【正文】 附錄：常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外品牌變頻器 2 售后服務(wù)部 第一章、 變頻器發(fā)展歷史及特點(diǎn) 第一節(jié) 通用變頻器發(fā)展歷史及特點(diǎn) 隨著微機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和調(diào)速控制理論的不斷發(fā)展，變頻器作為一種智能調(diào)速“電源”也在不斷地更新。從變頻器問(wèn)世以來(lái)，通用變頻器主要經(jīng)歷以下幾個(gè)發(fā)展階段： 80年代初期的模擬式、 80年代中期的數(shù)字式、 90年代初期的智能式、90年代中期的多功能型及現(xiàn)在的集中型通用變頻器。 3 售后服務(wù)部 隨著 IGBT（絕緣柵雙極晶體管）的出現(xiàn)，其工作頻率可在10~20KHz之間，與 GTR相比不僅工作頻率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)且在電流、電壓指標(biāo)（電流浪涌耐量、電壓阻斷峰值、門(mén)極驅(qū)動(dòng)功耗等各項(xiàng)指標(biāo)）均已超過(guò) GTR，因而在新一代的中小功率變頻器中 IGBT已基本上代替了GTR。 90年代末又出現(xiàn)適合中壓 （ 1KV10KV） 開(kāi)關(guān)電路的 IGCT（集成門(mén)極換流晶體管）、以及現(xiàn)在使用的功率智能模塊 IPM：是以 IGBT為開(kāi)關(guān)器件，同時(shí)含有驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路， IPM的保護(hù)功能有過(guò)流、短路、過(guò)壓、和過(guò)熱等，還可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)，由于 IPM組成的變頻器只需對(duì)橋臂上各個(gè) IGBT提供隔離的 PWM信號(hào)即可，使變頻器的體積逐漸趨向小型化，隨著電力電子功率器件的發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)不斷成熟 。 控制理論不斷成熟 早期通用變頻器主要采用恒壓頻比（ V/F） PWM控制方式，隨著矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的出現(xiàn)使得電動(dòng)機(jī)變頻后的機(jī)械特性可以和直流電機(jī)相媲美。 *第二節(jié) 新型通用變頻器發(fā)展趨勢(shì) 低電磁噪音、靜音化 新型通用變頻器除了采用高頻載波方式的正弦波 SPWM調(diào)制實(shí)現(xiàn)靜音化外，還在通用變頻器輸入側(cè)加交流電抗器或有源功率因數(shù)校正電路 APFC，而在逆變電路中采取 SoftPWM控制技術(shù)等，以改善輸入電流波形、降低電網(wǎng)諧波，在抗干擾和抑制高次諧波方面符合 EMC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)所謂的清潔電能的變換。 6 售后服務(wù)部 專(zhuān)用化 新型通用變頻器為更好地發(fā)揮變頻調(diào)速控制技術(shù)的獨(dú)特功能，并盡可能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，派生了許多專(zhuān)用機(jī)型如風(fēng)機(jī)水泵空調(diào)專(zhuān)用型、起重機(jī)專(zhuān)用型、恒壓供水專(zhuān)用型、 交流電梯專(zhuān)用型、紡織機(jī)械專(zhuān)用型、機(jī)械主軸傳動(dòng)專(zhuān)用型、電源再生專(zhuān)用型、中頻驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用型、機(jī)車(chē)牽引專(zhuān)用型、單相變頻器等。如西門(mén)子公司提出的集通訊、設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)管理三者于一體的 “全集成自動(dòng)化 ”（ TIA）平臺(tái)概念，可以使變頻器、伺服裝置、控制器及通訊裝置等集成配置，甚至自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、通訊和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都可以像驅(qū)動(dòng)裝置通常嵌入 “全集成自動(dòng)化 ”系統(tǒng)那樣進(jìn)行，目的是為用戶(hù)提供最佳的系統(tǒng)功能。如西門(mén)子、VACON、富士、日立、三菱、臺(tái)安等品牌的通用變頻器，均可通過(guò)各自可提供的選件支持上述幾種或全部類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)總線。如西門(mén)子公司的新一代MICROMASTER420/440因采用了一種稱(chēng)為 “易于使用 ”的成功概念，使得在連接技術(shù)、安裝和調(diào)試方面的操作變得非常簡(jiǎn)單。如西門(mén)子公司的新一代MICROMASTER420/440的高級(jí)操作板 AOP，變頻器的參數(shù)可上裝或下裝，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線的 USS連接調(diào)試和控制多達(dá) 31臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)裝置。