罗克韦尔自动化变频器应用介绍

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1、Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved. 罗克韦尔自动化 变频器应用 罗克韦尔自动化 变频器应用 王卫锋王卫锋 Tel: 029-8815 2462 E-mail: Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.2 Rockwell自动化传动业务自动化传动业务 北美第一北美第一 全球全球领先领先 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.3 主主 题题 主题

2、： 1. 变频调速系统基础变频调速系统基础 1. 变频调速系统基础变频调速系统基础 2. 变频器外围设备选用变频器外围设备选用 2. 变频器外围设备选用变频器外围设备选用 3. 变频器安装及接线规范变频器安装及接线规范 3. 变频器安装及接线规范变频器安装及接线规范 4. 罗克韦尔变频器介绍罗克韦尔变频器介绍 4. 罗克韦尔变频器介绍罗克韦尔变频器介绍 5. 变频器常见故障处理方法变频器常见故障处理方法 5. 变频器常见故障处理方法变频器常见故障处理方法 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.4 主主 题题 主

3、题： 1. 变频调速系统基础变频调速系统基础 1. 变频调速系统基础变频调速系统基础 回顾电机基础 PWM交流变频器拓扑结构 控制方式及应用对象 变频器选择 电动机选择 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.5 三相异步电动机结构图三相异步电动机结构图 三相异步电动机结构图三相异步电动机结构图三相异步电动机结构图三相异步电动机结构图 交流电动机基础交流电动机基础 电动机机壳电动机机壳 电动机机壳电动机机壳电动机机壳电动机机壳 转子转子/轴承轴承 转子转子转子转子/ /轴承轴承轴承轴承 定子绕组定子绕组 定子绕组

4、定子绕组定子绕组定子绕组 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.6 交流电动机基础交流电动机基础 定子定子 定子铁芯定子铁芯：由互相绝缘的硅钢片叠成：由互相绝缘的硅钢片叠成：由互相绝缘的硅钢片叠成：由互相绝缘的硅钢片叠成 定子绕组定子绕组定子绕组定子绕组：三相绕组对称分布在：三相绕组对称分布在：三相绕组对称分布在：三相绕组对称分布在定子铁芯上定子铁芯上定子铁芯上定子铁芯上 机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁 定子铁芯 机座：铸钢或铸铁 定子铁芯 Copyright 2008 Rockwell Au

5、tomation, Inc. All rights reserved.7 交流电动机基础交流电动机基础定子绕组定子绕组 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.8 交流电动机基础交流电动机基础 转子转子转子转子 注注：转子电路转子电路 必须是闭合的必须是闭合的 注注：转子电路转子电路 必须是闭合的必须是闭合的 转子铁芯转子铁芯：转子铁芯转子铁芯：由外周有槽的硅钢片叠成由外周有槽的硅钢片叠成由外周有槽的硅钢片叠成由外周有槽的硅钢片叠成 绕线式绕线式绕线式绕线式 鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式 转子绕组转子绕组转子绕组转子

6、绕组 转轴转轴转轴转轴 铁芯槽内放铜条铁芯槽内放铜条，端部端部 用导电铜环将所有铜条用导电铜环将所有铜条 短接成一个回路短接成一个回路。 或铸铝形成转子绕组或铸铝形成转子绕组。 鼠笼式转子鼠笼式转子 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.9 交流电动机基础交流电动机基础 定子作用定子作用：定子作用定子作用： 转子作用转子作用：转子作用转子作用： 鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较： 鼠笼式鼠笼式：鼠笼式鼠笼式

7、： 结构简单结构简单、价格低廉价格低廉、工作可靠工作可靠、使用方便使用方便 绕线式绕线式：绕线式绕线式： 结构复杂结构复杂、价格较贵价格较贵、维护工作量大维护工作量大，适用适用 于要求具有较大起动转矩及一定调速范围的场合于要求具有较大起动转矩及一定调速范围的场合 产生旋转磁场产生旋转磁场，并从电网吸收电能并从电网吸收电能。产生旋转磁场产生旋转磁场，并从电网吸收电能并从电网吸收电能。 产生电磁转矩产生电磁转矩，并输出机械能并输出机械能。产生电磁转矩产生电磁转矩，并输出机械能并输出机械能。 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights re

