變頻器應用概論

變頻器應用概論第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.1變頻器結構變頻器是用于電動機調速的工業(yè)電力電子電器。內部由單片機控制電子電路，將恒壓恒頻的工頻交流電變?yōu)樽冾l變壓的交流電，驅動交流電動機調速工作。變頻器為了正常工作，其外部要有一系列的控制端子，控制端子分為主電路端子、輸入控制端子和輸出指示端子。為了確定變頻器的工作狀態(tài)，變頻器有一系列的功能參數(shù)，只有通過參數(shù)預置，變頻器才能達到預想的工作狀態(tài)。即我們想讓變頻器從事什么樣的工作（例如PID恒壓供水控制、矢量速度控制、降速制動控制等），就將和該控制有關的參數(shù)預置到變頻器中去。第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.1.1變頻器的外端子1.主電路端子該端子是連接電源的RST端子、連接電動機的UVW端子以及連接制動電阻、直流電抗器的端子等。RST端子通過隔離開關和接觸器接到交流電源上；UVW端子通過電纜連接到電動機。第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論端子連接第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論

2.輸入控制端子

1）模擬量輸入控制端子:一般有兩個，一個是模擬電壓控制端子，多由電位器控制；一個是模擬電流控制，多作為PID控制反饋端子。

2）接點輸入控制端子包括獨立功能控制端子和多功能控制端子。該類端子通過開關控制。

①獨立功能控制端子主要有正轉、反轉、點動、運行停止、復位等端子，其功能固定。其控制方式有兩種，開關控制和脈沖控制（由參數(shù)設置來確定）。第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論②多功能輸入控制端子多功能輸入控制端子通過功能預置，可以實現(xiàn)多種功能。1)多擋速控制（以富士機三檔為例）a.由E01、E02、E03定義X1、X2、X3端子為多擋速控制端子，該端子在進行組合閉合時，如圖b），輸出7段速。在7段速中，還要向變頻器預置每段的加減速時間、每段的段速頻率。第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2）作為升降速端子在多功能端子中任選兩個端子，通過功能預置為升降速端子。第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3）預置為外部故障緊急停車THR（ES）端子該端子可以作為變頻器外部的保護檢測，如電動機軸承過熱、供水池干涸，制動電阻過熱等。

4）報警復位端子RST：故障報警后，先解除故障，再給復位端子與公共端之間加正脈沖，變頻器才可重新起動。

5）

PID控制取消端子H2：由功能參數(shù)碼設定，可控制PID功能的有效和無效。第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.輸出信號指示控制端子1）模擬量輸出指示端子

輸出指示端子，用于指示輸出頻率、輸出電流、輸出電壓等，由功能參數(shù)值決定可指示的輸出量，是一個復合功能輸出端子。各個物理量指示的切換由鍵盤上的功能轉換鍵控制。2）開關量指示輸出端子

輸出開關信號，用于監(jiān)視變頻器所處的工作狀態(tài)。分為集電極開路輸出指示端子和繼電器輸出報警端子。第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論①繼電器接點輸出報警端子主要作為變頻器報警用。變頻器故障跳閘時，內部觸點動作，控制外部電路報警。②集電極開路輸出端子也是多功能輸出端子，可通過功能預置為不同功能。當操作臺和變頻器不在一處時，可由該端子輸出變頻器運行狀態(tài)的指示信號?？捎糜谥甘咀冾l器運行中、頻率到達、過載、欠電壓、頻率檢出等。第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2變頻器的常用功能1.2.1加速時間和減速時間

