变频器主电路介绍.pptx

变频器及应用技术变频器及应用技术第第 2 章章变频器主电路变频器主电路l 变频变压的实现变频变压的实现l SPWMl 交交直直交变频器主电路交变频器主电路l 矢量变频控制矢量变频控制l 变频器的选型变频器的选型第1页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频变压的实现变频变压的实现一、变频基本原理一、变频基本原理1.单相逆变桥原理 a a）单相逆变桥电路b b）负载所得电压波形第2页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频变压的实现变频变压的实现2.变频方法 a a）频率较高b b）频率较低 第3页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频变压的实现变频变压的实现3.三相逆变桥 a）三相逆变电路 b）输出电压波形第4页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频变压的实现变频变压的实现二、二、交直交变频器交直交变频器1.组成框图 第5页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频变压的实现变频变压的实现2.变压方法 在在逆逆变变器器输输入入端端调调节节整整流流电电压压，称称为为脉脉幅幅调调制制PAMPAM，逆逆变变器器只调节频率。只调节频率。可控整流，通过对触发脉冲的可控整流，通过对触发脉冲的相位控制获得可调直流电压。但电相位控制获得可调直流电压。但电网侧功率因数低，特别是低压时更网侧功率因数低，特别是低压时更为严重。为严重。不不可可控控整整流流器器整整流流，在在直直流流环环节节增增加加斩斩波波器器以以实实现现调调压压，电电网侧的功率因数得到改善。网侧的功率因数得到改善。第6页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM一、变压又变频的方法一、变压又变频的方法1.交直交a）电路框图 b）频率较高 c）频率较低输出电压为方波，电流为正弦波输出电压为方波，电流为正弦波（1）电压型脉宽调制（PWM）第7页/共57页（2）电流型输出电压为正弦波，电流为方波输出电压为正弦波，电流为方波变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM串联二极管式电流型变频器主电路及电流波形串联二极管式电流型变频器主电路及电流波形第8页/共57页2.电压型正弦波脉宽调制（SPWM）变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第9页/共57页3.SPWM的实现（1）单极性调制 a）频率较高 b）频率较低 采采用用三三角角波波和和正正弦弦波波相相交交获获得得的的PWM波波形形直直接接控控制制各各个个开开关关可可以以得得到到脉脉冲冲宽宽度度和和各各脉脉冲冲间间的的占占空空比比可可变变的的呈呈正正弦弦变变化化的的输输出出脉脉冲冲电电压压电电压压，能能获获得得理理想的控制效果，输出电流近似正弦波。想的控制效果，输出电流近似正弦波。变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第10页/共57页（2）双极性脉宽调制 变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第11页/共57页二、控制芯片二、控制芯片 DSP 电机控制专用电机控制专用CPU TI公司产品公司产品 实时控制，快速处理数据实时控制，快速处理数据 同一机器周期同时处理多条指令同一机器周期同时处理多条指令 CPLD 大规模可编程逻辑阵列大规模可编程逻辑阵列 XILINX产品产品 系统逻辑构成和保护电路系统逻辑构成和保护电路 简化数字逻辑简化数字逻辑 MCU 单片机单片机 ATMEL公公司产品司产品 显示与键盘显示与键盘 控制线路板控制线路板变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第12页/共57页三、功率器件三、功率器件电机控制算法电机控制算法功率器件功率器件V/F控制控制SCRGTR矢量控制矢量控制IGBT计算机技术计算机技术单片机单片机DSP IGBT大容量大容量 IPM 