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1、文件:变频器原理与应用02.1变频器原理与应用通用变频器的功能文件:变频器原理与应用02.2变频器原理与应用通用变频器的功能第2章 通用变频器的功能本章主要内容：介绍通用变频器的主要功能 2.1 频率控制功能2.2 U/f 控制功能2.3 矢量控制功能2.4 运行控制与保护功能2.5 变频器的闭环运行2.6 变频器的外部接线q 学时：4文件:变频器原理与应用02.3变频器原理与应用通用变频器的功能2.1 频率控制功能本节主要内容：q 频率给定q 极限频率q 加、减速时间和曲线q 回避频率q 多段速控制功能q 频率增益与频率偏置q 载波频率的设定文件:变频器原理与应用02.4变频器原理与应用通用
2、变频器的功能1.频率给定n 操作面板上的功能键设置频率n 功能参数码进行预置n 操作面板上的电位器设定频率n 外端子控制频率 模拟量 开关量 网络图2-1 操作面板变频器的输出频率可通过下述方式设定文件:变频器原理与应用02.5变频器原理与应用通用变频器的功能2.极限频率n 最高频率fmax变频器允许输出的最高频 率，一般为电动机的额定频 率。n基本频率fb又称基准频率或基底频率 ，只有在U/f模式下才设定 。它是指当输出电压U=UN 时，f达到的值fN，一般为额 定频率。 图2-2 频率、电压关系设定变频器输出电压和频率的关系。文件:变频器原理与应用02.6变频器原理与应用通用变频器的功能n
3、上限频率fH允许变频器输出的最高频率n下限频率fL允许变频器输出的最低频率图2-3 上限和下限频率限制变频器的输出频率范围，从而限制电动机的转 速范围，防止由于错误操作造成事故。文件:变频器原理与应用02.7变频器原理与应用通用变频器的功能3.加速时间和减速时间n加、减速时间的定义 加速时间：变频器输出频 率从0上升到基本频率fb所 需要的时间 减速时间：变频器输出频 率从基本频率fb下降至0所 需要的时间。图2-4 加减速时间设定 为了保证电动机正常起动而又不过流，变频器须设定 加速时间。 电动机减速时间与其拖动的负载有关，有些负载对减 速时间有严格要求，变频器须设定减速时间。文件:变频器原
4、理与应用02.8变频器原理与应用通用变频器的功能n实际的加减速时间 变频器的实际加减速时间 与工作频率有关。 一般小于等于理论设定的 加减速时间。图2-5 实际加减速时间n加速时间的设定 加速时间设定原则：兼顾起动电流和起动时间，一 般情况下负载重时加速时间长，负载轻时加速时间 短 加速时间设置方法：用试验的方法，使加速时间由 长而短，一般使起动过程中的电流不超过额定电流 的1.1倍为宜。文件:变频器原理与应用02.9变频器原理与应用通用变频器的功能n减速时间设定必要性： 例1：重负载制动时，制动电流大可能损坏电路，设 置合适的减速时间，可减小制动电流。 例2：水泵制动时，快速停车会造成管道“
5、空化”现象 ，损坏管道。减速时间的设定原则：兼顾制动电流和制动时间， 保证无管道“空化”现象。n多种加减速时间 变频器可设置多种不同的加减速时间。 以适应不同工况下的要求。文件:变频器原理与应用02.10变频器原理与应用通用变频器的功能4.加速曲线和减速曲线n加速曲线（3种） 线性上升方式：频率随时间呈正比的上升，适用于 一般要求的场合。 S型上升方式：先慢、中快、后慢，起动、制动平稳 ，适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。 半S型上升方式：正半S型适用于大惯性负载，反半S 型适合于风机、泵类负载。图2-6 加速曲线文件:变频器原理与应用02.11变频器原理与应用通用变频器的功能n减速
