传统变频调速系统1
变频调速的基本控制方式ppt课件
28
机械特性曲线
n
可见，当频率ω1提高 时，同步转速n1随之提 n1c 高，最大转矩减小，机 n1b
械特性上移；转速降落 n1a
1c 1b 1a
随频率的提高而增大， n1N 1N
1N <1a <1b <1c 恒功率调速
特性斜率稍变大，其它
形状基本相似。如右图
所示。
2024/7/16
O Te
图6-5 基频以上恒压变频调速的机械特性29
2024/7/16
22
结论
➢在恒压频比的条件下改变频率 1 时，机械特性基本上是
平行下移 ➢当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来 了。而且频率越低时最大转矩值越小
➢最大转矩 Temax 是随着的 1 降低而减小的。频率很
低时，Temax太小将限制电机的带载能力，采用定子压 降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力
（U漏—漏磁阻抗压降；Us—每相电压），
当Us很大时，U漏很小；可以认为Us≈Eg 。
m
US f1
C
要改变f1实现调速，则同时应改变Us来保持Φm不变。
—恒压频比控制方式
2024/7/16
12
带定子压降补偿的恒压频比控制特性
但当f1太小时，忽略U漏则误差较大，这时可以人为增 大Us进行补偿，以减小误差。
2024/7/16
30
小结
电压Us与频率1是变频器—异步电动机调速系统的两个独立
的控制变量，在变频调速时需要对这两个控制变量进行协调 控制。 在基频以下，有两种协调控制方式。采用不同的协调控制方 式，得到的系统稳态性能不同。 在基频以上，采用保持电压不变的恒功率弱磁调速方法。
2024/7/16
交流电机变频调速原理与应用
异步电动机的“多功能控制器”。
3．风机、泵类的调速节能
风机、泵类的调速节能是调压调速系统应用得最多的领域之一。
3 异步电动机变频调速基础
变频调速时s变化很小，效率最高，性能也最好。
变频调速是异步电机交流调速系统的主流。
3.1 变频时的电压控制方式及控制特性
xK
1．变频的同时为什么要变压
r1
x1
②交交变频
电 动
鼠笼式转子
调压调速
机 感应电动机
交流调压
电压源型
常规意义 同步电动机
①变频调速，他控式
②变频调速，矢量控 制
①交直交变频 （整流＋无源逆变） ②交交变频
①电流源型 ②电压源型
同 步
无换向器 电机
变频调速，自控式
电
动 机 无刷直流电动机 变频调速，自控式
开关磁阻电动机 变频调速，自控式
I1
定子每相电动势的有效值: E 14.44f1N 1kN 1 mU 1 U1
E1
x2
Im
xm
若f1↓，U1不变，则磁通Φm ↑ ，Im ↑ ↑ 。
rm
r2
I2 Er
若f1↑，U1不变，则磁通Φm↓，I不变时T ↓ 。
B m ,E1
结论：频率变化时，若不同时改变电压， 则会使电机的磁通 mN 大幅变化，这将使电机运行不正常甚至损坏电机，所以变频的
Ui
+
-
GT
U ct
+
TG
～ VVC
M 3~
Hale Waihona Puke 2.3 交流调压调速系统的制动
交调系统制动时，通常采用在定子绕组中通入直流电流（能耗制动）的方法。
变频调速系统的构成及原理
变频调速系统的构成及原理
变频调速系统主要由变频器、电机和控制系统三大部分构成。
其中，变频器是变频调速系统的核心部件，它将电源输入的交流电转换为可调频率、可调幅值的交流电输出给电机，实现电机的调速控制。
其工作原理如下：
1. 变频器部分：变频器将电网提供的固定频率、固定幅值的交流电输入，通过整流、滤波等电路将交流电转换为直流电，然后再通过逆变电路将直流电转换为可调频率、可调幅值的交流电送给电机。
2. 电机部分：电机接收变频器输出的可调频率、可调幅值的交流电，并根据输入的频率和幅值进行相应的转速调节。
通常使用的电机为三相异步电机，也称为感应电机。
电机通过转子与旋转磁场之间的相互作用，实现机械能的转换。
3. 控制系统部分：控制系统主要由微处理器、传感器、编码器、人机界面等组成。
它实时监测电机的转速、输出负载等参数，并根据需求通过变频器调节输出频率和幅值，以实现对电机转速的精确控制。
控制系统可以根据预设的转速曲线、负载变化等参数进行相应调整，实现高效、稳定的调速控制。
通过以上的构成和原理，变频调速系统可以根据实际需求进行灵活的调速控制，实现节能降耗、控制精度高、工作稳定等优点，广泛应用于机械、电力、石化、
交通等领域。
(完整版)异步电动机变频调速系统..
