变频器技术讲座.pptx

《变频器技术讲座.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器技术讲座.pptx（69页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一部分、变频调速原理第一部分、变频调速原理1、基础理论1-1.交直流调速方式比较：直流调速的缺点：维修工作量大，事故率高；容量、电压、电流和转速上限值,均受到换向条件的制约，在一些大 容量、特大容量的调速领域中无法 应用；使用环境受限，特别是在易燃易爆 场合难于应用。交流调速的优点交流调速的优点：容量、电压、电流和转速的上限，不容量、电压、电流和转速的上限，不 像直流电动机那样受限制；像直流电动机那样受限制；结构简单、造价低；结构简单、造价低；坚固耐用，故率低，容易维护。坚固耐用，故率低，容易维护。最大缺点是调速困难，简单调速方式性能最大缺点是调速困难，简单调速方式性能指标不佳。指标不佳。交

2、流调速方案：变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等。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。第1页/共69页1-2 1-2 交流调速概况交流调速概况交流调速装置的大容量化 法国AL STHOM公司制造的，用于传动裂化气体压缩机的 21000kw、5900rmin的 交一直一交电流型无换向器电动机已于1984年投入运行。开关器件的自关断化 目前变频器中的开关器件，在容量为1500kw以下的采用IGBT；10007500kw的采用GTO；变频装置的高性能 Uf控制方式 矢量控制 转矩控制PWM技术的应用 改善变频器的输出波形，降低电动机的谐波损耗，减小转矩脉动，简化

3、了逆变器的结构，加快了调节速度，提高了系统的动态响应性能。全数字控制技术的应用全数字控制技术的应用 1 1变频器中使用变频器中使用1616位乃至位乃至3232位微型机作为控位微型机作为控制机，精度在不断提高。制机，精度在不断提高。2 2稳定性好。由于控制信息为数字量，不稳定性好。由于控制信息为数字量，不会随时间发生漂移。会随时间发生漂移。3 3采用大规模集成电路，系统中的硬件电采用大规模集成电路，系统中的硬件电路数量大为减少，相应的故障率大大降低。路数量大为减少，相应的故障率大大降低。4 4灵活性好。系统中减少硬件的支持，由灵活性好。系统中减少硬件的支持，由软件去完成复杂的控制功能。适当地修改

4、软件，软件去完成复杂的控制功能。适当地修改软件，就可以改变系统的功能或提高其性能。就可以改变系统的功能或提高其性能。5 5存储能力强，存储容量大，存放时间几存储能力强，存储容量大，存放时间几乎不受限制，这是模拟系统不能比拟的。乎不受限制，这是模拟系统不能比拟的。6 6逻辑运算能力强，容易实现自诊断、故逻辑运算能力强，容易实现自诊断、故障记录、故障寻找等功能，使变频装置可靠性、障记录、故障寻找等功能，使变频装置可靠性、可使用性、可维修性大大提高。可使用性、可维修性大大提高。第2页/共69页1-3、通用变频器概况采用大功率自关断开关器件 （GTO、BJT、IGBT）作为主开关器件的正弦脉宽调制式（

5、SPWM）变频器，已经成为通用变频器的主流。容量不断扩大 IGBT变频器的单机容量已达1800kVA 结构的小型化 采用厚薄膜混合集成技术，把功率电桥、驱动电路、检测电路、保护电路等封装在一起，构成了一种“智能电力模块”多功能化和高性能化 日益丰富的软件功能使通用变频器的适应性不断增强。应用领域不断扩大 通用变频器的技术动向通用变频器的技术动向 IGBTIGBT的应用有如下明显的效果的应用有如下明显的效果 （1 1）由于载波频率的提高（）由于载波频率的提高（16kHZ16kHZ或更高），或更高），负载电动机的噪声明显减小，实现了低噪声负载电动机的噪声明显减小，实现了低噪声传动。传动。（2 2）

6、同样由于载波频率的提高，使电动机的）同样由于载波频率的提高，使电动机的电流（特别是低速时的电流）波形更加趋于电流（特别是低速时的电流）波形更加趋于正弦波，因而减小了电动机转矩的脉动和电正弦波，因而减小了电动机转矩的脉动和电动机的损耗；动机的损耗；（3 3）由于）由于IGBTIGBT为电压驱动型，因而简化了为电压驱动型，因而简化了驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性提驱动回路，使整个装置更加紧凑，可靠性提高，成本降低。高，成本降低。（4 4）主开关器件如果采用）主开关器件如果采用IPMIPM，上述效果将，上述效果将更加明显。更加明显。第3页/共69页绝缘栅双极型晶体管（绝缘栅双极型晶体管（IGB