1.加速時間為了保證變頻器啟動時電動機不過流，變頻器啟動時輸出頻率從零逐漸上升，通過一定的時間達到工作頻率。為了保證電動機正常起動而又不過流，變頻器必須設定加速時間。第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.減速時間設置的必要性1）減速制動負載需要停機時，為了使電動機盡快停止，變頻器采用降速停機的方法。在變頻器降速過程中，電動機的轉速高于了變頻器的輸出頻率，電動機變?yōu)榘l(fā)電機，將機械能變?yōu)殡娔?，這個電能由制動電阻所消耗，使電動機得到制動力矩而停止轉動。第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2）防止水泵空化現(xiàn)象水泵制動時防止空化現(xiàn)象要設置減速時間，快速停車會造成管道“空化”現(xiàn)象，一旦管道出現(xiàn)空化現(xiàn)象，外界大氣壓會把管道壓癟，損壞管道。為了防止水泵快速停止，設置一定的減速時間。第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.2回避頻率（跳躍頻率、跳轉頻率）當系統(tǒng)在某個頻率出現(xiàn)諧振時，變頻器可以將諧振頻率回避掉。變頻器一般可設置三個以上回避頻率。

設置回避頻率的方法：

1)

設定回避頻率的上端和下端頻率，如43Hz、39Hz，則回避39Hz~43Hz；

2)

設定回避頻率值和回避頻率范圍，如41Hz、3Hz，則回避38Hz~44Hz；

3)

只設定回避頻率，回避頻率范圍由變頻器內定。第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.3頻率增益和頻率偏置功能

1．頻率增益頻率增益:輸出頻率與輸入模擬控制信號的比率，即f/X。輸入模擬控制信號是指由模擬控制端子輸入的電壓（0~5V，0~10V）或電流（4~20mA）控制信號。設置頻率增益的目的：

1）設置不同的頻率增益，使多臺電動機按比例運行。

2）設置相同的頻率增益，使多臺電動機同速運行。第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2．頻率偏置

是指控制線不過原點，存在初始值。分為正向偏置和反向偏置。

正向偏置：輸入模擬信號為0時輸出頻率大于0；

反向偏置:輸入模擬信號大于某一值時才有輸出頻率。設置頻率偏置的目的：1)正偏置可以給電動機預加轉矩2)負偏置可防止噪聲干擾。第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.4轉矩補償功能

1．線性補償在額定電壓和基本頻率下線性補償起動電壓從0可提升到最大值的20%，通過步進的方法設置。第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.分段補償在額定電壓和基本頻率下分段補償，有正補償、負補償兩種。

正補償：補償曲線在標準U/f曲線的上方，適用于高轉矩運行的場合。負補償：補償曲線在標準U/f曲線的下方，適用于低轉矩運行的場合。第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.平方率補償

補償曲線為拋物線，是根據風機和泵類負載特性設置的。因此多用于風機和泵類負載的補償，達到節(jié)能運行的目的。使用時通過步進的方法設置。說明：轉矩補償實質是脫離了標準的U/f線，使工作時電流增加(正補償)或減小(負補償)，，正補償過頭會使變頻器過流跳閘，電動機發(fā)熱；負補償過頭會使起動困難，電動機堵轉。第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.5變頻器制動控制1.制動電阻制動變頻器停機時，當輸出頻率低于電動機的轉速時，電動機變?yōu)榘l(fā)電機，向變頻器回饋電能，給濾波電容充電。當電容上的電壓上升到700V以上，制動單元VTB導通，制動電阻RB放電制動，將回饋電能消耗掉，使電動機得到制動力矩而制動。制動電阻制動應用于具有回饋電能的場合。沒有回饋電能，不用采用回饋制動。第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論回饋電能產生過程：下圖為電動機產生回饋電能圖解。第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.制動電阻的應用場合1）用于頻率下降時制動當變頻器停機時，為了盡快停機，使變頻器的輸出頻率低于電動機轉子的旋轉頻率，產生回饋電能，由制動電阻制動。2）用于起重機械制動起重機械重物下降時，電動機轉子旋轉頻率高于變頻器輸出頻率，產生回饋電能，由制動電阻制動。第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論5.回饋制動回饋制動是將電動機的再生電能回饋到電網的制動方法。變頻器通過回饋制動單元，將電動機的再生電能反饋到電網中，從而使整個調速系統(tǒng)處于回饋制動狀態(tài)。多用于頻繁制動的大、中型變頻控制系統(tǒng)。第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論回饋制動電路的功能有兩個：1）整流在整流過程中，是由儲能電抗器、開關管、續(xù)流二極管三者配合工作的。為了使整流過程中相電流連續(xù)，在相電壓較低時，由儲能電感儲能、放能完成電壓的上升。2）電能回饋工作原理與輸出逆變基本相同。第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.6過載保護功能

