变频器初级培训教材1
西门子变频器初级培训教材
序号 1 2 3 4 5
优点 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全 在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 无级调速，调速精度大大提高 电机正反向无需通过接触器切换 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制
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载波
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SPWM调制
西门子罗宾康完美无谐波系列变频器介绍
罗宾康公司（品牌）历史ROBICON(罗宾 康)公司成立于1964年。总部在美国宾西 法尼亚州。
1994年，罗宾康制造出了世界上第一台 电压源型完美无谐波的高压变频器。
2005年7月份，SIEMENS公司成功收购 ROBICON公司
通过改变开关管导通顺序改础知识—简要工作原理
三相逆变电路
S1 S3 S5 电机
W
Ed
V
U
S4 S6 S2
Ed UUV
UVW 561 612 123 234 345 456 561 612
UVW
缺点： 输出电压的谐波分量太大 电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机 转矩脉动较大，低速运行时影响转速的平稳 直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题
培训目标 了解电气传动的基本概念 掌握变频器的基本工作原理和设备结构 能初步理解变频器资料
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目目录录： 电气传动基础知识 通用变频器的构成及简单工作原理 完美无谐波系列高压变频器特点 提高篇——高压变频器设计理念 春晓所用变频器硬件介绍
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电气传动基础知识—电气传动系统概述
电力传动系统运动方程式
中间传动机构
T电T机电力机矩转－ 矩－T负T负载载阻转力矩＝ J
变频器产品培训教材
变频器的调试方法与技巧
总结词：调试步骤、技巧分享 详细描述
调试步骤
变频器的调试方法与技巧
开机检查
在通电前，检查所有接线是否正 确，无短路和断路现象。
初始参数设置
根据实际需求，对变频器的参数进 行初始设置，如频率、电机参数等。
运行测试
逐步增加电机转速，观察电机运行 是否平稳，无异常声音。
变频器的调试方法与技巧
详细介绍了变频器的各种功能，如调速、 节能等，以及其主要的技术参数，如输入 电压、输出频率等。
变频器的应用实例
常见故障诊断与排除
通过多个实际案例，展示了变频器在不同 场合的应用，如风机、水泵的控制等。
列举了变频器常见的故障现象，分析了故 障原因，并给出了相应的解决方法。
对未来培训的建议和展望
增加实操环节
变频器的安装步骤与注意事项
连接电源和电机
根据变频器的接线图正确连接电 源和电机。
接地处理
确保变频器正确接地，以提高安 全性能。
变频器的安装步骤与注意事项
遵守安全规定
在安装过程中，务必遵守 相关国家和地方的安全规 定。
避免过度振动
确保变频器安装场所无强 烈振动源，以减少对设备 的影响。
注意散热
确保变频器周围有足够的 散热空间，保持良好的通 风。
态，降低能耗，为企业节约能源成本。
02 变频器产品介绍
主流变频器品牌与型号
品牌A
品牌C
作为变频器行业的领先品牌，以其稳 定性和可靠性受到广泛认可。型号系 列包括XX系列、YY系列等。
作为国内知名品牌，以其高性价比和 良好的售后服务赢得了客户的信赖。 主要型号包括TT系列、QQ系列等。
品牌B
以技术创新和性能卓越著称，其变频 器产品在市场上具有一定的影响力。 主要型号包括ZZ系列、WW系列等。
变频器培训教材
2).缺相情况 当输入缺相时，一个周期内只有 2 个电压波头， 且整流电压最低值为零。此时电压的平均值为342V， 比正常情况低了 170V。但当空载时，因为有滤波电 容，仍可使直流母线上电压达到500V以上。当 变频器一带载，电压随 负载的增加迅速下降，当 频率上升到十几Hz，电压 下降到400V以下。最好的 判断方法是用电压表测量 开机时直流母线电压的下 降情况。
7).操作面板 操作面版是采 用接插件连接， 接触不良，会引 起个别功能消失， 供电不良会引起 黑屏。个别功能 部件失灵，可能 是按键接触虚。
