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1、变频器11基本要求1. 熟悉三相异步电动机控制和电力电子器件的有关知识，理解变频调速的基本理论。2掌握变频器的内部结构理论和外端子功能。3深刻理解通用变频器相关功能的含义和作用，牢固掌握变频器的基本操作方法，具有根据工程要求设计、安装电路的能力。4了解4至5种类型变频器的功能参数设定和操作方法。5具有根据工程需要设计、安装、调试及改造变频器控制系统的能力。6具有将相关课程(电气控制、PLC、单片机)知识融合在一起，综合应用自动控制系统的能力。7具有查阅相关技术资料和编写技术文件的能力。三相异步电动机定子绕组的反电动势三相异步电动机定子绕组的反电动势E1的表达式的表达式为：为： E1气隙磁通在定
2、子每相中感应电动势的有效气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（值（V）；）；N1每相定子绕组的匝数；每相定子绕组的匝数；KN1与绕组结构有关的常数；与绕组结构有关的常数；m电动机每极气隙磁通。电动机每极气隙磁通。由于由于4.44 ，N1 ，KN1均为常数，所以定子绕组均为常数，所以定子绕组的反电动势可用下式表示：的反电动势可用下式表示： 根据三相异步电动机的等效电路知根据三相异步电动机的等效电路知: E1 =U1+ U 当当E1和和f1的的值值较较大大时时，定定子子的的漏漏阻阻抗抗相相对对比比较较小小，漏漏阻阻抗抗压压降降 U可可以以忽忽略略不不计计，即即可可认认为为电电动动机的定子电压，因
3、此，可将上式写成：机的定子电压，因此，可将上式写成： 1.基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速 为维持电动机输出转矩不变，我们希望在调节为维持电动机输出转矩不变，我们希望在调节频率的同时能够维持主磁通频率的同时能够维持主磁通m m不变（即恒磁通控不变（即恒磁通控制方式）。制方式）。 当在额定频率以下调频，即当在额定频率以下调频，即f f1 1f f1N1N时，为了保时，为了保证证m m不变，得不变，得 也就是说在频率也就是说在频率f f1 1下调时也同步下调反电动势下调时也同步下调反电动势E E1 1，但是由于异步电动机定子绕组中的感应电动，但是由于异步电动机定子绕
4、组中的感应电动势势E E1 1无法直接检测和控制，根据，可以通过控制无法直接检测和控制，根据，可以通过控制U U1 1达到控制达到控制E E1 1的目的，即的目的，即 通过以上分析可知：通过以上分析可知： 在在额额定定频频率率以以下下调调频频时时（f f1 1f f1N1N），调调频频的的同同时时也也要要调调压压。将将这这种种调调速速方方法法称称为为变变压压 变变 频频 （ Variable Variable Voltage Voltage Variable Variable FrequencyFrequency，VVVFVVVF）调调速速控控制制，也也称称为为恒恒压压频频比控制方式。比控制方
5、式。 在低电压的低频区，可以采用电压补偿措施，适当地提在低电压的低频区，可以采用电压补偿措施，适当地提高定子绕组电压高定子绕组电压U U1 1，使得，使得E E1 1的值增加，从而保证的值增加，从而保证E E1/1/f f1 1常数。常数。 这样一来，主磁通这样一来，主磁通m m就会基本不变，最终使电动机的输就会基本不变，最终使电动机的输出转矩得到补偿。由于这种方法是通过提高出转矩得到补偿。由于这种方法是通过提高U U1/1/f f1 1的比使电的比使电动机的转矩得到补偿的，因此这种方法被称作动机的转矩得到补偿的，因此这种方法被称作U U/ /f f控制或电控制或电压补偿，也称作转矩提升。压补
