InverterPromotion-Trainning變頻器提高級解析課件

1、 變頻器提升級 培訓教材 講師： 課時：90分鐘 Engineering Department 變頻器提升級 電氣傳動基礎知識電氣傳動系統(tǒng)工作原理速度模式： 以保持轉速恒定為目的，如常規(guī)調速系統(tǒng)（電梯、各類生產線）。控制設 備根據(jù)速度要求自動調整電機轉矩適應外部的負載變化，恒速時電機轉矩 肯定等于負載轉矩轉矩模式 以控制電機轉矩恒定為目的，如：開卷/收卷，恒速時電機轉矩肯定等于 負載轉矩，但電機的運轉速度不確定。 如果電機轉矩始終大于負載轉矩，則速度持續(xù)上升直至設備限速或損壞 如果電機轉矩始終小于負載轉矩，則速度為0或最低（下限）速度 為保證系統(tǒng)安全，必須額外考慮限速或超速保護T電機轉矩T負載

2、轉矩 MT電機轉矩T負載轉矩中間傳動機構終端機械電氣傳動基礎知識電氣傳動系統(tǒng)工作原理速度模式：T電機轉矩變頻器基礎知識交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程交流異步電機的機械特性公式 n60f/p(1-s) n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) s：轉差率 T：電機力矩N：速度n0負載1異步機機械特性負載2交流同步電機的機械特性公式 n60f/p n：電機轉速 f：給電機供電的交流電頻率 p：電機極對數(shù) n0負載1負載2T：電機力矩同步機機械特性變頻器基礎知識交流電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程交流異步電機的機械變頻器基礎知識簡要工作原理調制解調器 調制解調器 的英文是MODEM，其作用是利用模

3、擬信號傳輸線路傳輸數(shù)字信號。 電子信號分兩種，一種是“模擬信號”，一種是“數(shù)字信號”。我們使用的電話線路傳輸?shù)氖悄M信號，而PC機之間傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。所以當你想通過電話線把自己的電腦連入Internet時，就必須使用調制解調器來“翻譯”兩種不同的信號。 連入Internet后，當PC機向Internet發(fā)送信息時，由于電話線傳輸?shù)氖悄M信號，所以必須要用調制解調器來把數(shù)字信號“翻譯”成模擬信號，才能傳送到Internet上，這個過程叫做“調制”。 當PC機從Internet獲取信息時，由于通過電話線從 Internet傳來的信息都是模擬信號，所以PC機想要看懂它們，還必須借助調制解調器這個“

4、翻譯”,這個過程叫作“解調”。合起來就是“調制解調”。變頻器基礎知識簡要工作原理調制解調器變頻器基礎知識簡要工作原理SPWM調制載波PWM（Pulse Width Moduration）調制PWM調制是：利用半導體開關器件的導通和關斷把直流電壓調制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。SPWM調制是：采用三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個開關可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想的控制效果：輸出電流近似正弦載波頻率必須高，才能保證調制后得到的波形與調制前效果相同GTR變頻器由于開關頻率太低，電機噪聲較大，IGBT有效的解決了這個問題變頻器

5、基礎知識簡要工作原理SPWM調制載波PWM（Puls變頻器基礎知識控制算法交流調速的控制核心是： 只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果V/F控制簡單實用，性能一般，使用最為廣泛只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 對于380V 50Hz電機，當運行頻率為40HZ時，要保持V/F 恒定，則 40HZ時電機的供電電壓:380（40/50)304V低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高矢量控制性能優(yōu)良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現(xiàn)對異步電機定子勵磁電 流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保

6、持電機磁通的恒定，進而達到良好的 轉矩控制性能，實現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復雜，直到90代計算 機技術迅速發(fā)展才真正大范圍使用變頻器基礎知識控制算法交流調速的控制核心是：矢量控制變頻器基礎知識控制算法項目通用變頻器高性能變頻器控制算法V/F控制轉矩提升同步機異步機控制算法基本相同開環(huán)矢量控制（無速度傳感器矢量控制）閉環(huán)矢量控制（有速度傳感器矢量控制）異步機和同步機需要不同的控制算法調速范圍1:401:100（開環(huán)矢量),1:1000(閉環(huán)矢量)啟動轉矩無要求180% 0.5Hz（開環(huán)矢量)，200% 0速(閉環(huán)矢量)穩(wěn)速精度與轉差有關（2-3%)0.5%(開環(huán)矢量)，0.05%(閉環(huán)矢