《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。
因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。
在本设计中采用三相不可控整流。
它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。
在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。
这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。
1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。
随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。
静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。
1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。
由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。
因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。
但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。
2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。
变频调速节能量的计算方法
变频调速节能量的计算方法
一、变频调速节能量的计算原理：
1、变频调速系统的计算原理：变频调速是一种采用变频器和变速器，可以根据需要进行调速的节能技术。
它的原理是将普通电机的输入电压和
频率调整，从而改变电机的转速。
变频调速可以替代传统调速系统，从而
减小电机的能耗。
由于变频器设置的转速可以根据负载的变化而变化，可
以节省能量，从而有效节能。
2、变频调速节能量的计算原理：变频调速节能量的计算原理采用差
值律。
可以通过比较电机传统调速前后的输出功率，得出变频调速节能量
的总量。
具体的计算步骤如下：
（1）将电机进行传统调速，并测量其负载功率。
（2）将电机安装变频调速装置，将装置设置为同样的转速，并测量
其负载功率。
（3）将上述两次测量的负载功率的差值（即较低值减去较高值），
即为变频调速节能量总量。
二、计算实例
一台普通电机传统调速前，测量其负载功率P1=20kW；将电机安装变
频调速装置，将装置设置为同样的转速，测量其负载功率P2=15kW；按照
变频调速节能量的计算原理，将较低值减去较高值。
变频调速电梯控制系统研究
变频调速电梯控制系统研究一、变频调速电梯控制系统原理变频调速电梯控制系统是利用变频器来调节电梯主机电机的转速，从而实现电梯的调速运行。
传统电梯主要采用的是机械调速方式，即通过传统的电阻调速或者牵引比例调速的方式来实现，但是这种方式存在效率低、能耗大、调速范围有限等问题。
而变频调速电梯控制系统采用变频器来调整电梯主机电机的转速，可以实现无级调速，提高了电梯的运行效率和舒适性，同时也降低了能耗和噪音。
变频调速电梯控制系统的原理比较简单，主要由电梯主机电机、变频器、编码器、控制器以及人机界面等组成。
变频器是整个系统的核心部件，通过对电机的电压和频率进行控制，实现电梯的无级调速。
控制器则负责监测电梯运行状态、接收并处理乘客的指令、控制电梯的运行等功能。
编码器则用来监测电梯实际的运行速度，并将监测到的信号反馈给控制器，从而实现对电梯运行的精准控制。
1. 节能环保：变频调速电梯控制系统采用无级调速技术，可以根据实际载荷大小和楼层高度来自动调整电梯的运行速度，从而实现能耗的最小化。
变频器可以有效地改善电机的功率因数，降低谐波污染，减少了对环境的影响。
2. 运行稳定：传统的电梯调速方式存在调速迟缓、震动大等问题，而变频调速电梯控制系统采用了闭环控制技术，可以实现对电梯运行状态的实时监测和精准控制，从而保证了电梯的稳定性和平稳性。
3. 节省空间：变频调速电梯控制系统可以减小电梯主机电机的体积，减少了对电梯井道的占用空间，提高了建筑物的可利用空间。
4. 使用寿命长：由于变频调速电梯控制系统可以实现无级调速，因此电梯的启停次数减少，电梯的零部件磨损减小，从而延长了电梯的使用寿命。
5. 安全性高：变频调速电梯控制系统采用了多重安全保护措施，包括过载保护、故障自诊断、失速保护、紧急救援等功能，可以保证电梯的安全运行。
目前，变频调速电梯控制系统已经在世界各地得到了广泛应用，尤其是在高层建筑和商业中心等场所。
由于变频调速电梯控制系统具有节能环保、运行稳定、节省空间、使用寿命长和安全性高等优点，越来越多的建筑物选择采用这种先进的电梯技术。
