变频器培训 ppt课件
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14
变频器内部电路的基本功能
• 控制电路：主要包括主控制电路、信 号检测电路、门级驱动电路、外部接 口电路及保护电路，是变频器的核心。 作用是将检测电路得到的各种信号送 至运算电路，使运算电路能够根据要 求为变频器主电路提供们寄驱动信号， 并对变频器和电机提供必要的保护。
15
变频器的分类
• 按主电路工作方式分：电压型；电流型 • 按变频器调压方法分：PAM（脉冲振幅
5
旋转磁场的转速为：n0=60f/p f:电源频率 p:磁场的磁极对数 n0:旋转磁场每分钟转数
6
为何叫异步电动机
• 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条 （鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而 产生感应电流，转子导条中的电流又与 旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力 产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方 向以n1的转速旋转起来。
250
()
200 力 150 矩 ％ 100
50
即使无ＰＧ 也可以从１／１００
的低速开始 高力矩运行
0 0.5 1.5 3
10
运行频率 (Hz)
(旋转型自学习时)
23
High Grade
■三种控制方式可选择
①无ＰＧ的Ｖ/ｆ控制
②带ＰＧ的Ｖ/ｆ控制
Ａ１‐０２ = ０
Ａ１‐０２ = １
③无ＰＧ矢量控制
变频器培训
系统工程部电气传动组 赵鹏
1
讲座的主要内容
• 三相异步电动机的结构及原理 • 变频器的原理 • 安川YASKAWA变频器介绍
2
三相异步电动机外观
3
三相异步电动机结构
• 1.机座 • 2.定子铁芯 • 3.定子绕组 • 4.转子铁芯 • 5.转子绕组
下图所示为鼠笼型 电动机转子
4
三相异步电动机旋转原理
• 电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转 速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋 转磁场就没有相对运动，就不会切割磁 力线，也就不会产生电磁转矩，所以转 子的转速n1必然小于n。为此我们称三 相电动机为异步电动机。
7
如何改变电机旋转方向
• 电机定子旋转磁场方向与定子绕组电流的相序 有关
• 相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋 转，若把三根电源线中的任意两根对调，则磁 场必然逆时针方向旋转
调制）；PWM（脉冲宽度调制） • 按照工作原理分：V/F控制；SF转差频
率控制；VC矢量控制
16
V/F控制原理
• V/F是在改变频率的同时控制变频器的输 出电压，是电动机的磁通保持一定。
• 在电机进行调速时，应保持电机每极磁通 量Φm不变。如果磁通太弱没有充分利用电 机的铁心，过分增大磁通会使铁心饱和， 过大的励磁电流使绕组过热损坏电机。
• 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋 转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋 转磁场的.
• 工频电源相与相之间的电压在相位上是相差120度， 三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互 差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时， 定子绕组就会产生一个旋转磁场.其产生的过程如图所 示。
即使停止型自学习也是高精度的 25
High Grade
■制动功能丰富
１８.５ｋＷ以下的全机种内装制动晶体管
制动电阻器
三相 电源 Ｒ Ｓ
Ｔ
接线用 断路器
MC
Ｐ
Ｂ１ Ｒ Ｓ Ｔ
Ｂ
Ｂ２ Ｕ Ｖ Ｗ
只要外接制动电阻器就可以 得到很强的制动力
IM 电机
26
High Grade
■丰富的输入输出接口
新增了脉冲序列指令输入，脉冲序列监视输出
Ａ１‐０２ = ２
根据使用场合选择
24
High Grade
■任何电机都可以达到最佳运行状态
①旋转型自学习 ②停止型自学习
③只测量线间电阻的停止自学习
①
②
③
IM
wk.baidu.comIM
IM
F7
F7
F7
自学习完了后 连接电机和机械负载
机械负载与电机一体化， 接好电缆后实施自 学习
改善自学习时的控制误差
★电机电缆很长/长度改变了 ★电机与变频器的容量不一致
• 利用这一特性很方便地改变三相电动机的旋转 方向
8
需要说明的几个公式
• 同步转速: n0=60f/p • 转差率: s=(n0-n)/n0 • 异步电动机的转速: n=60f(1-
s)/p
9
异步电动机的机械特性
10
变频器的基本构成
• 主回路：整流器（整流模块）、滤波器（滤
波
电容）、逆变器
• 控制回路：单片机、驱动电路、光电隔离电 路
脉冲指令
RP
输入
MAX 32kHz
AC
外部频率指令
MP 脉冲监视
输出
AC