更高速率和容量更高速率和容量如，矩阵式变频器如，矩阵式变频器大功率传大功率传动使用变动使用变频器，体频器，体积大，价积大，价格高格高未来发展方向未来发展方向完美无谐波，完美无谐波，PWM技术技术SPWM技术技术PWM优化优化新一代开关技术新一代开关技术无速度矢量控制无速度矢量控制电流矢量电流矢量V/F70年代年代80年代年代60年代年代90年代年代高速高速DSP专用芯片专用芯片2000年代年代超静音变频器开始流行超静音变频器开始流行解决了解决了GTR噪声问题噪声问题变频器性能大幅提升变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流大批量使用，取代直流算法优化算法优化 更大容量更大容量 更高开关频率更高开关频率PWM技术技术空间电压矢量空间电压矢量调制技术调制技术变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第13页/共57页）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形串联二极管式电流型变频器主电路串联二极管式电流型变频器主电路1.晶闸管（晶闸管（SCR）变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第14页/共57页）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形2.GTRGTR模块（单桥）模块（单桥）变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第15页/共57页）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形3.IGBT单管单管IGBT单桥单桥IGBT模块模块全桥全桥IGBT模块模块变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第16页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM5.IGBT的驱动模块的驱动模块C2C1EXB 850教材教材P39 图图1-38第17页/共57页IGBT驱动电路过流保护过热保护欠压保护IPM（智能功率模块）（智能功率模块）PIM（功率集成模块）（功率集成模块）6.IPM模块和模块和PIM模块模块变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第18页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路主电路组成主电路组成第19页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路 1）整整流流电电路路的的功功能能是是把把交交流流电电源源转转换换成成直直流流电电源源。三三相相线线电电压压为为380V时时，整整流流后后峰峰值值为为电电压压537V，平平均均电电压压为为515V，最最高高不不能能超超过过760V，整整流流器器件件一一般般采用整流二极管或模块。采用整流二极管或模块。2）整整流流桥桥与与滤滤波波电电容容之之间间，有有Rs为为充充电电（限限流流）电电阻阻，当当变变频频器器刚刚拉拉入入电电源源的的瞬瞬间间，将将有有一一个个很很大大的的冲冲击击电电流流经经整整流流桥桥流流向向滤滤波波电电容容，使使整整流流桥桥可可能能因因此此而而受受到到损损坏坏。如如果果电电容容量量很很大大，不不会会使使电电源源电电压压瞬瞬间间下下降降而而形形成成对对电电网网的的干干扰扰；Ks为为短短路路开开关关或或晶晶闸闸管管组组成成的的并并联联电电路路，充充电电电电阻阻如如长长期期接接在在电电路路内内，会会影影响响直直流流母母线线电电压压UD和和变变频频器器输输出出电电压压的的大大小小。所所以以，当当UD增增大大到到一一定定程程度度时时，Ks 接接通通把把Rs 切出电路。切出电路。Ks 有用晶闸管也有用继电器触点构成。有用晶闸管也有用继电器触点构成。3）C1和和C2应应是是并并联联、串串联联的的电电容容器器组组，由由于于C1和和C2的的电电容容量量不不能能完完全全相相等等（承承受受电电压压较较高高一一侧侧电电容容器器组组容容易易损损坏坏），因因此此并并联联一一个个阻阻值值相相等等的的均均压压电电阻阻R1和和R2，使得，使得 UD1、UD2 电压相等。电压相等。整流与滤整流与滤波波第20页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路 1）在在变变频频调调速速系系统统中中，电电动动机机的的降降速速和和停停机机，是是通通过过逐逐渐渐减减小小频频率率来来实实现现的的。在在频频率率刚刚减减小小的的瞬瞬间间，电电动动机机的的同同步步转转速速随随之之下下降降，而而由由于于转转子子惯惯性性的的原原因因，电电动动机机的的转转速速未未变变，当当同同步步转转速速低低于于转转子子转转速速时时，转转子子绕绕组组切切割割磁磁力力线线的的方方向向相相反反了了，转转子子电电流流的的相相位位几几乎乎改改变变180，使使电电动动机机处处于于发发电电状状态态，也也称称为为再再生生制制动动状状态。