2-交流电机变频调速详解
以下情况要选用交流输出电抗器
变频器到电机线路超过100米（一般原则）
以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）
变频器选型—选型原则
使用通用变频器的行业和设备 使用矢量变频器的行业和设备
纺织绝大多数设备
冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬 石化用风机、泵、空压机 电梯门机、起重行走 供水 油田用风机、水泵、抽油机、空压机
多
0.4-315KW
EV1000 EV2000
TD3000 2.2-75KW TD3100 高 TD3300
高动态性能 动态性能好 总线设计 精确控制 网络化应用 行业专用
0.4-5.5KW
功 能
TD900
调速、通讯 操作简便
功能丰富 适用面广
高稳态性能
成 本
完整的功率段 行业专用
少
宽电压范围
元件化设计
R S T P1 (+) PB (-) U V
MOTOR
W
PE
POWER SUPPLY
制动电阻
工频电网输入 380V 3PH/220V 3PH
直流电抗器
三相交流电机
220V 1PH
变频器的构成—控制回路接口
接口类型 主要特点 主要功能
开关量输入
开关量输出 模拟量输入
无源输入，一般由变频 启/停变频器，接收编码器信号、多 器内部24V供电， 段速、外部故障等信号或指令
2.3 交流电机变频调速
•概 述
异步电机的变压变频调速系统一 般简称为变频调速系统。由于在调速 时转差功率不随转速而变化，调速范 围宽，无论是高速还是低速时效率都 较高，在采取一定的技术措施后能实 现高动态性能，可与直流调速系统媲 美。因此现在应用面很广，是本篇的 重点。
变频器的六大调速方法
电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。
2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造
煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造在煤矿生产中，胶带输送机是实现煤矿物料输送的重要设备之一。
传统的胶带输送机采用定速电机驱动，无法根据实际需求对输送速度进行调整，存在能耗高、运行不灵活等问题。
为了提高煤矿胶带输送机的运行效率和能源利用率，需要对其进行技术改造，引入变频调速系统。
变频调速系统是一种通过改变电机供电频率来实现对电机转速的调整的技术，在胶带输送机中引入变频调速系统可以实现对输送速度的精确控制。
具体技术改造包括以下几个方面：1.更换电机与安装变频器：首先，需要更换原有的定速电机，选择适合的变频电机。
然后，对输送机电机进行改造，安装变频器。
变频器与电机的连接需要注意良好的接地，以提高安全性。
变频器控制电机的转速，可以根据输送需求实现对输送机的调速。
2.配置传感器：为了实现对输送速度的实时监测，需要在输送机的适当位置安装速度传感器。
传感器可以测量胶带的运行速度，并将信号传输给变频器。
变频器根据传感器信号控制电机的转速，实现对输送速度的精确控制。
3.系统调试和优化：在安装完成后，需要对整个系统进行调试和优化。
调试过程中，可以通过改变变频器的参数来调整输送速度，根据实际需求进行优化。
同时，需要进行系统稳定性和安全性的检验，确保变频调速系统的正常运行。
通过将胶带输送机引入变频调速系统，可以实现以下几个方面的优化：1.节能降耗：传统的定速电机需要一直以额定转速运行，无法根据实际需求来调整输送速度。
而变频调速系统可以根据煤矿的输送需求来实时调整输送速度，避免了过大能量损耗，有效节约能源，降低电费开支。
2.灵活控制输送速度：变频调速系统可以实现输送速度的精确控制，可以根据不同的生产需求来调整输送速度。
对于需要快速输送的情况，可以提高输送速度，提高生产效率；对于需要较慢输送的情况，可以降低输送速度，确保安全稳定。
3.延长设备寿命：胶带输送机在长期运行中，由于负荷变化大，容易出现磨损严重的情况。
而变频调速系统可以减少传统定速电机的起停次数，降低传动系统的冲击力和磨损程度，从而延长设备的使用寿命，降低维修频率和费用。
变频调速电梯控制系统设计
变频调速电梯控制系统设计变频调速电梯控制系统是一种利用变频调速技术来实现电梯的运行控制的系统。
其主要功能是通过调整电梯的驱动电机的转速，以实现电梯的平稳启停、提高运行效率和舒适性。
本文将从系统架构、运行控制和安全保护几个方面对变频调速电梯控制系统进行设计。
一、系统架构1.电梯安全保护部分电梯安全保护部分主要包括电梯轿厢超速保护、电梯门区域保护、电梯限位保护以及其他特殊情况的保护等。
其中，超速保护是通过安装超速传感器和超速保护装置来实现的，一旦电梯超速，超速保护装置将及时切断电梯的电源，确保乘客和设备的安全。
