【正文】 等， 要想保證變頻器長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 簡(jiǎn)要工作原理 SPWM調(diào)制 載波 PWM（ Pulse Width Moduration）調(diào)制 ? PWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。所以當(dāng)你想通過電話線把自己的電腦連入 Inter時(shí)，就必須使用調(diào)制解調(diào)器來 “ 翻譯 ” 兩種不同的信號(hào)?？刂圃O(shè) 備根據(jù)速度要求自動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩適應(yīng)外部的負(fù)載變化，恒速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 肯定等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ? 轉(zhuǎn)矩模式 以控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩恒定為目的，如：開卷 /收卷，恒速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩肯定等于 負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不確定。 如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩始終大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則速度持續(xù)上升直至設(shè)備限速或損壞 如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩始終小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則速度為 0或最低（下限）速度 為保證系統(tǒng)安全，必須額外考慮限速或超速保護(hù) dnT電機(jī)力矩 －T負(fù)載阻力 ＝ dtJT電機(jī)轉(zhuǎn)矩 － T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 M T電機(jī)轉(zhuǎn)矩 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 終端機(jī)械 電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) — 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載特性 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī) 生產(chǎn)機(jī)械 負(fù)載特性 摩擦恒轉(zhuǎn)矩 ? 生產(chǎn)流水線 ? 起重行走 速度 T負(fù)載轉(zhuǎn)矩 勢(shì)能恒轉(zhuǎn)矩 ? 電梯 ? 起重機(jī)提升 恒功率 （ 速度越低， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大） ? 機(jī)床 ? 開卷機(jī) /收卷機(jī) 變轉(zhuǎn)矩 （ 速度越低，負(fù)載 轉(zhuǎn)矩越小） ? 風(fēng)機(jī)水泵 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小于與轉(zhuǎn)速無關(guān) 電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) — 交（直）流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)： ? 控制對(duì)象：直流電動(dòng)機(jī) ? 控制原理簡(jiǎn)單，一種調(diào)速方式 ? 性能優(yōu)良，對(duì)硬件要求不高 ? 電機(jī)有換向電刷（換向火化） ? 電機(jī)設(shè)計(jì)功率受限 ? 電機(jī)易損壞，不適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng) ? 需定期維護(hù) 交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)： ? 控制對(duì)象：交流電動(dòng)機(jī) ? 控制原理復(fù)雜，有多種調(diào)速方式 ? 性能較差，對(duì)硬件要求較高 ? 電機(jī)無電刷，無換向火化問題 ? 電機(jī)功率設(shè)計(jì)不受限 ? 電機(jī)不易損壞，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場(chǎng) ? 基本免維護(hù) ? 70年代以前直流占統(tǒng)治地位 ? 交流調(diào)速只在大功率電機(jī)調(diào)速上使用 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程 交流異步電機(jī)的機(jī)械特性公式 n＝ 60f/p(1s) n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) s：轉(zhuǎn)差率 T：電機(jī)力矩 N：速度 n0 負(fù)載 1 異步機(jī)機(jī)械特性 負(fù)載 2 交流同步電機(jī)的機(jī)械特性公式 n＝ 60f/p n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：給電機(jī)供電的交流電頻率 p：電機(jī)極對(duì)數(shù) n0 負(fù)載 1 負(fù)載 2 T：電機(jī)力矩 同步機(jī)機(jī)械特性 調(diào)速方式名稱 控制對(duì)象 特點(diǎn) 變極調(diào)速 交流異步電動(dòng)機(jī) 有級(jí)調(diào)速，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，最多 4段速 調(diào)壓調(diào)速 無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍窄 電機(jī)最大出力能力下降，效率低 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，性能較差 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 變頻調(diào)速 交流異步電動(dòng)機(jī) 交流同步電動(dòng)機(jī) 真正無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬 電機(jī)最大出力能力不變，效率高 系統(tǒng)復(fù)雜，性能好 可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美 早 晚 發(fā) 展 時(shí) 間 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ? 在變頻器出現(xiàn)前同步電機(jī)無法實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，因此只能在定速傳動(dòng)領(lǐng)域使用 ? 三相交流鼠籠電機(jī)盡管調(diào)速性能不佳，但其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、經(jīng)久耐用且價(jià)格低廉 還是在一些性能較低的傳動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)使用 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 變頻器及其特點(diǎn) 變頻器 變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種 ,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱 VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 變頻器的控制對(duì)象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是 2/4極 序號(hào) 優(yōu)點(diǎn) 1 平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全 2 在機(jī)械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度 3 無級(jí)調(diào)速，調(diào)速精度大大提高 4 電機(jī)正反向無需通過接觸器切換 5 非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制 