态。2）电电动动机机再再生生的的电电能能经经续续流流二二极极管管（D1D6）全全波波整整流流后后反反馈馈到到直直流流电电路路中中，由由于于直直流流电电路路的的电电能能无无法法回回输输给给电电网网，只只能能由由C1和和C2吸吸收收，使使直直流流电电压压升升高高。过过高高的的直直流流电电压压将将使使变变流流器器件件受受到到损损害害。因因此此，直直流流电电压压超超过过一一定定值值时时，就就要要提提供一条放电回路。供一条放电回路。3）能能耗耗电电路路由由制制动动电电阻阻RB和和制制动动单单元元VB构构成成。当当直直流流回回路路电电压压UD超超过过规规定定值值时时，VB导导通通，使使直直流流电电压压通通过过RB释释放放能能量量，降降低低直直流流电电压压。而而当当UD在在正正常常范范围围内时内时VB截止，以避免不必要的能量损失。截止，以避免不必要的能量损失。制动电路制动电路第21页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路 1）逆逆变变电电路路同同整整流流电电路路相相反反，逆逆变变电电路路是是将将直直流流电电压压变变换换为为所所要要频频率率的的交交流流电电压压，根根据据确确定定的的时时间间相相应应功功率率开开关关器器件件导导通通和和关关断断，从从而而可可以以在在输输出出端端U、V、W三相上得到相位互相差三相上得到相位互相差120的三相交流电压。的三相交流电压。2）逆逆变变电电路路由由开开关关器器件件V1V6构构成成，目目前前大大部部分分使使用用IGBT管管，最最新新技技术术是智能功率模块是智能功率模块IPM。3）续续流流电电路路由由D1D6组组成成。作作用用是是为为电电动动机机绕绕组组的的无无功功电电流流提提供供返返回回通通道；为再生电能反馈提供通道；为寄生电感在逆变过程中释放能量提供通道。道；为再生电能反馈提供通道；为寄生电感在逆变过程中释放能量提供通道。4）缓缓冲冲电电路路。逆逆变变管管在在截截止止和和导导通通的的瞬瞬间间，其其电电压压和和电电流流的的变变化化率率是是很很大大的的，有有可可能能使使逆逆变变管管受受到到损损伤伤。因因此此每每个个逆逆变变管管旁旁还还应应接接入入缓缓冲冲电电路路，以以减减缓电压和电流的变化率。缓电压和电流的变化率。逆变电路逆变电路第22页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路一、整流与滤波电路一、整流与滤波电路1滤波电容要均压整流桥整流桥第23页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路2充电过程要限流 合上电源时的充电过程a）直接充电b）加入限流电阻第24页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路3直流电源指示为安全直流电路的电源指示 第25页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路二、逆变电路二、逆变电路 1逆变电路的结构与输出电压第26页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路2.功率管旁反并联二极管功率管旁反并联二极管电动机状态时电动机状态时的电流路径的电流路径发电机状态时的电流路径发电机状态时的电流路径第27页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路3.缓冲电路缓冲电路 缓缓冲冲电电路路的的主主要要作作用用是是减减小小IGBT从从饱饱和和转转为为截截止止时时，C-E之之间间的的电电压压变变化化率率。当当VI1从从饱饱和和状状态态转转为为截截止止状状态态时时，C-E间间的的电电压压将将有有接接近近于于0迅迅速速上上升升为为直直流流电电压压（513V），过过高高的的电电压变化将使压变化将使IGBT损坏。损坏。1）电电容容C1的的作作用用。当当VI1从从饱饱和和转转为为截截止止时，时，C-E间电压间电压UCE的上升速率减缓。的上升速率减缓。2）电电阻阻R1的的作作用用。当当VI1从从截截止止转转为为饱饱和和导通时，导通时，C1放电，放电，RI可以减小放电电流。可以减小放电电流。3）二二极极管管VD1额额作作用用。克克服服R1影影响响C1减减缓电压变化率的作用。缓电压变化率的作用。第28页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路4.