變頻器基礎(chǔ)100問.ppt

2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,1,變頻器100問,主講人：劉國強(qiáng) 常州市致遠(yuǎn)通用控制技術(shù)有限公司,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,2,變頻調(diào)速技術(shù)是怎樣發(fā)展起來的？,變頻可以調(diào)速這個(gè)概念，可以說是交流電動(dòng)機(jī)“與生俱來”的。同步電動(dòng)機(jī)不消說，即使是異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速也是取決于同步轉(zhuǎn)速(即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速)的 n=n1(1-S)(1-1) 式中：n電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，m/min n1電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，r/min S電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 而同步轉(zhuǎn)速則主要取決于頻率 n1=60f/p(1-2) 式中：f頻率，Hz p磁極對數(shù) 所以說，交流電動(dòng)機(jī)從誕生之日起，就已經(jīng)知道改變頻率可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速了。但當(dāng)時(shí)，還不具備改變頻率的手段。 閘流管的問世，使變頻調(diào)速的夢想出現(xiàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)的希望。但那設(shè)備的龐大與昂貴，使它無法進(jìn)入實(shí)用的階段。 直到20世紀(jì)的60年代，隨著晶閘管的出現(xiàn)及其應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速開始進(jìn)入實(shí)用的階段。但由于許多技術(shù)問題解決得還不夠完善，調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)難以和直流電機(jī)相匹敵，因而未能達(dá)到推廣應(yīng)用的階段。 70年代末期以來，一方面，矢量控制理論的提出和實(shí)施，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到了與直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)十分接近的地步；另一方面，電力電子器件的飛速發(fā)展，也使SPWM調(diào)制技術(shù)日臻完善，變頻調(diào)速器的體積越做越小，價(jià)格也達(dá)到了用戶能夠接受的程度。變頻調(diào)速這才進(jìn)入了普及應(yīng)用的階段。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,3,變頻調(diào)速為什么常縮寫成VVVF？,VVVF的全稱是Variable Voltage Variable Frequency，意思是“變壓變頻”。 原來，在交流異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)，外加的電源電壓主要和繞組的反電勢相平衡，而繞組的反電勢則與電流的頻率和每極下的磁通量有關(guān)： UE=4.44 W1ff=Keff 可見，磁通量的大小與電壓和頻率的比值有關(guān)： fU/Kef=KeU/f 式中：U電源相電壓 E1每相定子繞組的反電勢 W1每相定子繞組的匝數(shù) f每個(gè)磁極下的磁通量 Ke、Ke常數(shù) 式(1-4)表明：當(dāng)頻率下降時(shí)，如果電壓不變，則磁通量將增加，引起電機(jī)鐵心的飽和。這當(dāng)然是不允許的。因此，為了保持電機(jī)內(nèi)的磁通量基本不變，在改變頻率的同時(shí)，也必須改變電壓。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,4,交直交是什么意思？,變頻裝置有兩大類：一類是由工業(yè)頻率直接轉(zhuǎn)接成可變頻率的，稱為“交交變頻”。另一類就是“交直交變頻”，意思是：先把工業(yè)頻率的交流整流成直流，再把直流“逆變”成頻率可變的交流。 交直交的電路結(jié)構(gòu),。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,5,電壓型的主要特點(diǎn)是什么？,交直交變頻裝置按直流部分貯能方式的不同分為： (1) 電壓型 貯能元件為濾波電容C，如圖1-2a所示。其工作特點(diǎn)是電壓基本不變。 圖1-2 電壓型和電流型 (2) 電流型 貯能元件為電抗器l，如圖1-2b所示。其工作特點(diǎn)是電流基本不變。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,6,SPWM代表什么？,SPWM的全稱是Sine Pulse Width Modulation，意思是正弦脈沖寬度調(diào)制。這是實(shí)現(xiàn)改變頻率的同時(shí)也改變電壓的一種調(diào)制方式。 變壓變頻的基本方式有兩種： (1) 在改變頻率的同時(shí)也改變幅值，稱為脈幅調(diào)制，簡寫為PAM，如圖1-3a所示。 (2) 在改變頻率時(shí)，脈沖的幅值不變，而通過改變脈沖的占空比來改變其平均電壓，稱為脈寬調(diào)制，簡寫為PWM。 SPWM的特點(diǎn)是：脈沖序列中的脈沖寬度和脈沖間的間隔寬度是按正弦規(guī)律安排的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,7,SPWM代表什么？脈幅調(diào)制和脈寬調(diào)制,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,8,SPWM代表什么？SPWM的波形變頻器的主電器,U,D,A,k,1,k,2,k,3,k,4,B,C,D,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,9,SPWM代表什么?脈幅調(diào)制和脈寬調(diào)制,U,m,T,U,m,T,t,u,u,t,(a),T,T,(b),2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,10,直流是怎樣“逆變”成交流的？,如圖1-5，K1K4是開關(guān)器件，M是負(fù)載，A、B間通以直流電壓UD。先令K1|K4閉合，K2、K3斷開。則電流的路徑如實(shí)線空心箭頭所示，C、D間的電壓為C“+”、D“-”。再令K1、K4斷開，K2、K3閉合，則電流的路徑如虛線實(shí)心箭頭所示，C、D間的電壓為C“-”、D“+”。 如使上述兩種狀態(tài)不停地交替工作，則負(fù)載M上所得到的便是交流電壓了。 用六個(gè)開關(guān)器件，使它們按三相間互差三分之一周期的規(guī)律交替工作，就可將直流電“逆變”成三相交流電了,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,11,常用的開關(guān)器件有哪些？ 目前，在中、小型變頻調(diào)速器中用得最多的是功率晶體管，為了提高放大倍數(shù)，常做成達(dá)林頓管，如圖1-7a所示，一般電路圖中仍畫成單管，如圖1-7b所示，代表符號是CTR或BTR。 圖1-7 功力晶體管 容量較大的變頻調(diào)速器中則常用可關(guān)斷晶閘管，其代表符號是GTO，圖形符號如圖1-8所示。 已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段的最新器件有：絕緣柵雙極晶體管，代號IGBT，圖形符號如圖1-9所示。正在開發(fā)并已經(jīng)取得成果的新品種還有不少，不再一一贅述。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,12,常用的開關(guān)器件有哪些？,目前，在中、小型變頻調(diào)速器中用得最多的是功率晶體管，為了提高放大倍數(shù)，常做成達(dá)林頓管，一般電路圖中仍畫成單管，代表符號是CTR或BTR。 容量較大的變頻調(diào)速器中則常用可關(guān)斷晶閘管，其代表符號是GTO。 已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段的最新器件有：絕緣柵雙極晶體管，代號IGBT，所示。正在開發(fā)并已經(jīng)取得成果的新品種還有不少。