7、T）IGBT特点：栅极输入高阻抗；的输出特性饱和压降低；容量已经达到BJT的水平；驱动简单、保护容易、不用缓冲电路、开关频率高。IGBT的主要参数的主要参数 1.集电极一发射极额定电压UCES 2.栅极一发射极额定电压 UGES 。UGES值大部分为+20V 3.额定集电极电流IC。电流范围是 8400A 4.集电极一发射极饱和电压UCE（SAT）。UCE（SAT）值约为2535V。5.开关频率。可达 3040kHZ。使用使用 IGBT时注意事项时注意事项 1.IGBT的驱动级正向驱动电压UGE应该保持在 1520V，这样可使IGBT的UCE饱和值较小，降低损耗，不致损坏管子。2.使IGBT关

8、断的栅极驱动电压-UGE应大于5V，如果这个负电压值大小，可能因为集电极电压变化率Du/DT的作用使管子误导通或不能关断。3.使用 IGBT时，应该在栅极和驱动信号之间加一个栅极驱动电阻RG，如图l28所示。如果不加这个电阻，当管子导通瞬间，可能产生电流和电压颤动，会增加开关损耗。4.为了保护管子，在栅极一发射极间加稳压二极管，钳制G-E电压的突然上升，当驱动电压为15V时，二极管的稳压值可以为16V，如图128所示。这样，能起到一定的电流短路保护作用。第4页/共69页IGBT的驱动的驱动 驱动模块的外形及管脚号如图 l 2 9所示。驱动模块管脚号的意义 管脚：连接用于反向偏置电源的滤波电容器

9、；管脚：驱动模块工作电源十20V；管脚：输出驱动信号；管脚：用于连接外部电容器，以防止过电流保护电路误动作 （绝大部分场合不需要电容器）；管脚：过电流保护输出；管脚：集电极电压监视端；管脚：不接；管脚：电源地，0V；管脚：不接；管脚14：驱动信号输入（一）；管脚15：驱动信号输入（+）。图 l31为 EXB851的应用电路。这个电路能驱动高达 600V400A和 1200V300A的 IGBT。因为驱动电路信号延迟4ps，所以这个驱动电路适合于高约 10kHZ的开关频率操作。使用该驱动电路时应注意以下几个方面：（1）IGBT的栅极一发射极驱动回路的接线必须小于1M。（2）IGBT的栅极一发射极

10、驱动接线应为绞线，适当屏蔽。（3）如果在IGBT的集电极产生大的电压尖脉冲，则应增加栅极的串联电阻RG。第5页/共69页IGCT（Integrated Gate Commutated Thyristor）称为集成门板换流晶闸管。特点：TGCT与GTO和IGBT相比，具有损耗低、速度快、内部机械部件少、成本低和结构紧凑等优点。最高阻断电压为6kV，最大可关断电流为6KA。IGCT是由双极型器件GTO引伸出的新型大功率开关器件，器件IGBTIGBT二极管IGBT开关器科功耗（P）767w350w1117W器件IGCTIGCT二极管IGCT开关器件功耗（P）330w30lw631WGCT的基本结构与

11、GTO相似，都采用分离并联的阴极结构，门极和阳极均为公共连接。GCT的工作原理与这导型GTO的工作原理也有相同之处。GCT利用强门极脉冲开通，阴极NPN管在其导通前出现有效饱和，使GCT实现均匀导通，转而成为一种晶闸管状态。二种器件功率损耗 IGCT是从GTO派生出来的，利用“硬驱动”门控单元实现关断功能，关断时IGCT从晶闸管状态迅速过渡到晶体管状态，IGCT兼有大功率晶闸管的正向特性和双极型晶体管的关断特性。第6页/共69页1-4、变频器的简单原理变频调速的基本控制方式 异步电动机的同步转速为 式中 n1同步转速（rmin）；F1定子频率（HZ）；P 磁极对数。而异步电动机的轴转速为 式中

12、s异步电动机的转差率，s=（n1一n）n1。改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。基频以下基频以下的的 恒磁通（恒转矩）变频调速恒磁通（恒转矩）变频调速 基频以上基频以上的的弱磁（恒功率）变频调速弱磁（恒功率）变频调速 第7页/共69页1-5、变频器的基本构成 由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。整流器：它的作用是把三相（或单相）交流电整流 成直流电。中间直流储能环节中间直流储能环节 ：无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲。器或电抗器）来缓冲。逆变器：逆变器：最常见的结构形式是利用六个半

13、导体主开关最常见的结构形式是利用六个半导体主开关 器件组成的三相桥式逆变电路。有规律地控器件组成的三相桥式逆变电路。有规律地控 制逆变器中主开关器件的通与断，可以得到制逆变器中主开关器件的通与断，可以得到 任意频率的三相交流电输出。任意频率的三相交流电输出。控制电路：控制电路：控制电路常由运算电路、检测电路、控制信控制电路常由运算电路、检测电路、控制信 号的输入、输出电路和驱动电路等构成。号的输入、输出电路和驱动电路等构成。第8页/共69页1-7、变频器分类按直流电源的性质分类 中间直流环节的储能元件可以是电容或是电感，据此，变频器分成电压型变频器和电流型变频器两大类。按输出电压调节方式分类变