逆变桥输出的禁忌逆变桥输出的禁忌（1）主电路的输入、输出不允许接错 a）电源接至输出侧b）接错的后果第29页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路（2）输出侧不能接电容器 第30页/共57页适用于小功率（5.5KW)适用于中大功率（适用于中大功率（5.5kW以上）以上）变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路220V键盘控制板5.主电路主电路220V/380V键盘控制板适用于小功率（适用于小功率（5.5kW）第31页/共57页变频器内部组成变频器内部组成控制线路板控制线路板逆逆变变器器输输出出三三相相电电源源（U、V、W）线棒）线棒电网三相电源（电网三相电源（R、S、T）接线端子）接线端子U、V、W及及接接地等接线端子地等接线端子电流传感器电流传感器大功率晶大功率晶体管模块体管模块整流元件整流元件变频器及应用技术变频器及应用技术交交直直交变频器主电路交变频器主电路第32页/共57页 正正弦弦波波脉脉宽宽调调制制（SPWM）着着眼眼于于对对电电压压进进行行控控制制，使使输输出出电电压压尽尽可可能能等等效效成成正正弦弦波波。实实际际上上，对对电电动机电流的控制更为重要，电流跟踪型动机电流的控制更为重要，电流跟踪型PWM直接控制输出电流，使之跟踪正弦给定电流的变化。直接控制输出电流，使之跟踪正弦给定电流的变化。1.电流跟踪型PWM（滞环电流跟踪）在在电电流流跟跟踪踪型型PWM方方法法中中，将将电电流流波波形形作作为为指指令令信信号号，将将实实际际电电流流作作为为反反馈馈信信号号，通通过过两两者者的的瞬瞬时时值值比比较较来来决决定定逆逆变变电电路路相相关关功功率率开开关关器器件件的的通通断断，使使实实际际的的输输出出跟跟踪踪指令信号的变化。指令信号的变化。以以U相相为为例例，逆逆变变电电路路U相相上上桥桥VT1导导通通、下下桥桥VT4关关断断时时，电电流流上上升升。当当实实际际电电流流上上升升到到滞滞环环上上限限时时，U相相下下桥桥VT4导导通通、上上桥桥VT1关关断断，电电流流开开始始衰衰减减；当当电电流流达达到到滞滞环环下下限限时时，VT4关关断断，VT1又又导导通通，以以次次类类推推。以以这这样样的的方方式式获获得得的的PWM使使VT1和和VT4通通断断，实实际际电电流流在在所所设设定定的的上上下下误误差范围（滞环宽度）内变化，以跟踪指令电流。差范围（滞环宽度）内变化，以跟踪指令电流。滞环宽度（滞环宽度（HB）M3逻辑逻辑控制控制R1R2i*iVT1VT4UdU电流电流检测检测电流电流指令指令电流反馈电流反馈VccVT3VT2VT5VT6滞环比较器滞环比较器滞环上限滞环上限滞环下限滞环下限变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM四、四、PWM的其他方式的其他方式第33页/共57页2.空间矢量PWM（SVPWM）空间矢量空间矢量PWM（SVPWM，Space-Vector PWM）是一种先进的、计算机高度介入的）是一种先进的、计算机高度介入的PWM方法，也是方法，也是交流电动机变频驱动交流电动机变频驱动PWM最好的方法。最好的方法。SPWM着眼于使输出电压尽可能等效于正弦波，而电流跟踪型着眼于使输出电压尽可能等效于正弦波，而电流跟踪型PWM直接控制输出电流，使之跟踪正直接控制输出电流，使之跟踪正弦给定电流。弦给定电流。SVPWM则是以形成圆形旋转磁场为控制目的，使三相对称正弦电流在电动机定、转子气隙则是以形成圆形旋转磁场为控制目的，使三相对称正弦电流在电动机定、转子气隙中形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的转矩。中形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的转矩。在在SPWM和和电电流流跟跟踪踪型型PWM控控制制中中，因因为为一一个个周周期期内内逆逆变变器器的的工工作作状状态态只只切切换换6次次，因因此此，生生成成的的驱驱动动电电源源在在电电动动机机中中产产生生的的旋旋转转磁磁场场为为正正六六边边形形的的磁磁链链轨轨迹迹，由由此此产产生生的转矩肯定是脉动的。的转矩肯定是脉动的。在在SVPWM中中，逆逆变变器器的的一一个个工工作作周周期期被被划划分分成成了了、和和六六个个扇扇区区，每每个个扇扇区区插插入入新新的的电电压压矢矢量量（图中所示为（图中所示为4个电压矢量），以获得逼近圆形的旋转磁场。个电压矢量），以获得逼近圆形的旋转磁场。这这样样，就就必必须须在在逆逆变变器器每每隔隔60 状状态态切切换换之之间间附附加加功功率率开开关关器器件件通通断断次次数数，从从而而获获得得期期望望的的PWM波形。波形。在在SVPWM中中，因因为为涉涉及及到到矢矢量量变变换换等等复复杂杂的的计计算算，必必须须借借助助DSP（数数字字信信号号处理器）来完成。