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,13,三相逆變原理,圖1-6 三相逆變電器,M,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,14,常用的開關(guān)器件,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,15,變頻調(diào)速器的主電路是怎樣構(gòu)成的？,交直交電壓型變頻調(diào)速器主電路的基本結(jié)構(gòu)如圖1-10。圖中，DR是三相整流。RA是限流電阻，限制變頻器剛合上電源時(shí)，對濾波電容C的充電電流。當(dāng)C充電到一定程序后，晶閘管VT導(dǎo)通，RA將不再起限流作用。功率晶體管V1V6組成三相逆變橋，將直流電逆變成三相交流電后供電給電動(dòng)機(jī)M。二極管V01V06的作用是：在逆變過程中，當(dāng)晶體管的e極電位高于c集電位時(shí)提供續(xù)流回路；在電動(dòng)機(jī)降速過程中提供能量反饋(再生)回路。RB是電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)過程中的耗能電阻，VB在電動(dòng)機(jī)降速過程中導(dǎo)通，提供耗能回路。如RB阻值太大，可在接線端P和DB之間接入外接制動(dòng)電阻。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,16,變頻調(diào)速器的主電路圖,M,DR,R,A,v,T,DB,P,v,1,C,+,V,B,R,B,v,2,v,01,v,3,v,4,v,02,v,03,v,04,v,5,v,6,v,05,v,06,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,17,變頻調(diào)速器有哪些額定數(shù)據(jù)？,變頻調(diào)速器主要的額定數(shù)據(jù)如下： (1) 最高輸入電壓Umax為了適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，Umax通常規(guī)定為額定工作電壓的1.15倍。 (2) 最大輸出電流Imax這是最重要的一個(gè)數(shù)據(jù)，也是選擇變頻器容量時(shí)的最主要依據(jù)。 (3) 最大輸出容量Smax必須注意的是：說明書中給出的容量是按最大工作電壓算出的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作電壓進(jìn)行修正。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,18,說明書中的“配用電動(dòng)機(jī)容量”能不能 作為選擇變頻器容量的依據(jù)？,如電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的是連續(xù)恒定負(fù)載(如風(fēng)機(jī))，則可以。但對于連續(xù)變動(dòng)負(fù)載、繼續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載來說，則只能作參考，而不能作依據(jù)。這是因?yàn)椋谶@些負(fù)載中，決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素是發(fā)熱問題。只要溫升不超過允許范圍，短時(shí)間的過載(在過載能力范圍內(nèi))對電動(dòng)機(jī)來說是正常。例如，一臺3.7kW的電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際工作中，其輸出功率有時(shí)可達(dá)4.0kW或4.5kW。而變頻調(diào)速器的過載能力則十分有限。在大多數(shù)情況下，變頻器的容量應(yīng)放大一檔。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,19,變頻器的頻率調(diào)節(jié)范圍如何？,通用型變頻調(diào)速器的最高輸出頻率一般不高于400Hz；最低輸出頻率不低于0.1Hz。各種變頻器的調(diào)頻范圍各不相同。 我國工業(yè)用的普通電動(dòng)機(jī)，最高工作頻率不宜超過100Hz,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,20,什么是頻率精度？,通常，當(dāng)頻率為數(shù)字量設(shè)定時(shí)，精度高些(誤差小些)，而在頻率精度是指變頻器的實(shí)際輸出頻率與設(shè)定頻率之間的誤差大小，也叫頻率準(zhǔn)確度或頻率穩(wěn)定度。 模擬設(shè)定時(shí)，精度高些(誤差小些)，而在模擬量設(shè)定時(shí)，精度低些(誤差大些)。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,21,“頻率分辨率”的含義是什么？,“頻率分辨率”的含義是什么？ 頻率分辨率指的是：變頻器輸出的相鄰兩“擋”頻率之間的最小差值。 例如，日本富士FVR-G7S型變頻器的數(shù)字量設(shè)定時(shí)的頻率分辨率為0.002Hz。則，對于40Hz來說，比它高一“擋”的最小頻率為40.002Hz；而比它低一“擋”的最大頻率為39.998Hz。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,22,怎樣調(diào)節(jié)和設(shè)定變頻器的輸出頻率？,主要有以下三種方式： (1) 旋鈕設(shè)定 通過旋動(dòng)面板上的旋鈕(調(diào)節(jié)面板內(nèi)側(cè)的電位器)來進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)定。屬于模擬量設(shè)定方式。 (2) 按鍵設(shè)定 利用鍵盤上的A鍵(或鍵)和V鍵(或鍵)進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)定。屬于數(shù)字設(shè)定方式。 (3) 程序設(shè)定 在編制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作程序中進(jìn)行設(shè)定。也屬數(shù)字量設(shè)定方式。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,23,什么是外接設(shè)定？,在實(shí)際工作中，變頻器常被安置在控制柜內(nèi)或掛在墻壁上，而工作人員則通常在機(jī)械旁邊進(jìn)行操作。這時(shí)，就需要在機(jī)械旁邊另設(shè)一個(gè)設(shè)定頻率的裝置，稱為外接設(shè)定裝置。 所有的變頻器都為用戶提供專用于外接設(shè)定的接線端。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,24,變頻器對外接設(shè)定信號有些有什么規(guī)定？,外接設(shè)定信號通常有三種。 (1) 外接電位器設(shè)定 電位器的阻值和瓦數(shù)各變頻器的說明書中均有明確規(guī)定。 (2) 外接電壓信號設(shè)定 各種變頻器對外接電壓信號的范圍也各不相同，通常有：0+10、0+5、010、05V等。 (3) 外接電流信號 所有變頻器對外接電流信號的規(guī)定是統(tǒng)一的，都是420mA。 為了加強(qiáng)抗干擾能力，所有的外接設(shè)定信號線都應(yīng)采用屏蔽線,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,25,什么是“輸出頻率線”？,“輸出頻率線”是指變頻器的輸出頻率與給定信號間的關(guān)系線。如圖2-2，橫坐標(biāo)是給定信號Fs，通常用百分?jǐn)?shù)表示；縱坐標(biāo)是輸出頻率fx。圖中曲線為基本頻率線，其特點(diǎn)是：當(dāng)Fs=0時(shí)，fx=0；當(dāng)Fs=100%時(shí)，fx=fmax。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,26,什么是偏置頻率？,對應(yīng)于設(shè)定信號為0時(shí)的輸出頻率稱為偏置頻率fB，它可以一定范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定，如圖2-4。圖中，曲線是基本頻率線；曲線是正偏置的情形；曲線是負(fù)偏置。 通過設(shè)定頻率增益和偏置頻率，變頻器的輸出頻率線就可以任意地進(jìn)行調(diào)整了。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,27,怎樣設(shè)定最大頻率、基本頻率？,最大頻率即最大允許的極限頻率。