14、频调速时，需要同时调节逆变器的输出电压和频率，以保证电动机主磁通的恒定。对输出电压的调节主要有两种方式：PAM方式和PWM方式。第9页/共69页按控制方式分类 基频以下可以实现恒转矩调速，基频以上则可以实现恒功率调速。Uf方式又称为 VVVF（Variable Voltage Variable Freyency）控制方式，常用于速度精度要求不十分严格或负载变动较小的场 Uf控制是转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，负载可以是通用标准异步电动机，所以通用性强，经济性好.转差频率控制 根据速度传感器的检测，可以求出转差频率f，再把它与速度设定f*相叠加，以该叠加值作为逆变器的频率设定值f1

15、*，就实现了转差补偿。这种实现转差补偿的闭环控制方式称为转差频率控制方式。与Uf控制方式相比，其调速精度大为提高。通用性较差 矢量控制矢量控制 根据交流电动机的动态数学模型、利用坐标变换的根据交流电动机的动态数学模型、利用坐标变换的手段手段,对电动机的磁场和转矩分别进行控制，以获得对电动机的磁场和转矩分别进行控制，以获得类似于直流调速系统的动态性能。类似于直流调速系统的动态性能。应用于动态性能要求较高的轧钢、造纸设备等。应用于动态性能要求较高的轧钢、造纸设备等。第10页/共69页通用变频器中的逆变器及其PWM控制 6脉波方波逆变器 这是逆变器的传统方式。主开关器件常采用半控型器件晶闸管。6脉波

16、方式下输出电压的谐波成分较大，会使负载电动机的谐波损耗增加，发热加剧，并且转矩脉动较大。特别是低速运行时将影响电动机转速的平稳。改善波形的办法有两种：一种是由几台逆变器以一定的相位差进行多重化连接；另一种是采用PWM控制方式。SPWMSPWM控制控制 采用二极管组成不可控整流器及由自关断器件组成采用二极管组成不可控整流器及由自关断器件组成 逆变器的主电路方案。逆变器的主电路方案。SPWMSPWM逆变器的性能与两个逆变器的性能与两个重要参数有关，它们是调制重要参数有关，它们是调制比比mm和载频比和载频比K K。同步调制在同步调制在f f改变改变f f的同时成正比地改变的同时成正比地改变fc fc

17、，使，使 K K保持不保持不变，则称为同步调制。变，则称为同步调制。异步调制在异步调制在f f改变改变f f的同时，的同时，fcfc的值保持不变，使的值保持不变，使K K值不值不断变化，则称为异步调制。断变化，则称为异步调制。第11页/共69页动力制动 利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动，变频器传动中的制动状态变频器传动中的制动状态变频器传动中的制动状态变频器传动中的制动状态 回馈制动回馈制动 接入接入SCRSCR有源逆变器（桥有源逆变器（桥2 2）可以将电动机再生）可以将电动机再生制动时回馈到直流侧的有功能量回馈到交流电网。制动时回馈到直流侧的有功能量回馈到

18、交流电网。直流制动直流制动 通过变频器向异步电动机的定子通直流电时通过变频器向异步电动机的定子通直流电时 （这意味着逆变器中某（这意味着逆变器中某3 3个桥臂短时间内连续个桥臂短时间内连续 导通，不再换相），异步电动机导通，不再换相），异步电动机 便处于能耗便处于能耗 制动状态。制动状态。采用并用直流母线的多逆变器传动采用并用直流母线的多逆变器传动 共用直流回路母线方式，是仅将逆变器部分连接到共用直流回路母线方式，是仅将逆变器部分连接到一个公共的直流回路上。一个公共的直流回路上。第12页/共69页通用变频器的U/F控制第一代是普通功能型Wf控制通用变频器。第二代是高功能型Uf控制通用变频器。第

19、三代是高动态性能型矢量控制通 用变频器。第一代不具有转矩控制功能，属一般型的 Uf控制方式。第二代具有转矩控制功能，有“无跳闸”能力，输出静态转矩特性较第一代有很大改进，机械特性硬度高于工频电网供电的异步电动机，并且具有挖土机特性。第三代是高动态性能型矢量控制通用变频器具有较高的动态性能。转矩控制功能 定子有功、无功电流的检测 磁通控制 转差补偿 电流限制控制 新一代的新一代的U Uf f 控制变频器已经实现了转矩控制变频器已经实现了转矩控制功能，具有无跳闸能力。由这种变频器控制功能，具有无跳闸能力。由这种变频器驱动的通用异步电动机已经具备了挖土机特驱动的通用异步电动机已经具备了挖土机特性，像