6、曲线与加速曲线类似图2-7 S区曲线n加速和减速曲线的组合根据不同的机型可分为三种情况： 只能预置加、减速的方式，曲线形状由变频器内定 ，用户不能自由设置。 可为用户提供若干种S区（如0.2S、0.5S、1S等） 用户可在一定的非线性区内设置时间的长短。文件:变频器原理与应用02.12变频器原理与应用通用变频器的功能5.回避频率n 回避频率的概念变频器跳过而不运 行的频率一般情况下可设置 三个以上。图2-8 回避频率为避免传动系统共振，应设置回避频率。文件:变频器原理与应用02.13变频器原理与应用通用变频器的功能n 设置回避频率的方法设定回避频率的上端 和下端频率：如43Hz、39Hz，则回
7、 避39Hz43Hz；设定回避频率值和回 避频率的范围：如41Hz、2Hz，则回 避39Hz43Hz；只设定回避频率：回避频率范围由变频 器内定。图2-8 回避频率文件:变频器原理与应用02.14变频器原理与应用通用变频器的功能6.多段速控制功能n 段速控制功能指不同时间段对应的输出频率不同。图2-9 工业洗衣机速度轨迹文件:变频器原理与应用02.15变频器原理与应用通用变频器的功能n 段速功能的设置与执行按程序运行 利用变频器内部的简易PLC功能编制段速控制程序。由端子控制 设置控制端子，使之的具有段速选择功能。图2-10 多段速控制文件:变频器原理与应用02.16变频器原理与应用通用变频器
8、的功能本讲学习了2.1 频率控制功能q 频率给定q 极限频率q 加、减速时间和曲线q 回避频率q 多段速控制功能 下一讲继续学习q 频率增益与频率偏置q 载波频率的设定文件:变频器原理与应用02.17变频器原理与应用通用变频器的功能7.频率增益和频率偏置功能图2-10 频率偏置 频率给定来自模拟控制端子输入的信号，如：电压05V，010V；电流420mA。 为了使模拟信号与频率给定相匹配，需设置频率增益 和频率偏置。n 频率偏置 当模拟控制信号为0 时的频率频率给定值文件:变频器原理与应用02.18变频器原理与应用通用变频器的功能图2-11 频率增益n 频率增益 频率给定（标幺值）变化范围与
9、模拟控制信号（标幺值）变化范围的比率， 即f/X。文件:变频器原理与应用02.19变频器原理与应用通用变频器的功能8.载波频率设置n应用脉宽调制技术控制逆变电路时，载波频率 （三角波频率）可以在一定的范围内进行调整。n载波频率对应着功率器件的开关频率载波频率过高会导致功率器件过热载波频率过低则输出电压畸变较大n变频器在出厂时都设置一个较佳的载波频率， 没有必要时可以不作调整。文件:变频器原理与应用02.20变频器原理与应用通用变频器的功能小 结 重点：与频率控制相关的功能难点：频率增益与偏置2.1 频率控制功能 q 频率给定方式 通过操作面板 模拟输入端子：频率增益与偏置 开关输入端子：多段速
10、控制功能q 保护功能 上、下限频率、回避频率 加、减速时间和曲线文件:变频器原理与应用02.21变频器原理与应用通用变频器的功能2.2 U/f 控制功能本节主要内容：q U/f 控制方式的含义q 完善U/f 控制方式的措施 转矩补偿 节能运行控制 转差补偿本节将介绍与上述优化措施对应的控制功能。n变频器调速系统的控制方式 基本方式： U/f 控制高级方式：矢量控制文件:变频器原理与应用02.22变频器原理与应用通用变频器的功能1. U/f 控制方式图2-12 U/f控制曲线n U/f控制方式 在变频调速过程中为了保持主磁通的恒定 而使 U/f=常数 的控制方式 这是变频器的基本控制方式。文件:
11、变频器原理与应用02.23变频器原理与应用通用变频器的功能2. 转矩补偿功能n 转矩补偿 在U/f控制方式下， 利用增加输出电压来提高电动机转矩的方法。n 转矩补偿的原因 在基频以下调速时，须保持E1/1恒定，即保持主 磁通m恒定。 1较高时，保持U1/1恒定，即可近似地保持主磁 通m恒定。 1较低时，E1/1会下降，导致输出转矩下降。 提高变频器的输出电压即可补偿转矩不足 不同工作场合对转矩补偿的要求不同文件:变频器原理与应用02.24变频器原理与应用通用变频器的功能n 常用的补偿方法 线性补偿起动电压从0提升到最大值的某一比例，U/f 仍保持线性关系。图2-13 线性补偿文件:变频器原理与