处理器）来完成。变频器及应用技术变频器及应用技术SPWM第34页/共57页一、矢量控制基本概念一、矢量控制基本概念 矢矢量量控控制制理理论论上上世世纪纪70年年代代西西门门子子公公司司工工程程师师F.Blaschke首首先先提提出出，用来解决交流电动机控制问题。，用来解决交流电动机控制问题。磁磁场场定定向向原原理理：分分别别对对异异步步电电动动机机的的励励磁磁电电流流和和转转矩矩电电流流进进行行控控制，从而达到控制异步电动机转距的目的。制，从而达到控制异步电动机转距的目的。利利用用“等等效效”的的概概念念，将将异异步步电电动动机机的的定定子子电电流流矢矢量量分分解解为为产产生生磁磁场场的的电电流流分分量量（励励磁磁电电流流）和和产产生生转转矩矩的的电电流流分分量量（转转矩矩电电流流）分分别别加加以以控控制制，并并同同时时控控制制两两分分量量间间的的幅幅度度和和相相位位，即即控控制制定定子子电电流流矢矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制1.控制策略控制策略第35页/共57页l 不不仅仅可可在在调调速速范范围围上上与与直直流流电电动动机机相相匹匹配配，而而且且可可以以控控制制异异步步电动机的转距。电动机的转距。l 异异步步电电动动机机上上需需同同轴轴安安装装编编码码器器，用用于于转转子子角角位位移移测测量量和和转转速速测量。测量。l 矢矢量量变变频频器器具具有有异异步步电电动动机机参参数数自自动动检检测测、辩辩识识和和自自适适应应等等功功能能。在在驱驱动动异异步步电电动动机机进进行行正正常常运运转转之之前前可可以以自自动动地地对对异异步步电电动动机机的的参参数数进进行行辨辨识识，并并根根据据辨辨识识结结果果调调整整控控制制算算法法中中的的有有关关参参数数，从而对异步电动机进行有效的矢量控制。从而对异步电动机进行有效的矢量控制。变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制2.矢量控制的性能特点第36页/共57页二、电动机参数的自动测量二、电动机参数的自动测量（1）电动机的铭牌数据）电动机的铭牌数据电压、电流、转速、磁极对数、效率等。电压、电流、转速、磁极对数、效率等。（2）电动机的绕组数据）电动机的绕组数据定子电阻、定子漏磁电抗、转子等效电阻、转子定子电阻、定子漏磁电抗、转子等效电阻、转子等效漏磁电抗、空载电流等。等效漏磁电抗、空载电流等。1矢量控制需要的参数矢量控制需要的参数功能码功能码功能含义功能含义数据码及含义数据码及含义T100电动机12选择1：电动机1；2：电动机2T101自动测量模式0：旋转自测量；1：停止自测量T102电动机额定功率T103电动机额定电压T104电动机额定电流T105电动机额定频率T106电动机的磁极数T107电动机额定转速T108自测量的脉冲数自动测量相关功能（安川CIMRG7A）变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制第37页/共57页2自动测量的操作自动测量的操作（1）旋转自测量（相当于空载试验）旋转自测量（相当于空载试验）电动机脱离负载。电动机脱离负载。变频器通电，按下变频器通电，按下RUN键，先让电动机停止键，先让电动机停止1分钟，再让电动机旋分钟，再让电动机旋转转1分钟（转速约为额定转速的一半）。分钟（转速约为额定转速的一半）。按下按下STOP键，中止自测量。键，中止自测量。（2）停止自测量（相当于堵转试验）停止自测量（相当于堵转试验）电动机不脱离负载。电动机不脱离负载。变频器通电，按下变频器通电，按下RUN键，让电动机停止键，让电动机停止1分钟。分钟。按下按下STOP键，中止自测量。键，中止自测量。变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制第38页/共57页静止三相交流绕组静止三相交流绕组 在在三三相相交交流流绕绕组组U、V、W中中通通入入电电流流iU、iV、iW，产产生生合合成成磁磁动动势势F，并并以以同同步步转转速速1旋转。旋转。在在两两相相静静止止绕绕组组、中中通通入入电电流流i、i，也也可可以以产产生生大大小小和和转转速速相相同同的的旋旋转转磁磁动动势势F，则则两两相相绕绕组组与与三三相相绕绕组组是是等等效效的的。从从、轴轴变变换换到到d、q轴轴需需借借助助的的运算。运算。在在以以1旋旋转转的的两两相相绕绕组组d、q中中通通入入直直流流电电流流id、iq，则则产产生生的的磁磁动动势势F与与静静止止三三相相和和两两相相绕绕组组是是等等效效的的。其其中中，id相相当当于于直直流流电电动动机机中中的的励励磁磁电电流流，iq相相当当于于与与转转矩矩成成正正比比的的电电枢枢电电流流。