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1、 1 1上课材料上课材料1.说明变频器工作原理2.说明西门子变频器的使用方法说明西门子变频器的使用方法3.检索控制方案的电路原理图 2 2上课材料上课材料 变频器变频器变频器变频器（Variable-frequency DriveVariable-frequency Drive，VFDVFD）是是应用变频技术与微电子技术应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。 3 3上课材料上课材料 变频器具有变频器具有调压调压调压调压、调频调频调频调频、稳压稳压稳压稳压、调速调速调速调速等基本功能，应等基
2、本功能，应用了现代的科学技术，价格用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单。复杂但使用简单。 不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、外形、体积、用途等都有。随着技术的发展，成本的降样的功率、外形、体积、用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用低，变频器一定还会得到更广泛的应用。 4 4上课材料上课材料 变频器工作原理主电路是给异步电动机提供变频器工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分调压调频电源的电力变换部分。 变频器主
3、要组成：变频器主要组成： 滤波滤波滤波滤波 制动单元制动单元制动单元制动单元 驱动单元驱动单元驱动单元驱动单元 检测单元检测单元检测单元检测单元 微处理单元微处理单元微处理单元微处理单元 整流整流整流整流（交流变直流）（交流变直流） 逆变逆变逆变逆变（直流变交流）（直流变交流） 5 5上课材料上课材料 IGBT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极，绝缘栅双极型晶体管，是由型晶体管，是由BJT(双极型三极管双极型三极管)和和MOS(绝缘栅型场效绝缘栅型场效应管应管)组成的
4、复合全控型电压驱动式功率半导体器件组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有兼有MOSFET的高输入阻抗和的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。的低导通压降两方面的优点。 把把三相交流电三相交流电三相交流电三相交流电变换为变换为直流电直流电直流电直流电（DCDC），然后再把然后再把直流电直流电直流电直流电变换为变换为三相或单相交三相或单相交三相或单相交三相或单相交流电流电流电流电（ACAC）。 变频器靠内部变频器靠内部IGBTIGBTIGBTIGBT的开断来调整输出电源的的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的
5、电源电压，要的电源电压， 6 6上课材料上课材料 BOP是基本操作面板，英文全称Basic Operation panel。 BOP可以改变变频器的各可以改变变频器的各个参数。为了利用个参数。为了利用BOP设定参设定参数，必须首先拆下状态显示屏数，必须首先拆下状态显示屏(SDP)，并装上（，并装上（BOP）。）。BOP具有具有7段显示的五位数字段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，可以显示参数的序号和数值，报报警和故障信息，以及设定值警和故障信息，以及设定值和实际值。参数的信息不能用和实际值。参数的信息不能用BOP存储。存储。：FnFn: ：0 0：关闭关闭JogJog：P P： 1 1
6、：开启开启 BOPBOP简介简介 7 7上课材料上课材料 io波形随负载而异，若是感性负载，当V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量，VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈，VD1、VD2使io连续，起反馈或续流作用。 8 8上课材料上课材料 uUN 为负载到电源中点N的电压 uuv=uUN - uVN uuN=uUN - uNN 9 9上课材料上课材料 uuv=uUN - uVN uuN=uUN - uNN uUN 为负载到电源中点N的电压 1010上课材料上课材料 Uf控制意义： 表示变频器的输出电压和输出频率同步的成比例的变化。异步电动机表示变频器的输
7、出电压和输出频率同步的成比例的变化。异步电动机的转矩是电动机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，如果的转矩是电动机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，如果电压一定而只降低频率，那么电动机的磁通就过大，磁回路饱和，激磁电压一定而只降低频率，那么电动机的磁通就过大，磁回路饱和，激磁电流上升，严重时将烧坏电动机。因此，频率与电压要成比例的变化，电流上升，严重时将烧坏电动机。因此，频率与电压要成比例的变化，即使电动机的磁通一定。即使电动机的磁通一定。V-F控制的原理：控制的原理： 是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏
8、电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。把这个受控的频率用于控制输出电压荡频率的变化，产生变频。把这个受控的频率用于控制输出电压的频率，使得受控的电机的转速变化。的频率，使得受控的电机的转速变化。 1111上课材料上课材料 磁场转速方程为no= ，转差率为S=S=1- n=（1-s）*no= e=- 60fpno-nnono-nnonon60f(1-s) pdtd 由法拉第电磁感应定律可知，=- Nd dt假设 =m * sin（t） e=- jm Ncos（t） e =- j(2/根号根号2