1.對自身的保護變頻器過流、過壓、過功率、斷電等均可進行自動保護，并發(fā)出報警信號，甚至自動跳閘斷電。變頻器在出現(xiàn)過載及故障時，一方面由顯示屏發(fā)出文字報警信號，一方面由接點開關輸出報警信號；當故障排除后，要由專用的復位控制指令復位，變頻器方可重新工作。

說明：變頻器的保護參數(shù)值可以進行設置。如變頻器的實際過流能力為100A，根據工作需要可以設定為80A，當變頻器工作電流達到80A時，變頻器過流跳閘。第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2．對電動機的保護功能1)電子熱繼電器代替機械熱繼電器，對電動機進行過熱保護。當達到保護電流，經過一定時間后，變頻器跳閘。設置電子熱繼電器時，變頻器只能接一臺電動機。2)應用先設置功能是否有效，再設置具體參數(shù)。參數(shù)設置是動作電流與變頻器額定電流的百分比，動作電流要按電動機的額定電流進行設置。第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.2.7瞬時停電再起動功能瞬時停電再起動功能：是指電源瞬間停電又很快恢復供電的情況下，變頻器是繼續(xù)停止輸出，還是自動重起?？筛鶕唧w使用情況選擇“瞬時停電后不起動”或“瞬時停電后再起動”。

1.瞬時停電后不起動瞬時停電后繼續(xù)停止輸出，并發(fā)出報警信號。電源正常后，輸入復位信號才會重新起動第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.瞬時停電后再起動

瞬間停電又很快恢復供電后，變頻器自動重起。自動重起時的輸出頻率可根據不同的負載進行預置，大慣性負載，以原速重新起動；小慣性負載，以較低頻率重新起動。第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.3異步電動機的工作特性變頻器驅動的為交流異步電動機或交流同步電動機，這些電動機工作在電網上時存在啟動電流大或啟動時的同步引入問題，工作在變頻器上時變頻器從低速啟動，對電動機的低速啟動特性必須進行研究。1.3.1異步電動機的工作原理1.旋轉磁場現(xiàn)象：用手轉動馬蹄形磁鐵籠型轉子就會跟著一起旋轉。

原理：在轉動馬蹄形磁鐵時，磁鐵和籠型轉子有了相對運動，籠型轉子導線切割磁力線產生感應電流；該電流又和旋轉磁場相互作用，產生感應電磁力，該電磁力使轉子產生電磁轉矩，隨著磁場的轉動方向而轉動。第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.由定子電流產生旋轉磁場第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.轉速差Δn與轉子轉矩T、定子電流IN的關系轉子要想隨著旋轉磁場一起轉動，轉子和旋轉磁場必須維持一定的轉速差，轉子導線中才能產生感應電流，由感應電流產生電磁轉矩，轉子才能轉動。轉速差是電動機正常工作的保證。實驗證明，在輸出額定轉矩情況下，有