7、量)轉矩控制無有控制算法簡單復雜電機參數(shù)不依賴電機參數(shù)，支持同時驅動不同類型不同功率的電機電機參數(shù)對控制性能的影響較大，一般只能驅動一臺電機變頻器基礎知識控制算法項目通用變頻器高性能變頻器控制算法V變頻器基礎知識變頻器關鍵技術指標輸入側 額定工作電壓： 給變頻器供電的額定工作電壓，各國家不完全一樣。 中國是220V/單相/50HZ或380V/3相/50HZ電壓允許波動： 限制變頻器的最高和最低工作電壓，避免損壞變頻器 當電壓超過最高值時變頻器并沒有保護能力頻率波動范圍： 50/60Hz5輸出側 額定輸出電壓：變頻器的最大輸出電壓，由額定工作電壓決定額定電流： 變頻器能夠長期輸出的最大電流過載能

8、力： 變頻器的輸出電流允許超過額定電流的倍數(shù)和時間，由逆變 模塊決定最大輸出頻率：變頻器能夠輸出的最大工作頻率頻率精度： 輸出頻率的準確度（相對于設定頻率）頻率分辯率： 指給定運行頻率的最小改變量防護等級 IP20(不防水） 變頻器基礎知識變頻器關鍵技術指標輸入側變頻器的關鍵技術指標 以EMERSON 公司的變頻器產品為例項目技術指標輸入額定電壓，頻率三相，380V；50Hz/60Hz允許波動范圍電壓：320V460V；電壓失衡率：3；頻率：5輸出電壓；頻率0380V；0Hz650Hz過載能力G型：150額定電流1分鐘，200額定電流0.5秒；P型：110額定電流1分鐘；150額定電流1秒起動

9、轉矩0.5Hz時180額定轉矩環(huán)境使用場所室內，無塵埃、腐蝕性和可然性氣體、油霧、水蒸汽等環(huán)境溫度1040結構防護等級IP20安裝方式壁掛式變頻器的關鍵技術指標 以EMERSON 公司的變頻器產品為一般常見變頻器的基本功能介紹啟動方式從啟動頻率啟動 變頻器輸出由0直接變化為啟動頻率對應的交流電壓，而后在此基礎上按照 加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設定頻率到達。 注：啟動頻率不宜過大，否則會造成啟動沖擊或過流先制動后從啟動頻率再啟動 變頻器先給電機通脈沖直流，使電機保持在停止狀態(tài)，然后再按照從啟動 頻率方式直接啟動。 注：一般應用在負載初始狀態(tài)不確定的場合轉速跟蹤啟動 直接將正在自由旋轉

10、的電機或負載由當前速度驅動到預定速度 注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設備的異常停機后的快速恢復一般常見變頻器的基本功能介紹啟動方式從啟動頻率啟動一般常見變頻器的基本功能介紹停車方式減速停車 變頻器接到停止命令后按照減速時間對應曲線逐漸減小輸出頻率，到0后停機。 注：這種方式最常用，當直流母線電壓過高時會自動啟動能耗制動，此時需 配置制動單元，否則會報減速過電壓自由停車 變頻器接到運行停止命令后，立刻中止輸出，負載靠自然阻力停止。 注：變頻器故障時的停車方式就是自由停車減速直流制動停車 變頻器接到運行停止命令后，按照減速時間對應曲線逐漸減少輸出頻率，當 到達某一預設頻率，即開始直流制動（