为为轴轴与与d轴轴的的夹夹角角，随随时时间间而而变变化化，通通过过检检测测定定子子电电压压、电电流流和和转转速速实实时时计计算获得。算获得。3.矢量等效变换矢量等效变换WiidUViViwiUF11idiqisq1静止两相交流绕组静止两相交流绕组旋转直流绕组旋转直流绕组3/2变换变换VR变换变换FF变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制第39页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制4.矢量控制框图矢量控制框图第40页/共57页三、有速度反馈三、有速度反馈/无速度反馈矢量控制无速度反馈矢量控制变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制1.有速度反馈矢量控制有速度反馈矢量控制a）有反馈矢量控制电路图b）机械特性曲线簇第41页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制功能码功能码功能码名称功能码名称数据码及含义（或范围）数据码及含义（或范围）Fb00编码器每转脉冲数09999prFb01编码器旋转方向0正方向；1反方向Fb02编码器断线后处理方法0以自由制动方式停机；1切换为开环VF控制方式有反馈矢量控制的相关功能（艾默生TD3000）第42页/共57页 为为了了满满足足高高精精度度转转速速闭闭环环控控制制及及磁磁场场定定向向的的需需要要，常常规规的的方方法法就就是是在在电电动动机机轴轴上上安安装装速速度度传传感感器器，如如光光电电编编码码器器等等。所所谓谓无无速速度度传传感感器器矢矢量量控控制制是是指指取取消消调调速速系系统统中中的的速速度度检检测测装装置置，通通过过间间接接计计算算的的方方法法求求出出电电动动机机运运行行的的实实际际转转速值作为转速反馈信号。速值作为转速反馈信号。nUVW电流传感器电流传感器电压传感器电压传感器iU、iV、iWuU、uV、uWM3 转转 速速推算器推算器变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制2.有速度反馈矢量控制有速度反馈矢量控制a）无反馈矢量控制示意图 b）机械特性曲线簇第43页/共57页4、矢量变频调速的适用范围、矢量变频调速的适用范围a a）带多台电动机b b）容量差两档以上c c）8 8极以上d d）特殊电机不宜采用的场合（1）矢量控制只能用于一台变频器控制一台电动机的情况下。）矢量控制只能用于一台变频器控制一台电动机的情况下。（2）电电动动机机容容量量和和变变频频器器要要求求的的配配用用电电动动机机容容量量之之间间，最最多多只只能能相相差差一一个个档档次次。（3）磁极数一般以、极为宜。）磁极数一般以、极为宜。（4）特殊电动机不能使用矢量控制功能。）特殊电动机不能使用矢量控制功能。变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制第44页/共57页四、直接转矩控制四、直接转矩控制 直直接接转转矩矩控控制制DTC（Direct Torque Control）是是继继矢矢量量控控制制VC之之后后发发展展起起来来的的另另一一种种高高动动态态性性能能的的交交流流电电动动机机变变压压变变频频调调速速系系统统，于于1985年年由由德德国国M.Depnbrock首首先先提提出出来来。直直接接转转矩矩控控制制是是因因为为利利用用转转矩矩反反馈馈直直接接控控制制电电动动机机的的电电磁磁转转矩矩而而得得名名。直直接接转转矩矩控控制制是是建建立立在在定定子子静静止止两两相相坐坐标标基基础础上上的的，采采用用定定子子磁磁场场定定向向方方法法，这这与与矢矢量量控控制制不不同同，矢矢量量控控制制采采用用转转子子磁磁场场定定向向方方法法。直接转矩控制在低速时转矩有脉动现象，且调速范围不够宽。直接转矩控制在低速时转矩有脉动现象，且调速范围不够宽。变频器及应用技术变频器及应用技术矢量变频控制矢量变频控制第45页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型一、变频器容量的选择一、变频器容量的选择1电动机与变频器额定电流的比较 电动机容量（电动机容量（W）22.030.037.045.055.075.0 电动机额定电流电动机额定电流 IMN（A）2242.256.970.483.9102.7140.12442.556.969.884.2102.5139.72644.659.572.085.4104.9142.42847.663.078.293.2112.1152.8 