8).开路集电极输出端 子 该端子由隔离电路 （与CPU隔离）。因为 使用的原因损坏率较高。 一般属于开路晶体管过 流所致。判断较容易， 因为其他几路如果是好 的，只此一路有问题， 可断定该只管子有问题； 如果各只管子都有问题， 则可能问题出在单片机。
2）.正常工作中负载引起过流跳闸 当正常工作中变频器经常过流跳闸，一般为负载不稳定。 不管是冲击负载还是非冲击负载，只要是过流跳闸，首 先要检查变频器的过流值是否达到了变频器的容限电流， 如果达到了容限电流，就要考虑更换高一级的变频器。 3）.外电路短路造成过流跳闸 电动机绕组短路、接线短路、接线端子短路等引起的过 流，是最危险的一种过流，因为电流的陡度大，极易造 成功率模块的损坏。该种过流的特征是：变频器运行就 跳闸，不能工作。遇此情况，不能屡试，要认真检查外 电路是否有短路故障。 4）.内部电路损坏过流跳闸 特征为：一上电就跳闸，一般不能复位。主要原因是模 块坏、驱动电路坏、电流检测电路坏。
□
2.3过载的原因及处理 电动机在运行中，运 行电流超过了额定值但 又小于过流限定值，运 行时间又较长，称为过 载。过载的基本特征是： 电流虽然超过了额定值， 但超过的幅度不大，一 般也不形成较大的冲击 电流（否则就变成过流 故障），过载的另一个 显著特征是有一个时间 的积累过程，当积累时 间达到时才报过载故障。
《变频器使用培训》课件
带载调试
在电机带载的情况下，启 动变频器并检查其运行状 态和电机性能。
参数设置
根据实际需求，通过操作 面板或通讯接口对变频器 的参数进行设置和调整。
变频器的调试方法与参数设置
频率设置
设置变频器的输出频率，以满足电机转速的要求。
控制模式设置
选择适合的控制模式，如速度控制、转矩控制等。
变频器的调试方法与参数设置
恢复正常。
05
安全注意事项
操作变频器的安全规范
01
操作前确保电源已断开 ，避免带电操作引发触 电事故。
02
操作时应佩戴合适的防 护眼镜和手套，防止飞 溅物伤害。
03
操作时禁止吸烟、吃东 西，避免意外事故发生 。
04
操作时应遵循先启动后 加负载的原则，避免设 备损坏或人员伤亡。
安全防护措施与设备
03
变频器的使用与维护
变频器的操作面板介绍
操作面板概述
介绍操作面板的组成和功能，包括显 示屏幕、按键、旋钮等。
按键功能说明
显示屏幕内容解读
解释显示屏幕上的各种参数和状态信 息，如频率、电流、电压、故障代码 等。
详细解释每个按键的功能和使用方法 ，如启动、停止、加速、减速等。
变频器的常用功能与参数设置
电缆连接
按照接线图正确连接电源 和电机电缆，确保接线牢 固、安全。
变频器的安装步骤与注意事项
• 接地处理：按照安全规定进行接地处理，确保设备安全运 行。
变频器的安装步骤与注意事项
注意安全
在安装过程中，务必注意安全， 避免触电等事故发生。
遵守规定
遵守相关国家和地区的电气安全 法规和标准。
变频器的安装步骤与注意事项
某工厂操作工在操作变频器时未断开电源，导致 触电事故发生，造成人员伤亡。
变频器初级培训教材(2010年-04)
调速原理：
N：转速
N=（1-SΒιβλιοθήκη 60F/PF：频率P：极对数
调速方法： 改变极对数
（有级调速）
就是它
哪个好？
改变输入频率 （无级调速）——变频器调速
电气工程有限公司 （中国·上海）
2、变频器基础知识 2-2 什么是变频器
变频器—— 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电 源变换为另一频率的电能控制装置。
两种类型变频器 交-交变频器
交-直-交变压变频器
变压？
在交-直-交变压变频器中，又可分为电流型和电压型。电流型
的变频器如图2-5 a所示,电压型的变频器如图2-5b所示。
a) 电流型变频器 b) 电压型变频器
电气工程有限公司 （中国·上海）
2、变频器基础知识
2-6 简要工作原理
交直交通用变频器系统框图
～
整流部分
储能环节
逆变部分
M
交流
直流
直流
交流
控制系统
整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非
正弦，带有丰富的谐波
逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电
流近似正弦
那么他是如何实现的？
电气工程有限公司 （中国·上海）
2、变频器基础知识 2-6 简要工作原理
60年代
电机控制 算法
70年代 V/F控制
80年代
90年代
00年代
矢量控制
无速度矢量控制
电流矢量V/F
算法优化
功率半
SCR
导体技术
计算机 技术
PWM技术
大功率传 动使用变 频器，体 积大，价 格高
(2024年)变频器基础知识培训ppt课件
04
17
维护保养策略制定
定期检查变频器外观和接线是 否完好，有无松动或损坏
定期检查电源线和电机线是否 老化或破损，及时更换
