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1、变 频 器 原 理 电气传动系统简介 定义 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流） 电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统 构成 中间传动机构 交流电源 输入 终端机械 交流 电机 直流 调速 装置 直流输出 皮带轮、齿轮箱等风机、泵等 直流 电机 交流 调速 装置 交流输出 执行机构 变频 器 交流异步电机的机械特性公式 n60f/p(1-s) n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 交流同步电机的机械特性公式 n60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 交流电气传动系统的发展历程 调速方式名称控制
2、对象特点 变极调速 交流异步电动 机 有级调速，系统简单，最多4段 速 调压调速 无级调速，调速范围窄 电机最大出力能力下降，效率低 系统简单，性能较差 转子串电阻调 速 变频调速 交流异步电动 机 交流同步电动 机 真正无级调速，调速范围宽 电机最大出力能力不变，效率高 系统复杂，性能好 可以和直流调速系统相媲美 变频器 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极
3、数是2/4极 变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比） 序号优点 1平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全 2在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 3无级调速，调速精度大大提高 4电机正反向无需通过接触器切换 5非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制 交流低压交直交通用变频器系统框图 整流部分储能环节逆变部分 M 控制系统 交流直流直流交流 整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波 逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电 流近似正弦 变频器的基本构成 变频
4、器的种类 v按直流电源的性质分类 电流型 电压型 v按输出电压调节方式分 PAM方式 PWM方式 调载波频率的PWM方式 v按控制方式分类 U/f控制 转差频率控制 矢量控制 v按主开关器件分类：如以IGBT、BJT、GTO和SCR分类 国内流行的几种品牌：松下变频器、富士变频器、欧姆 龙变频器、西门子变频器、霍尼威尔变频器等 实用原理框图 1 43256 类别作用主要构成器件 主 回 路 整流部分1 将工频交流变成直流，输入无相序要 求 整流桥 逆变部分2 将直流转换为频率电压均可变的交流 电，输出无相序要求 IGBT 制动部分 3/4 消耗过多的回馈能量，保持直流母线 电压不超过最大值 单
5、管IGBT 和制动电阻 ,大功率制动单元外置 上电缓冲6 降低上电冲击电流，上电结束后接触 器自动吸合，而后变频器允许运行 限流电阻和接触器 储能部分5 保持直流母线电压恒定，降低电压脉 动 电解电容和均压电阻 控 制 回 路 键盘7 对变频器参数进行调试和修改，并实 时监控变频器状态 MCU(单片机） 控制电路8 交流电机控制算法生成，外部信号接 收处理及保护 DSP(或两个MCU） 类别作用 结 构 件 散热器将整流桥、逆变器产生的热量散发出去 温度传感器检测散热器温度，确保模块工作在允许温度环境下 风扇 配合散热器，将变频器内部的热量带走，有直流风扇（ 24V)和交流风扇两种 PWM（P
6、ulse Width Moduration）调制 lPWM调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频 率可变的电压脉冲列。 lSPWM调制是：采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关可以得 到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压，能获 得理想的控制效果：输出电流近似正弦 l载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同 lGTR变频器由于开关频率太低，电机噪声较大，IGBT有效的解决了这个问题 SPWM调制 载波 交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果 V/F控制简单实用，性能
7、一般，使用最为广泛 l只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V l低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高 矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚 l模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电 流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用 用户接口 主回路接口 控制回路接口 开关量输入 开关量输出 编码器接口 系列命名规则