2.电梯运行控制部分电梯运行控制部分主要是根据电梯的运行状态和运行需求，调控电梯的运行速度和方向。
在实现这一功能时，需要考虑到电梯的载重、乘客需求、楼层分布情况等因素。
系统需要根据电梯的负载情况和楼层分布情况来自动分配电梯的运行模式（如上行、下行、停靠等），以提高运行效率。
3.电梯调速部分电梯调速部分主要是通过调整电梯驱动电机的转速，实现电梯的平稳启停和运行速度的调节。
在电梯启停过程中，系统需要根据电梯载重情况、乘客需求、楼层分布情况等因素来调节电梯的运行速度，以提高乘坐的舒适性。
二、运行控制电梯的运行控制是变频调速电梯控制系统最核心的功能之一、在运行控制过程中，系统需要根据电梯的载重、乘客需求和楼层分布情况等因素，通过调整电梯的运行速度和方向，以实现电梯的高效运行。
在运行控制的实现过程中，可以采用基于传感器的闭环控制方式或者基于规则的开环控制方式。
闭环控制方式需要安装传感器来监测电梯的运行状态，并将监测到的数据反馈给控制系统进行实时调整。
而开环控制方式不需要安装传感器，而是根据一定的规则和经验来进行调速和运行方向的控制。
为了提高运行效率和舒适性，系统还可以结合电梯乘客需求的预测和优化算法。
通过对乘客需求的预测，系统可以提前调配电梯的运行模式，以减少乘客的等待时间和电梯的空载率。
优化算法可以根据电梯运行的历史数据和预测的乘客需求，动态调整电梯的运行速度和方向，以提高运行效率。
变频调速工作原理
变频调速工作原理
变频调速的工作原理是通过改变电机输入电压的频率来调整电机的转速。
电机的转速与输入电压的频率成正比，所以改变输入电压的频率可以实现对电机转速的调节。
变频调速系统由变频器和电机组成。
变频器是一种电子器件，它能将固定频率和电压的交流电源转换为可调频率和电压的交流电源，用来供给电机。
变频器通过将电源的交流电转换为直流电，并通过逆变器将直流电转换为可调的交流电来实现频率的调节。
变频器通过控制其内部的控制系统，可以调节输出电压的频率和幅值。
当需要调节电机的转速时，控制系统会根据设定值调整输出电压的频率。
通过改变输出电压的频率，变频器可以改变电机的转速。
例如，当输出电压的频率增加时，电机的转速也会增加；当输出电压的频率降低时，电机的转速也会降低。
变频调速具有调节范围广、调速性能好、节能效果显著等优点，在工业生产和家用电器中得到广泛应用。
变频调速原理
变频调速原理1变频调速原理变频调速是指把电动机的输出频率发生变化以改变电动机的转速，以达到调节所需转速的方法。
它是一种比较先进的电力传动方式，它的优点是可以轻松地实现对电机的转速或功率的控制，广泛应用于机械设备中。
首先，变频调速可以通过降低电机的频率来降低它的转速，同时具有保护功能，能够提高设备的运行效率。
另外，在变频调速时该设备的噪声也比传统调速方式低，能够更有效地满足现代工业噪声控制要求。
另外，变频调速采用新技术进行控制，通常使用微处理器来实现系统的自动控制，使系统的稳定性更加可靠。
因而变频调速可以实现精确的控制，减少过电荷所带来的损耗，并能够更好地满足用户的需求。
总而言之，变频调速作为一种新兴的调速技术，具有可靠、稳定、精确以及低噪声等优点，用它来控制电机的转速，不仅提高了设备的效率，而且有效地满足了各种电机调速技术的要求，受到了广大用户的欢迎。
2基本原理变频调速系统的基本原理是通过控制驱动器的变化，控制电机调节输出的频率来改变电机的转速。
它由用于控制驱动器的模拟信号源和微处理器、模拟-数字转换器、变频器和负载（电机）等构成。
变频器通过改变驱动电机的输入频率，以及相应地改变电机的输出频率和转速，从而达到调节电机的转速的目的。
首先，由传感器监测电机的转速，并将检测的信号输入微处理器，由微处理器控制变频器通过变压器改变电压，使电机输出的转速满足要求。
另外，模拟信号源提供的信号可以是波形信号，也可以是码制信号；模拟-数字转换器可以将模拟信号转换成数字信号，从而实现微处理器对变频器的控制。
变频调速系统为节能、安全和质量提供了许多好处，它可以满足要求，有效地减少电能损耗，降低空调、暖气的负荷，有助于长期稳定的发电，并可以保证机械设备的安全。
变频调速原理
变频调速的基本方式在电机调速时，一个重要的因素就是希望保持磁通不变量m Φ为额定值不变。
如果磁通太弱没有充分利用铁心，是一种浪费；若要增大磁通，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组果然热而损坏电机。
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应的补偿合适，保持m Φ不变时很容易做到的。
在交流异步电机中，磁通是定子和转子磁势合成产生的。