8、served.10 电机铭牌的功率是在基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的 P(kWP(kW) = ) = T(NmT(Nm) *) *n(rpmn(rpm) / 9550) / 9550 Torque RPMBase Speed 100% Power 恒转距段恒转距段恒转距段恒转距段恒功率段恒功率段恒功率段恒功率段 交流电动机基础交流电动机基础 电机铭牌的功率是在基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的， 而不是在低于基速时而不是在低于基速时! 电机铭牌的功率是在基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的，电机铭牌的功率是在

9、基速下取得的电机铭牌的功率是在基速下取得的， 而不是在低于基速时而不是在低于基速时而不是在低于基速时而不是在低于基速时 ! ! Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.11 交流电动机基础交流电动机基础 n1=60f1/PNn1=60f1(1-s)/PN 变 频 调 速 ：改变电源的频率变 频 调 速 ：改变电源的频率 变 极 调 速 ：改变电机的极对数 改 变 转 差 率 ：绕线电机转子串电阻调速、 定子调压调速、串级调速、 双馈调速 变 极 调 速 ：改变电机的极对数 改 变 转 差 率 ：绕线电机转子串电阻

10、调速、 定子调压调速、串级调速、 双馈调速 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.12 交流电动机基础交流电动机基础 磁通磁通m恒定恒定 基频以下调速基频以下调速 基频以上调速基频以上调速 磁通增大磁通增大电电机机负载负载能力降低能力降低，功率因功率因数变数变坏坏磁通磁通减减小小电电机在一定机在一定负载负载下有下有过电过电流危流危险险 111 4.44 gNm Ef N k U1N U1 f f1N 恒转矩调速恒功率调速 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All

11、rights reserved.13 PWM交流变频器拓扑结构交流变频器拓扑结构 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.14 正弦波脉宽调制技术正弦波脉宽调制技术 SPWM脉宽调制脉宽调制 三角波三角波 发生器发生器 调制调制 发生器发生器 SPWM电压输出波形电压输出波形 输出电流波形输出电流波形 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.15 正弦波脉宽调制技术正弦波脉宽调制技术 PWM波形实际上就是一 组方波直流电压。 它直接

12、应用于电动机上。 产生频率和电压可变产生频率和电压可变 的三相交流波形的三相交流波形 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.16 V/Hz控制方式控制方式 斜坡函数发生器斜坡函数发生器V/Hz模式形成模式形成控制脉冲发生器控制脉冲发生器 压频比控制是简单的开环控制压频比控制是简单的开环控制 压频比控制是简单的开环控制压频比控制是简单的开环控制 M Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.17 如果我们能够分离并且调整如果我们能够分

13、离并且调整电流电流, , 电机产生力矩的电机产生力矩的 元素，元素，而不仅仅是电机速度。而不仅仅是电机速度。 Current Regulation allows Torque Control Current Regulation allows Torque ControlCurrent Regulation allows Torque Control 这是矢量控制的前提条件这是矢量控制的前提条件！这是矢量控制的前提条件这是矢量控制的前提条件！ 矢量控制矢量控制 Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.18 Mot

14、or Magnetizing CurrentMotor Magnetizing Current- -电机磁通电流电机磁通电流 Motor Full Load AmpsMotor Full Load Amps- -电机额定电流电机额定电流 Motor VoltageMotor Voltage- -电机额定电压电机额定电压 Motor Base FrequencyMotor Base Frequency- -电机额定频率电机额定频率 Motor Base (Slip) RPMMotor Base (Slip) RPM- -电机额定转速电机额定转速 Motor HorsepowerMotor Hor

15、sepower- -电机额定功率电机额定功率 Correct Motor Data is the most important factor for success Correct Motor Data is the most important factor for successCorrect Motor Data is the most important factor for success 矢量变频器矢量变频器电动机模型建立电动机模型建立 变频器基于一下参数建立电机模型变频器基于一下参数建立电机模型变频器基于一下参数建立电机模型变频器基于一下参数建立电机模型 “ “Motor Mod

16、elMotor Model” ” Copyright 2008 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.19 PowerFlex变频器的控制方式变频器的控制方式 电压电压/频率频率 控制控制 Volts/Hertz Control (V/Hz) 电压电压/频率频率 控制控制 Volts/Hertz Control (V/Hz) 无速度传感器矢量控制无速度传感器矢量控制 Sensorless Vector Control (SVC) 无速度传感器矢量控制无速度传感器矢量控制 Sensorless Vector Control (SVC) 磁通矢量控制磁通矢量控制 Flux Vector Control (FVC) 磁通矢量控制磁通矢量控制 F