【正文】 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(fù)雜，有多種調(diào)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(shè)計不受限 ? 電機不易損壞，適應(yīng)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(diào)速只在大功率電機調(diào)速上使用 ? 目前交流調(diào)速已經(jīng)占統(tǒng)治地位 調(diào)速方式名稱 控制對象 特點 變極調(diào)速 交流異步電動機 有級調(diào)速，系統(tǒng)簡單，最多 4段速 調(diào)壓調(diào)速 無級調(diào)速，調(diào)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(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 變頻調(diào)速 交流異步電動機 交流同步電動機 真正無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬 電機最大出力能力不變，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 間 電氣傳動基礎(chǔ)知識 — 交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程 變頻器基礎(chǔ)知識 — 變頻器定義及其特點 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(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(diào)速，調(diào)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(luò)控制，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制 變頻調(diào)速的優(yōu)勢（與其它交流電機調(diào)速方式對比） 變頻器基礎(chǔ)知識 — 變頻技術(shù)發(fā)展歷程 控制算法 功率半 導(dǎo)體技術(shù) V/F控制 SCR GTR 矢量控制 IGBT 計算機 技術(shù) 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(shù) SPWM 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 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 機上使用 變頻器基礎(chǔ)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(nèi)置 V/F控制方式，簡單，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) ? 交直交電壓型變頻器因結(jié)構(gòu)簡單，功率因素高 (接近 1），目前廣泛使用 變頻器基礎(chǔ)知識 — 基本工作原理 ～ 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(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 — 基本工作原理 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 — 基本工作原理 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（電壓型） Ed 特點： （ 180176。 導(dǎo)電型 ） 輸出電壓的波形是矩形波，電流波形是正弦波。 ? 電機諧波損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重甚至燒壞電機。 ? 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 變頻器基礎(chǔ)知識 — 基本工作原理 將上圖電壓源換成電流源就是電流型變頻器 特點 （ 120176。與負載性質(zhì)無關(guān)。 ? 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 變頻器基礎(chǔ)知識 — 基本工作原理 調(diào)制解調(diào)器（ PWM) 調(diào)制解調(diào)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。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號，而 PC機之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。 連入 Inter后，當(dāng) 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(diào)制解調(diào)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(diào)制 ”。合起來就是 “調(diào)制解調(diào) ” 變頻器基礎(chǔ)知識 — 基本工作原理 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。 IGBT有效的解決了這個問題 變頻器基礎(chǔ)知識 — 核心控制算法 交流調(diào)速的控制核心 ： 在預(yù)定的頻率（速度范圍內(nèi)）保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得 理想的調(diào)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(dāng)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(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 ? 模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實現(xiàn)對異步電機定子勵磁電 流分量和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩控制性能，實現(xiàn)高性能控制。 5％ 輸出側(cè) 額定輸出電壓：變頻器的最大輸出電壓，由額定工作電壓決定 額定電流： 變頻器能夠長期輸出的最大電流 過載能力： 變頻器的輸出電流允許超過額定電流的倍數(shù)和時間，由逆變 模塊決定 最大輸出頻率：變頻器能夠輸出的最大工作頻率 頻率精度： 輸出頻率的準(zhǔn)確度（相對于設(shè)定頻率） 頻率分辯率： 指給定運行頻率的最小改變量 防護等級 一般是 IP20 (“0”代表不防水） 變頻器的構(gòu)成 — 實用原理框圖 2 2 0 V / 3 8 0 V3 P H鍵盤 控制板1 4 3 2 5 6 7 8 ? 部分小功率變頻器使用的單相 220V 類別 作用 主要構(gòu)成器件 主 回 路 整流部分 1 將工頻交流變成直流，輸入無相序要求 整流橋 逆變部分 2 將直流轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電，輸出無相序要求 IGBT 制動部分 3/4 消耗過多的回饋能量，保持直流母線電壓不超過最大值 單管 IGBT 和制動電阻 ,大功率制動單元外置 上電緩沖 6 降低上電沖擊電流，上電結(jié)束后接觸器自動吸合，而后變頻器允許運行 限流電阻和接觸器 儲能部分 5 保持直流母線電壓恒定，降低電壓脈動 電解電容和均壓電阻 控制回路 鍵盤 7 對變頻器參數(shù)進行調(diào)試和修改，并