三相异步电机每相电动势的有效值：·m N g k N f E Φ=11144.4 （1—1）式中：g E ——气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值，单位为V ；1f ——定子频率，单位为Hz ； 1N ——定子每相绕组串联匝数； 1N k ——基波绕组系数； m Φ——每极气隙磁通，单位Wb由（1—1）式可知，只要控制好感应电动势和定子频率，便可以达到控制磁通的目的，因此需要考虑基频以下和基频以上两种情况。
基频以下调速由式（1—1）可知，要保持m Φ不变，当频率从额定值n f 1向下调节时，必须同时降低g E 使常值=1f E g（1—2） 即采用固定的电动势频比的控制方式。
然而，绕组中感应电动势是难以控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压g U U ≈1，则得到：常值=11f U （1—3） 这是恒压频比的控制方式。
低频时，1U 和g E 都较小，定子阻抗压降所占的分量就比较显著，不能再忽略。
这时，可以认为的把电压1U 抬高一些，以便近似的补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性曲线有补偿的如图中的b 线，物补偿的如图中的a 线。
O Us f 1图6-1 恒压频比控制特性a b基频以上调速在基频以上调速，频率可以从n f 1往上增高，但电压1U 却不能增加得比额定电压n U 1还要大，最多只能保持n U U 11 。
由式（1-1）可知，这将迫使磁通与频率成反比的降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。
把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得到如图所示的异步电动机变频调速的控制特性。
变频调速原理及概述
变频调速原理及概述异步电机调速系统的种类很多，但是效率最高、性能最好、应用最广的是变频调速，它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统，是交流调速的主要发展方向。
变频调速是以变频器向交流电机供电，并构成开环或闭环系统，从而实现对交流电机的宽范围内无极调速。
变频器可把固定电压、固定频率的交流电压变换为可调电压、可调频率的交流电。
在变换过程中。
没有直流环节的称为交-交变频器，有中间直流环节的称为交-直-交变频器。
由直流电变为交流电的变换器称为逆变器。
目前应用最广的是交-直-交变频器，通常由整流器、中间直流储能电路和逆变器三部分组成。
人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动，除变频以外的另外一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。
交流调速传动控制技术之所以发展的如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（Pulse Width Modulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。
变频器的发展：近二十年来，以功率晶体管GTR为逆变器功率元件、8位微处理器为控制核心、按压频比U/f控制原理实现异步机调速的变频器，在性能和品种上出现了巨大的技术进步。
其一，是所用的电力电子器件GTR以基本上为绝缘栅双极晶体管IGBT所替代，进而广泛采用性能更为完善的智能功率模块IPM，使得变频器的容量和电压等级不断地扩大和提高。
其二，是8位微处理器基本上为16位微处理器所替代，进而有采用功能更强的32位微处理器或双CPU，使得变频器的功能从单一的变频调速功能发展为含有逻辑和智能控制的综合功能。
其三，是在改善压频比控制性能的同时，推出能实现矢量控制和转矩直接控制的变频器，使得变频器不仅能实现调速，还可进行伺服控制。
变频器的六大调速方法
电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。
2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
变压变频调速的基本原理
变压变频调速的基本原理变压变频调速技术是一种通过改变电机的供电电压和频率来实现电机转速调节的方法。
这种调速方法被广泛应用于工业生产领域，能够实现电机的平稳启动、精确调速和高效运行，同时还能够减少能耗和延长设备的使用寿命。
在本文中，将详细介绍变压变频调速技术的基本原理、工作过程和应用场景。
一、基本原理1.变压变频调速的基本原理是通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的转速调节。
在传统的电机调速系统中，通常采用调压式或调频式的调速方式。
调压式调速是通过改变电机的供电电压来控制电机的转速，而调频式调速则是通过改变电机的供电频率来实现电机调速。