它根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的允許最高轉(zhuǎn)速來設(shè)定。,使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在基本工作狀態(tài)下的頻率叫基本頻率，一般按電動(dòng)機(jī)的額定頻率設(shè)定。例如，對于國產(chǎn)的通用型電動(dòng)機(jī)，基本頻率設(shè)定為50Hz。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,28,上限頻率和下限頻率是根據(jù)什么設(shè)定的？,根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況來設(shè)定。它可以是保護(hù)性設(shè)定，即：變頻器的輸出頻率不得超過所設(shè)定的范圍；也可以用作程序性設(shè)定，即：根據(jù)程序的需要，或上升至上限頻率，或下降至下限頻率。 圖2-4中，fmax是最大頻率，fHL是上限頻率；fLL是下限頻率。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,29,如何使工作機(jī)械不發(fā)生共振？,任何工作機(jī)械都有自己的固有振蕩頻率，變頻調(diào)速系統(tǒng)在無線變速的過程中，有可能出現(xiàn)在某一轉(zhuǎn)速(頻率)下、整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生共振，工作機(jī)械激烈振動(dòng)的現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，變頻器提供了設(shè)定“回避頻率”的功能，使驅(qū)動(dòng)系避開共振點(diǎn)?；乇茴l率最多可設(shè)定三個(gè) 每個(gè)回避頻率都必須設(shè)定兩個(gè)數(shù)據(jù)，回避的中心頻率f1和回避寬度fJ，調(diào)試時(shí)，fJ和fJ的確定，都是通過實(shí)際試驗(yàn)得到的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,30,電動(dòng)機(jī)是否都是從0Hz開始起動(dòng)？,對于輕載起動(dòng)的負(fù)載，電動(dòng)機(jī)一般是從0Hz開始起動(dòng)的。但對于慣性較大的負(fù)載，起動(dòng)時(shí)須加一點(diǎn)沖擊力，才易于起轉(zhuǎn)。這時(shí)，可適當(dāng)設(shè)定起動(dòng)頻率，如圖3-1。使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，同時(shí)也縮短起動(dòng)時(shí)間。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,31,起動(dòng)方式有幾種？,大部分變頻調(diào)速器都可以設(shè)定三種起動(dòng)方式： (1) 直線方式，即普通的動(dòng)起方式，如圖3-3a。圖中，ta為加速時(shí)間。 (2) S形方式，如圖3-2b。 (3) 半S形方式，如圖3-3c。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,32,S形起動(dòng)方式適用于何種負(fù)載？,主要適用于傳輸帶一類的負(fù)載(如圖3-3)。因被輸送物體M的慣性力與加速度成正比(F=ma，F(xiàn)是慣性力，m是物體M的質(zhì)量，a是加速度)。加速度變化過大，會使被輸送物體滑動(dòng)或跌倒。因此，在起動(dòng)的初始階段(OP)段，加速過程應(yīng)比較緩慢；中間的PQ段，為線性加速，加速度為常數(shù)；Q點(diǎn)以后，加速度又逐漸下降為0，傳輸帶轉(zhuǎn)入等速運(yùn)行，起動(dòng)完畢。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,33,什么負(fù)載以選用半S形起動(dòng)方式較好？,風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載。此類負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩是和速度的平方成正比的(TL=Kn2。TL是阻轉(zhuǎn)矩，K是常數(shù)，n是轉(zhuǎn)速)。低速時(shí)，其阻轉(zhuǎn)矩很小，起動(dòng)過程可以適當(dāng)加快。但當(dāng)起動(dòng)到一定轉(zhuǎn)速(Q點(diǎn))后，其阻轉(zhuǎn)矩迅速增加，加速過程應(yīng)適當(dāng)減緩。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,34,降速時(shí)間和方式,怎樣定義降速時(shí)間？ 變頻器設(shè)定的降速時(shí)間，是指其輸出頻率從最大頻率下降為0所需的時(shí)間 降速方式有幾種？ 降速有三種方式，如圖3-4所示。圖3-4a為線性方式；圖3-4b為S形方式；圖3-4c為半S形方式。圖中，td為設(shè)定的降速時(shí)間。各種降速方式的適用情況也和加速時(shí)相同,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,35,降速過快會發(fā)生什么現(xiàn)象？,降速時(shí)，頻率首先下降，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速將低于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，使電機(jī)處于發(fā)電機(jī)(再生)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了電能，通過逆變橋的續(xù)流二極管反饋到直流部分，由制動(dòng)電阻RB將其消耗掉。 降速過快，制動(dòng)電阻RB將來不及消耗掉電動(dòng)機(jī)的電能，從而使濾波電容器上的直流電壓過高，導(dǎo)致過電壓。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,36,調(diào)試時(shí)，怎樣確定降速時(shí)間？,首先將降速時(shí)間設(shè)定得長一些，在電動(dòng)機(jī)降速過程中觀察直流電壓。在直流電壓的允許范圍內(nèi)，盡量縮短降速時(shí)間。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,37,怎樣實(shí)現(xiàn)自由制動(dòng)？,只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)與變頻器之間的連線斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能自由制動(dòng)。如圖3-5中當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)即可。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,38,在什么情況下需要外接制動(dòng)組件？,當(dāng)工作機(jī)械要求快速制動(dòng)，而在所要求的時(shí)間內(nèi)，變頻器內(nèi)接的制動(dòng)電阻來不及消耗掉再生電能而使直流部分時(shí)，需要加接制動(dòng)組件，以加快消耗再生產(chǎn)電能的速度。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,39,外接制動(dòng)組件包括哪些部件？,包括兩個(gè)部分：(1) 制動(dòng)電阻，如圖中RB。 (2) 放電單元 即提供放電回路的晶體管，如圖中之VB。 由廠家提供的制動(dòng)電阻和放電單元內(nèi)，通常還附有熱繼電器，其觸點(diǎn)的接法如圖。 由于VB與VB的導(dǎo)通時(shí)間不可能一致，而RB與RB并聯(lián)后的阻值較小，先導(dǎo)通的晶體管很容易損壞。因此，在接入外接組件時(shí)，應(yīng)將PB和DB間的連線去掉，使RB不接入電路。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,40,如何確定外接制動(dòng)電阻的阻值？,般可參照說明書提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。如需加強(qiáng)制動(dòng)效果、縮短制動(dòng)時(shí)間，也可以自行試驗(yàn)確定。 試驗(yàn)時(shí)，大體應(yīng)掌握以下原則： (1) 制動(dòng)電流IB不得超過變頻器的額定電流IN。