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1、项目1 变频器选择、安装、调试,为生产线选择一台符合工艺、控制精度、控制对象要求的变频器，根据现场条件和变频器特性进行安装。并让变频器-电动机转动起来。,项目1 变频器选择、安装、调试,任务1-1 为生产线选择一台适用的变频器 任务1-2 让变频器电动机系统运转起来,任务1-1 为生产线选择一台适用的变频器,子任务1-1-1 按照控制要求选择变频器 子任务1-1-2 按照控制功率选择变频器 子任务1-1-3 变频器安装的环境条件 子任务1-1-4 变频器安装时的联接用线,任务1-2 让变频器电动机系统运转起来,子任务1-2-1 变频器的操作面板子任务1-2-2 不同模式的显示内容子任务1-2-
2、3 功能、功能参数和参数的缺省值子任务1-2-4 两种数据连接器子任务1-2-5 功能参数的赋值,任务1-1 变频器的选择和安装,在工、农业生产高度发展的今天，人们习惯了大量使用电力这一相对方便、稳定、便于控制的能源。正是这个原因，电力工业得到了更加空前的发展，高度的国家标准、国际标准使得电力系统所提供的电力能源不可能在各种指标（电压的幅值、交流电的频率）上，满足各种用电设备对于电能的要求，特别是用电设备在不同的运行条件下对电力的要求。,任务1-1 变频器的选择和安装,在前面的学习中，我们知道：采用电力变压器可以实现在保证电能总量和电能频率不变的前提下，改变交流电能的电压，满足各种用电设备的电
3、压要求。 对于交流电源的频率，我们知道是由发电机的转动速度决定的。对于一个形成规模的电力供应系统，交流电的频率是固定的。 在实际的生产过程中，大部分的电能是用于电力传动的。也就是说，电力的最大用户类型是电动机，而电动机在控制精度有要求的场合，不再是用传统的固定速度拖动，而需要实现拖动过程中的速度调节。,任务1-1 变频器的选择和安装,在电机学的学习过程中，我们知道：电动机的转动速度和三个因素有关： N=(1-S)* N0 = (1-S)* 60f / p 其中：S是电动机的转差率p是电动机的磁极对数f 是电动机的供电频率,任务1-1 变频器的选择和安装,在电动机的学习过程中，我们知道：电动机的
4、速度调节可以通过改变上面的三个参数来实现三种不同的方法。其中可以连续调节速度的只有改变电源频率这一种。在这种有关于频率变化的要求下，诞生了一种专门由于改变电能频率的设备，那就是变频器。 除了电动机在转动速度变化时，要求不同的电能频率外，工、农业生产中，还有许多需要不是固定频率电能的地方，例如;直流（频率为0）、低频（频率低于50赫兹）、中频（频率为几千赫兹）,任务1-1 变频器的选择和安装,变频器就是一种用于改变所使用电能频率的装置。由于内部采用了半导体元件的开关工作特性，所以是一直静止的效率相对较高的装置。现在市场流行的变频器都可以实现频率和电压连续可调,子任务1-1-1 按照控制要求选择变
5、频器,变频器在世界范围内，已经发展了近30年，形成了各种不同系列的变频调速系统和成套设备。 目前我国市场上，主要的品牌有： 日本的品牌：三肯、三菱、松下、富士、日立、东芝、安川。由于日本的变频器产品进入中国市场较早，一度占领了绝大部分的市场份额。现在在中小容量的领域仍占有主导地位。,子任务1-1-1 按照控制要求选择变频器,欧美的品牌：德国的西门子、法国的施耐德、英国的瓦萨、瑞士的ABB、美国的罗宾康、丹麦的丹佛斯等。现在国内市场上，大容量的变频器一般都选择欧美的品牌。原因是除了有较好的产品质量，还有良好的售后服务。 国内的品牌：深圳的华威、山东的惠丰、无锡的东元、还有佳灵、森兰都是性能相当不
6、错的品,子任务1-1-1 按照控制要求选择变频器,由于变频器装置中采用了性能良好的中央处理单元，高度集成的功率单元、所以变频器使得整个调速系统具有极其良好性能。体积较小、重量较轻、控制精度较高、保护功能较为齐全、工作安全可靠、操作过程简单、通用性强。和其他的调速方法相比，除了可以实现速度连续调节外，还具有能源利用率高的优点。在特殊的领域内，运用变频调速后，节约能源的效果相当明显。 变频器由于内部结构和原理不尽相同，可以分成许多种类。具有各自特殊的性能，可以满足不同的要求。,按照变流的环节来分类,交-直-交变频器。交-直-交变频器首先将频率固定的交流电转换成直流电，经过滤波，再将平滑的直流电逆变
