变频调速系统及其应用

通用变频器控制永磁同步电动机
同步电动机的转速完全取决于控制电源的频率， 与供电电源频率具有严格的关系，因此非常适合多台 电动机要求速度严格同步运行的生产机械设备。
同步电动机的变频器控制系统无需采用闭环控制， 就可保证电动机的转速精度达到0.1—0.01%。如果采 用高精度变频器，在开环控制的情况下，就能达到 0.01% 的调速精度。且调速范围可达100。
交流调速系统及应用
无锡职业技术学院
黄麟
模块二 通用变频器使用及变频器 典型调速系统
项目二 通用变频器使用
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统
项目二 通用变频器使用
ATV31、ATV71变频器多种频率给定方式实现、 多段速控制实现
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统
L11 L12 L13
现广泛应用于化工、纺织化纤等要求高精度多电 动机同步控制的场合。
三、通用变频器的转矩矢量闭环运行
从自动控制的角度来看，变频器的闭环控制运行可分 为通过变频器本身实现闭环运行和作为大型闭环控制系 统的智能单元两种方式。作为智能单元的控制方式其控 制算法、闭环检测、控制信号输出等由PLC、控制计算机 完成，变频器作为一个调速单元参与控制。本课程仅讨 论变频器本身实现闭环运行。
1
1
0
1
0
Sp3
1
1
0
1
1
Sp4
1
1
1
0
0
Sp5
1
1
1
0
1
Sp6
1
1
1
1
0
Sp7
1
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1
1
Sp8
1
1
0
0
0
Sp9
1
1
0
0
1
Sp10
1
1
0
1
0
Sp11
1
1
0
1
1
Sp12
1
1
1
0
0
Sp13
1
1
1
0
1
Sp14
1
1
1
1
0
Sp15
1
1
1
1
1
Sp16
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统
项目二 通用变频器使用
60HZ
46HZ
COS
电机铭牌值
Sp12
65HZ
48HZ
tcc
2c
Sp13
70HZ
50HZ
acc
3.0S
10.0S
Sp14
80HZ
55HZ
dec
3.0S
10.0S
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统
十六档速度与LIX的对应关系
LI1
LI6
LI5
LI4
LI3
SPX
1
0
0
0
0
Sp1
1
0
0
0
1
Sp2
异步电动机虽然也有两套绕组，但只有定子绕组和外部电源相接， 定子电流从电源吸收电流，转子电流是通过电磁感应产生感应电流。 因此定子电流应包含两个分量：励磁分量、转矩分量。变频器转矩 矢量控制就是通过矢量变换对异步电动机三相系统进行简化，将转 子电流变换成励磁电流和转矩电流分别加以控制，从而达到与控制 直流电机相似的方法控制交流电动机。
18HZ
tfr
60HZ
65HZ
Sp5
25HZ
20HZ
hsp
50HZ
65HZ
Sp6
30HZ
26HZ
b百度文库r
50HZ
50HZ
Sp7
40HZ
30HZ
UnS
380V
380V
Sp8
45HZ
35HZ
FrS
50HZ
50HZ
Sp9
50HZ
38HZ
nCr
电机铭牌电流值
Sp10
55HZ
40HZ
nSP
电机铭牌转速值
Sp11
四：该种控制方式由于结构简单、可靠性高的特点，是目前通 用变频器使用最为广泛的调速方式。广泛用于风机、水泵、旧 设备改造等场合。
异步电动机无传感器转矩矢量变频开环控制系统
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测 装置。无传感器转矩矢量变频控制采用高性能通用矢量控制变频器， 按照直流电机转矩计算公式（T=CTфMIA），分别对作为基本控制 量的励磁电流和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上 的电压频率使励磁电流和转矩电流进行控制达到矢量控制。
L11 L12 L13
1 Q1
2
35
46
S1 3 4
1 Q1
2
35
46
S1 3 4
L1 L2 L3
LI1
24V
ATV 31
PE U V W
+10 AI1COM
V
U
W
M 3~
PE
R 5.1K
L1 PE U
U
PE
L2 VW
V W
M 3~
L3
LI1
ATV 31
AI1
L24V R
5.1K
L0V
24V COM
二.变频器开环控制系统
ATV31 灵巧型 变频器
ATV71高性 能变频器
变频器控制三相异步电动机 变频器控制三相
(ATV31变频器)
永磁同步电动机
无速度转感器 转矩矢量控制
ATV31变频器 外形图
动力端子图示意图
控制端子图示意图
动力端子示意
ATV71变频器端子示意图
控制端子示意
通用变频器异步电动机开环控制系统特点
通用变频器典型调速系统
一、概述
在工程实际中，通用变频器的控制方案可以分为以 下几种：
通用变频器异步电动机开环控制
异步电动机无速度传感器转矩矢量控制（开环控制）
通用矢量变频器永磁同步电动机开环控制
异步电动机带速度传感器矢量变频器控制（闭环控 制）
异步电动机带速度传感器直接转矩变频器控制（闭 环控制）
对于无速度传感器转矩矢量控制系统，尽管存在对电动机的速度 估算的精度问题，动态响应比较慢的弱点，但其静态精度已很完美。
异步电动机无传感器转矩矢量变频开环控制系统
• 无速度转感器转矩矢量控制方式，当拖动系统对动态响 应无特殊要求时，其调速范围可达50—80。
• 由于要输入电动机的参数，适合一台变频器拖动一台电 动机。
a)
b)
图7-7 实训三电路图
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统 L11 L12 L13
1 Q1
2
35
S1 3 S2 3 S3 3 S4 3 S4 3
46
44 4 4 4
L1 L2 L3 LI1 LI3 LI4 LI5 LI6 24V PE U V W ATV 31
V
U
W
M
PE
3~
图7-8 实训四电路图
模块二:通用变频器使用及变频器典型调速系统
设定参数(按下表值进行设定，设定顺序按照变频器说明书进行，
如应先设定tfr，才能设定hsp)
参数 工厂设定值 本实验设定值
参数 工厂设定值 本实验设定值
Sp2
10HZ
10HZ
Sp15
90HZ
60HZ
Sp3
15HZ
15HZ
Sp16
100HZ
65HZ
Sp4
20HZ
• 在变频器的运行过程中，变频器将根据检测的电动机情 况，通过修正变频器的频率、电压值以达到控制电动机的 转矩的目的。因此当变频器的面扳显示为变频器的输出频 率时，该值是一直在跳动的。
• 转矩矢量控制变频器由于将转矩分量单独控制，在较底 的运行频率下也能获得恒定磁通控制从而使电动机在极低 的频率下也能取得很高的转矩输出。
一：一般采用恒V/F控制方式，调速的机械特性取决于电动机本 身的机械特性。由于电动机本身存在滑差，调速精度不高。
二：当采用V/F控制方式时，调速范围一般不大于20，特别是当 在低频段运行时，电动机的输出转矩将明显减小。
三：当调速范围大于10时，建议采用变频调速电动机。（5 -50HZ是恒转矩调速，50 – 100HZ时是恒功率调速。）