根据使用情况，定期更换滤波 电容、风扇等易损件
2024/3/26
定期清理变频器内部灰尘和杂 物，保持通风散热良好
定期备份变频器参数设置，以 防意外丢失
建立维护保养档案，记录每次 维护保养情况和更换的零部件
梯波。
2024/3/26
电流型变频器
直流中间电路的滤波是电感，可使 直流电流波形比较平直，逆变电路 输出交流电流是矩形波或正弦波。
交-交变频器
直接将固定频率的交流电变换成频 率可调的交流电，没有中间环节， 效率较高，但输出频率范围较窄。
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03 变频器性能指标与选型依 据
2024/3/26
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主要性能指标解读
逐步排查法
按照一定顺序逐步排查可能原因，直到找到 故障点。
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排除故障实用技巧
熟悉变频器结构和原理
了解变频器的基本结构和工作原理，有助于 快速定位故障原因。
保持现场记录
详细记录故障现象、诊断过程和结果，便于 后续分析和总结。
善于利用资源
充分利用厂家提供的技术支持、维修手册等 资源，提高故障诊断和排除效率。
。
选型原则和建议
明确需求
根据实际应用场景明确所需变 频器的功率、电压等级、调速
范围等关键参数。
2024/3/26
性能匹配
选择性能指标符合或略高于实 际需求的变频器，避免性能浪 费或不足。
品牌信誉
优先选择知名品牌，其产品质 量和售后服务更有保障。
价格合理
在满足性能需求的前提下，选 择性价比较高的产品。
变频器基础知识培训
主要内容
一、电路控制拓扑结构介绍 二、功能电路简介 三、各功率等级接线示意图
一、变频器控制结构原理框图
整电
+
逆开
M
开电电电 转转电电
开开电电
控控
PC PLC
DSP
变频器控制拓扑结构框图
用用I/O信信 开开光光开 继开开光光 线线光光光光 人人接口
LED人人人人
数数信信 模模信信 RS485通通
+ -
开电电电
DSP
+24V,+5V,+15V IGBT驱驱
开开电电
开开开开开开开光光
光光光光
+
+
变频器功率回路详解
电抗器 母线电容 均压电阻 逆变桥
L1 L2 L3
U V W
整流桥
上电缓冲电 路
制动单元
二、功能电路介绍
1、输入浪涌吸收电路 2、开关电源电路 3、继电器/接触器吸合控制电路 4、继电器/接触器故障指示电路 5、风扇控制电路 6、温度检测电路 6 7、电流检测电路 8、对地保护电路 9、驱动电路 10、模块保护电路
我司11kW及以上产品都有该功能电路，7.5kW及以下产 品没有该功能电路。 该功能电路的作用在于出现继电器/接触器不吸合或继电 器/接触器吸合不上时，能够有效的保护缓冲电阻，从而避免 故障的扩大。
风扇控制电路
风扇控制电路的目的增加风扇的寿命，在变频器整机内温 度不高时，风扇处于不转的状态。 我司变频器就风扇控制分三种方式： 1、15kW以下（包括15kW）变频器上电风扇即运行； 2、18.5kW~75kW变频器受温度控制，箱体内温度达到40度时 风扇开启； 注：37kW~75kW目前由于接触器的吸合问题，风扇还处于上 电就运行的状态。最近改版将解决该遗留问题。 3、90kW以上采用的方式是温控和运行指令组合控制。
变频器技术培训课件
05
根据安装方式选择：根据安装位 置和空间选择合适的变频器安装 方式。
02
根据功率选择：根据负载的功率 大小选择合适的变频器功率。
04
根据环境条件选择：根据使用环 境的温度、湿度、粉尘等因素选 择合适的变频器类型。
06
根据成本和性能选择：在满足使 用要求的前提下，选择性价比较 高的变频器。
变频器的安装要求
换变频器
08
电源故障：检查 电源线是否连接 正常，修复电源 线或更换变频器
变频器的发展趋 势
变频器技术的发展趋势
节能环保：变频器技术在节能环保方面具有巨大潜力， 未来将更加注重节能环保技术的应用。
智能化：随着物联网、大数据等技术的发展，变频器 技术将更加智能化，实现远程监控、故障诊断等功能。
高性能化：变频器技术将不断提高性能，满足更高速、 更高精度、更高可靠性的要求。
01
04
定期检查变频器的 接线端子，确保接 线牢固，防止接触 散热片等部件
02
03
定期更换变频器 的冷却液，防止 冷却液变质影响
散热效果
变频器常见故障及处理
01
过载故障：检查 负载是否过大， 调整负载或更换
变频器
02
过热故障：检查 散热风扇是否正 常，清理散热片
调试和测试：安装完成后，进行 调试和测试，确保正常运行
变频器的调试方法
检查变频器的输入 电源和输出电源是 1
否正常