Δn↑↓——I2(轉子感應電流)↑↓——T↑↓由于轉子電流I2是來自定子電流IN，所以下面公式成立

Δn

∝I2∝T∝IN轉速差為：Δn=n1—

n（n=0，Δn=n1）式中，Δn——轉速差，單位r/nim

n1——旋轉磁場轉速，單位r/nim

n——電動機轉子轉速，單位r/nim第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.3.2異步電動機特點1.轉子要想轉動，必須存在轉速差Δn，Δn越大，轉子感應電流越大，轉子轉矩越大。2.轉子導線的導體電阻越小，在相同的Δn作用下，產生的感應電流越大，電動機的機械特性越硬。1.3.3.異步電動機的啟動異步電動機在啟動時，變頻器的輸出頻率從0上升，當上升到額定轉速差Δn時，電動機轉子具有額定轉矩。如果此時電動機的負載大于額定轉矩，轉子不能轉動，變頻器的頻率繼續(xù)上升，電動機定子電流增大，變頻器過流跳閘。第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.3.4Δn概念的工程應用1.具有機械抱閘的系統(tǒng)，Δn是變頻器松閘或抱閘的計算頻率（根據該計算頻率，適當增加）。2.電動機啟動時過流跳閘，是因為變頻器的輸出頻率大于了Δn。一是變頻器的頻率上升速度太快，電動機的轉子轉速跟不上變頻器頻率的變化，造成Δn增大。二是電動機的負載重，變頻器頻率上升時轉子轉不起來，造成Δn增大。解決方法：負載慣性大，延長加速時間；負載重，進行變頻器低頻轉矩補償，提高啟動轉矩。第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.旋轉磁場的轉速即p=1：電流變化一個周期，旋轉磁場正好在空間轉過一周。對50Hz工頻交流電而言，旋轉磁場每秒在空間旋轉50周，其轉速為：n1=60f1=60×50r/min=3000r/min。

p=2

：電流變化一周，旋轉磁場只轉過0.5周，比磁極對數(shù)p=1情況下的轉速慢了一半，n1=60f1/2=1500r/min。

p=3：電流變化一周，旋轉磁場僅旋轉了1/3周，即n1=60f1/3=1000r/min。以此類推，當旋轉磁場有p對磁極，旋轉磁場的轉速為式中，f1——電源頻率，單位Hz；P——磁極對數(shù)，P=1,2,3….

；n1——旋轉磁場的轉速，單位r/min。第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4.電動機磁極數(shù)和同步轉速2極電機：n1=3000r/min4極電機：n1=1500r/min6極電機：n1=1000r/min8極電機：n1=750r/min10極電機：n1=600r/min12極電機：n1=500r/min轉差頻率和轉速差：△f=Δn/60第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.4三種電動機的機械特性1.4.1籠型三相感應電動機第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論該電動機的轉子為導條，轉子電阻很小，機械特性很硬，當負載變化時，電動機的轉速變化很小。廣泛應用于各種傳動中，如果沒有特殊要求，變頻器傳動一般選擇籠型轉子電動機。第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論電動機特性：電動機的轉子電阻可調，通過改變轉子電阻，可改變電動機的機械特性。1）應用場合：廣泛用于橋式起重機、卷揚機、龍門吊車等?？傻玫阶畲笃饎愚D矩、進行小范圍調速；利用下垂特性平衡多臺電動機驅動同一負載的輸出轉矩等。2）缺點：轉子電阻消耗大量的電能，操作復雜，故障率高。第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論該電動機所應用的設備在變頻器調速改造時，其具有的特性可以由變頻器取代，調速電阻不用。但調速電阻可以保留，當變頻器出現(xiàn)故障時，仍可用老系統(tǒng)工作。在新設計的起重系統(tǒng)中，因變頻器具有繞線式電動機的啟動轉矩大、負載下垂等特性，完全可以選用籠型電動機，因籠型電動機的價錢便宜、工作可靠。第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.永磁同步電動機我國是稀土材料生產大國，儲量占世界總儲量的80%以上。用稀土材料制造的永磁性同步電動機，可以大大節(jié)約電能。永磁電動機的轉子為永磁體，按照定子的磁極對數(shù)制造出相應的磁極（2極、4極、6極、8極…），轉動時定子磁極和轉子磁極異性相對應（異性相吸），旋轉磁場吸著轉子同速轉動。第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論永磁電動機的特點：1）因為同步電動機沒有轉子感應電流和轉速差，沒有轉子損耗，因此比異步電動機損耗減小10%左右。2）同步電動機變頻控制時，沒有轉速差，電動機轉速和變頻器的輸出轉速相同，速度控制準確。3）變頻器可從0頻啟動，電動機同步引入容易。因為變頻器控制同步電動機有上述優(yōu)點，其用途越來越廣。變頻器采用同步電動機，是我國節(jié)能應用的推廣項目。第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4.變頻器專用電動機1）變頻器在進行變頻調速時，電動機的轉速有時很低。因為電動機是通過自身風冷散熱，低速時因電流不減，發(fā)熱量不減，電動機發(fā)熱嚴重(變頻器輸出頻率低于40Hz時，電動機散熱能力下降一半)。2）由于變頻器輸出的是PWM波，對電動機的耐壓有更高要求。3）變頻電動機特點：采用籠型結構，裝有專用軸流風機，保證電機在不同轉速下均有較好的冷卻效果電機經過抗環(huán)境腐蝕設計能夠保持較長壽命。配置深溝槽滾球軸承使得電機壽命大大延長。第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4）專用電動機選擇①工作頻率高于50Hz，到高達100Hz。②工作頻率低于40Hz以下，嚴重散熱不良時。③調速比大于或等于10，且頻繁變化。④因傳動需要，更適合用專用電動機的場合。第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.4電動機和變頻器容量的選擇在變頻器的安裝、調試或維修過程中，經常會遇到電動機和變頻器容量的選擇問題。1.4.1電動機的機械特性分析電動機的機械特性就是轉速和轉矩之間的關系。當電動機的轉速和轉矩在額定值附近變化時，二者基本上成正比關系，即