初選時(shí)，應(yīng)按IB(1/31/2)IN來確定制動(dòng)電阻值； RBUDmax/(1/31/2)IN厖厖厖(3-1) 式中，UDmax是在電源電壓允許波動(dòng)的范圍內(nèi)，當(dāng)再生制動(dòng)開始時(shí)，直流電壓可能出現(xiàn)的峰值。在電源電壓為380V時(shí)，UDmax可按695V計(jì)算。 (2) 在制動(dòng)效果得到滿足的前提下，RB的值應(yīng)盡量選大一些。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,41,多個(gè)外接制動(dòng)組件并用時(shí)需注意些什么？,當(dāng)只用一個(gè)外接制動(dòng)外件不足于滿足所需要的制動(dòng)效果時(shí)，可以使用多個(gè)外接組件來加強(qiáng)制動(dòng)效果。在這種情況下，必須注意： (1) 各外接制動(dòng)外件之間是并聯(lián)的，并聯(lián)后的總制動(dòng)電阻值RBE必須滿足： RBEUDmax/IN (2) 各制動(dòng)組件上熱繼電器的觸點(diǎn)之間應(yīng)該串聯(lián),2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,42,什么是直流制動(dòng)？,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中通入直流電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場將是空間位置不變的恒定磁場。 如轉(zhuǎn)子因慣性而繼續(xù)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組里的感應(yīng)電流以及轉(zhuǎn)子繞組所受電磁力的方向?qū)⑿纬膳cn方向相反的制動(dòng)力矩 。同時(shí)，恒定磁場也力圖將轉(zhuǎn)子鐵心牢牢吸住，進(jìn)一步促使轉(zhuǎn)子迅速停下來。這種在定子繞組中通入直流電流而使電機(jī)迅速制動(dòng)的方法稱為直流制動(dòng)，也叫能耗制動(dòng)。 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，直流制動(dòng)主要用于消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速接近于0時(shí)的“爬行”現(xiàn)象,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,43,如何設(shè)定直流制動(dòng)？,(1) 開始轉(zhuǎn)為直流制動(dòng)時(shí)的起始頻率fDB； (2) 施加于定子繞組的直流制動(dòng)電壓UDB。由于定子繞組的直流電阻很小，故直流制動(dòng)電壓的調(diào)節(jié)范圍通常為主電路直流電壓的010%。 (3) 制動(dòng)時(shí)間tDB，tDB不可能和實(shí)際制動(dòng)時(shí)間正好一致，為保證制動(dòng)效果，通常設(shè)定得略大一些。 設(shè)定fDB和UDB時(shí)需遵循哪些原則？ 主要有以下方面： (1) 確保能夠消除驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“爬行”現(xiàn)象 (2) 直流制動(dòng)電流不應(yīng)超過變頻器的額定電流 (3) 制動(dòng)過程中系統(tǒng)無強(qiáng)烈振動(dòng),2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,44,為什么要設(shè)定U/f比？,電機(jī)學(xué)的分析表明：異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，如果其輸入電壓隨頻率同步下降的話，電機(jī)輸出軸上的臨界轉(zhuǎn)矩TK也將有所下降。所得到的機(jī)械特性曲線族如圖41所示。這是因?yàn)椋?dāng)電壓隨頻率作同步下降時(shí)，定子繞組中的功率損失I12R1并無變化，從而，轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子軸上的機(jī)械功率所占的份額必然減少的緣故 臨界轉(zhuǎn)矩的減小導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力(輸出轉(zhuǎn)矩)的下降，這當(dāng)然是不受歡迎的。解決的辦法是在電壓與頻率同步調(diào)節(jié)(U/f定值，稱為基本U/f比)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高電壓，即調(diào)整了U/f比。這種方法也叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,45,變頻器對U/f比的設(shè)置情況如何？,轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償必將引起電機(jī)磁路的飽和，因此，在滿足負(fù)載要求的前提下，應(yīng)盡量少補(bǔ)償。為此，各種變頻器都設(shè)置了許多擋U/f比，供用戶根據(jù)負(fù)載的具體情況進(jìn)行設(shè)定。例如日本富士電機(jī)公司生產(chǎn)的G7S系列變頻器設(shè)置了32種U/f比供用戶選擇，其U/f曲線簇如圖42所示。圖中，曲線 和是針對鼓風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載而設(shè)置的。這類負(fù)載在低轉(zhuǎn)速時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩很小，故非但不必加大U/f比，反可以適當(dāng)減少U/f比，以進(jìn)一步節(jié)省電能。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,46,調(diào)試時(shí)如何設(shè)定U/f比？,首先，根據(jù)負(fù)載在最低速時(shí)阻轉(zhuǎn)矩的情況對U/f比進(jìn)行初選，初選值適當(dāng)偏小。通電后作帶負(fù)載試驗(yàn)，觀察能否帶得動(dòng)？ 然后，根據(jù)初試情況適當(dāng)調(diào)整U/f比，繼續(xù)試驗(yàn)，直到滿意為止。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,47,什么是基本U/f設(shè)定？,電壓隨頻率同步變化時(shí)的U/f比，稱為基本U/f比。電動(dòng)機(jī)的額定頻率不同，基本的U/f的比值也各異。圖43中的曲線、和分別是額定頻率為50、60和100Hz時(shí)的U/f比。 理論上說，基本U/f比也應(yīng)與電動(dòng)機(jī)的額定電壓有關(guān)，但變頻器的實(shí)際輸出電壓是不能調(diào)節(jié)(也無此必要)的，所以在設(shè)定基本U/f比時(shí)，并不涉及額定電壓的問題。,。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,48,變頻器怎樣實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)？,在機(jī)械調(diào)整過程中，以及金屬切削機(jī)床裝上工件后的校整過程中，常常需要“點(diǎn)動(dòng)、動(dòng)動(dòng)”，謂之點(diǎn)動(dòng)，英語是JOG，也有譯成微動(dòng)或寸動(dòng)的。 實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的方式主要有兩種： 外接控制 如圖45，在點(diǎn)動(dòng)接線端JOG與公共端CM之接入按鈕開關(guān)即可，大多數(shù)變頻器都備有點(diǎn)動(dòng)接線端 鍵盤控制 部分變頻器在面板上專門配置了點(diǎn)動(dòng)鍵，進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。 各類變頻器都具有設(shè)定點(diǎn)動(dòng)頻率的功能。調(diào)試時(shí)，點(diǎn)動(dòng)頻率需視機(jī)械的具體需要來進(jìn)行設(shè)定?？梢韵仍O(shè)定得低一些，再酌情增高。,。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,49,為什么要進(jìn)行多擋頻率設(shè)定？,在機(jī)械的程序控制中，不同的程序段常常需要不同的轉(zhuǎn)速。為此，變頻器可以預(yù)先設(shè)定多種運(yùn)行頻率，以滿足用戶的需要。 