变频器额定电流变频器额定电流康沃康沃45.060.075.091.0112.0150.0森兰森兰45.060.075.091.0115.0150.0英威腾英威腾45.060.075.090.0110.0150.0安邦信安邦信61.090.0150.0艾默生艾默生45.060.075.090.0110.0152.0三菱三菱43.057.071.086.0110.0富士富士45.060.075.091.0112.0150.0安川安川G752.065.080.097.0128.0165.0ABB80055.072.086.0103.0141.0166.0瓦萨瓦萨CX48.060.075.090.0110.0150.0丹佛士丹佛士44.061.073.090.0106.0147.0第46页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型2变频器的额定电流与载波的关系 载波频率载波频率/kHz46810121416额定电流额定电流/A62.058.955.849.643.437.231.0百分数（百分数（%）100959080706050西门子西门子440系列变频器不同载波频率时的额定电流（系列变频器不同载波频率时的额定电流（22kW）载载波波频频率率越越高高，电电动动机机的的电电磁磁噪噪音音越越低低，但但电电流流降降低低，输输出出转转矩矩减减小小，变变频频器器升升温。建议，变频器容量温。建议，变频器容量7.5kW，载波频率不大于，载波频率不大于7kHz，大功率不大于，大功率不大于6kHz。第47页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型1变频器容量和电动机负载的关系a）电动机发热，变频器跳闸 b）电动机不发热，变频器不跳闸（1）变频器的容量与电动机的运行电流无关。）变频器的容量与电动机的运行电流无关。（2）加大变频器的容量，可防止过电流跳闸。）加大变频器的容量，可防止过电流跳闸。二、负载工况与变频器容量的关系二、负载工况与变频器容量的关系 第48页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型a）连续不变负载b）连续变动负载 c）断续负载2.负载工况及温升负载工况及温升第49页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型3一台变频器带多台电动机一台变频器带多台电动机（1）多台电动机同时起动和运行IN1.051.1IMN 第50页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型（2）多台电动机分别起动、制动 K1安安全全系系数数。后后起起动动电电动动机机都都从从停停止止状状态态 起起动动时时，K1=1.2；后后起起动动电电动动机机有有可可能能从从自自由由制动状态下重新起动时，制动状态下重新起动时，K1=1.52；K2变频器的过载能力，变频器的过载能力，K2=1.5；IST电动机起动电流，为额定电流的电动机起动电流，为额定电流的57倍。倍。第51页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型 变频器类别变频器类别常见型号举例常见型号举例主要特点主要特点 通用变频器通用变频器 普通型普通型 康沃：康沃：CVFG1、G2森兰：森兰：SB40、SB61安邦信：安邦信：AMBG7英威腾：英威腾：INVTG9时代：时代：TVF2000只有只有VF控制方式，故：控制方式，故：机械特性略机械特性略“软软”；调速范围较小；调速范围较小；轻载时磁路容易饱和。轻载时磁路容易饱和。高性能型高性能型康沃：康沃：CVFV1森兰：森兰：SB80英威腾：英威腾：CHV台达：台达：VFDA、B艾默生：艾默生：VT3000富士：富士：5000G11S安川：安川：CIMRG7ABB：ACS800AB：Power Flex 700瓦萨：瓦萨：VACONNX丹佛士：丹佛士：VLT5000西门子：西门子：440具有矢量控制功能，故：具有矢量控制功能，故：机械特性机械特性“硬硬”；调速范围大；调速范围大；不存在磁路饱和问题。不存在磁路饱和问题。如有转速反馈，则：如有转速反馈，则：机械特性很机械特性很“硬硬”；动态响应能力强；动态响应能力强；调速范围很大；调速范围很大；可进行四象限运行。可进行四象限运行。专用变频器专用变频器风机水泵用风机水泵用康沃、富士、安川等：康沃、富士、安川等：P系列系列森兰：森兰：SB12三菱：三菱：FRA140艾默生：艾默生：TD2100西门子：西门子：430只有只有VF控制方式，但增加了控制方式，但增加了节能功能；节能功能；工频的切换功能；工频的切换功能；睡眠和唤醒功能等。睡眠和唤醒功能等。