而变压变频调速技术则是将调压和调频两种方式结合起来，通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，通常会配备一台变频器，用来控制电机的供电电压和频率。
变频器是一种能够将输入电压和频率转换为可调的输出电压和频率的电子设备，通过改变变频器的输出参数来实现对电机的调速。
通常情况下，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
3.除了变频器外，变压变频调速系统还会配备一台变压器，用来控制电机的供电电压。
变压器是一种能够改变输入电压的变压装置，通过改变变压器的输出电压来实现对电机供电电压的调节。
在变压变频调速系统中，变压器通常会和变频器一起配合使用，通过同时调节电压和频率来实现对电机的精确调速。
二、工作过程1.变压变频调速系统的工作过程可以分为三个步骤：输入电压和频率转换、变频器控制和电机转速调节。
首先，当电机开始运行时，输入的电压和频率会经过变压器和变频器的处理，转换为可调的输出电压和频率。
然后，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
最后，电机会根据变频器的控制信号来调整自身的转速，实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，变频器是起到关键作用的设备。
PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现
PLC控制电机变频调速试验系统的设计与实现一、引言在现代工业控制系统中，电机变频调速技术广泛应用于各个领域。
传统的电机调速方法存在效率低下、能耗高以及响应速度慢等问题，而采用PLC（可编程逻辑控制器）控制电机变频调速系统能够有效解决这些问题。
本文将详细介绍。
二、系统设计与结构1. 系统硬件结构PLC控制电机变频调速试验系统的主要硬件包括电机、PLC、变频器、传感器以及人机界面（HMI）。
其中，电机通过变频器实现变频调速，PLC负责控制变频器的工作，并通过传感器获取电机的运行状态反馈，同时可以通过人机界面设置系统的参数。
2. 系统软件设计系统软件设计主要包括PLC程序设计、HMI设计以及变频器参数设置。
PLC程序设计主要实现电机的启动、停止、正反转和变频调速功能，根据传感器的反馈信息进行接口逻辑控制。
HMI设计提供了人机交互界面，操作者通过HMI可以方便地设置电机的调速参数、监控电机的状态以及实时显示电机的运行数据。
变频器参数设置是为了适应不同负载情况下的电机工作需求，通过设置不同的参数来调整变频器的输出频率，从而实现电机的精确控制。
三、系统实现步骤1. 建立PLC程序首先，根据具体的电机变频调速要求，编写PLC程序实现电机的启动、停止、正反转以及变频调速功能。
根据传感器的反馈信息进行逻辑判断，实现电机与变频器之间的联动控制。
2. 设计HMI界面根据实际需求，设计HMI界面，包括设置电机的调速参数、显示电机的运行状态和实时数据等功能。
通过HMI界面提供的操作按键与PLC进行通讯，实现电机的控制与监测。
3. 配置变频器参数根据不同的负载情况，对变频器进行相应的参数设置。
根据电机的额定功率、转速等参数，结合实际需求，合理设置变频器的输出频率。
四、系统工作原理当PLC接收到用户输入的启动指令后，根据设定好的逻辑控制程序，发送启动指令给变频器，通过变频器控制电机的启动。
同时，传感器会实时监测电机的转速、电流、温度等工作状态，并将这些信息反馈给PLC。
变频调速液压升降原理
变频调速液压升降原理一、引言随着科技的不断发展，液压技术在各行各业中得到越来越广泛的应用。
其中，液压升降系统是一种常见的液压应用技术，其主要用于提升或降低物体，并且在各种机械设备和工程中被广泛使用。
为了实现液压升降系统的高效运行和节能减排，人们提出了采用变频调速技术的方案。
本文将详细介绍变频调速液压升降系统的原理和工作过程。
二、变频调速液压升降系统的基本原理变频调速液压升降系统是将变频器与液压系统结合在一起，通过变频器对电机供电进行控制，进而实现对升降运动速度的调节。
其基本原理如下：1. 电机驱动液压泵：变频器与电机相连，通过调节变频器输出频率和电压，来控制电机的转速及输出功率。
电机的输出轴连接液压泵，通过电机的驱动来带动液压泵工作，从而提供液压系统所需的液压能量。
2. 液压泵提供液压力：液压泵将液压油从油箱抽取，通过压力油管将液压油送至液压缸，从而产生液压力，实现升降运动。
3. 液压缸实现升降运动：液压缸是液压升降系统的关键部件，它通过液压力的作用，转换为机械能，带动升降台或其他装置实现升降运动。
4. 变频器对电机进行调速：变频器通过对电机供电进行频率和电压的调节，来控制电机的转速，从而实现对升降速度的调节和控制。
三、变频调速液压升降系统的工作过程变频调速液压升降系统的工作过程如下：1. 初始状态：电机处于停止状态，液压泵和液压缸处于静止状态，液压升降系统不进行工作。