9、)fNcos（t）写成相量形式，=-j4.44fN 1212上课材料上课材料 =-j4.44fN移项得=U/(4.44K * f*N)电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即T=N*I*cos 1313上课材料上课材料 把所有公式总结起来，把所有公式总结起来，另外，电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即另外，电机的磁路设计都是按照一定的磁通量设计的，即T=K*I*cos (T为电机转矩，为电机转矩，cos为功率因数为功率因数) n=60f(1-s)/p T=K*I*cos =U/(4.44K * f*N)由公式所知，由公式所知，若若f，T，
10、严重时电机停止，严重时电机停止，若若f，磁通过大时，磁回路饱和，激磁电流上升，导致铁，磁通过大时，磁回路饱和，激磁电流上升，导致铁损急剧增加，功率因数下降，产生很大的尖峰电流，严重时将烧损急剧增加，功率因数下降，产生很大的尖峰电流，严重时将烧坏电动机。坏电动机。 必须保证必须保证为恒定，必须保证为恒定，必须保证u/f为一个常量。为一个常量。U/ f=4.44K * N *(常数常数) 1414上课材料上课材料 基频以下基频以下变频调速的机械特性曲线变频调速的机械特性曲线noNnoanobnocTn fNfa fb fcfNfafbfcT=3nU sRr2f(sRS+Rr) +s (2f) (L
11、s+Lr) 机械特性方程：机械特性方程：f=pnO电机在基频下一般采用电机在基频下一般采用恒转矩控制。恒转矩控制。当当f (频率频率) 时，时，n(转速转速) , I(电流电流) 不变，不变，U(电电压压) ，P (输出功率输出功率) ，U/f不变，不变，T (转矩转矩)不不变。变。 图像上，当图像上，当f (频率频率) 时，时，图像向下平移，图像向下平移，f (频率频率)越低，越低， Tm (最大转矩最大转矩)越越小。当太小时，限制电小。当太小时，限制电机带载能力。适当提高机带载能力。适当提高电压电压(定子降压补偿定子降压补偿)，可以增强带载能力。可以增强带载能力。补偿定子降压补偿定子降压后
12、后补偿定子降压补偿定子降压前前1515上课材料上课材料 Tn基频以上基频以上变频调速的机械特性曲线变频调速的机械特性曲线noNnoanobnocfbfcfafN fNfa fb fc当在基频以上进行变频调速时，当在基频以上进行变频调速时，当当n，Tm(最大转矩最大转矩)，机械特，机械特性曲线上移，基本形状不变。性曲线上移，基本形状不变。而当而当f (频率频率) ,由于由于U不变，不变， (气隙磁通气隙磁通) (=U/(4.44K * f*N) )，导致转矩减小，但同时，导致转矩减小，但同时n (转速转速) ，可以认为输出功率，可以认为输出功率不变，所以，不变，所以，基频以上变频调基频以上变频调
13、速属于弱磁恒功率调速。速属于弱磁恒功率调速。T=3nU sRr(sRS+Rr) +s (2f) (Ls+Lr) 2ff=pn机械特性方程：机械特性方程：O1616上课材料上课材料 UOffN恒功率恒功率调频恒恒转矩矩调频UNS1S2P=URP增大P不变=4.44K N fUU/f=常数U/f=0U/ 1717上课材料上课材料 端口“5”、“6”、“7”、“8” “16”和“17”: 数字输入端口（DIN1DIN6）。每个端口可根据需要通过选定参数P0701P0706的值来实现多段速频率控制。每段的频率又可分别由P1001P1015参数设置。每个端口最多可实现15频段控制。电动机的转速方向是由P
14、1001P1015参数所设置的频率正负决定的。这六个数字输入端口，哪一个作为电动机运行、停止控制，哪些作为多频段控制，是可以由用户任意确定的。转速调节电位器转速调节电位器转速调节电位器转速调节电位器模模模模拟拟拟拟输输输输入入入入端端端端口口口口数数数数字字字字输输输输入入入入端端端端口口口口模拟输入端口：模拟输入端口：模拟输入端口：模拟输入端口：控制电机运行频率。控制电机运行频率。数字输入端口：数字输入端口：数字输入端口：数字输入端口：控制电机运行、停止正转、控制电机运行、停止正转、反转。反转。高精度的高精度的高精度的高精度的+10V+10V直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源1
15、818上课材料上课材料9：故障确认。10：正向点动。11：反向点动。12：反转。13：MOP（电动电位计）升速（增加频率）。14：MOP 降速（减少频率）。15：固定频率设定值（直接选择）。16：固定频率设定值（直接选择 + ON 命令）。17：固定频率设定值（二进制编码选择+ ON 命令）。25：直流注入制动。29：由外部信号触发跳闸。33：禁止附加频率设定值。0：禁止数字输入。1：ON/OFF1（接通正转/停车命令1）。2：ON reverse/OFF1（接通反转/停车命令1）。3：OFF2（停车命令2），按惯性自由停车。4：OFF3（停车命令3），按斜坡函数曲线快速降速。参数P0701P
16、0706的值的意义1919上课材料上课材料该电路目的：该电路目的： 用两个开关用两个开关SA1和和SA2控制该变频器，实现电动机正转和反控制该变频器，实现电动机正转和反转功能，电动机加减速时间为转功能，电动机加减速时间为15s。正转正转反转反转变频器控制案例2020上课材料上课材料用两个开关用两个开关SA1和和SA2控制控制MM440变频器，实现变频器，实现电动机正转和反转功能，由模拟输入端控制电动电动机正转和反转功能，由模拟输入端控制电动机转速的大小。机转速的大小。 MM440变频器可以用模拟输入端控制电动机转速的大小，它为用户提供了两对模拟输入端口AIN1+、AIN1-、AIN2+、AIN
17、2-，即端口“3”、“4”和端口“10”、“11”。 MM440变频器的输出端口“1”、“2”为用户提供了一个高精度的+10V直流稳压电源。外接转速调节电位器转速调节电位器RP1串接在电路中，调节RP1时，输入端口AIN1+给定的模拟输入电压改变，变频器的频率输出量紧紧跟踪给定量的变化，从而平滑无级地调节电动机转速的大小。2121上课材料上课材料ABCabcABCXYZOEXAEYBEZCEzcEybExaEABEBCECAabcxyzYD122222上课材料上课材料OEXAEYBEZCEzcExaEABEBCECAEybACBXYZabcxyzYD9OEXAEYBEZCEzcExaEABEBCECAEyb2323上课材料上课材料本课程结束本课程结束谢谢！谢谢！2424上课材料上课材料