起重机械用起重机械用三菱：三菱：FR241EABB：ACC600 电梯用电梯用艾默生：艾默生：TD3100安川：安川：VS676GL5 注塑机用注塑机用康沃：康沃：CVFZSZC英威腾：英威腾：INVTZS5ZS7 张力控制用张力控制用艾默生：艾默生：TD3300三垦：三垦：SAMCOvm05常见变频器的类别及应用特点常见变频器的类别及应用特点第52页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型使用通用变频器的行业和设备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使用矢量变频器的行业和设备纺织绝大多数设备纺织有张力控制场合需使用冶金辅助风机水泵、辊道、高炉卷扬冶金各种主轧线、飞剪石化用风机、泵、空压机电梯门机、起重行走电梯、起重提升供水油田用风机、水泵、抽油机、空压机电厂风机水泵、传送带市政锅炉、污水处理部分拉丝机牵引拉丝机的收放卷凹版印刷水泥、陶瓷、玻璃生产线全线传送带矿山风机泵矿山提升机卷烟制丝卷烟成型包装低速造纸及配套风机水泵、制浆高速造纸、切纸机、复卷机通用和矢量变频器的要用场合通用和矢量变频器的要用场合第53页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型 1）充充分分了了解解控控制制对对象象性性能能要要求求。一一般般来来讲讲如如对对启启动动转转矩矩、调调速速精精度度、调调速速范范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可。围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可。2）了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。）了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。3）确确定定负负载载可可能能出出现现的的最最大大电电流流，以以此此电电流流作作为为待待选选变变频频器器的的额额定定电电流流。如如果该电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器。果该电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器。以下情况要考虑容量放大一档：以下情况要考虑容量放大一档：(1)长期高温大负荷长期高温大负荷 (2)异常或故障停机会出现灾难性后果的现场异常或故障停机会出现灾难性后果的现场 (3)目标负载波动大目标负载波动大 (4)现场电网长期偏低而负载接近额定现场电网长期偏低而负载接近额定 (5)绕线电机、同步电机或多极电机（绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）极以上）变频器选择原则小结变频器选择原则小结第54页/共57页变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型 对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则：对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则：以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器（1）电机功率大于）电机功率大于55kW以上以上（2）电网品质恶劣或容量偏小的场合）电网品质恶劣或容量偏小的场合如不选用可能会造成干扰，三相电流偏差大，变频器频繁跳闸如不选用可能会造成干扰，三相电流偏差大，变频器频繁跳闸以下情况要选用交流输出电抗器以下情况要选用交流输出电抗器变频器到电机线路超过变频器到电机线路超过100米（一般原则）米（一般原则）以下情况一般要选用制动单元和制动电阻以下情况一般要选用制动单元和制动电阻（1）提升负载）提升负载（2）频繁快速加减速）频繁快速加减速（3）大惯量（自由停车需要）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）以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）变频器配件选择原则小结变频器配件选择原则小结第55页/共57页欧美品牌西门子、科比、伦茨、施耐德、ABB、丹佛斯、ROCKWELL、VACON、AB、西威 日本品牌富士、三菱、安川、三垦、日立、欧姆龙、松下电器、松下电工、东芝、明电舍国产品牌安邦信、佳灵、森兰、英威腾、康沃、科姆龙、惠丰港台品牌台达、普传、台安、东元、美高韩国品牌 LG、现代、三星、收获变频器及应用技术变频器及应用技术变频器的选型变频器的选型市场上常见变频器品牌市场上常见变频器品牌第56页/共57页谢谢您的观看！第57页/共57页