不需要Ｆ/Ｖ,Ｖ/Ｆ变换器
例：编码器输出可以直接接入
27
High Grade
■可以切换输入端子的方式
可以切换共发射极，共集电极输入端子的方式
11
变频器内部电路的基本功能
• 整流电路：三相全波整流，对工频的外 部电源进行整流，并给逆变电路和控制 电路提供所需直流电源。
12
变频器内部电路的基本功能
• 直流中间电路：对整流电路的输出进行 平滑，以保证逆变电路和控制电源能够 得到质量较高的直流电源。
13
变频器内部电路的基本功能
• 逆变电路：在控制电路的控制下将平 滑电路输出的直流电源转换为频率和 电压都任意可调的交流电源。
制
20
日益得到认可的变频器
21
■ 结合用途的变频器特性
ＶＴ【递减力矩特性】
负载特性
过负载能力
变
频 最高输出频率
器
特 性
载波频率
失速防止电平
变频器参数
力
矩
递减力矩
速度 风机水泵等
负载力矩与速度按比例变化 （不要过负载能力） １２０％ １分钟
４００Ｈｚ
高载波 （～１５ｋＨｚ） １２０％
C6-01=1 <初期値>
High Grade
ＣＴ【恒力矩特性】
力
恒力矩特性
矩
速度 输送带，搬运车等
与速度无关，负载力矩恒定 （要过负载能力）
１５０％ １分钟
１５０Ｈｚ
低载波 （２ｋＨｚ） （有低载波低噪音控制）
１５０％
C6-01=0
22
High Grade
■得到公认的无PG矢量控制
在所有的机械设备上都可以达到150%/0.5HZ的高力矩 驱动特性。
• V/F=C1 Φm
17
SPWM原理
• SPWM正弦脉宽调 制，其波形是与正 弦波等效的一系列 等幅不等宽的矩形 脉冲波形，等效的 原则是每一个区间 的面积相等。
18
电压型变频器主电路基本结构
19
应用变频器的好处
• 对已有的恒速电机可进行调速 • 能够对电机进行软启动，软停止 • 可以频繁的启动停止电机 • 主回路无接触器也可以进行正反转 • 可以电气制动 • 一台变频器可以对多台电机进行速度控
变频器内部电路的基本功能
• 控制电路：主要包括主控制电路、信 号检测电路、门级驱动电路、外部接 口电路及保护电路，是变频器的核心。 作用是将检测电路得到的各种信号送 至运算电路，使运算电路能够根据要 求为变频器主电路提供们寄驱动信号， 并对变频器和电机提供必要的保护。
15
变频器的分类
• 按主电路工作方式分：电压型；电流型 • 按变频器调压方法分：PAM（脉冲振幅
5
旋转磁场的转速为：n0=60f/p f:电源频率 p:磁场的磁极对数 n0:旋转磁场每分钟转数
6
为何叫异步电动机
• 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条 （鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而 产生感应电流，转子导条中的电流又与 旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力 产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方 向以n1的转速旋转起来。
250
()
200 力 150 矩 ％ 100
50
即使无ＰＧ 也可以从１／１００
的低速开始 高力矩运行
0 0.5 1.5 3
10
运行频率 (Hz)
(旋转型自学习时)
23
High Grade
■三种控制方式可选择
①无ＰＧ的Ｖ/ｆ控制
②带ＰＧ的Ｖ/ｆ控制
Ａ１‐０２ = ０
Ａ１‐０２ = １
③无ＰＧ矢量控制
变频器培训
系统工程部电气传动组 赵鹏
1
讲座的主要内容
• 三相异步电动机的结构及原理 • 变频器的原理 • 安川YASKAWA变频器介绍
2
三相异步电动机外观
3
三相异步电动机结构
• 1.机座 • 2.定子铁芯 • 3.定子绕组 • 4.转子铁芯 • 5.转子绕组
下图所示为鼠笼型 电动机转子
4
三相异步电动机旋转原理
• 电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转 速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋 转磁场就没有相对运动，就不会切割磁 力线，也就不会产生电磁转矩，所以转 子的转速n1必然小于n。为此我们称三 相电动机为异步电动机。
7
如何改变电机旋转方向
• 电机定子旋转磁场方向与定子绕组电流的相序 有关
• 相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋 转，若把三根电源线中的任意两根对调，则磁 场必然逆时针方向旋转
调制）；PWM（脉冲宽度调制） • 按照工作原理分：V/F控制；SF转差频
率控制；VC矢量控制
16
V/F控制原理
• V/F是在改变频率的同时控制变频器的输 出电压，是电动机的磁通保持一定。
• 在电机进行调速时，应保持电机每极磁通 量Φm不变。如果磁通太弱没有充分利用电 机的铁心，过分增大磁通会使铁心饱和， 过大的励磁电流使绕组过热损坏电机。
• 三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋 转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋 转磁场的.