用戶在進(jìn)行變頻器的預(yù)置設(shè)定時(shí)，可根據(jù)機(jī)械的要求，預(yù)先設(shè)定好若干擋運(yùn)行頻率，供程序控制時(shí)選用,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,50,怎樣實(shí)現(xiàn)多擋轉(zhuǎn)速運(yùn)行？,在變頻器的接線端中，有幾種專用于多擋轉(zhuǎn)速控制的端子(圖中X1、X2和X3)，由有關(guān)的接點(diǎn)X1、X2、X3來進(jìn)行控制。各接點(diǎn)的狀態(tài)與速度擋之間的對應(yīng)關(guān)系如表 在某程序段需要用第三擋速度，則在該程序段令觸點(diǎn)X1、X2接通而X3斷開，變頻器將輸出第三擋頻率,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,51,實(shí)現(xiàn)多擋轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，有哪些相關(guān)設(shè)定？,各擋轉(zhuǎn)速的升速和降速時(shí)間，大多數(shù)變頻器都可以設(shè)定多擋加速時(shí)間和減速時(shí)間 正、反轉(zhuǎn)設(shè)定 正、反轉(zhuǎn)由接點(diǎn)FWD(正轉(zhuǎn))和REV(反轉(zhuǎn))的狀態(tài)來決定 多擋轉(zhuǎn)速，各擋的加、減速時(shí)間以及正、反轉(zhuǎn)的綜合設(shè)定的例子如圖所示。圖中，高電平表示接點(diǎn)接通，低電平表示接點(diǎn)斷開,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,52,什么情況下需設(shè)定“轉(zhuǎn)差補(bǔ)償”？,大多數(shù)機(jī)械都希望當(dāng)電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速(頻率)下運(yùn)行的，能夠有效“硬”的機(jī)械特性。就是說，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩從0增加到TL時(shí)，其“速度降落”n應(yīng)盡量地小，如圖49。對于要求較高的機(jī)械，通常需借助于速度反饋來實(shí)現(xiàn)上述要求。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,53,怎樣減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的噪聲？,在SPWM的脈沖序列中，各脈沖的寬度是由正弦波和三角波的交點(diǎn)來決定的，如圖411。其中，三角波為載波，正弦波為調(diào)制波。以功率晶體管(GTR)為逆變管的變頻中，其載波頻率通常在1.5kHz2kHz之間，在電流的高次諧波中，載波頻率的諧波分量較大，并引起鐵心的振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。 如果噪聲的頻率與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中某一部分的諧振頻率相一致的話，噪聲將增大。 為了減小由于上述原因引起的噪聲，較新型的變頻器中提供了在一定范圍內(nèi)調(diào)整載波頻率的功能。通常將載波頻率分若干擋，用戶在調(diào)試時(shí)可通過試驗(yàn)來確定最佳的載波頻率擋。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,54,變頻器在什么情況下可能出現(xiàn)過電壓？,主要有兩種情況： (1) 電源電壓過高 變頻器一般允許電源電壓向上波動(dòng)的范圍是10，超過此范圍時(shí)，應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。 (2) 降速過快 如果將減速時(shí)間設(shè)定得太短，在再生制動(dòng)過程中制動(dòng)電阻來不及將能量放掉，致使直流回路電壓過高，形成過高壓。 除此以外，由于線路中有電感的原因，在過渡過程中也可能出現(xiàn)時(shí)間極短的瞬間過電壓，這種過電壓及其保護(hù)，不在本文討論之列。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,55,變頻器怎樣進(jìn)行過電壓保護(hù)？,變頻器的過電壓信號一般是從直流部分取出的。當(dāng)出現(xiàn)過電壓信號時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)將首先判別是否正在減速？如果是，則自動(dòng)延長減速時(shí)間，減緩制動(dòng)過程：如還不能使過電壓信號很快消失時(shí)，則“跳閘”，以查明原因。 對于電源過電壓，目前市場上的大部分變頻器，一般都沒有穩(wěn)壓裝置，只能“跳閘”。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,56,欠電壓的原因有哪些？,主要有兩個(gè)方面： 1、電源方面 (1) 電源電壓低于額定電壓的10 (2) 電源缺相 2、主電路方面 (1) 整流器件損壞(斷路)：如圖51，如果六個(gè)整流二極管中部分損壞，整流后的電壓將下降。 (2) 限流電阻R未“切出”電路。圖51中，電阻R的作用是限制電源剛合閘時(shí)，濾波電容C的充電電流的。當(dāng)濾波電容上的電壓上升到一定程度時(shí)，電阻R將被接觸器KA的觸頭或晶閘管VT所短路，從而“切出”電路。 如果KA未動(dòng)作或其觸頭接觸不良，或晶閘管未導(dǎo)通，使電阻R長時(shí)間接入電路，將導(dǎo)致直流側(cè)的欠電壓。,。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,57,過流、過載和過熱的保護(hù)對象是什么？,過流，是指變頻器過流。即變頻器的輸出電流或直流回路的電流超過了額定值。對于過流保護(hù)，變頻器在出廠前已經(jīng)整定好，用戶一般不能自行設(shè)定。 過載，指的是電動(dòng)機(jī)的過載。由于相同的變頻器所帶的電動(dòng)機(jī)容量不一定一樣，電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)荷的特點(diǎn)也各不相同，故過載保護(hù)是由用戶根據(jù)電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的情形來整定的。 過熱保護(hù)的范圍較廣，各種變頻器所設(shè)置的保護(hù)內(nèi)容不盡一樣。概括起來，有：大功率晶體管過熱、冷卻風(fēng)扇的電機(jī)過熱以及環(huán)境溫度過高等。過熱保護(hù)也是在出廠前整定好的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,58,變頻器過流的原因有哪些？,非短路性過流 主要原因有： (1) 電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過載 (2) 電動(dòng)機(jī)加速過快 (3) U/f比(轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償)設(shè)定過高而電動(dòng)機(jī)處于輕載狀態(tài)，這是因?yàn)椋?U/f比高時(shí)，電機(jī)磁路處于飽和狀態(tài)。輕載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流小，其“反磁勢”也小，磁路飽和程度加深，電機(jī)的勵(lì)磁電流有可能增大到大大超過額定電流的程度。,短路性過流 主要原因有： (1) 負(fù)載側(cè)短路 (2) 負(fù)載側(cè)接地 (3) 變頻器逆變橋同一橋臂的上下兩晶體管同時(shí)導(dǎo)通，形成“直通”。因?yàn)樽冾l器在運(yùn)行時(shí)，同一橋臂的上下兩管總是處于交替導(dǎo)通狀態(tài)。在交替導(dǎo)通的過程中，必須保證只有在一個(gè)晶體管完全停止后，另一個(gè)晶體管才開始導(dǎo)通。但如果由于某種原因(如環(huán)境溫度過高)，使元器件參數(shù)發(fā)生漂移，就可能導(dǎo)致直通。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,59,變頻器如何顯示故障原因？,各種變頻器對故障原因的顯示方法很不一致。大體說來，有兩類三種方式： (1) 用發(fā)光二極管顯示 不同的故障原因由各自的發(fā)光二極管來顯示。這雖是較為原始的一種顯示方式，但對操作者來說，較易掌握，只須記住哪個(gè)燈亮是什么故障即可。 (2) 由數(shù)碼顯示屏顯示 又分兩種： 1) 用代碼顯示 不同的故障原因由不同的代碼來顯示。