7、成频率连续可调的交流电。由于把直流转换成交流的环节较容易控制，所以其输出交流电的频率是自由的，既可以低于转换前的固定频率，也可以高于转换前的固定频率。而且在较宽的频率调节范围内，改变后的频率及用电的电动机性能具有很明显的优势，目前运用相对普及。,按照变流的环节来分类,按照变流的环节来分类,交-交变频器。交-交变频器是把频率固定的交流电直接转换成频率连续可调的交流电。其实际的作用过程是可控的整流，所以其最终的输出频率不可能高于转换前的固定频率。为了转换的效果，一般输出频率不大于输入频率的1/3。但由于没有了中间的直流环节，转换的效率就较高，所以在功率容量特别巨大的场合使用的较多。,按照变流的环节
8、来分类,按照电压的调制方法来分类,PAM(脉冲幅度调制)，PAM是Pulse Amplitude Modulation 的简称。是通过调节输出脉冲的幅值来实现输出电压调节的一种方法。在调节过程中，逆变器只负责调节频率，可控整流电路或是直流斩波器专门用于调节电压。由于电压和频率在两个电路中进行调节，虽然容易实现，但在集成制造上有一定的麻烦，所以这种方法现在已经基本上不再使用。,按照电压的调制方法来分类,PWM(脉冲宽度调制) PWM是Pulse Width Modulation 的简称。是通过调节输出脉冲的宽值和占空比来实现输出电压调节的一种方法。在调节过程中，逆变器负责调节频率，同时也调节电压
9、。目前，普遍运用的是脉冲宽度安照正弦规律变化的正弦脉宽调制方式。即SPWM方式。现在的中小容量的通用型的变频器几乎全部采用这种方式。,子任务1-1-1 按照控制要求选择变频器,PWM调制实施的方案 完全用模拟电路实现 用专用集成芯片实现 通过微机实现,PWM调制实施的方案,用模拟电路实现PWM控制 一般来说，模拟电路大多采用SPWM的自然采样法，即将正弦参考波与三角载波接在一比较器的两个输入端，比较器的输出即为产生的SPWM信号。信号的开关时刻由两波形的交点确定。它的结构图如下图所示。图中，正弦波发生器和三角波发生器分别由模拟电路组成，在异步调制方式下，三角波的频率是固定的，而正弦波的频率和幅
10、值随调制深度的增大而线性增人。此方法原理简单而且直观，但也带来如下一些缺点:,PWM调制实施的方案,PWM调制实施的方案,(l)正弦调制波和三角载波由硬件电路生成，硬件开销大，体积大，系统可靠性降低，调试也比较困难。 (2)由于是正弦波与三角波比较，当控制电路的直流电源电压有波动或有噪声干扰时，都将引起PWM脉冲宽度的变化，从而影响到变频器输出频率和电压的稳定性。 (3)当输出频率低、调制深度很小时，信号噪声比相对增大，此时上述噪声干扰问题更加明显，输出频率精度越来越差。 (4)系统受温漂和时漂的影响大，造成变频器性能在用户使用时和出厂时不一样。 (5)难以实现最优化PWM控制。因为最优化PW
11、M的调制波都不是正弦波，如果用硬件手段生成这些调制波，硬件结构将变得很复杂。,PWM调制实施的方案,2用专用集成芯片实现PWM控制(1)Mollard公司产品HEF4752。 HEF4752是全数字化的三相SPWM波生成集成电路。这种芯片既可用于有强迫 换流电路的三相晶闸管变频器，也可用于由全控开关器件构成的变频器。对于后者，可输出三相对称SPWM波控制信号，调频范围为0一200Hz。由于它生成的SPWM波的最大开关频率比较低，一般在1KHz以下，所以较适于以BJT或GTO为开关器件的变频器，而不适于IGBT变频器。,PWM调制实施的方案,(2)SIEMENS公司的产品SEL4520。 由于H