2. 启动系统：当需要进行升降操作时，通过控制按钮或遥控器启动变频器，电机开始转动，液压泵开始吸油并将液压油送至液压缸。
3. 升降运动：液压缸受到液压力的作用，开始实现升降运动，升降台或其他装置开始提升或降低。
4. 调速控制：通过变频器对电机的频率和电压进行调节，来控制电机的转速，实现对升降速度的调节。
可以根据实际需求，通过变频器调节升降速度，实现快速提升或缓慢降低。
5. 停止系统：当升降操作完成后，可以通过控制按钮或遥控器停止变频器，电机停止转动，液压升降系统停止工作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二．绝对值运算器
1:1负反馈
负输入 反号输出
正输入 直接输出至后级
三.电压频率转换器
直流输入
调零
U/F转换 专用 集成电路
脉冲输出 调U/F比
四.环行分配器
脉冲输入
6D触发器
六分频输出
或非门
五.脉冲输出级
6路脉冲输出
的
I* s
值，
使磁通 Φ m恒定。电动机定子频率，将由原来的 ω s变到 s ，
如图 6-23，并有s<ω 。
6.5.2 电压源型转差频率控制的异步电动机变压变 频调速系统(供参考，可不讲)
前面介绍了电流源型异步电动机转差频率 控制的变压变频调速系统。这里再介绍一种 交—直—交电压源型转差频率控制系统，在这
2、控制单元说明 （1）转速给定积分环节（GI）
设置目的：将阶跃给定信号转变为斜坡信号
，以消除阶跃给定对系统产生的过大冲击，使系 统中的电压、电流、频率和电机转速都能稳步上 升或下降，以提高系统的可靠性及满足一些生产 机械的工艺要求。
（2）绝对值器(GAB) 设置目的：将送来的正负变化的信号变为单
（5）脉冲输出级：首先，可以依据逻辑开关的正 反转要求改变触发相序，控制正反转；其次，将环行 分配器提供的6路信号进行功率放大并将宽脉冲调制 成适合晶闸管触发的脉冲列。
（6）函数发生器：实现电压频率协调控制的环节。在基频 范围内，将速度（频率）给定信号正比例转换为电压信号，并 再此基础上实现低频段电压信号提升，保证E1/f1=常数。在基 频之上，只允许频率上升，限制电压幅度不超出在额定电压。
据负载性质及负载电流值适当提
高Usg，修正Us / fs=C特性曲线， 达到使Us / fs=C。
（6）转差补偿环节
为了提高机械特性硬度，
图6-17转差补偿图解
在系统中设置了转差补偿环节，转差补偿机理可以按
图6-17所示来解释。
当负载由TL1增大到TL2时，电机转速由n1 降到n2，转差由Δn1增加到Δn2，其差值为Δn2 －Δn1=Δn。按Δn值相应提高同步转速ns，使 其机械特性曲线ns1平行上移得到机械特性曲线 ns2，与n1相交于A2点，从而使n1保持不变，达
定值s*lmax ，它对应电机的最大电磁转矩 Teimax。因 此，转差频率控制方式的最大特点是在起动过程中
能维持一个最大的起动转矩恒定不变。
从而可知，电机 起动过程是沿着Tei = Teimax特性曲线的包 络线（见图6-22）升 速，实现快速起动的
要求。
2.负载变化
设电动机在某一转速下运行，当突加负载 TL，
分，
* sl
下降，最终达到
ωf
=ω *，重新进入稳
态，实现了转速无静差调节。
3.再生制动
如果使 ω *=0，由于电动机
及负载的机械惯性，转速不会
突变， 则 ω *－ω f=－ω f，速 度调节器 ASR 反向积分直到限
幅输出 s*lmax 。函数发生器
输出一个对应s*l
s*lmax
器输出电压的方法，来减小变频器输出电流。故电
流限制调节器作用是，在Isf<I*smax时，电流限制调 节器输出为0；在Isf>I*smax时，电流限制调节器有相
应的输出，使变频器输出电压降低，保证变频器输 出不发生过电流。
（5）I*R补偿环节
低频时，为了保证磁通恒定，
变频器引入了I*R补偿环节，根
由转差频率控制原理而知，异步电动机的电磁
转矩Tei与转差角频率ωsl成正比，因而ASR的输出就
是转差角频率的给定值
* sl
。
由于电动机的机械惯性影响，当设定一个转速 给定值 ω*，必然有一个起动过程。通常 ASR 都是 采用 PI 调节器，这样在起动过程中 ASR 的输出一 直为限幅值，这个限幅值就是最大转差角频率的给
K2为负（0） 封锁负序
* 正、负绝对值均较小时，正、负序均封锁，电机停转。
第三节 转差频率控制的变频 调速系统
一．转差频率控制的基本思想
二．主磁通恒定对定子电流的控制要求
三.转差频率控制的 转速闭环变频调速系统
一．转差频率控制的基本思想
转速开环变频调速系统虽然可以实现无级变速，但改变的 是同步转速，调速精度比较低，要提高调速精度需要进行转 速闭环控制。
就能实现电磁转矩与转差频率成比例的近似线性控制。
二．主磁通恒定对定子电流的控制要求
控制过程中如何保证主磁通恒定呢？ 由交流电动机的一相等效电路，近似推导可以得到： 要保持主磁通恒定，电动机的定子电流与转差角频率在 控制过程中必须保持如下配合关系：