如日本三肯公司生產(chǎn)的SVF系列變頻器中，代碼3表示過載過流；4表示沖擊過流；5表示過壓等等。 2) 用字符表示 針對各種過載原因，用縮寫的英語字符。如過流為OC(over current)：過壓為OV(over voltage)；欠壓為LV(low voltage)；過載是OL(over load)；過熱是OH(over heat)等等。操作者只須稍具英語知識便可一目了然，故新系統(tǒng)變頻器普遍采用這種方式。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,60,測量主電路時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？,(1) 測絕緣 首先，應(yīng)將接至電源和電動(dòng)機(jī)的連線斷開，然后將所有的輸入端和輸出端都接連起來，如圖62。再用兆歐表測量絕緣電阻。 (2) 測電流 變頻器的輸入和輸出電流都含有各種高次諧波成分，故選用電磁式儀表，因電磁式儀表所指示的是電流的有效值。 (3) 測電壓 變頻器輸入側(cè)的電壓是網(wǎng)絡(luò)的正弦波電壓，可用任意類型的儀表測量；輸出側(cè)的電壓是方波脈沖序列，也含有許多高次諧波成份，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩主要和電壓的基波有關(guān)，故以采用整流式儀表為宜。 (4) 測波形 用示波器測主電路電壓和電流波形時(shí)，必須使用高壓探頭。如使用低壓探頭，須用互感器或其他隔離器進(jìn)行隔離。,。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,61,測量控制電路時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？,測量控制電路時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？ (1) 儀表選型 由于控制電路的信號比較微弱，各部分電路的輸入阻抗較高，故必須選用高頻(100kW以上)儀表進(jìn)行測量，如使用數(shù)字式儀表等。用普通儀表測量時(shí)，讀出的數(shù)據(jù)將偏低。 (2) 示波器的選型 測量波形時(shí)，可使用10MHz的觸波器；如欲測量電路的過渡過程，則應(yīng)便用200MHz以上的示波器。 (3) 公共端的位置：控制電路有許多公共端(“地端“)，理論上說，這些公共端都是等電位的。但為了使測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，應(yīng)選用與被測點(diǎn)最為接近的公共端。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,62,如何判斷整流和逆變器件的好壞？,如圖63，主電路的主要接線端有8個(gè)：進(jìn)線端R、S、T；出線端U、V、W；直流正端 P和直流負(fù)端N。 表中的黑筆與紅筆是指普通指針形萬用表的表筆；黑筆為電源“，紅筆為電源“。如為數(shù)字型萬用表，則相反。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,63,為什么說變頻器的輸入與輸出端絕對不允許接反？,一旦將電源線接到變頻器的輸出端(U、V、W)時(shí)，則任意一個(gè)送變晶體管(如V 1)因得到信號而導(dǎo)通，都將形成短路，如圖74。所以，在設(shè)計(jì)變頻器的主電路時(shí)，必須絕對避免電源通入輸出端的可能性。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,64,變頻器的輸出端為什么不能接入電容器以改善通入電機(jī)的電流波形？,因?yàn)樽冾l器的輸出電壓是矩形脈沖序列，含有很多高次諧波成分。由于電容器在高次諧波下的容抗較小，高次諧波電流較大，這一方面加重了逆變晶體管的負(fù)擔(dān)，另一方面電容器本身也容易因過熱而損壞。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,65,對控制線的布置有些什么要求？,由于主電路的電流具有較強(qiáng)的高次諧波成分，容易干擾控制電路的工作。所以： (1) 控制線與主電路間的距離應(yīng)不小于100mm 。 (2) 控制線應(yīng)互相絞繞，并盡量使用屏蔽線。 (3) 當(dāng)控制線與主電路交叉時(shí)，應(yīng)盡量垂直相交,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,66,聯(lián)接地線時(shí)應(yīng)注意什么？,(1) 接地線應(yīng)量粗一些，接地點(diǎn)與變頻器間的距離應(yīng)盡量地短。 (2) 變頻器應(yīng)單獨(dú)接地，不要和其他機(jī)器共用地線。,。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,67,線圈兩端為什么要接吸收電路？,因?yàn)榫€圈電路在斷開的瞬間，將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢，它可以引起控制電路的誤動(dòng)作，甚至造成損害(如對輸出三極管)。所以，所有線圈(接觸器、繼電器和電磁閥等電磁器件的線圈)兩端都必須吸收電路。接法如圖；交流電路用阻容吸收電路；直流電路也可用阻容吸收電路；直流電路也可用阻容吸收，但更多的則用續(xù)流二極管。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,68,程序設(shè)定的一般步驟如何？,(1) 首先按下模式轉(zhuǎn)換開關(guān)，使變頻器進(jìn)入編程模式。 (2) 按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵(鍵和鍵)，選擇需進(jìn)行預(yù)置的功能碼。 (3) 按讀出鍵或設(shè)定鍵，讀出該功能的原設(shè)定數(shù)據(jù)(或數(shù)據(jù)碼)。 (4) 如需修改，則通過數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵來修改設(shè)定數(shù)據(jù)。 (5) 按寫入鍵或設(shè)定鍵，將修改后的數(shù)據(jù)寫入。 (6) 如預(yù)置尚未結(jié)束，則轉(zhuǎn)入第二步，對其他功能進(jìn)行設(shè)定；如預(yù)置已經(jīng)完了，則按模式選擇鍵，使變頻器進(jìn)入運(yùn)行模式，電動(dòng)機(jī)就可以起動(dòng)了。 上述各步的流程圖如圖,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,69,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試,變頻器輸出端未接電動(dòng)機(jī)之前，應(yīng)調(diào)試哪些內(nèi)容？ (1) 首先要熟悉變頻器的各種操作。檢驗(yàn)的方法之一，可任意設(shè)定一個(gè)加速時(shí)間和減速時(shí)間，然后令變頻器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)并按起動(dòng)鍵或停止鍵，觀察變頻器是否按所設(shè)定的時(shí)間“加速“或“減速“。 (2) 如有外接設(shè)定和外接儀表，則在通電后進(jìn)行校準(zhǔn)。 電動(dòng)機(jī)輸出軸未接負(fù)載前調(diào)試些什么？ (1) 觀察基本操作的實(shí)施情況，如起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動(dòng)等，并注意“正轉(zhuǎn)“方向是否正確。 (2) 如果是多擋轉(zhuǎn)速的程序控制系統(tǒng)的話，則應(yīng)在空車狀態(tài)下讓程序控制運(yùn)行一遍，觀察各程序段的工作是否準(zhǔn)確。 電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意觀察和調(diào)整哪些項(xiàng)目？ (1) 將加、減速時(shí)間調(diào)整到最佳位置。原則是：在不過流或不過壓的前提下，盡量縮短加、減速時(shí)間。 (2) 調(diào)整U/f比：在最低頻時(shí)帶負(fù)載能力滿足要求前提下，盡量減小U/f比。 (3) 觀察當(dāng)負(fù)載最大的電動(dòng)機(jī)電流及其持續(xù)時(shí)間，是否在變頻器正常工作的允許范圍內(nèi)。 (4) 在工作頻率范圍內(nèi)緩慢地進(jìn)行調(diào)節(jié)，觀察機(jī)器是否有劇烈振動(dòng)的現(xiàn)象，以確定是否需要設(shè)定回避頻率以及回避頻率的大小和寬度。