存儲(chǔ)在 AOP中的各組數(shù)據(jù)可以直接裝入其它的 MICROMASTER420/440，或者通過(guò) USS裝入 內(nèi)置式應(yīng)用軟件 新型通用變頻器可以?xún)?nèi)置多種應(yīng)用軟件，有的品牌可提供多達(dá) 130余種的應(yīng)用軟件，以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制的需要，如 PID控制軟件、張力控制軟件、速度級(jí)鏈、速度跟隨、電流平衡、變頻器功能設(shè)置軟件、通訊軟件等。 參數(shù)自調(diào)整 用戶(hù)只要設(shè)定數(shù)據(jù)組編碼，而不必逐項(xiàng)設(shè)置，通用變頻器會(huì)將運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)調(diào)整到最佳狀態(tài)（矢量型變頻器可對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行自整定）。 電壓源型 ：中間直流濾波環(huán)節(jié)采用大電容濾波，電源內(nèi)阻抗為 無(wú)窮大的恒流源，輸出電壓波形為矩形波。若電源線電壓為 UL，三相全橋整流后平均直流電壓 UD=， 直流母線電壓為 535V 中間濾波電路： 整流后的電壓為脈動(dòng)電壓，必須加以濾波；濾波電容 CF除濾波作用外，還在整流與逆變之間起去耦作用、消除干擾給電機(jī)感性負(fù)載提供必要的無(wú)功功率，由于該大電容儲(chǔ)存能量，在斷電的短時(shí)間內(nèi)電容兩端存在高壓電，因而要在電容充分放電后才可進(jìn)行操作。 11 售后服務(wù)部 圖 2通用變頻器主回路圖 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 VD2 R S T RB VB C1 C2 V1 V3 V5 V4 V6 V2 D1 D3 D5 D4 D6 D2 RS U V W P N KS RC 2 IB 整流電路 逆變電路 濾波電路 制動(dòng)電路 12 售后服務(wù)部 逆變電路： 逆變管 V1~V6組成逆變橋?qū)⒅绷麟娔孀兂深l率、幅值都可調(diào)的交流電，是變頻器的核心部分。 （ 3） V1~V6進(jìn)行逆變過(guò)程是同一橋臂兩個(gè)逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在換相過(guò)程中也需要 D1~D6提供通路。 13 售后服務(wù)部 制動(dòng)電阻 RB和制動(dòng)單元 VB （ 1）工作原理： 電機(jī)在減速時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速將可能超過(guò)此時(shí)的同步轉(zhuǎn)速（ n=60f/P） 而處于再生制動(dòng)（發(fā)電）狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將反饋到直流電路中使直流母線（濾波電容兩端）電壓 UD不斷 上升（即所說(shuō)的泵升電壓），這樣變頻器將會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)，甚至可能損壞變頻器，因而需將反饋能量消耗掉，制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。 14 售后服務(wù)部 二、變頻器的控制回路 變頻器 控制部分一般有： CPU單元、顯示單元、電流檢測(cè)電壓檢測(cè)單元、輸入輸出控制端子、驅(qū)動(dòng)放大電路、開(kāi)關(guān)電源等見(jiàn) 圖 23。矢量控制型采用雙 CPU。 15V，+8V等輸出，其輸入在主電路直流母線側(cè)取得。對(duì)于加速、減速、運(yùn)行中過(guò)流、變頻過(guò)載及電機(jī)過(guò)載的檢測(cè)是：由 CPU通過(guò)檢測(cè)輸入的脈沖頻譜來(lái)區(qū)分的。常用的單路波形驅(qū)動(dòng)芯片有： Motorola的 MC33153，日本英達(dá) HR065，富士通 J316，及光耦 TLP521等；常用的六路波形驅(qū)動(dòng)芯片有： IR公司的 IR2130， IR3320等。 ? 能向 IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍骸? ? 在關(guān)斷過(guò)程中，為盡快抽取 PNP管中的存貯電荷，能向 IGBT提供足夠的反向柵壓，幅值一般為 5V~15V。 ?具有有柵壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。 17 售后服務(wù)部 １、通用變頻器的基本控制方式（ V/F控制） 由電機(jī)同步轉(zhuǎn)速公式： n=60f/P（ P為極對(duì)數(shù)）可知通過(guò)改變頻率 f可改變電機(jī)速度，由三相異步電機(jī)定子相電動(dòng)勢(shì)有效值：E=，知：當(dāng) f大于電機(jī)額定頻率 fN時(shí)，氣隙磁通 216。N ，結(jié)果使電機(jī)的鐵心沒(méi)有得到充分利用而造成浪費(fèi)；當(dāng) f小于電機(jī)額定頻率 fN時(shí)，氣隙磁通 216。N，電機(jī)鐵心飽和，導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)，因而要實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，最好在變頻時(shí)保持每極磁通量 216。 ? 基頻以下（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速） ：當(dāng)頻率較低時(shí)認(rèn)為定子相電壓 U≈E，要使 216。低頻時(shí) U和 E都較小，定子繞組阻抗不能再忽略，這時(shí)可將電壓 U抬高一些以補(bǔ)償定子電壓，基頻以下控制屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。