20、直流电动机一样，可以人为地设定其性，像直流电动机一样，可以人为地设定其极限输出转矩。极限输出转矩。异步电动机的矢量控制，在动态性能方面异步电动机的矢量控制，在动态性能方面已经赶上或超过了直流调速系统。已经赶上或超过了直流调速系统。第13页/共69页高动态性能型矢量控制通用变频器 矢量控制的概念 异步电动机的矢量控制就是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦开来，分别加以控制。由于软件功能的灵活性，可以实现变结构控制。有速度传感器和无速度传感器两种控制方式的变换，不必改变硬件电路。有速度传感器的控制方式主要性能：（1）在1：10的速度范围内，速度精度05。（2）在1：10的

21、速度范围内，转速上升时间100mS。（3）在额定频率的10的范围内，采用带电流闭环控制的转速开环控制。无速度传感器的控制方式主要特性是：（l）在速度设定值的全范围内，转矩上升时间大约为15ms。（2）速度设定范围1:100。（3）对闭环控制而言，转速上升时间60ms。第14页/共69页富士变频器富士变频器 FRENIC 5000G11S/P11S 的特点动态转矩矢量控制动态转矩矢量控制动态转矩矢量控制是一种先进的驱动控制技术。控制系统高速计算电机负载所需功率，最佳控制电压和电流矢量，最大限度发挥电机输出转矩。带带PG反馈更高性能的控制系统反馈更高性能的控制系统带PG反馈卡（选件）构成带PG反馈

22、的矢量控制系统，实现更高性能、更高精度的运行。电机低转速时脉动大大减小电机低转速时脉动大大减小采用动态转矩矢量控制，结合富士专有的AVR，实现低转速（1HZ）运行时的转速脉动比以前机种减小1/2以上 新方式在线自整定系统新方式在线自整定系统在电机运行过程中常时进行自整定，常时核对电机特性变化，实现高精度速度控制。第二台电机亦有自整定功能。1台变频器切换运行2台电机时保证2台电机都能高精度运行。节能功能的提高节能功能的提高标准设有风机、泵等最佳自动节能运行方式。采用使电机损耗降至最小的新控制方式，取得更好的节能效果 更方便使用的键盘面板更方便使用的键盘面板使用各种环境的结构使用各种环境的结构各种

23、通信功能各种通信功能标准内装RS485接口，设有万用DI/DO功能，输入/输出端子状态能传送至上位机受其监控，简化FA系统 可连接现场总线：Profibus-DP、Interbus-S、Device Net、Modbus Plus（选件）等 无冲击瞬时停车再起动运行无冲击瞬时停车再起动运行采用富士独自开发的变频器频率追踪（引入运行）功能，变频器可瞬时停车后跟踪再起动 保护功能的充实保护功能的充实能设定电子热继电器的热时间常数，因此可适用各种电机 设有输入缺相保护，防止电源断线损坏变频器 能用PTC热敏电阻保护电机 丰富的维护功能丰富的维护功能 其他功能其他功能设有主动驱动过程，判断变频器负载状

24、态，为防止跳闸、自动延长加速时间、继续加速运行保证强有力而不跳闸的加速过程 负载过大的场合可选择变频器不跳闸继续运行（防失速）或跳闸停止运行 第15页/共69页二、变频器的安装与使用 变频器的安装变频器对安装环境的要求1环境温度一般要求为-1040。如散热条件好（如拿去外壳），则上限温度可提高到50。2环境湿度相对湿度不超90（无结露现象）。3其他条件在变频器的安装位置应无直射阳光、无腐蚀性气体及易燃气体、尘埃少、海拔低于1000米等。变频器的散热和散热问题 在SPWM逆变电路中，温度一超过某一限值，会立即导致逆变管的损坏。粗略地说，每 1kVA的变频器容量，其损耗功率约为 4050W。每带走

25、1kw热量所需要的风量约为 01m s。安装变频器的具体方法和要求安装变频器的具体方法和要求 为了改善冷却效果，所有变频器都应垂直安装。为了改善冷却效果，所有变频器都应垂直安装。在安装变频器时，首要的问题便是如何保证散热在安装变频器时，首要的问题便是如何保证散热的途径畅通，不易被阻塞。的途径畅通，不易被阻塞。第16页/共69页变频器的接线 输人端与输出端接错的严重后果 变频器的输人端和输出端是绝对不允许接错的。万一将电源进线错误地接到了U、V、W端，则不管哪个逆变管导通，都将引起两相间的短路而将逆变管迅速烧坏。变/工频电源的切换 万一变频器发生故障时，迅速将电动机切换到工频电源上，使电动机不停