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,70,怎樣描述電動(dòng)機(jī)的帶載能力？,一般情況下，電動(dòng)機(jī)的帶載能力由額定轉(zhuǎn)矩TMN來描述。由于只有一擋轉(zhuǎn)速，故也可以額定功率P MN來描述。兩者之間的關(guān)系是： PMNTMNnMN/9550(8-1) 式中：TMN額定轉(zhuǎn)矩，Nm nMN額定轉(zhuǎn)速，r/s PMN額定功率，kW 變頻時(shí)，對應(yīng)于每一擋頻率fx，電動(dòng)機(jī)都有一個(gè)允許長時(shí)間輸出的有效轉(zhuǎn)矩T MX。將不同頻率下的有效轉(zhuǎn)矩聯(lián)接成線，即為電動(dòng)機(jī)在變頻后的帶載能力線，或稱作有效轉(zhuǎn)矩線。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,71,什么是平方律負(fù)載？,阻轉(zhuǎn)矩與速度的平方成正比的負(fù)載稱為平方律負(fù)載。其典型代表是風(fēng)機(jī)和泵類(羅茨鼓風(fēng)機(jī)和油壓泵除外)。其機(jī)械特性方程是： TLTLOK LnL2 K LnL2(8-6) 式中，TL、n L分別是負(fù)載的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 T LO是損耗轉(zhuǎn) 矩 K L常數(shù) 所得機(jī)械特性曲線如圖84中之曲線 。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,72,變頻調(diào)速系統(tǒng)和平方律負(fù)載配用時(shí)，應(yīng)如何調(diào)試？,(1) 最高頻率fmax 平方律負(fù)載在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩將增加很多，非但電機(jī)嚴(yán)重過載。負(fù)載本身的機(jī)械強(qiáng)度也不允許。所以其最高工作頻率不允許超過額定頻率： fmax f N(8-7) (2) U/f比 由于平方律負(fù)載在低速時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩很小，即使在基本U/f比時(shí)，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩(圖84中之曲線) 仍比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大得多。所以，許多變頻器提供了12條比基本U/f比更低的U/f比曲線，供用戶選擇。 (3) 升速與降速方式 以選用半s方式為宜，低速時(shí)，由于阻轉(zhuǎn)矩小，升(降)速可適當(dāng)?shù)乜煲恍?；速度漸高，阻轉(zhuǎn)阻迅速加大，升(降)速應(yīng)逐漸放慢，如圖85。 (4) 升速與降速時(shí)間 平方律負(fù)載大多屬于長期穩(wěn)定的負(fù)載，對升速和降速時(shí)間一般沒有嚴(yán)格的要求，故可適當(dāng)沒設(shè)長一點(diǎn)。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,73,為什么說平方律負(fù)載應(yīng)用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果特好？,平方律負(fù)載調(diào)速的主要目的是為了調(diào)節(jié)液體或氣體的流量。用調(diào)節(jié)閥門的方法來實(shí)現(xiàn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率減小得十分有限，而采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式來實(shí)施時(shí)，由(8-1)式和(8-6)式知，負(fù)載消耗的功率為： PLTLnL/9550=KPLnL3 可見，PL與n L的三次方成正比(式中，KPL為常數(shù))。 設(shè)nLn LN/2，則：P=PLN/8。節(jié)能效果由此可見。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,74,變頻調(diào)速應(yīng)用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的主要特點(diǎn)是什么？ 主要特點(diǎn)是：當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩基本保持不變： TL const,(2) U/f比 這是調(diào)試工作中比較關(guān)鍵的一環(huán)，基本原則是：在最低頻率時(shí)(1) 頻率范圍 由于在額定頻率以上調(diào)節(jié)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩將下降很多，與恒轉(zhuǎn)矩的要求不符，故只能在額定頻率以下進(jìn)行調(diào)節(jié)。 也能帶動(dòng)負(fù)載的前提下，盡量降低U/f比。一般來說，調(diào)速范圍越密，最低頻率越低，U/f比設(shè)定得越大。 (3) 升速與降速 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的類型較多，各種類型的差異較大，應(yīng)根據(jù)具體情況來進(jìn)行設(shè)定，不能一概而論。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,75,變頻調(diào)速用于恒功率負(fù)載,恒功率負(fù)載的典型代表是：主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的金屬切削機(jī)床，如車床、銑床、磨床等。其工作特點(diǎn)主要有： (1)在不同轉(zhuǎn)速下，允許的最大切削速度(線速度)是相同的。因此，當(dāng)工件(或切具)的直徑較大時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)較低，而切削時(shí)的阻轉(zhuǎn)矩則是增大的。結(jié)果是切削功率P L維持不變。 (2)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系是： nL=9550PL/TLKLT/TL(8-10) 其機(jī)械特性為雙曲線，如圖86。該曲線上任意一點(diǎn)的TLnL乘積都是相等的，如圖中之面積OABC和OABC。 (3)速度選定后，在切削過程中是不進(jìn)行調(diào)速的。因此，其無級調(diào)速的概念是：能夠得到任意的速度，而不是在工作過程中任意地變更速度。這一特點(diǎn)變頻調(diào)速和機(jī)械調(diào)速的配合使用提供了方便。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,76,干擾的產(chǎn)生與傳播情況如何？,變頻器的輸入和輸出電流中，都含有很多的高次諧波成分(輸出電流波形見前)，除上述的能構(gòu)成電源無功損失的較低次諧波外，也還有許多頻率很高的諧波成分。它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對其他設(shè)備的干擾信號。 干擾信號的傳播方式主要有以下幾種： (1) 空中輻射方式 (2) 電磁感應(yīng)方式，即通過線間電感而感應(yīng) (3) 靜電感應(yīng)方式，即通過絲間電容而感應(yīng) (4) 線路傳播方式，主要通過電源網(wǎng)絡(luò)而傳播,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,77,干擾信號可能產(chǎn)生哪些后果？,當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)的容量足夠大時(shí)，所產(chǎn)生的高頻信號將足以對周圍各種電子設(shè)備的工作形成干擾，其主要后果有： (1) 影響無線電設(shè)備的正常接收。 (2) 影響周圍機(jī)器的正常工作，使它們因接受錯(cuò)誤信號而產(chǎn)生誤動(dòng)作，或因影響傳感電路的檢測精度而引起判斷失誤。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,78,IGBT及其變頻器有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？