检查变频器的报警信 息和故障代码，并进 4 行相应的处理和调整
检查变频器的参
2
数设置是否正确
检查变频器的运 3 行状态和输出频
率是否正常
变频器的维护和 保养
变频器的日常维护
变频器基础知识培训1ppt-PowerPointPre
RC1、2
VB
IB
N
图2-2、通用变频器主回路图
深圳市康沃电气技术有限公司
Shenzhen CONVO Electric Technologies Co. Ltd
ห้องสมุดไป่ตู้
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第二章 通用变频器结构与原理
（一）、变频器的主回路
电压型变频器主电路包括：整流电路、中间直流电路、逆变电路三 部分组，交-直-交型变频器结构见图2
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深圳市康沃电气技术有限公司
Shenzhen CONVO Electric Technologies Co. Ltd
第二章 通用变频器结构与原理
4、逆变电路： 逆变管V1~V6组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值 都可调的交流电，是变频器的核心部分。常用逆变模块有：GTR、 BJT、GTO、IGBT、IGCT等，一般都采用模块化结构有2单元、4 单元、6单元 5、续流二极管D1~D6：其主要作用为： （1）电机绕组为感性具有无功分量，VD1~VD7为无功电流返回到 直流电源提供通道 （2）当电机处于制动状态时，再生电流通过VD1~VD7返回直流电 路。 （3）V1~V6进行逆变过程是同一桥臂两个逆变管不停地交替导通和 截止，在换相过程中也需要D1~D6提供通路。
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深圳市康沃电气技术有限公司
Shenzhen CONVO Electric Technologies Co. Ltd
第一章 通用变频器发展史
4、网络化 • 新型通用变频器可提供多种兼容的通信接口，支持多种不同的通信协 议，内装RS485接口，可由个人计算机向通用变频器输入运行命令和设定 功能码数据等，通过选件可与现场总线：Profibus-DP、 Interbus-S 、 Device Net 、 Modbus Plus、CC-Link、LONWORKS、Ethernet、CAN Open、T-LINK等通讯 5、操作傻瓜化 新型通用变频器机内固化的“调试指南”会引导你一步一步地填入 调试表格，无需记住任何参数，充分体现了易操作性。 6、内置式应用软件 新型通用变频器可以内置多种应用软件，有的品牌可提供多达130余 种的应用软件，以满足现场过程控制的需要，如PID控制软件、张力控制 软件、速度级链、速度跟随、电流平衡、变频器功能设置软件、通讯软 件等
艾默生变频器初级培训教材
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变频器初级培训教材(201004)
M
交流
直流
直流
交流
控制系统
整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非
正弦，带有丰富的谐波
逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电
流近似正弦
那么他是如何实现的？
2020/11/25
2、变频器基础知识 2-6 简要工作原理
变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）
序号 优点 1 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全 2 在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 3 无级调速，调速精度大大提高 4 电机正反向无需通过接触器切换 5 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制
2020/11/25
2、变频器基础知识 2-4 变频调速的发展历程
60年代
电机控制 算法
70年代 V/F控制
80年代
90年代
00年代
矢量控制
无速度矢量控制
电流矢量V/F
算法优化
功率半
SCR
导体技术
计算机 技术
PWM技术
大功率传 动使用变 频器，体 积大，价 格高
GTR
IGBT
IGBT大容量化
PWM技术
变频器体 积缩小， 开始在中 小功率电 机上使用
2、变频器基础知识
2-5 变频器分类 为什么还要
两种类型变频器 交-交变频器
交-直-交变压变频器
变压？