Δn

∝T1.電動機有較強的機械硬度當轉矩大范圍變化時，轉速的變化范圍較小，速度穩(wěn)定性好。第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.有較強的過載能力TN為額定轉矩，TM為最大轉矩，過載能力定義為：

λ=TM/TNλ—過載能力，一般為1.8—2.2倍。當負載轉矩大于λ

，電動機堵轉。根據特性曲線，過載電流也為額定電流的1.8—2.2倍。3.起動轉矩變頻器因為低頻起動，起動轉矩可大于TST。第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4.電動機容量的選擇電動機長期工作，其額定電流和負載的平均工作電流相等，以保證電動機工作時不過載過熱；如果電動機為沖擊性負載，當沖擊負載電流小于電動機的過載能力電流（λ=

1.8—2.2倍），且作用時間較短（1min左右），電動機的容量仍可按負載的平均功率選。第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論5.變頻器的容量按負載的瞬時電流選擇變頻器因為過載能力差，（過載能力為150～200%，時間20—30s）。在選擇變頻器容量時一般不考慮過載能力，即變頻器的容量按負載的瞬時沖擊電流選取，且容量不能大于電動機容量的2倍(因λ=

1.8—2.2倍)。在工程中，如果負載為均勻負載，變頻器的容量和電動機的容量相同。如風機、水泵等；如果負載為沖擊性負載，且沖擊性不大，變頻器的容量可以比電動機高一個檔次。如泥沙泵、風機的風道有落塵等；大沖擊負載，沖擊強度大，作用時間短，如回轉窯，變頻器的容量可以比電動機的容量大一倍。第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.5變頻器的4種控制模式變頻器在應用中，有的對電動機的轉速控制精度要求不高，電動機能調速就可以滿足要求，這種情況可以選用開環(huán)基本U/f控制。變頻器在過程控制中，要求穩(wěn)定過程量，而不是電動機的轉速。這種情況就必須選用帶有PID控制的轉差頻率控制變頻器，該變頻器為閉環(huán)工作。在電動機轉速（或轉矩）的控制中，要求控制精度高、快速性好，變頻器必須閉環(huán)控制，這種控制就必須選用矢量控制、直接轉矩控制，有的也可以選用PID控制。第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.5.1變頻器基本U/f控制問題的提出：在工程中，有些負載需要調速，但速度控制精度要求不高，對速度的快速性也沒有什么要求，如攪拌機類，工作時需要改變速度的大小和方向，但對速度的精度沒有要求。這一類負載變頻器可以開環(huán)控制，連接方法見下圖?？刂铺攸c：基本U/?變頻器通過壓頻變換器使變頻器的輸出電壓與輸出頻率成比例的改變，即控制U/?=常數(shù)。第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.三相異步電動機的電磁特性與基本U/f控制給三相異步電動機的定子繞組加上電源電壓U1后，繞組中便產生感應電動勢E1，根據電動機理論，E1的表達式為：