,由于IGBT把GTR和功率場效應(yīng)管的特點(diǎn)結(jié)合起來了，從而兼?zhèn)淞藘烧叩膬?yōu)點(diǎn)： (1) 具有較強(qiáng)的對電壓和電流的承受能力(和GTR一樣) (2) 輸入阻抗高，故驅(qū)動(dòng)電路的功率小，可由IC(集成電路)直接驅(qū)動(dòng)(和功率場效應(yīng)管一樣)。 (3) 最高工作頻率(變頻器的載波頻率)介于GTR和功率場效應(yīng)管之間，達(dá)1520kHz。 (4) 安全工作區(qū)較寬。 130、用IGBT作逆變管的變頻調(diào)速器有些什么優(yōu)點(diǎn)？ (1) 由于載波頻率可達(dá)15kHz左右，故： 1) 電機(jī)運(yùn)行的噪聲??； 2) 電流的連續(xù)性好，諧波成分小，從而對其他設(shè)備的干擾小。 (2) 由于安全工作區(qū)較寬，故過載能力強(qiáng)。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,79,變頻器配置了哪些操作鍵？,各種變頻器對操作鍵的配置及各鍵的名稱差異很大，歸納起來，有以下幾類： (1) 模式轉(zhuǎn)換鍵：用來更改工作模式。常見的符號有：MOD(Mode)、PRG(Program)等。 (2) 增減鍵：用于增加或減小數(shù)據(jù)。常見符號是或、或。有的變頻器還配置了橫向移位鍵( 或 )，用以加速數(shù)字的更改。 (3) 讀出、寫入鍵：在編程設(shè)定模式時(shí)，用于“讀出”和“寫入”數(shù)據(jù)碼。讀出和寫入兩種功能，有的用同一個(gè)按鍵來完成，也有的分別用不同的鍵來完成。常見的名稱有：READ、WRITE、SET、DATA等。 (4) 運(yùn)行操作鍵：在按鍵運(yùn)行模式下，用來進(jìn)行“運(yùn)行”、“停止”等操作。主要有：RUN(運(yùn)行)、FWD(正轉(zhuǎn))、REV(反轉(zhuǎn))、STOP(停止)、JOG(點(diǎn)動(dòng))等。 (5) 復(fù)位鍵：用于在故障跳閘后，使變頻器恢復(fù)成正常狀態(tài)。鍵的名稱是：RESET。 (6) 數(shù)字鍵：有的變頻器配置了“09 ” 和小數(shù)點(diǎn)“”等數(shù)字鍵。在設(shè)定數(shù)據(jù)碼時(shí)，可直接鍵入所需的數(shù)據(jù)。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,80,變頻器有幾種運(yùn)行模式？,變頻器有幾種運(yùn)行模式？ 主要有兩種： (1) 按鍵操作模式：即通過按鍵操作用來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止。 (2) 外控運(yùn)行模式：即通過外接控制信號如：電位器：010V電壓信號，420mA電流信號等來完成對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行操作。 究竟用哪種模式，是在編程設(shè)定時(shí)預(yù)先設(shè)定好了的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,81,按鍵操作板拔掉后，變頻器能否運(yùn)行？,在下列條件下，按鍵操作板可以拔掉： (1) 對各種功能的預(yù)置設(shè)定已經(jīng)進(jìn)行完畢。 (2) 在預(yù)置設(shè)定時(shí)，已經(jīng)設(shè)定為外控運(yùn)行模式。 (3) 經(jīng)試運(yùn)行證明，外控運(yùn)行正常。 按鍵操作板拔掉(有的變頻器是不能拔的)后，接口處應(yīng)用絕緣物封住,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,82,按鍵操作板能否移至操作方便的地方？,可以的。但一般說來，須向生產(chǎn)變頻器的公司購買專用的接口和電纜。各公司所用的接口互相間常常是不能互換的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,83,異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)難以控制的原因是什么？,主要原因有： (1) 勵(lì)磁電流和負(fù)載電流都在定子回路內(nèi)，無法分開。 (2) 定、轉(zhuǎn)子電流都是周期性變化的時(shí)間矢量，而定、轉(zhuǎn)子磁通又是繞轉(zhuǎn)的空間矢量，難以準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,84,矢量控制的基本構(gòu)思是怎樣的？,由電動(dòng)機(jī)原理知，異步電動(dòng)的三相旋轉(zhuǎn)磁場系統(tǒng)可以等效地變換成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的直流磁場系統(tǒng)。它有兩個(gè)其磁場互相垂直的獨(dú)立直流電路，電流分別為iM和i T。iM是勵(lì)磁電流；i T是轉(zhuǎn)矩電流，相當(dāng)于直流電機(jī)的電樞電流。這樣的系統(tǒng)猶如一臺旋轉(zhuǎn)著的直流電動(dòng)機(jī)，從而可以和直流電動(dòng)機(jī)一樣地進(jìn)行控制。 控制的大致設(shè)想如圖由控制器將給定信號分解成直流勵(lì)磁信號iM*(*號表示控制信號)和轉(zhuǎn)矩信號電流信號i T*；然后經(jīng)“直/交變換”，得到二相交流控制信號ia*和i B*；又經(jīng)“2/3變換”，得到三相交流的控制號iA*、iB*、i C*，去控制逆變電路中的三相電流。 電流反饋用于反映負(fù)載的情況，使直流信號中的轉(zhuǎn)矩分量iT*能隨負(fù)載而變，從而模擬出和直流電動(dòng)類似的工況。速度反饋則主要用于使電動(dòng)機(jī)具有很硬的力學(xué)特性。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,85,什么是無反饋矢量控制？,”無反饋“的真正含義是：不需要在變頻器的外部設(shè)置反饋環(huán)節(jié)。 電流反饋過程完全可在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。由于新系列變頻器已能夠根據(jù)負(fù)載電流的大小和相位進(jìn)行充分的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償，使電動(dòng)機(jī)具有足夠硬的力學(xué)特性，對于大多數(shù)用戶來說，已能滿足要求，不再需要在變頻器外部調(diào)置反饋環(huán)節(jié)了。對于少數(shù)對轉(zhuǎn)速精度要求極高的場合，速度反饋仍是必要的。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,86,矢量控制時(shí)，頻率顯示常常很不穩(wěn)定是正?，F(xiàn)象嗎？,除同步電動(dòng)機(jī)以外的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，所得到的很硬的力學(xué)特性，是從負(fù)載側(cè)看去的一種宏觀效果。實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)的基本力學(xué)特性并沒有變，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，通過反饋等手段，令電動(dòng)機(jī)的力學(xué)特性平行移動(dòng)，便獲得了輸出轉(zhuǎn)速基本不變的效果，如圖132所示。圖中，曲線是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的基本力學(xué)特性；曲線和分別是負(fù)載減輕和加重時(shí)的實(shí)際力學(xué)特性；曲線便是負(fù)載所得的宏觀力學(xué)特性。 在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，雖然還有調(diào)整U/f比(轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償)等輔助手段。但是，使力學(xué)特性平移，依然是提高負(fù)載側(cè)宏觀力學(xué)特性硬度的主要手段。而力學(xué)特性的平移，又是通過改變電動(dòng)機(jī)的工作頻率而實(shí)現(xiàn)的。所以，在運(yùn)行過程中，變頻調(diào)速器的頻率顯示不停地隨同載而變動(dòng)，便是完全正常的了。,2019/5/10,致遠(yuǎn)控制,87,變頻調(diào)速系統(tǒng)能否長時(shí)間在低速情況下運(yùn)行？,這和電動(dòng)機(jī)的種類有關(guān)：如果是變頻調(diào)速的專用電機(jī)，則長時(shí)間低速運(yùn)行不存在任何問題。如果是普通電機(jī)，則因?yàn)榈退贂r(shí)