【正文】 等， 要想保證變頻器長期穩(wěn)定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。 變頻器基礎知識 — 簡要工作原理 SPWM調制 載波 PWM（ Pulse Width Moduration）調制 ? PWM調制是：利用半導體開關器件的導通和關斷把直流電壓調制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。所以當你想通過電話線把自己的電腦連入 Inter時，就必須使用調制解調器來 “ 翻譯 ” 兩種不同的信號?？刂圃O 備根據(jù)速度要求自動調整電機轉矩適應外部的負載變化，恒速時電機轉矩 肯定等于負載轉矩 ? 轉矩模式 以控制電機轉矩恒定為目的，如：開卷 /收卷，恒速時電機轉矩肯定等于 負載轉矩，但電機的運轉速度不確定。 如果電機轉矩始終大于負載轉矩，則速度持續(xù)上升直至設備限速或損壞 如果電機轉矩始終小于負載轉矩，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 dnT電機力矩 －T負載阻力 ＝ dtJT電機轉矩 － T負載轉矩 M T電機轉矩 T負載轉矩 中間傳動機構 終端機械 電氣傳動基礎知識 — 電氣傳動系統(tǒng)負載特性 傳動機構 電動機 生產(chǎn)機械 負載特性 摩擦恒轉矩 ? 生產(chǎn)流水線 ? 起重行走 速度 T負載轉矩 勢能恒轉矩 ? 電梯 ? 起重機提升 恒功率 （ 速度越低， 負載轉矩越大） ? 機床 ? 開卷機 /收卷機 變轉矩 （ 速度越低，負載 轉矩越?。? ? 風機水泵 負載轉矩大小于與轉速無關 電氣傳動基礎知識 — 交（直）流電氣傳動系統(tǒng)的特點 直流電氣傳動系統(tǒng)特點： ? 控制對象：直流電動機 ? 控制原理簡單，一種調速方式 ? 性能優(yōu)良，對硬件要求不高 ? 電機有換向電刷（換向火化） ? 電機設計功率受限 ? 電機易損壞，不適應惡劣現(xiàn)場 ? 需定期維護 交流電氣傳動系統(tǒng)特點： ? 控制對象：交流電動機 ? 控制原理復雜，有多種調速方式 ? 性能較差，對硬件要求較高 ? 電機無電刷，無換向火化問題 ? 電機功率設計不受限 ? 電機不易損壞，適應惡劣現(xiàn)場 ? 基本免維護 ? 70年代以前直流占統(tǒng)治地位 ? 交流調速只在大功率電機調速上使用 變頻器基礎知識 — 交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程 交流異步電機的機械特性公式 n＝ 60f/p(1s) n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) s：轉差率 T：電機力矩 N：速度 n0 負載 1 異步機機械特性 負載 2 交流同步電機的機械特性公式 n＝ 60f/p n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) n0 負載 1 負載 2 T：電機力矩 同步機機械特性 調速方式名稱 控制對象 特點 變極調速 交流異步電動機 有級調速，系統(tǒng)簡單，最多 4段速 調壓調速 無級調速，調速范圍窄 電機最大出力能力下降，效率低 系統(tǒng)簡單，性能較差 轉子串電阻調速 變頻調速 交流異步電動機 交流同步電動機 真正無級調速，調速范圍寬 電機最大出力能力不變，效率高 系統(tǒng)復雜，性能好 可以和直流調速系統(tǒng)相媲美 早 晚 發(fā) 展 時 間 變頻器基礎知識 — 交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ? 在變頻器出現(xiàn)前同步電機無法實現(xiàn)調速功能，因此只能在定速傳動領域使用 ? 三相交流鼠籠電機盡管調速性能不佳，但其結構堅固、經(jīng)久耐用且價格低廉 還是在一些性能較低的傳動現(xiàn)場使用 變頻器基礎知識 — 變頻器及其特點 變頻器 變頻器是交流電氣傳動系統(tǒng)的一種 ,是將交流工頻電源轉換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機調速的電力電子變換裝置，英文簡稱 VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 變頻器的控制對象 三相交流異步電機和三相交流同步電機，標準適配電機極數(shù)是 2/4極 序號 優(yōu)點 1 平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全 2 在機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 無級調速，調速精度大大提高 4 電機正反向無需通過接觸器切換 5 非常方便接入通訊網(wǎng)絡控制，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制 變頻調速的優(yōu)勢（與其它交流電機調速方式對比） 