12、EF4572三相SPWM集成电路能设置的开关频率比较低，不适合于IGBT元件构成的变频器。因此，西门子公司推出了一种新的SLE4520三相PWM集成电路。它是一种应用ACOMS技术制作的低功耗高频大规模集成电路，是一种可编程器件。它能把三个8位数字量同时转换成三路相应脉宽的矩形信号，与8位或16位微机联合使用，可产生三相变频器所需的六路控制信号，输出的SPWM波的开关频率可达20kHz，基波频率可达2600Hz。因此，适用于IGBT变频器或其它中频电源变频器。但是由于SLE452O芯片的数据寄存器只有8位，所以每个脉宽数据不能大于256，这样它的低频效果较差，使用起长极其不方便。利用这些与微机
13、配套的专用数字伙成电路来完成逆变器的PWM控制会为系统设计带来不少方便，但也有一些不足。是控制规律固定，不便于调整;二是使用该片时，需要一些模拟或数字器件作为外围支持电路，从而降低了集成芯片本来具有的集成度高、运行可靠等优点。,PWM调制实施的方案,3采用微机实现PWM控制 用微机软件实时产生PWM信号足一种既方便又经济可靠的方法，它的稳定性及 抗干扰能力均明显优于相应的模拟拄制电路。此外用微机软件可以方便地实现具有多种优良性能而用模拟电路很难实现的复杂的PWM控制策略。 目前，在使用微机产生PWM信号时比较常用的控制策略是SPWM的规则采样 法和SVPWM法。由于SVPWM法控制思想先进，算
14、法简单，所以比较其它控制策略，此法的计算量相对很小，因而使用SVPWM法进行实时运算产生PWM波是完全可能、可靠的。,PWM调制实施的方案,由于受微机字长、运算速度等因素的影响，目前用微机产生PWM信号大多只能 应用于控制精度不高，载波频率较低的场合。在高载波频率下产生PWM信号，计算机就显得颇有些力不从心。而且采用微机实现PWM控制要占用微机的CPU的资源。 目前，市场上的变频器大部分是采用专用集成芯片实现PWM控制，少量采用微机实现PWM控制。,PWM调制实施的方案,PWM调制实施的方案,按照滤波的方法来分类:,电压型变频器。在交-直-交变频装置中，当中间直流环节采用大电容作为滤波元件，直
15、流电压的波形比较平直。在理想状态下可以等效成一个内阻抗为零的恒压源。输出的电压波形是矩形波或是阶梯波，这类变频器具有电压源的特性就是电压型变频器。,按照滤波的方法来分类:,按照滤波的方法来分类:,电流型变频器。在交-直-交变频装置中，当中间直流环节采用大电感作为滤波元件，直流电流的波形比较平直。在理想状态下可以等效成一个内阻抗很大很大的恒流源。输出的电流波形是矩形波或是阶梯波，这类变频器具有电流源的特性就是电流型变频器。,按照滤波的方法来分类:,按照输入电源的相数来分类,三进三出变频器，变频器的输入是三相交流电，输出也是三相交流电。工业场合用于三相交流电动机（功率较大）供电的都是这一类型。 单
16、进三出变频器，变频器的输入是但相交流电，输出的是三相交流电。家用场合用于三相交流电动机（功率较小）供电的都是这一类型。,按照电压等级来分类,低压变频器。这类变频器的电压单项在220240V，三相为220V或380440V。通常简称为200V类、400V类。其容量一般为中小型，功率不超过500KW。这是本课程介绍的只要类型。 高压大容量变频器。这类变频器具有两种形式。一种是在变频器的前后加变压器，现将高压电转换成低压电，经过变频后，再将其转换成高压电。中间的变频器就是上面的低压变频器。这种形式称为“高低高”式变频器，也称为间接高压变频器。另外一种形式就是采用高压大容量的开关元件进行串、并联直接进
17、行转换，而没有输入、输出变压器。被称作为直接高压变频器,间接高压变频器,按照变频过程的控制方式来分类,U/F恒值控制变频器。U/F恒值控制是指在改变变频器输出频率的同时控制变频器的输出电压，使两个量保持固定的比例。使得电动机的定子磁通保持一定。在较宽的电动机速度调节范围内，电动机的力矩、效率、功率因数保持不变。因为控制的是电压和频率的比值。所以称为U/F恒值控制。但在输出频率较低的场合，需要进行输出电压的修正。否则会影响其性能。由于是开环控制，不采用速度传感器，控制电路较简单，是目前通用型变频器中使用最多的一种控制方式。可以看出，此方法控制的实质是交流电动机的同步转动速度（电动机的定子旋转磁场速度），对于由于负载等因素引起的速度减（电动机转载实际速度）并未加以考虑。只能用于控制精度要求不高的场合。而且这种方法可以实现的速度调节范围不会超过1:40。,