在交-直-交变压变频器中，又可分为电流型和电压型。电流型
的变频器如图2-5 a所示,电压型的变频器如图2-5b所示。
2020/11/25
a) 电流型变频器 b) 电压型变频器
变频器基础知识培训ppt课件完整版
目录 CONTENT
• 变频器概述 • 变频器工作原理与结构 • 变频器参数设置与调试方法 • 变频器选型与应用案例分析 • 变频器维护保养与故障排除技巧 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
变频器概述
定义与发展历程
定义
变频器是一种电力电子设备，通过改 变电源频率来控制交流电动机的速度 和转矩。
直流中间电路的滤波是电感，直流中间电路 输出电流是脉动的直流电流，直流环节等效 于恒流源。
交-交变频器
交-直-交变频器
直接将固定频率的交流电变换成频率、电压 均可调的交流电。
先把工频交流电源通过整流器转换成直流电 源，然后再把直流电源转换成频率、电压均 可控制的交流电源以供给电动机。
03
变频器参数设置与调试 方法
和离网控制。
智能家居
如空调、冰箱、洗衣机 等家用电器的节能和智
能控制。
变频器市场现状及前景
市场现状
目前，全球变频器市场规模不断扩大，市场竞争日益激烈。同时，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展， 变频器产品的种类和功能也越来越丰富。
市场前景
未来，随着工业4.0、智能制造等概念的深入推广，以及新能源、智能家居等领域的快速发展，变频器市场将迎 来更加广阔的发展空间。同时，随着人工智能、大数据等技术的融合应用，变频器产品的智能化和网络化水平也 将不断提升。
过压故障
输入电压过高或减速时间过短引 起，应调整输入电压或延长减速 时间。
欠压故障
输入电压过低或缺相导致，应检 查输入电源及缺相保护。
过热故障
散热系统不良或环境温度过高造 成，应检查散热系统并改善环境
温度。
排除方法和预防措施分享
变频器基础技术培训手册
电功率节能效果和变频器的功能预置有关。
其中，尤以正确预置Ｕ∕ƒ 比（转矩提升）功能最为重要。
举例说明如下：假设水泵在较低频率f X1下运行，其阻转矩较小，与此对应的电流－电压曲线如图6－40b所示，最佳工作点为A点。
变频器在出厂时，U∕f线常常预置为稍有补偿的状态，如图a中之曲线①所示。
与f X1对应的电压是U XB，从图b的电流－电压曲线上知道，这时的定子电流为I1B，比最佳工作电流I1A大得多。
图6－40 功能预置的影响a）U∕f 线b）电流－电压曲线如果将U∕f线预置为低减压频比，如图a中之曲线②所示，把与f X1对应的电压下降为U XC，从图b的电流－电压曲线上知道，这时的定子电流将减小为I1C，与最佳工作电流I1A十分地接近了。
一般说来，低减压频比不大可能使电动机运行在最佳工作点，但可以使电动机的定子电流减小到接近最小电流的程度。
由此可见，正确预置变频器的功能，对于提高电动机效率、进一步提高电功率的节能效果，具有十分重要的意义。
变频器基础技术培训手册1-2616.8经济效益全面评6.8.1 故障减少是效益与笼形异步电动机相比，其他电动机的故障率都较高，分述如下：z直流电动机直流电动机的电刷和换向器是最大的薄弱环节，非但机械磨损大，而且因为有火花的原因，故障率几乎是所有电动机中的最高者。
z绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机一方面有电刷和滑环，也是比较容易损坏的部件，而鼠笼式异步电动机则无此薄弱环节。
z电磁调速电动机电磁调速电动机也有电刷和滑环，不过通过的电流较小而已，但毕竟也是薄弱环节。
生产机械在生产过程中，一旦因电动机发生故障而停机，所造成的损失，也应和采用变频调速的经济效益联系起来。
例如印染机械，原来用直流电动机实现多单元同步控制（通常有6～15 个单元或更多），每次在运行过程中，电动机如发生故障，则：（1）该匹布报废；（2）把报废的布取下以及把新布穿上花费的时间；（3）修理电动机所需的资金与时间；（4）各种染料及其他材料的损失。
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主要产品－MDI
应用类别 SIEMENS ABB MITSUBISHI FUJI YASKAWA SCHNEIDER DELTA HITACHI SANKEN EMERSON 简单应用 G110 ACS50/150 S540 Mini J7 ATV11 L，S L100 OEM配套 MM410/420 ACS350 E540 E11，Multi V7 ATV31 M SJ100,L200 E SK EV1000G 行业通用开环 MM440 ACS550 F740 G11 F7 ATV71 B SJ200 IHF，SHF EV2000G TD3000 高性能闭环 6SE70 ACS800 A700 VG7 G7 ATV71(扩展） V SJ300 TD3000 EV3500 Freestanding 风机泵类 MM430，G150 ACS510/800 F740 P11，VP E7 ATV61 P L300P IPF，SPF TD2100 EV1000/2000P EV3500 Freestanding