12、应用02.25变频器原理与应用通用变频器的功能 分段补偿起动过程中分段补偿，有正补偿、负补偿两种。 正补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的上方，适用 于高转矩起动运行的场合。 负补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的下方，适用 于低转矩起动运行的场合。图2-14 分段补偿文件:变频器原理与应用02.26变频器原理与应用通用变频器的功能平方率补偿 补偿曲线为抛物线。 低频时斜率小（U/f比值小） 高频时斜率大（U/f比值大） 多用于风机和泵类负载的补偿，达到节能目的图2-14 平方率补偿文件:变频器原理与应用02.27变频器原理与应用通用变频器的功能3. 节能运行控制功能n节能运行控制功能 变频器将检测到
13、的电动机运行状态， 与变频器中储存的标准电动机的参数进行比较， 从而自动给出最佳工作电压的过程。n变频器预置为节能运行时，必须满足的条件 变频器中已储存有实际电动机的参数。 变频器节能运行时，动态性能较差，因此多用于转 矩较稳定的负载中。 节能运行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控 制方式。文件:变频器原理与应用02.28变频器原理与应用通用变频器的功能 4. 转差补偿功能n转差补偿 当电动机转速随着负 载转矩增加(降低)而 下降(升高)时， 变频器的输出频率自 动升高(降低)， 以补偿电动机转速变 化的过程。 n转差的含义文件:变频器原理与应用02.29变频器原理与应用通用变频器的功能
14、n转差补偿的目的 提高电动机的转速控制精度。 转差补偿只能用于U/f控制方式下，不能用于 矢量控制方式。n转差补偿的设定范围：一般为010Hz。文件:变频器原理与应用02.30变频器原理与应用通用变频器的功能小 结 重点：转矩补偿、转差补偿功能难点：转矩补偿的原因2.2 U/f 控制功能q U/f 控制方式q 该方式下的特殊控制功能 转矩补偿功能 节能运行控制功能 转差补偿功能U/f=常数 的控制方式文件:变频器原理与应用02.31变频器原理与应用通用变频器的功能2.3 矢量控制功能矢量控制是变频器的一种高性能的控制方式，其控 制原理类似于直流电动机。本节主要内容：q 他励直流电动机的调速原理
15、q 三相异步电动机的矢量控制原理q 变频器的矢量控制功能文件:变频器原理与应用02.32变频器原理与应用通用变频器的功能1.他励直流电动机的调速原理n直流电动机的转矩表达式n他励直流电动机调速的优点 、Ia为相互独立的变量，分别由励磁绕组、电枢 绕组控制。 电动机的转矩控制方便，调速特性好，精度高。文件:变频器原理与应用02.33变频器原理与应用通用变频器的功能n他励直流电动机调速的缺点直流电动机结构复杂、换向过程复杂；且电动机的容量、最高转速受到限制； 换向器和电刷装置的事故率较高，需要定期维护和更换，维护费用高。文件:变频器原理与应用02.34变频器原理与应用通用变频器的功能2.三相异步电
16、动机的矢量控制原理n三相异步电动机的转矩表达式n三相异步电动机转矩控制的难点 式中的m、I2、cos2都影响转矩T； 且m与I2都由定子电流控制，两者不独立。 难于直接实现转矩控制。文件:变频器原理与应用02.35变频器原理与应用通用变频器的功能n矢量控制的原理 将定子电流人为分解为两个相互垂直的矢量；即励 磁电流和转子电流； 然后用他励直流电动机的控制方式去控制交流异步 电动机。解决思路： 将定子电流人为的分解为两个相互垂直的矢量 并解释为励磁电流和转子电流 交流异步电动机的控制就会变得很方便。文件:变频器原理与应用02.36变频器原理与应用通用变频器的功能3.变频器的矢量控制功能n矢量控制的实现过程 首先检测并计算三相输出电压和电流矢量； 然后将电流矢