變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對(duì)比） 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 變頻調(diào)速的發(fā)展歷程 電機(jī)控制 算法 功率半 導(dǎo)體技術(shù) V/F控制 SCR GTR 矢量控制 IGBT 計(jì)算機(jī) 技術(shù) 單片機(jī) DSP IGBT大容量化 更高速率和容量 如：矩陣式變頻器 大功率傳 動(dòng)使用變 頻器，體 積大，價(jià) 格高 未來發(fā)展方向 完美無諧波 PWM技術(shù) SPWM技術(shù) PWM優(yōu)化 新一代開關(guān)技術(shù) 無速度矢量控制 電流矢量 V/F 70年代 80年代 60年代 90年代 高速 DSP 專用芯片 00年代 超靜音變頻器開始流行 解決了 GTR噪聲問題 變頻器性能大幅提升 大批量使用，取代直流 算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率 PWM技術(shù) 空間電壓矢量 調(diào)制技術(shù) 變頻器體 積縮小， 開始在中 小功率電 機(jī)上使用 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 變頻器分類 供電電源 低壓 220V/1PH、 220V/3PH、 380V/3PH 高壓 3000、 6000、 10000V/3PH 控制算法 通用 內(nèi)置 V/F控制方式，簡(jiǎn)單，性能一般 高性能 內(nèi)置矢量控制方式，復(fù)雜，高性能 變換方法 （拓樸結(jié)構(gòu)） 交直交 電壓型（儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電解電容） 電流型 (儲(chǔ)能環(huán)節(jié)為電抗器） 交交 無儲(chǔ)能環(huán)節(jié) 注： ? 交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率因素高，目前廣泛使用 ? 常用設(shè)計(jì)功率在 315KW 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 簡(jiǎn)要工作原理 ～ 整流部分 儲(chǔ)能環(huán)節(jié) 逆變部分 M 控制系統(tǒng) 交流 交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖 直流 直流 交流 整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非 正弦，帶有豐富的諧波 逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電 流近似正弦 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 簡(jiǎn)要工作原理 單相逆變電路工作原理 S1 S4 S2 S3 Ed U1 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 S1,S3導(dǎo)通 S2,S4導(dǎo)通 f1 f2 Ed U1 逆變器的功能： ? 通過改變開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間改變輸出電壓的頻率 ? 通過改變開關(guān)管導(dǎo)通順序改變輸出電壓的相序 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 簡(jiǎn)要工作原理 S1 S4 S5 S2 S3 S6 U V Ed W 561 UUV UVW UVW 612 123 234 345 456 561 612 三相逆變電路 Ed 缺點(diǎn)： ? 輸出電壓的諧波分量太大 ? 電機(jī)諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機(jī) ? 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速運(yùn)行時(shí)影響轉(zhuǎn)速的平穩(wěn) ? 直到從通信技術(shù)中采用 PWM調(diào)制才大大的緩解了以上問題 電機(jī) 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 簡(jiǎn)要工作原理 調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器 的英文是 MODEM，其作用是利用模擬信號(hào)傳輸線路傳輸數(shù)字信號(hào)。 連入 Inter后，當(dāng) PC機(jī)向 Inter發(fā)送信息時(shí)，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，所以必須要用調(diào)制解調(diào)器來把數(shù)字信號(hào) “ 翻譯 ” 成模擬信號(hào)，才能傳送到 Inter上，這個(gè)過程叫做 “ 調(diào)制 ” 。 ? SPWM調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的 PWM波形直接控制各個(gè)開關(guān)可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想的控制效果：輸出電流近似正弦 ? 載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同 ? GTR變頻器由于開關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大， IGBT有效的解決了這個(gè)問題 變頻器基礎(chǔ)知識(shí) — 控制算法 交流調(diào)速的控制核心是： 只有保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得理想的調(diào)速效果 V/F控制 －－－－簡(jiǎn)單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛 ? 只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例 : 對(duì)于 380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為 40HZ時(shí)，要保持 V/F 恒定，則 40HZ時(shí)電機(jī)的供電電壓 :380 （ 40/50)＝ 304V ? 低頻時(shí)，定子阻抗壓降會(huì)導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高 矢量控制 －－－性能優(yōu)良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚 ? 模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)定子勵(lì)磁電 流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的 轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。 超出條件則必須立刻或延時(shí)停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重 新開始工作，如保護(hù)失效或動(dòng)作延遲將導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)不可恢復(fù)性損害。5％ 輸出 電壓；頻率 0～ 380V； 0Hz～ 650Hz 過載能力 G型： 150％額定電流 1分鐘， 200％額定電流 ； P型： 110％額定電流 1分鐘； 150％額定電流 1秒 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 180％額定轉(zhuǎn)矩 環(huán)境 使用場(chǎng)所 室內(nèi)，無塵埃、腐蝕性和可然性氣體、油霧、水蒸汽等 環(huán)境溫度 － 10℃ ～＋ 40℃ 結(jié)構(gòu) 防護(hù)等級(jí) IP20 安裝方式 壁掛式 EMERSON 公司產(chǎn)品情況 — TD3000系列規(guī)格 變頻器型號(hào) 額定容量 (kVA) 額定輸出電流 (A) 適配電機(jī) (kW) TD30004T0022G 3 5 TD30004T0037G 8 TD30004T0055G 13 TD30004T0075G 11 17 TD30004T0110G 17 25 11 TD30004T0150G 21 32 15 TD30004T0185G 24 37 TD30004T0220G 30 45 22 TD30004T0300G 40 60 30 TD30004T0370G 50 75 37 TD30004T0450G 60 90 45 TD30004T0550G 72