26、止工作。必须先由KM2把电动机与变频器的输出端联接起来，然后才允许将KM1接通。KM2与KM3是绝对不允许同时接通的，因为一旦同时接通，就会把电源线接到变频器的输出端上。所以，两者之间必须有可靠互锁。KM1与KM3之间也需要互锁。第17页/共69页控制电路的接线 1模拟量控制线模拟量控制线主要包括：输入倒的给定信号线和反馈信号线。（2）输出侧的频率信号线和电流信号线。模拟量信号的抗干扰能力较低，因此，必须使用屏蔽线。屏蔽层的靠近变频器的一端，应接控制电路的公共端（COM），但不要接到变频器的地端使）或大地，如图68所示。屏蔽层的另一端应该悬空。布线时，还应该遵守以下原则 （l）尽量远离主电路1

27、00mm以上。（2）尽量不和主电路交叉。必须交叉时，应采取垂直交叉的方式。一人开关量控制线如起动、点动、多档转速控制等的控制线，都是开关量控制线。一般说来，模拟量控制线的接线原则也都适用于开关量控制线。但开关量的抗干扰能力较强，放在距离不很远时，允诗不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起。在所有电感线圈的两端，必须接人吸收电路。所有变频器都有一个接地端子所有变频器都有一个接地端子“E E”，应将此端，应将此端子子与大地相接。与大地相接。当变频器和其他设备，或有多台变频器一起接当变频器和其他设备，或有多台变频器一起接地时，每台设备都必须分别和地线相接，不允地时，每台设备都必须分别和地线

28、相接，不允许将一台设备的接地端和另一台的接地端相接许将一台设备的接地端和另一台的接地端相接后再接地。后再接地。第18页/共69页变频器的功率团数及其改善输入电流总是出现在电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形式。它具有很大的高次谐波成分，其5次谐波和7次谐波分量是很大的，几乎比基波分量小不了多少。在变频器输入电路中，改善功率因数的根本途径是削弱高次谐波电流。为此，在电路中串入直流电抗器，效果好，可使功率因数提高到0.95。交流电抗器LA串接于三相的输入电路中。交流电抗器的滤波效果略差，只能将功率团数提高到075085。但它除了滤波功能外，还具有以下功能 1）抑制输入电路中的浪涌电流。2）削弱电源

29、电压不平衡的影响。接入电抗器后，各次谐波电流随着电感量的增大，各次谐波电流都将显著减小。第19页/共69页变频器的抗干扰措施变频器的抗干扰措施（1）对于通过感应方式（包括电磁感应和静电感应）传播的干扰信号，主要通过正确地布线和采用屏蔽线来削弱。（2）对于通过线路传播的干扰信号，主要通过增大线路在干扰频率下的阻抗来削弱，实际上，可以串人一个小电感，如图618所示。它在基频下的阻抗是微不足道的，但对于频率较高的谐波电流，却呈现出很高的阻抗，起到了有效的抑制作用。（4）在变频器的输出侧和电动机之间串人滤波电抗器L0，可以削弱输出电流中的高次谐波成分，如图620所示。此法非但起到了抗干扰作用，还削弱了

30、电动机中由于高次谐波电流引起的附加转矩，改善了电动机的运行特性。（3）对于通过辐射传播的干扰信号，主要通过吸收的方法来削弱，如图619所示。各变频器生产厂也都可以提供专用的“无线电抗干扰滤波器”。必须注意，在变频器的输出侧，是绝对不允许用电容器来吸收高次谐波电流的，这是因为，在逆变管导通瞬间，会出现峰值很大的充电电流或放电电流，使逆变管损坏。第20页/共69页变频器的外围选配件 1低压断路器 1台低压断路器控制1台变频器 断路器的额定电流可按变频器的额定电流来选用。1台低压断路器控制若干台变频器或其他设备这时，应根据各台设备的同时工作的最大电流（多台电流之和）来选择。2接触器 接触器的主要功能

31、有：（1）电源一旦断电后，自动将变频器与电源脱开，以免重新供电时变频器自行工作。（2）变频器因故障而跳闸时，可通过接触器使变频器与电源脱开。3热继电器 下列情况，则仍应配用。（1）1台变频器控制多台电动机；（2）电动机的容量比变频器的容量小很多，超出了电子热保护功能的最小设定值。第21页/共69页变频调速系统的调试 应遵循应遵循应遵循应遵循“先空载、继轻载、后重载先空载、继轻载、后重载先空载、继轻载、后重载先空载、继轻载、后重载”的一般规律。的一般规律。的一般规律。的一般规律。变频器的通电和预置变频器的通电和预置一台新的变频器在通电时，输出端可先不接电动机，而是首先要熟悉它，一台新的变频器在通