配合曲线见右图：
三.转差频率控制的转速闭环变频调速系统
转速闭环控制的难点在于交流电动机的电磁转矩与多个 参变量有关，表达式比较复杂，动态性能不易准确控制。
转差频率控制是在闭环运算中力图维持磁通恒定，实现 电磁转矩线性可控的一种模拟式闭环控制方法。
电磁转矩的近似推导过程如下：
因为：
式中，Cm为电机常数 另外
基于上述推导，获得转差频率控制的基本思想： 只要在控制过程中，保证：
变频调速系统
第一节 转速开环的晶闸管变频调速系统结构 第二节 晶闸管变频调速系统中的主要控制环节 第三节 转差频率控制的变频调速系统 第四节 单片机控制的PWM变频调速系统
第一节 转速开环的晶闸管变频调 速系统结构
一．转速开环的电压型变频调速系统结构
二．转速开环的电流型变频调速系统结构
一．转速开环的电压型变频调速系统结构
功率放大
宽脉冲调成脉冲列 正负相序切换 二极管阵
隔离输出
六.函压限幅
调节整体放大倍数
负反馈运算放大器 异名输入
* VD1使得两段直线斜率不同，2-3 段为正常工作段。
七.逻辑开关
当输入为正且大于最小值
比较器
正最小值
比较器
K1为负（0） 封锁正序
负最小值 当输入为负且小于最小值
（2）绝对值运算器：只反映给定的大小，不反映 正负，输入输出关系为：uo=luil。正反转由逻辑开关 负责。
（3）压频转换：将电压形式的速度给定信号转换 为成比例的频率脉冲。又称为压控振荡器，该环节输 出频率是变频器输出频率的6倍。
（4）环行分配器：又称为6分频器，将压频转换 器提供的振荡脉冲，分频为6路输出，各路保持足够 的宽度，准备依次触发逆变器的6只晶闸管。
一极性的信号，信号值大小不变。
（3）函数发生器（U/f特性）
设置目的：实现Us / fs=C的控制方式。 前面讨论过，在变压变频调速系统中，Us = f (fs)，即电机定子电压是定子频率的函数。 函数发生器就是根据给定积分器输出的频率信 号，产生一个对应于定子电压的给定信号，以 实现电压、频率的协调控制。
希望 电流
希望 转子 速度
转子 实际 速度
希望 转差
希望 f1
电流源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速 系统构成及工作原理
这里介绍一种比较典型的系统，其基本结构如 图6-21所示。
系统的工作原理叙述如下：
1.起动过程
对于转速闭环控制系统而言，速度调节器ASR 的输出为电动机转矩的给定值（控制量）。
（2）给定积分 设置目的：将阶跃给定信号转变为斜坡信号，
以消除阶跃给定对系统产生过大冲击，使系统中电 压、电流、频率和电机转速都能稳步上升和下降， 以提高系统的可靠性及满足一些生产机械的要求。
（3）函数发生器
设置目的：函数发生器就是根据给定积分器输出的 频率信号，产生一个对应于定子电压的给定值，实现
（2）在基频以上，对电动机进行近似恒功率调速。 即保持额定供电电压，只调节供电频率。
变频调速系统整体结构：
该控制系统分上、下两路 上路：改变整流器的直流电压，实现电压可控。 下路：改变逆变桥的输出频率，实现频率可调。
变频调速系统中各控制环节的作用：
（1）给定积分器：接受用户的突加（减）给 定信号，变突加给定信号为前沿缓升（降）的给定 信号，减缓起动冲击。又被称为软起动器，实现的 输入输出关系如下图：
函数发生器补充： 变频器中以下几项内容与函数发生器有关： ①按照不同负载要求设定不同的Us / fs=C特性 曲线。 ②当变频器高于基频工作时，采用恒功率控
制，这就要保证变频器输出电压不能高于电机的 额定输入电压，可通过Us / fs=C函数发生器的输出 限幅来保证。
③节能控制：电机处于轻载工作时，适当降
（7）逻辑开关：逻辑开 关的作用是根据给定信号为 正、负或零，来控制逆变晶 闸管的触发相序，从而控制 电动机的正转、反转或停车。
*上路中的其它环节与可 控直流调压调速系统类似。
二．转速开环的电流型变频调速系统结构
（1）电流源型变频器主回路 电流源型变频器主电路由两个功率变换环节构
成，中间环节采用电抗器滤波。整流器和逆变器分 别有相应的控制回路，即电压控制回路及频率控制 回路，分别进行调压与调频控制。
到补偿转差的目的，这样在电动机运行中，当 负载增加时，也能做到维持转速基本不变。
（7）Ud校正环节
变频器没有输出电压反馈控制，当直流电压Ud 发生波动时，将引起Us / fs=C关系失调。检测Ud变 化，在Ud校正环节中，根据Ud的变化来修正电压控 制信号Usg*，再通过SPWM调整输出电压脉冲的宽 度，以保证Us / fs=C的协调关系。
。
（4）电压调节器和电流调节器
电压调节器采用PID调节器，其输出作为电流调节 器的给定值。 U s / fs电流C 调节器也是采用PID调节器，根据电压调节器 输出的电流给定值与实际电流信号值的偏差，实时调整 触发角，使实际电流跟随给定电流。
（5）瞬态校正环节