變頻器基礎知識 — 變頻調速的發(fā)展歷程 電機控制 算法 功率半 導體技術 V/F控制 SCR GTR 矢量控制 IGBT 計算機 技術 單片機 DSP IGBT大容量化 更高速率和容量 如：矩陣式變頻器 大功率傳 動使用變 頻器，體 積大，價 格高 未來發(fā)展方向 完美無諧波 PWM技術 SPWM技術 PWM優(yōu)化 新一代開關技術 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 更高開關頻率 PWM技術 空間電壓矢量 調制技術 變頻器體 積縮小， 開始在中 小功率電 機上使用 變頻器基礎知識 — 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 內置 V/F控制方式，簡單，性能一般 高性能 內置矢量控制方式，復雜，高性能 變換方法 （拓樸結構） 交直交 電壓型（儲能環(huán)節(jié)為電解電容） 電流型 (儲能環(huán)節(jié)為電抗器） 交交 無儲能環(huán)節(jié) 注： ? 交直交電壓型變頻器因結構簡單，功率因素高，目前廣泛使用 ? 常用設計功率在 315KW 變頻器基礎知識 — 簡要工作原理 ～ 整流部分 儲能環(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 變頻器基礎知識 — 簡要工作原理 單相逆變電路工作原理 S1 S4 S2 S3 Ed U1 S1,S3導通 S2,S4導通 S1,S3導通 S2,S4導通 S1,S3導通 S2,S4導通 f1 f2 Ed U1 逆變器的功能： ? 通過改變開關管導通時間改變輸出電壓的頻率 ? 通過改變開關管導通順序改變輸出電壓的相序 變頻器基礎知識 — 簡要工作原理 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： ? 輸出電壓的諧波分量太大 ? 電機諧波損耗增加，發(fā)熱嚴重甚至燒壞電機 ? 轉矩脈動較大，低速運行時影響轉速的平穩(wěn) ? 直到從通信技術中采用 PWM調制才大大的緩解了以上問題 電機 變頻器基礎知識 — 簡要工作原理 調制解調器 調制解調器 的英文是 MODEM，其作用是利用模擬信號傳輸線路傳輸數(shù)字信號。 連入 Inter后，當 PC機向 Inter發(fā)送信息時，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號，所以必須要用調制解調器來把數(shù)字信號 “ 翻譯 ” 成模擬信號，才能傳送到 Inter上，這個過程叫做 “ 調制 ” 。 ? SPWM調制是：采用三角波和正弦波相交獲得的 PWM波形直接控制各個開關可以得 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，才能保證調制后得到的波形與調制前效果相同 ? GTR變頻器由于開關頻率太低，電機噪聲較大， IGBT有效的解決了這個問題 變頻器基礎知識 — 控制算法 交流調速的控制核心是： 只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果 V/F控制 －－－－簡單實用，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 : 對于 380V 50Hz電機，當運行頻率為 40HZ時，要保持 V/F 恒定，則 40HZ時電機的供電電壓 :380 （ 40/50)＝ 304V ? 低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高 矢量控制 －－－性能優(yōu)良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚 ? 模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現(xiàn)對異步電機定子勵磁電 流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的 轉矩控制性能，實現(xiàn)高性能控制。 超出條件則必須立刻或延時停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重 新開始工作，如保護失效或動作延遲將導致變頻器出現(xiàn)不可恢復性損害。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 起動轉矩 180％額定轉矩 環(huán)境 使用場所 室內，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℃ 結構 防護等級 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 額定容量 (kVA) 額定輸出電流 (A) 適配電機 (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