11、通脈沖直流）停車，防止電機爬行 注：對于大慣量負載或有定位要求的場合非常適用一般常見變頻器的基本功能介紹停車方式減速停車一般常見變頻器的基本功能介紹功能功能簡介控制算法交流電機的控制方案，包括V/F控制、增強V/F控制、矢量控制多段速用外部端子組合選擇多個內部已預設的頻率作為運行頻率內置PID閉環(huán)控制必選功能PLC運行由用戶自由編程的多段定時自動變速功能加減速曲線確定目標設備的加減速時間，有直線和S曲線兩種跳躍頻率為避免機械諧振特設的變頻器不能長期穩(wěn)定運行的指定頻率帶AVR根據(jù)電網(wǎng)電壓自動調整輸出電壓自動限流電流超過預設值后變頻器自動調整輸出頻率和電壓防止跳閘過壓失速加減速過程中直流母線電壓過

12、高后變頻器自動停止加減速過流失速加減速過程中電流超過預設值后變頻器自動停止加減速轉速跟蹤直接將正在自由旋轉的電機由當前速度驅動到預定速度載頻自動調整變頻器根據(jù)噪聲和自身溫度自動調整載頻到最佳值音調調整改變電機發(fā)出的聲音以適應現(xiàn)場要求一般常見變頻器的基本功能介紹功能功能簡介控制算法交流電機的控可靈活配置常規(guī)泵、消防泵、排污泵、休眠泵，最大實現(xiàn)7臺變頻固定泵和4 臺循環(huán)泵方式 變頻固定泵方式：有且只有一臺泵變頻運行，其他泵只能工頻運行 循環(huán)泵方式：所有的泵都可以根據(jù)需求變頻或工頻運行 支持6段壓力運行，并能指定節(jié)假日壓力，以適應供水壓力的變化需求 優(yōu)化工頻休眠泵和零流量停機功能，不用水自動停機，最

13、大限度地節(jié)水節(jié)電 內置時鐘芯片，可實現(xiàn)泵定時啟停和輪換，均衡工作時間，防止泵銹死 內置消防控制功能，即使變頻器故障時，仍能自動啟動消防泵 自帶管網(wǎng)超/欠壓、火警/水池缺水等多種保護，保障供水安全； 故障自動電話撥號功能，實現(xiàn)泵房無人職守運行。供水專用變頻器可靈活配置常規(guī)泵、消防泵、排污泵、休眠泵，最大實現(xiàn)7臺變頻固電梯專用變頻器主要特點采用TI公司最新DSP，工作時鐘50MHz，高速處理豐富靈活的可編程接口 14路開關量輸入, 2路集電極開路輸出， 3路繼電器輸出 2路模擬輸入，分別作為速度源和稱重輸入 內置編碼器和分頻接口，最大分頻128 內置雙PG接口和雙編碼器電源(12V/5V), 支持

14、業(yè)界常用編碼器： 異步：集電極開路/推挽/差動編碼器 同步：不帶串行通訊的SINCOS編碼器和帶UVW位置信號的正交增量型編碼器內置同步機和異步機矢量控制算法支持距離控制、多段速控制及模擬速度控制，自帶樓層自學習功能內置接觸器抱閘功能內置停電應急運行功能電梯專用變頻器主要特點張力控制專用變頻器硬件配置、功率等級矢量型變頻器完全相同，在其基礎上增加了張力控制功能內置卷徑計算功能，支持三種卷徑計算方法線速度計算繞圈算法外接卷徑傳感器內置三種張力控制方式開環(huán)張力模式，變頻器工作在轉矩模式下，必須選用編碼器閉環(huán)張力模式，變頻器工作在轉矩模式下，必須選用編碼器閉環(huán)張力速度模式，變頻器工作在速度模式下，編

15、碼器可選內置張力錐度控制內置斷帶檢測功能張力控制專用變頻器硬件配置、功率等級矢量型變頻器完全相同，在選配件交流輸入電抗器/直流電抗器作用 高次諧波電流抑制 抑制合閘等浪涌電壓，保護變頻器的輸入電路 抑制變頻器上電時的尖峰電流 抑制三相電壓不平衡對變頻器產生的影響（交流輸入電抗器效果最好） 提高功率因素（交流輸入電抗器：0.9，直流電抗器：0.95），提高 供電變壓器的利用率交流輸出電抗器作用 高次諧波電流抑制 漏電流抑制 降低電機噪聲選配件交流輸入電抗器/直流電抗器作用公司產品情況選配件PROFIBUS總線適配器TDS-PA01作用 通過TDS-PA01現(xiàn)場總線適配器能將艾默生變頻器無縫接入任