• 工频电源相与相之间的电压在相位上是相差120度， 三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互 差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时， 定子绕组就会产生一个旋转磁场.其产生的过程如图所 示。
即使停止型自学习也是高精度的 25
High Grade
■制动功能丰富
１８.５ｋＷ以下的全机种内装制动晶体管
制动电阻器
三相 电源 Ｒ Ｓ
Ｔ
接线用 断路器
MC
Ｐ
Ｂ１ Ｒ Ｓ Ｔ
Ｂ
Ｂ２ Ｕ Ｖ Ｗ
只要外接制动电阻器就可以 得到很强的制动力
IM 电机
26
High Grade
■丰富的输入输出接口
新增了脉冲序列指令输入，脉冲序列监视输出
Ａ１‐０２ = ２
根据使用场合选择
24
High Grade
■任何电机都可以达到最佳运行状态
①旋转型自学习 ②停止型自学习
③只测量线间电阻的停止自学习
①
②
③
IM
wk.baidu.comIM
IM
F7
F7
F7
自学习完了后 连接电机和机械负载
机械负载与电机一体化， 接好电缆后实施自 学习
改善自学习时的控制误差
★电机电缆很长/长度改变了 ★电机与变频器的容量不一致
• 利用这一特性很方便地改变三相电动机的旋转 方向
8
需要说明的几个公式
• 同步转速: n0=60f/p • 转差率: s=(n0-n)/n0 • 异步电动机的转速: n=60f(1-
s)/p
9
异步电动机的机械特性
10
变频器的基本构成
• 主回路：整流器（整流模块）、滤波器（滤
波
电容）、逆变器
• 控制回路：单片机、驱动电路、光电隔离电 路
脉冲指令
RP
输入
MAX 32kHz
AC
外部频率指令
MP 脉冲监视
输出
AC
不需要Ｆ/Ｖ,Ｖ/Ｆ变换器
例：编码器输出可以直接接入
27
High Grade
■可以切换输入端子的方式
可以切换共发射极，共集电极输入端子的方式
11
变频器内部电路的基本功能
• 整流电路：三相全波整流，对工频的外 部电源进行整流，并给逆变电路和控制 电路提供所需直流电源。
12
变频器内部电路的基本功能
• 直流中间电路：对整流电路的输出进行 平滑，以保证逆变电路和控制电源能够 得到质量较高的直流电源。
13
变频器内部电路的基本功能
• 逆变电路：在控制电路的控制下将平 滑电路输出的直流电源转换为频率和 电压都任意可调的交流电源。
制
20
日益得到认可的变频器
21
■ 结合用途的变频器特性
ＶＴ【递减力矩特性】
负载特性
过负载能力
变
频 最高输出频率
器
特 性
载波频率
失速防止电平
变频器参数
力
矩
递减力矩
速度 风机水泵等
负载力矩与速度按比例变化 （不要过负载能力） １２０％ １分钟
４００Ｈｚ
高载波 （～１５ｋＨｚ） １２０％
C6-01=1 <初期値>
High Grade
ＣＴ【恒力矩特性】
力
恒力矩特性
矩
速度 输送带，搬运车等
与速度无关，负载力矩恒定 （要过负载能力）
１５０％ １分钟
１５０Ｈｚ
低载波 （２ｋＨｚ） （有低载波低噪音控制）
１５０％
C6-01=0
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High Grade
■得到公认的无PG矢量控制
在所有的机械设备上都可以达到150%/0.5HZ的高力矩 驱动特性。
• V/F=C1 Φm
17
SPWM原理
• SPWM正弦脉宽调 制，其波形是与正 弦波等效的一系列 等幅不等宽的矩形 脉冲波形，等效的 原则是每一个区间 的面积相等。
18
电压型变频器主电路基本结构
19
应用变频器的好处
• 对已有的恒速电机可进行调速 • 能够对电机进行软启动，软停止 • 可以频繁的启动停止电机 • 主回路无接触器也可以进行正反转 • 可以电气制动 • 一台变频器可以对多台电机进行速度控