頻率上升電壓不變將使磁動(dòng)勢(shì)減弱、轉(zhuǎn)矩減小，但由于同步轉(zhuǎn)速上升可認(rèn)為輸出功率基本不變。 第三節(jié) 通用變頻器工作原理 18 售后服務(wù)部 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 恒功率調(diào)速 Ｕ ｆ ｆ ｎ 圖 24：異步電機(jī)變頻調(diào)速特性 216。m U1 L0 19 售后服務(wù)部 ２、 PWM控制技術(shù)原理（如何實(shí)現(xiàn)變壓又變頻） PWM是利用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變成電壓脈沖列，并通過(guò)控制半導(dǎo)體器件電壓脈沖寬度或周期以達(dá)到變壓或變頻目的，主要有四種方法：脈寬 PWM法、正弦波 PWM法（ SPWM）、磁鏈追蹤 PWM法、電流跟蹤 PWM法，通用型變頻器大多采用 SPWM法 逆變器的輸出波形為一系列 等幅不等寬 的矩形脈沖波形，這些脈沖波形與正弦波等效。 以三角波為載波，正弦波為調(diào)制波；如圖在三角波每一周期的正峰值時(shí)找到正弦調(diào)制波上的對(duì)應(yīng)點(diǎn) D，求得電壓值 Urd，用此電壓對(duì)三角波進(jìn)行采樣得 A、 B兩點(diǎn)，則認(rèn)為它們就是 SPWM波形中脈沖的生成時(shí)刻，為了減少誤差取三角波的負(fù)峰值為固定時(shí)刻。三角波的每個(gè)采樣值是確定的，如在負(fù)峰值采樣則采樣值依次為： Msinw1te、 Msin（ w1te+Te）、 Msin（ w1+2Te） … 因而脈寬時(shí)間t2和間歇時(shí)間 t1分別為： t2=Tc（ 1+Msinw1te）； t1=t3=（ Tet2）。 20 售后服務(wù)部 圖 25：軟件生成 SPWM波開(kāi)采樣法 t1 t3 t2 三角載波 正弦調(diào)制波 t t Ud D 圖 26：電壓源型輸出波形 U 21 售后服務(wù)部 S1系列/MINI系列 G2/P2系列或 G3/P3系列 ZS系列 ZC系列 G1/P1系列 23 售后服務(wù)部 （二）康沃變頻器的特點(diǎn) 調(diào)制方式和載波頻率 康沃公司的 G1/P1系列變頻器產(chǎn)品具備了隨機(jī)調(diào)制、異步調(diào)制、分段同步調(diào)制三種調(diào)制方式，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。 除 P2系列產(chǎn)品外，大部分產(chǎn)品的載波頻率可高達(dá) ，并且可以長(zhǎng)期在高載波頻率下滿(mǎn)載運(yùn)行，高載波頻率配合獨(dú)特的隨機(jī)調(diào)制技術(shù)使電源輸出波形接近完美，進(jìn)一步提高低頻轉(zhuǎn)矩。 死區(qū)補(bǔ)償技術(shù) 高的載波頻率如果沒(méi)有高超的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)，變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性將降低。 24 售后服務(wù)部 自動(dòng)限流功能 康沃變頻器內(nèi)部有兩套自動(dòng)限流算法同時(shí)運(yùn)行。 自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行 獨(dú)立研制的自動(dòng)節(jié)能解藕算法，可以根據(jù)自動(dòng)偵測(cè)的電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前負(fù)載狀況，實(shí)時(shí)微調(diào)變頻器的輸出電壓和頻率，使電動(dòng)機(jī)工作在最高效率的勵(lì)磁狀態(tài)，而不是限定在額定勵(lì)磁下工作，使用這一功能，可進(jìn)一步節(jié)能 10%左右，在負(fù)載頻繁變化的系統(tǒng)中其節(jié)能效果更為明顯。 25 售后服務(wù)部 RS485通訊 內(nèi)含 RS485通訊接口，可進(jìn)行最多 31臺(tái)變頻器的連網(wǎng)，方便構(gòu)成遠(yuǎn)端集成控制網(wǎng)絡(luò)。 G2/P2系列內(nèi)置定時(shí)器與計(jì)數(shù)器功能可方便客戶(hù)在不同應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)不同的控制功能 小功率電路模塊化結(jié)構(gòu) （三）康沃變頻器主要采用的器件 見(jiàn)采購(gòu)部張經(jīng)理介紹 26 售后服務(wù)部 第四章、康沃變頻器的應(yīng)用實(shí)例 例 1： 康沃變頻器在拉絲機(jī)中的應(yīng)用 拉絲機(jī)是將銅線拉成各種規(guī)格細(xì)線的加工設(shè)備，主要由放線、收線及排線部分組成 ，主要電氣控制圖如圖 41示 基本工作原理 放線電機(jī)與收線電機(jī)分別由兩臺(tái)變頻器控制，放線變頻器由外部給定信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，收線變頻器由放線變頻器的模擬輸出信號(hào)、張力平衡架反饋信號(hào)經(jīng) PID調(diào)節(jié)器后進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)隨著收線卷徑的增大而保持線速度不變，其中 PID調(diào)節(jié)器采用外部現(xiàn)成的控制電路板。 變頻器啟動(dòng)后由放線變頻器 OC輸出控制信號(hào)啟動(dòng)排線電機(jī)，排線電機(jī)通過(guò)兩個(gè)接觸器控制排線電機(jī)正反運(yùn)動(dòng)，使銅線均勻地繞在收線筒