6、偿，也称作转矩提升。 图1.1 电压补偿示意图 在在基基频频以以下下调调速速时时，保保持持U1/f1=常常数数调调节节，电电动动机机的的机机械械特特性性曲曲线线如如图图1.2中中f1N曲曲线线以以下下所所示。示。 如如果果电电动动机机在在不不同同转转速速下下具具有有相相同同的的额额定定电电流流，则则电电动动机机都都能能在在温温升升允允许许的的条条件件下下长长期期运运行行，保保持持主主磁磁通通m恒恒定定，则则电电磁磁转转矩矩T恒恒定定，电电动动机机带带动动负负载载的的能能力力不不变变，转转速速差差基基本本不不变变，所所以以调调速速后后的的机机械械特特性性从从f1N向向下下平平移移，电电动动机机的
7、的输输出出转转矩矩不不变变，属属于于恒恒转转矩矩调调速速。在在图图1.2中中，曲曲线线f4中中的的虚线是进行电压补偿后的机械特性曲线。虚线是进行电压补偿后的机械特性曲线。图1.2 变频调速时的机械特性2.基频以上恒功率（恒电压）变频调速基频以上恒功率（恒电压）变频调速 当定子绕组的交流电源频率当定子绕组的交流电源频率f f1 1由基频由基频f f1N1N向上调节时，向上调节时，电压也必须由额定值电压也必须由额定值U U1N1N向上增大，但由于电动机受到额向上增大，但由于电动机受到额定电压的限制不能再升高，只能保持定电压的限制不能再升高，只能保持U U1=1=U U1N1N不变。因此，不变。因此
8、，当当f f1 1上调时，由于上调时，由于U U1 1不能增加，必然使主磁通不能增加，必然使主磁通m m与频与频率率f f1 1成反比地降低，相当于直流电动机弱磁升速的情况；成反比地降低，相当于直流电动机弱磁升速的情况；由电机学原理知，由电机学原理知，m m的下降将引起电磁转矩的下降将引起电磁转矩T T的下降。的下降。频率越高，主磁通频率越高，主磁通m m下降得越多，由于下降得越多，由于m m与电流或转与电流或转矩成正比，因此，电磁转矩矩成正比，因此，电磁转矩T T也变小。也变小。 基频以上调速：电磁转矩基频以上调速：电磁转矩T仍应比负载转矩大，否则仍应比负载转矩大，否则会出现电动机的堵转。在
9、这种控制方式下，转速越高，会出现电动机的堵转。在这种控制方式下，转速越高，转矩越低，但是转速与转矩的乘积（输出功率）基本转矩越低，但是转速与转矩的乘积（输出功率）基本不变。所以，基频以上调速属于弱磁恒功率调速。不变。所以，基频以上调速属于弱磁恒功率调速。 3.变频调速特性的特点变频调速特性的特点（1）恒转矩的调速特性）恒转矩的调速特性 这里的恒转矩是指在转速的变化过程中，电动机这里的恒转矩是指在转速的变化过程中，电动机具有输出恒定转矩的能力。在具有输出恒定转矩的能力。在f f1 1f f1N1N的范围内变频调的范围内变频调速时，经过补偿后，各条机械特性的临界转矩基本为速时，经过补偿后，各条机械
10、特性的临界转矩基本为一定值，因此该区域基本为恒转矩调速区域，一定值，因此该区域基本为恒转矩调速区域，适合带适合带恒转矩负载恒转矩负载。从另一方面来看，经补偿以后的。从另一方面来看，经补偿以后的f f1 1f f1N1N调速，可基本认为调速，可基本认为E E1 1/ /f f常数，即常数，即m m不变。不变。根据电动机的转矩公式知：在负载不变的情况下，电根据电动机的转矩公式知：在负载不变的情况下，电动机输出的电磁转矩基本为一定值。动机输出的电磁转矩基本为一定值。图1.3 调频调速控制特性 （2）恒功率的调速特性）恒功率的调速特性 这里的恒功率是指在转速的变化过程中，电动这里的恒功率是指在转速的变化过程中，电动机具有输出恒定功率的能力，在机具有输出恒定功率的能力，在f f1 1f f1N1N下，频率越高，下，频率越高，主磁通主磁通m m必然相应下降，电磁转矩必然相应下降，电磁转矩T T也越小，而电动也越小，而电动机的功率机的功率P PT T=常数，因此，常数，因此，f f1 1f f1N1N时，电时，电动机具有恒功率的调速特性，动机具有恒功率的调速特性，适合带恒功率负载。适合带恒功率负载。 下节课见!