32、电时，输出端可先不接电动机，而是首先要熟悉它，在熟悉的基础上进行各种功能的预置，将外接输入控制线接好，逐项检查各在熟悉的基础上进行各种功能的预置，将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况。外接控制功能的执行情况。检查三相输出电压是否平衡。检查三相输出电压是否平衡。电动机的空载试验电动机的空载试验 变频器的输出端接上电动机，但电动机尽可能与负载脱开，进行通电试变频器的输出端接上电动机，但电动机尽可能与负载脱开，进行通电试验。其目的是观察变频器配上电动机后的工作情况，顺便校准电动机的旋转方验。其目的是观察变频器配上电动机后的工作情况，顺便校准电动机的旋转方向。试验步骤如下：向。试验步

33、骤如下：（l l）先将频率设置于）先将频率设置于0 0位，合上电源后，微微增大位，合上电源后，微微增大XiXi作频率，观察电动作频率，观察电动机的起转情况，以及旋转方向是否正确。如方向相反，则予以纠正。机的起转情况，以及旋转方向是否正确。如方向相反，则予以纠正。（2 2）将频率上升至额定频率，让电动机运行一段时间。如一切正常，再）将频率上升至额定频率，让电动机运行一段时间。如一切正常，再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间。（3 3）将给定频率信号突降至）将给定频率信号突降至0 0（或按停止按钮人观察电动机的制动情况）（或按停止按钮人观

34、察电动机的制动情况）。第22页/共69页拖动系统的起动和停机 将电动机的输出轴与机械的传动装置联接起来，进行试验。将电动机的输出轴与机械的传动装置联接起来，进行试验。1 1起转试验起转试验 使工作频率从使工作频率从0Hz0Hz开始微微增加，观察拖动系统能否起转，在开始微微增加，观察拖动系统能否起转，在 多大频率下起转？如起转比较困难，应设法加大起动转矩。具体方法多大频率下起转？如起转比较困难，应设法加大起动转矩。具体方法 有：有：加大起动频率，加大加大起动频率，加大V VF F比，以及比，以及 采用矢量控制等。采用矢量控制等。2 2起动试验起动试验 将给定信号调至最大，按起动键，观察：将给定信

35、号调至最大，按起动键，观察：（1 1）起动电流的变化。）起动电流的变化。（2 2）整个拖动系统在升速过程中，运行是否平稳。）整个拖动系统在升速过程中，运行是否平稳。如因起动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间。如在某一速度段起动如因起动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间。如在某一速度段起动 电流偏大，则设法通过改变起动方式（电流偏大，则设法通过改变起动方式（S S形、半形、半S S形等）来解决。形等）来解决。3 3停机试验停机试验 将运行频率调至最高工作频率，按停止键，观察拖动系统的停将运行频率调至最高工作频率，按停止键，观察拖动系统的停 机过程。机过程。（l l）停机过程中是否出现因过电压

36、或过电流而跳闸？如有，则应适当延长）停机过程中是否出现因过电压或过电流而跳闸？如有，则应适当延长 降速时间。降速时间。（2 2）当输出频率为）当输出频率为0Hz0Hz时，拖动系统是否有爬行现象？如有，则应适当加时，拖动系统是否有爬行现象？如有，则应适当加 强直流制动。强直流制动。第23页/共69页拖动系统的负载试验 负载试验的主要内容有：（l）如fmaxfN，则应进行最高频率时的带载能力试验，也就是在正 常负载下能不能带得动？(2）在负载的最低工作频率下，应考察电动机的发热情况，使拖动系 统工作在负载所要求的最低转速下，施加该转速下的最大负载，按负载所要求的连续运行时间进行低速连续运行，观察电

37、动机的 发热情况。（3）过载试验按负载可能出现的过载情况及持续时间进行试验，观察 拖动系统能否继续工作。第24页/共69页过电流跳闸的原因分析过电流跳闸的原因分析（1 1）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流）重新起动时，一升速就跳闸。这是过电流 十分严重的表现，主要原因有：十分严重的表现，主要原因有：1 1）负载侧短路；）负载侧短路；2 2）工作机械卡住；）工作机械卡住；3 3）逆变器损坏；）逆变器损坏；4 4）电动机的起动转距过小，拖动系统转不起）电动机的起动转距过小，拖动系统转不起 来。来。（2 2）重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过）重新起动时并不立即跳闸，而是在运行过 程（包括升速

38、和降速运行）中跳闸，可能的程（包括升速和降速运行）中跳闸，可能的 原因有：原因有：1 1）升速时间设定太短；）升速时间设定太短；2 2）降速时间设定太短。）降速时间设定太短。3 3）动转矩补偿（）动转矩补偿（U/FU/F比）设定较大，引起低比）设定较大，引起低 频时空载电流过大。频时空载电流过大。4 4）电子热继电器整定不当，动作电流设定得）电子热继电器整定不当，动作电流设定得 太小，引起误动作。太小，引起误动作。电压跳闸的原因分析电压跳闸的原因分析（1 1）过电压跳闸，主要原因有）过电压跳闸，主要原因有1.1.电源电压过高；电源电压过高；2.2.降速时间设定太短；降速时间设定太短；3.3.降