16、意支持PROFIBUS DP 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中，此時變頻器作為一個從站（只被動接收主站命令，不能訪問 其他任何站點），允許主站對變頻器進行如下操作； 向變頻器發(fā)送控制命令，如：啟動、停止、故障復位等 修改變頻器的輸出頻率，讀取變頻器的各種運行和狀態(tài)參數(shù) 修改變頻器的功能碼適用機型 TD2100、EV1000/EV2000、EV3100、TD3000、TD3300關鍵技術指標24VDC 供電，最高波特率12MBPS公司產品情況選配件PROFIBUS總線適配器TDS-PA0EVO-RC03遠程控制盒作用 我司獨有通訊主站，支持MODBUS協(xié)議，可和我司多臺變頻器組網(wǎng)使用，組網(wǎng)的變 頻器臺數(shù)不超過32

17、臺主要控制功能 向變頻器發(fā)送控制命令，如：啟動、停止、故障復位等， 修改變頻器的輸出頻率，讀取變頻器的各種運行和狀態(tài)參數(shù) 修改變頻器的功能碼特點： 較少的投入就可替代昂貴的PLC實現(xiàn)常用的通訊控制適用機型 EV1000/EV2000、EV3100關鍵技術指標 24VDC 供電，最高波特率38400bps，最大距離1000m公司產品情況選配件EVO-RC03遠程控制盒公司產品情況選配件變頻器應用簡介變頻器運行的兩大要素運行給定運行命令決定速度大小 （直接速度給定、多段速、PID結果）決定電機的運行方向決定變頻器是啟動還是停止序號運行命令運行給定變頻器狀態(tài)1無運行命令停機2有正向或反向運行命令給定

18、為0零速運行3有正向運行命令有非0給定正向運行4有反向運行命令有非0給定反向運行5有正向或反向運行命令給定由非0變?yōu)?減速而后保持零速運行4運行中直接方向命令切換有非0恒定給定減速到0后反向運行一個狀態(tài)正常的變頻器要運行，以下兩個要素條件必須滿足：變頻器應用簡介變頻器運行的兩大要素運行給定運行命令決定速度變頻器應用簡介鍵盤控制工頻電源外部延長電纜特點：運行命令由鍵盤上的RUN和STOP決定運行方向一般由變頻器內部參數(shù)決定運行給定由鍵盤修改特定功能碼完成方便快捷適用場合在設備調試時廣泛使用應用在簡單且實時性不強的單機場合變頻器應用簡介鍵盤控制工頻電源外部延長特點：變頻器應用簡介外部端子控制（單機

19、）工頻電源特點：運行命令由外部啟停按鈕決定，通過變 頻器外部端子FWD/REV決定運行方向運行給定一般由外部模擬端子決定：PLC 模擬輸出電位器常與外部邏輯電路或PLC共同控制變頻器適用場合應用在實時性較強獨立系統(tǒng)使用范圍最廣 啟動停止開關量端子模擬量端子變頻器應用簡介外部端子控制（單機）工頻電源特點：啟動停止開變頻器應用簡介外部端子控制（多機）工頻電源啟動停止工頻電源速度給定使用場合： 各類小型生產線或系統(tǒng)特點： 實時性好 調試維護方便 線路復雜，抗干擾 能力差 開關量端子模擬量端子開關量端子模擬量端子變頻器應用簡介外部端子控制（多機）工頻電源啟動停止工頻電源變頻器應用簡介通訊控制工頻電源啟動停止工頻電源速度給定使用場合： 各類中大型生產線或系統(tǒng)特點：所有控制均通過通訊電纜線路相對簡單，自動化 水平高，信息交換量大實時性好，抗擾能力強為防止網(wǎng)絡故障，特設獨立急停功能投入大，調試維護困難通訊接口通訊接口單根電纜人機界面通訊接口變頻器應用簡介通訊控制工頻電源啟動停止工頻電源速度給定使用變頻器選型選型原則考慮變頻器運行的經濟性和安全性，