变频器原理及应用讲义

异步电机变频器调速
n=(1-s)(60f/p)
n---转子转速(r/min) s---转差率(%) f---供电电源频率(Hz) p---电机极对数
异步电动机的工作原理
n 60 f (1 s) p
由上式可知，异步电动机的调速方法分为三种： l 改变转差率S——调节定子电压、转子电阻、转 子电压、定转子供电频率等。 l 改变极对数 l 改变频率
连接方式
反并联整流电路 交叉连接整流电路
有无环流
有环流 无环流
变频器基本原理
• 交—交变频器没有明显的中间滤波环节， 电 网交流电被直接变成可调频调压的交流电， 又称为直接变频器。
• 交—直—交变频器先把电网交流电转换为直 流电， 经过中间滤波环节之后， 再经过逆 变才转换为变频变压的交流电， 故称为间 接变频器。 交—直—交变频器有一个明显的 中间滤波环节， 按照这个中间滤波环节是 电容性或是电感性可以将交—直—交变频器 划分为电压（源）型或电流（源）型交— 直—交变频器。
为什么变频器的电压与电流成比例的改变
• 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相 互作用而产生的，在额定转矩下，如果电压一定而只降低 频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。 因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控 制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁 和磁饱和现象的产生。
• 目前通用变频器产品最常用的是交—直—交
电压型电路形式， 该电路首先用二极管整 流器接入电网， 将交流电变成直流电， 整 流之后采用电容滤波， 获得平直的直流电 压， 再由逆变器将直流能量逆变成可以调 频调压的新交流电。
几个基本概念
• 控制方式
➢ VF控制
➢ 矢量控制
➢ 转矩控制
在AC马达中，转子由定子绕组感应来的电流产生磁束场。定子电流含两个成 份，一个影响磁束场，另一个影响马达输出转矩。要使用AC马达在需要速度与转 矩控制的场合，必须能够把影响转矩的电流成份分离控制，而磁束向量控制法就 是能够分离这两个成份独立控制。(具有大小与方向的物理量，即所谓的「向 量」。)
變頻器
電動機(發電機)
電能 機械能
制動電阻器
熱能
关于频率的名词术语
• 1。给定频率F • 2。实际输出频率H • 3。点动频率 • 4。上限频率 • 5。下限频率 • 6。最高操作频率
PWM和PAM
• PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制) 缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调 节输出量和波形的一种调值方式。
输出信号
➢应正确连接外部电源的极性。 ➢连接控制继电器时，在其激磁线圈两端应并接突波吸收器，并且注意正确连接极性。
通讯接口
台达变频器家族
M
B
VE C2000 E
F/F-G
E
L
L
台达变频器外围家族
CTC系列磁环
EMI滤波器
煞车电阻
AC-电抗器
变频器调试步骤和相关参数 V/F曲线
变频器调试步骤和相关参数 V/F控制应用场合
对速度要求不是很高的场合
能耗制动
电动机制动时，电动机的发电作用, 使负载的动能转成 电能，回灌至变频器的DC-BUS直流总线，DC-BUS电压升高， 可通过制动晶体（制动单元）, 将反电动势泄放到制动电阻上 转换成热能消耗掉, 实现电机的快速制动。也可以通过能量回 授单元（AFE2000)，回收利用电机制动时的发电能量。
什么是变频器？
• 变频器是利用电力半导体器件(IGBT)的通 断作用将工频电源变换为另一频率的电能 控制装置。(把电压和频率固定不变的交流 电整流成直流电，然后再PWM脉宽调制成 电压或频率可变的交流电输出给电机的装 置)
变频器的分类
变频调速系统的分类
1. 交－直－交变频调速——带直流环节 的间接变频调速
• 异步电机工作原理 • 变频器基本原理及分类 • 变频器的控制方式 • 变频器的制动 • 变频器的应用
异步电机的基本参数
• 额定功率 • 额定电流 • 额定电压 • 额定转速
• 极数 • 引出端子基本接法 • 频率范围
异步电动机的调速方法
l 调压调速——控制加于电动机定子绕组的电压； l 串级调速——控制附加在转子回路的电势； l 变频调速——控制定子的供电电压与频率； l 异步电动机矢量变换控制系统； l 无换向器电机调速系统； l 电磁转差离合器调速系统等。
• PAM是英文Pulse Amplitude Modulation(脉冲幅度 调制)缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度， 以调节输出量值和波形的一种调制方式。
电压型与电流型
• 变频器的主电路大体上可分为两类: • 电压型是将电压源的直流变换为交流的变
频器，直流回路的滤波是电容 • 电流型是将电流源的直流变换为交流的变
2. 交－交变频调速——不带直流环节的 直接Βιβλιοθήκη Baidu频调速
串级电感式
换流电路
串级二极管式 带辅助晶闸管（180通电型）
带辅助晶闸管（120通电型）
交 直 交变频调速直流电源型式电电流压型型
相位控制晶闸管整流 调压方式 晶闸管直流开关
脉冲宽度调制型
相数
单相 单相 三相 三相
交 交变频调速
频器，其直流回路滤波是电感。
开环是什么意思
• 给所使用的电机装置设速度检出器(速度编 码器)，将实际转速反馈给控制装置（变频 器+PG卡）进行控制的，称为“闭环”，不 用PG运转的就叫作“开环”。目前变频器 多为开环方式，也有些应用利用闭环控制 （约30%），实现精确的速度控制、或转矩 控制。
变频器的铭牌
直流电抗器/制动单元/制动电阻
➢如应用于频繁加速刹车或需要较短的加速时间的场所（高频度运转和重力负载运转
等），变频器的制动能力不足时或为了提高制动力矩等，则必须外接制动电阻。
制动电阻/制动单元的选择
输入信号
输入信号
➢连接微弱的模拟信号，特别容易受外部杂讯干扰影响，所以配线尽 可能短（小于20米），并应使用屏蔽线。此外屏蔽线的外围网线基本 上应该接地。 ➢连接外部的模拟信号输出器时，有时会由于模拟信号输出器或由于 交流电机驱动器产生的干扰引起误动作，发生这种情况时，可在外部 模拟输出器侧连接电容器和铁氧体磁环。