39、速程中再生制动的放电单元工作不理降速程中再生制动的放电单元工作不理想。想。来不及放电，应增加外接制动电阻和制动单元；来不及放电，应增加外接制动电阻和制动单元；放电支路发生故障，实际并不放电。放电支路发生故障，实际并不放电。（2 2）欠电压跳闸，可能的原因有：）欠电压跳闸，可能的原因有：电源电压过低；电源缺相；电源电压过低；电源缺相；（3 3）整流桥故障。）整流桥故障。电动机不转的原因分析电动机不转的原因分析（1 1）功能预置不当，例如：）功能预置不当，例如：1 1）上限频率与最高频率或基本频率与最高频率设定矛盾。最高频率的预置值必须大于上限频率）上限频率与最高频率或基本频率与最高频率设定矛盾。

40、最高频率的预置值必须大于上限频率和基本频率的预置值；和基本频率的预置值；2 2）使用外接给定时，未对）使用外接给定时，未对“键盘给定键盘给定/外接给定外接给定”的选择进行预置。的选择进行预置。3 3）其他的不合理预置。）其他的不合理预置。（2 2）在使用外接给定方式时，无）在使用外接给定方式时，无“起动起动”信号。当使用外接给定信号时，必须由起动按钮或其他触点来控信号。当使用外接给定信号时，必须由起动按钮或其他触点来控 制其起动。如不需要由起动按钮或其他触点控制时，应将制其起动。如不需要由起动按钮或其他触点控制时，应将RUNRUN端（或端（或FWDFWD端）与端）与CMCM端之间短接起来。端之

41、间短接起来。（3 3）其他原因）其他原因 1 1）机械有卡住现象；）机械有卡住现象；2 2）电动机的起动转矩不够；）电动机的起动转矩不够；3 3）变频器的电路故障。）变频器的电路故障。故障原因分析故障原因分析 第25页/共69页第三部分第三部分 变频器应用变频器应用变频器的运行功能工作频率的给定工作频率的给定工作频率的给定工作频率的给定面板给定、预置给定、外接给定面板给定、预置给定、外接给定 预置给定：通过程序预置的方法预置给定频率。起动时，按运行键预置给定：通过程序预置的方法预置给定频率。起动时，按运行键（RUNRUN或或FWDFWD或或REVREV键），变频器即自行升速至预置的给定额率为键

42、），变频器即自行升速至预置的给定额率为止。止。（1）外接电压给定信号又有两种给定方式：1、直接输入电压信号，通常用于和计算机或其他 控制装置配用的情况。2、利用变频器内部的控制电源，由外接电位器RP 取出电压给定信号。（2）外接电流给定信号端（C111）当外接给定信号为电流信号时，将外接信号线接到此接线端上。电流给定信号具有抗干扰能力强、不受线路压降影响等优点。故在控制距离较远时，以采用电流给定方式为好。（3）外接辅助给定信号端（1211）有的变频器为用户提供了外接辅助给定信号端，用来接入反馈信号或其他辅助控制信号。辅助给定信号将和主控给定信号叠加。当主控给定信号断开时，辅助给定信号也可代替主

43、控给定信号控制变频器的工作频率。外接辅助给定信号通常都是电压信号。第26页/共69页外接电位器的选择 对于代用电位器，大体上应遵循以下几条原则：（1）阻值只可增大而不宜减小。因为阻值小了，将增加变频器内部控制电源的电。在不了解变频器内部电路的情况下，应尽量避免这种情况。（2）阻值大大，电位器取用的电流太小，在控制距离较远时，会使抗干扰能力变 差。此外，也有一个和变频器内部电路的匹配问题。故电位器的阻值一般以不 大于10k为宜。（3）由于外接电位器在工作过程中调节比较频繁，必须考虑其内部触点的耐磨性，故电位器的瓦数宜大不宜小。一般应按实际消耗功率的10倍以上来选择。此外，如果现有电位器的阻值小于

44、说明书的规定值时，则可使电位器串联一个附加电阻Ra，使Ra十RRP。（RRP 为电位器RP的阻值）大于规定值即可。具体接法如图32所示。但在这种情况下，必须对频率增益进行正确设定，使电位器旋至最大位置时，能够得到所需要的最高频率。第27页/共69页与工作频率有关的功能与工作频率有关的功能 基本频率与最高频率 1、基本频率b 调节频率时用来作为基准的频率，通常以电动机的额定频率N作为b的设定值。2、最高频率max 当频率给定信号为最大值（XX max）时，变频器的给定频率。这是变频器最高工作频率的设定值。上限频率与下限频率根据拖动系统的工作需要，变频器可设定上限工作频率H和下限工作频率l。回避频

