桥式电路组成。根据输入电源的不同，分为单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。我国常用的小功率的变频器多数为单相220V输入，较大功率的变频器多数为三相380V（线电压）输入。交－直－交变频器的基本工作原理VT1VT3VT5VT2VT4VT6OCAB整流电路滤波电路逆变电路变频器的主电路－＋UdZA三相电源ZBZC2、中间环节——滤波电路

根据贮能元件不同，可分为电容滤波和电感滤波两种。由于电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变，所以用电容滤波就构成电压源型变频器，用电感滤波就构成电流源型变频器。3、逆变电路——直－交部分逆变电路是交－直－交变频器的核心部分，其中6个三极管按其导通顺序分别用VT1～VT6表示，与三极管反向并联的二极管起续流作用。按每个三极管的导通电角度又分为120°导通型和180°导通型两种类型。逆变后输出的波形

逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是彼此相差120°的交流电压，即实现了从直流电到交流电的逆变。输出电压的频率取决于逆变器开关器件的切换频率，达到了变频的目的。实际逆变电路除了基本元件三极管和续流二极管外，还有保护半导体元件的缓冲电路，三极管也可以用门极可关断晶闸管代替。1.1.2SPWM控制技术原理

我们期望通用变频器的输出电压波形是纯粹的正弦波形，但就目前技术而言，还不能制造功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生器那样标准的可变频变压的逆变器。目前技术很容易实现的一种方法是：逆变器的输出波形是一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，这些波型与正弦波等效，如下图所示。PWM控制的基本思想1）重要理论基础——面积等效原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)Ouωt>Ouωt>Ouωt>用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波变频器输出的波形变频器的结构西门子MICROMASTER440简介MICROMASTER440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器。本系列有多种型号，额定功率范围从120W到200kW(恒定转矩(CT)控制方式)，或者可达250kW(可变转矩(VT)控制方式)，供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICROMASTER440变频器具有多个继电器输具有多个模拟量输出(0~20mA)

6个带隔离的数字输入，并可切换可NPN/PNP接线2个模拟输入：

ADC1：0~10V，0~20mA和-10至+10V

ADC2：0~10V，0~20mA矢量控制：无传感器矢量控制(SLVC)、带编码器的矢量控制(VC)V/f控制自动再启动捕捉再启动内置直流制动内置制动单元(框架尺寸A至F)用于电阻制动(动力制动)给定值输入，通过：模拟输入、通讯接口、点动(JOG)功能、电动电位计、固定频率、工艺调节器(PID)开关频率高(传动变频器可到16kHz)，因而电动机运行的噪音低内部RS485接口(端口)主要特点基本操作面板（BOP）

MICROMASTER440端子功能图MICROMASTER440端子接线图P0003允许用户访问参数的等级变频器共有四个访问等级：标准级、扩展级、专家级和维修级。每个功能组中包含的参数号，取决于参数P0003（用户访问等级）设定的访问等级。可能的设定值：P0003=0用户定义的参数表，有关使用方法的详细情况请参看P0013的说明P0003=1标准级：可以访问最经常使用的一些参数P0003=2扩展级：允许扩展访问参数的范围，例如变频器的I/O功能。P0003=3专家级：只供专家使用P0003=4维修级：只供授权的维修人员使用-具有密码保护P0004参数过滤器

P0004（参数过滤器）的作用是根据所选定的一组功能，对参数进行过滤（或筛选）并集中对过滤出的一组参数进行访问。可能的设定值P0004=0全部参数P0004=2变频器参数P0004=3电动机参数P0004=4速度传感器P0004=5工艺应用对象/装置P0004=7命令二进制I/OP0004=8ADC模-数转换和DAC数-模转换P0004=10设定值通道/RFG斜坡函数发生器P0004=12驱动装置的特征P0004=13电动机的控制P0004=20通讯P0700选择命令源

可能的设定值0工厂的缺省设置1BOP（键盘）设置2由端子排输入4BOP链路的USS设置5COM链路的USS设置6COM链路的通讯板（CB）设置P0701-P0706：DIN1-DIN6功能可能的设定值0禁止数字输入1ON/OFF1（接通正转/停车命令1）2ONreverse/OFF1（接通反转/停车命令1）3OFF2（停车命令2）按惯性自由停车4OFF3（停车命令3）按斜坡函数曲线快速降速9故障确认10正向点动11反向点动12反转13MOP（电动电位计）升速（增加频率）{对应端子接通时变频器频率自动上升，精确到0.1Hz，相当于内部接通了于电压自动变化的电位器}14MOP降速（减少频率）{对应端子接通时变频器频率自动下降，精确到0.1Hz，相当于内部接通了电压自动变化的电位器}15固定频率设定值直接选择16固定频率设定值直接选择+ON命令17固定频率设定值二进制编码选择+ON命令25直流注入制动P1000[3]频率设定值的选择选择频率设定值的信号源。可能的设定值0无主设定值1MOP设定值2模拟设定值3固定频率4通过BOP链路的USS设定5通过COM联路的USS设定6通过COM链路的CB设定7模拟设定值2P1040[3]MOP的设定值确定电动电位计控制（P1000=1）时的设定值。P1080[3]最低频率本参数设定最低的电动机频率[Hz]。P1082[3]最高频率本参数设定最高的电动机频率[Hz]。P1120[3]斜坡上升时间电机从静止状态加速到最高频率所需要的时间。如果设定的斜坡上升时间太短、就有可能导致变频器跳闸（过电流）。(冲击电流)P1121[3]斜坡下降时间从最高频率减速到静止状态所需要的时间。如果设定的斜坡下降时间太短，就有可能导致变频器跳闸（过电压）。（制动、发电）参数复位:将变频器的参数恢复到出厂时的参数默认值。实例1：BOP控制正反转1）按图所示电路接线2）设置电动机正反转运行面板基本操作控制参数参数号出厂值设置值说明P000313设用户访问级为专家级P000400全部参数P070021选择命令源：由BOP输入设定值P100021由键盘（电动电位计）输入设定值P1040550设定键盘控制的频率值（Hz）P108000电动机运行的最低频率（Hz）P10825050电动机运行的最高频率（Hz）控制要求:在基本操作面板上按下“”键，变频器驱动电动机升速，并按照30Hz的频率运行；按下“”键，变频器反转；按下“”，“”键，变频器速度升降，最高50Hz，最低0Hz；按下“”键，变频器停止运行。按图所示电路接线实例2：外部端子控制正反转调速设置模拟信号操作控制参数参数号出厂值设置值说明P000311设置访问等级为标准级P000407命令和数字I/OP070022选择命令源：由端子排输入P070111ON接通正转，OFF停止P070212ON接通反转，OFF停止P100022频率