只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380×（40/50)＝304V
变频器技术知识培训
李明
培训目标
了解电气传动的基本概念 掌握变频器的基本工作原理 了解变频器的基本应用和选型原则 了解变频器的市场竞争情况
目录
电气传动基础知识 变频器基础知识 变频器的构成 变频器基本功能 变频器应用 变频器选型
国内低压变频器市场需求
2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003
电机易损坏，不适应恶劣现场
需定期维护
电机不易损坏，适应恶劣现场
基本免维护
70年代以前直流占统治地位，交流调速只在大功率电机调速上使用 目前交流调速已经占统治地位
电气传动基础知识—交流电气传动系统的发展历程
调速方式名称 变极调速 调压调速 转子串电阻调速 交流异步电动机 控制对象 特点 有级调速，系统简单，最多4段速 早 发 展 时 间
信号。 连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是 模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传 送到Internet上，这个过程叫做“调制”。 当PC机从Internet获取信息时，由于 通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还 必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。合起来就是“调制解调”
T：电机力矩 额定 n0 最大
同步机机械特性
T：电机力矩 额定 最大
交流异步电机广泛应用在传动系统中
交流同步电机目前已开始在纺织行业广泛使用
电气传动基础知识—电气传动系统基本工作原理
电力传动系统运动方程式
中间传动机构 M 终端机械
T电机转矩－T负载转矩 T电机力矩－T负载阻力 ＝ J P电机功率＝ T ×N
变频器基础知识—基本工作原理
PWM（Pulse Width Moduration）调制
PWM调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频 率可变的电压脉冲列。
SPWM调制是：三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关可以得 到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压，能获 得理想的控制效果：输出电流近似正弦
直流电气传动系统特点：
交流电气传动系统特点：
控制对象：直流电动机 控制原理简单，一种调速方式
控制对象：交流电动机 控制原理复杂，有多种调速方式
性能优良，对硬件要求不高
电机有换向电刷（换向火化） 电机设计功率受限
性能较差，对硬件要求较高
电机无电刷，无换向火化问题 电机功率设计不受限
变频器基础知识—基本工作原理
交流低压交直交通用变频器系统框图
～
整流部分 交流 直流
储能环节 直流 控制系统
逆变部分 交流
M
整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波 逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电 流近似正弦
92.5 86.1 79.7 73.4 67.2 60.9 57.8 48.6
数据来源：中国工控网
（亿元 ）
国内小型PLC市场需求
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
2009
24.0 22.0 18.8 17.2 15.5 13.8 11.8 26.8 39 36.3 42.9 47.2 51.9
高压
控制算法 通用 高性能 交直交
3000、6000、10000V/3PH
内置V/F控制方式，简单，性能一般 内置矢量控制方式，复杂，高性能 电压型（储能环节为电解电容） 电流型(储能环节为电抗器）
变换方法 （拓朴结构 ）
交交
无储能环节
交直交电压型变频器因结构简单，功率因素高(接近1），目前广泛使用
无级调速，调速范围窄 电机最大出力能力下降，效率低 系统简单，性能较差