45、率（也叫跳跃频率）为了避免机械谐振的发生，必须使拖动系统“回避”掉可能引起谐振的转速。第28页/共69页点动频率 生产机械在调试过程中，以及每次新的加工过程开始前，常常需要“点一点、动一动”，以便观察各部位的运转状况。如果每次在点动前后，都要进行频率调整的话，既比较麻烦又浪费时间。因此，变频器可以根据生产机械的特点和要求，预先一次性地设定一个“点动频率”，每次点动时，都在该频率下运行，而不必变动已经设定好了的给定频率。载波频率设定 载波频率需要设定的原因有：（1）SPWM变频器的输出电压是一系列的脉冲，脉冲频率等于载波频率。因此，在电动机的电流中，具有较强的载波频率的谐波分量，它将引起电机铁心

46、的振动而发出噪声。如果噪声的频率和电机铁心的固有振荡频率相等而发生诸振的话，噪声将增大。为了减小噪声，变频器为用户提供了可以在一定范围内调整载波频率的功能，以避开噪声的谐振频率。（2）从改善电流波形的角度来说，载波频率越高，电流波形的平滑性越好。但另一方面，对同一控制柜内的其他控制设备（如可编程序控制器等）的干扰也越强。在其他控制设备因受到干扰而不能正常工作时，必须适当地减小载波频率。与工作频率有关的功能与工作频率有关的功能与工作频率有关的功能与工作频率有关的功能第29页/共69页升速时间 设定升速时间的基本原则是，在电动机的起动电流不超过允许值的前提下，尽可能地缩短升速时间。升速方式（1）线

47、性方式（2）S型方式（3）半S形方式 变频调速的升速和起动变频调速的升速和起动 对于鼓风机和泵类负载，低速时对于鼓风机和泵类负载，低速时负载较轻，升速过程可以快一些；但负载较轻，升速过程可以快一些；但随着转速的升高，其阻转矩迅速增加，随着转速的升高，其阻转矩迅速增加，应逐渐减缓加速过程而成半应逐渐减缓加速过程而成半S S形方式，形方式，如图如图3 311b11b中曲线中曲线所示。所示。则对于一些惯性较大的负载，在则对于一些惯性较大的负载，在初起动时，加速过程宜适当减缓，运初起动时，加速过程宜适当减缓，运行到一定转速后再线性加速，成为另行到一定转速后再线性加速，成为另一种半一种半S S形，如图形

48、，如图3 311b11b中曲线中曲线所所示。示。第30页/共69页与起动有关的其他功能 起动频率设定起动频率的原则是，在起动电流不设定起动频率的原则是，在起动电流不超过允许值的前提下，以拖动系统能够超过允许值的前提下，以拖动系统能够顺利起动为宜。顺利起动为宜。起动前的直流制动起动前直流制动的作用用于保证起动前直流制动的作用用于保证拖动系统从零速开始起动。拖动系统从零速开始起动。起动锁定功能 当外接给定信号不为零，从而使变频器输出一定频率和电压时，如直接起动电动机，其起动电流将大大超过允许值。暂停升速功能先让拖动系统在低速下运转一段时间，然后再继续升速，第31页/共69页变频调速的降速与制动 直

49、流制动直流制动 DC制动方式的用途主要有两种：一是用于准确停车控制；二是用于制止在起动前电动机由外因引起的不规则自由旋转。通用变频器中对直流制动功能的控制，主要通过设定DC制动起始频率、制动电流和制动时间来实现。通常情况下，起始制动频率不宜设定得太高。不然电动机将过热。外接制动电阻和制动单元外接制动电阻和制动单元电源再生单元 电源再生单元其功能是将电动机再生的电能反馈到电网中，从而使整个调速系统处于再生制动的状态。非但节省了能源，还增大了制动转矩。这对于起重机械下放重物的工作状态来说，尤为重要。第32页/共69页V/f 控制的设定功能 基本Uf 设定 它表明了没有补偿时的电压u和频率f之间的关

50、系。（1）基本频率和电动机的额定电压相对应；（2）最高频率 fmax和最大的外接给定信号 X0相对应。如无特殊情况，基本频率应按电动机的额定频 率来设定：b=N转矩补偿的U/f 设定 恒转矩的 Uf线 如图324所示的曲线1及其以上部分。负补偿的 U线 风机和泵类负载的阻转矩是和转速的平方成正比的。低速时，即使ku=kf,，电动机仍处于轻载状态。从节能的角度出发，ku还可以减小，使 Uf线移至基本 Uf线（曲线0）的下方，如图324所示的曲线01和02。这种减小电压的措施，称为负补偿。Uf线的原则是，以最低工作频率时能带动负载为前提，尽量减小补偿程度。U Uf f比分段的补偿线比分段的补偿线有