变频调速
交流异步电动机 交流同步电动机
真正无级调速，调速范围宽 电机最大出力能力不变，效率高 系统复杂，性能好 可以和直流调速系统相媲美
晚
变频器基础知识—变频器定义及其特点
变频器 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 变频器的控制对象
57
2008
2007
2006
2005
2004
2003
数据来源：中国工控网
（亿元 ）
国内常用变频器品牌
欧美品牌 西门子、施耐德、ABB 丹佛斯、ROCKWELL、VACON、西威 松下电工、东芝 日本品牌 富士、三菱、安川、三垦、日立、欧姆龙 国产品牌 安邦信、森兰、英威腾、惠丰 港台品牌 台达、东元 韩国品牌 LG 英国品牌 CT、艾默生EV系列及SK系列
更大容量 更高开关频率 更高速率和容量
PWM优化 新一代开关技术 未来发展方向
变频器体
积缩小， 开始在中 小功率电 机上使用
超静音变频器开始流行
动使用变
频器，体 积大，价 格高
解决了GTR噪声问题
变频器性能大幅提升 大批量使用，取代直流
完美无谐波
如：矩阵式变频器
变频器基础知识—变频器分类
供电电源 低压 220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH
dn dt
M
T电机转矩
速度模式：
T负载转矩
以控制转速恒定为目的，控制设备根据设定速度要求自动调整电机转矩适 应外部的负载变化，达速时电机转矩等于负载转矩
应用：如常规调速系统（电梯、各类生产线），
转矩模式 以控制电机转矩恒定为目的，达速时电机转矩等于负载转矩，但电机的运 转速度不确定，如果控制不当可能会引起传动设备超速损坏等事故 为保证系统安全，必须额外考虑限速或超速保护 应用：如：开卷/收卷
电机转矩
dn dt
电机速度×K常数
T电机转矩
T负载转矩
T电机转矩>T负载转矩－－－加速运行 T电机转矩<T负载转矩－－－减速运行 T电机转矩＝T负载转矩－－－恒速运行
电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素
电气传动基础知识—电气传动系统工作原理
中间传动机构 终端机械
T电机转矩－T负载转矩 T电机力矩－T负载阻力 ＝ J
三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极
变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）
序号 1 2 3 4 5
优点 平滑软启动，降低启动冲击电流，减少变压器占有量，确保电机安全 在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度 无级调速，调速精度大大提高 电机正反向无需通过接触器切换 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制
三相逆变电路（电压型）
Ed S1 Ed S3 V U S5 电机 UUV UVW 561 612 123 234 345 456 561 612 UVW
W
S4
S6
S2
特点：（180°导电型） 输出电压的波形是矩形波，电流波形是正弦波。谐波分量太大。
电机谐波损耗增加，发热严重甚至烧坏电机。 逆变器从直流侧向交流侧传送的的功率是脉动的，转矩脉动较大，低速运行 时影响转速的平稳。 直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题
变频器基础知识—变频技术发展历程
60年代 控制算法 功率半 导体技术 计算机 技术 PWM技术 大功率传 SCR GTR 70年代 V/F控制 80年代 90年代 00年代 无速度矢量控制 算法优化 矢量控制 电流矢量V/F IGBT 单片机 DSP PWM SPWM IGBT大容量化 高速DSP 专用芯片 空间电压矢量 调制技术
注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能
电气传动基础知识—交流电机的机械特性
交流异步电机的机械特性公式 N：速度 n0 异步机机械特性
n＝60f/p(1-s)
n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 交流同步电机的机械特性公式 n＝60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数
载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同 GTR变频器由于开关频率太低，电机噪声较大。IGBT有效的解决了这个问题