E1=4.44K1N1f1Φm

式中,E1——定子繞組的感應電動勢有效值。

K1——定子繞組的繞組系數(shù)，K1<1，為常數(shù)。

N1——定子每相繞組的匝數(shù)。為常數(shù)。

f1——定子繞組感應電動勢的頻率，即電源的頻率。

Φm——旋轉磁場的主磁通,大小和定子電流成正比，為了保證電動機工作在額定電流狀態(tài)，Φm也為常數(shù)。第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論由于ΔU很小，當U1較高時，ΔU可忽略，有

U1

≈E1=4.44K1N1f1Φm式中，K1、N1、Φm均為常數(shù)，上式可改寫為：

為了保持等式右邊為常數(shù)，如果改變f1，U1也必須同時改變。

U1上升，f1上升，U1下降，f1下降，即U1/f1=常數(shù)，這就是變頻器的基本U/f控制模式。第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.基頻以下變頻調速1）基頻以下恒磁通變頻調速我國電網50Hz交流電稱為基頻，在0~50Hz范圍調速時，稱為基頻以下調速。特點：①基頻以下調速時轉速變化轉矩不變，具有恒轉矩特性。②隨著轉速的下降，電動機輸出功率下降。③啟動轉矩小。第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論當?1較低時，U1亦較低，電阻R1上的電壓ΔU已不可忽略，它使定子電流下降，從而使Φm減小，這將引起低速時的輸出轉矩減?。ㄒ妶D）。轉矩補償：為補償?shù)退贂r轉矩不足，在低頻時提升定子電壓U1，補償曲線如下圖中曲線“2”。所有變頻器都有轉矩補償功能。第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.應用選擇絕大部分機械傳動和節(jié)能傳動采用基頻以下調速方式。由于該傳動方式電動機輸出轉矩恒定，當轉速下降時，電動機的輸出功率下降。1）風機泵類負載由于特性曲線為二次方特性，一般采用聯(lián)軸器直接傳動，且工作在基頻以下。2）一些工作在基頻以下的機械傳動系統(tǒng)，為了充分利用電動機的容量，當負載的轉速較低時，要考慮通過減速器提高電動機的轉速，以提高電動機的輸出功率，降低電動機和變頻器的功率裕量（p=nT）。第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4.基頻以上變頻調速當電動機工作在基頻（額定頻率）以上時，由于電動機不能超過額定電壓運行，所以頻率在額定值以上升高時，定子電壓不變，保持在額定值。Φm隨著?1的升高而下降，電動機的轉矩亦隨著頻率的升高而下降。因為電動機輸出功率為

p=nT轉速升高，轉矩下降，乘積不變，即基頻以上的變頻調速屬于“恒功率”調速。第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論5.基頻以上調速應用1）當負載為高速設備時，可考慮變頻器超頻工作。如內圓磨床的磨頭電動機，轉速在每分鐘上萬轉，可采用變頻高速電動機驅動，簡化傳動環(huán)節(jié)。2）當負載為恒功率設備時（即需要電動機調速，又需要電動機功率恒定），也可考慮變頻器超頻工作。如變速車床，在調速的過程中要保持電動機輸出功率不變，這種場合也可采用超頻工作。3）超頻恒功率工作原理是：電動機采用超頻調速工作，輸出恒功率；通過降速器，使負載得到應有的可調轉速，而不加大電動機和變頻器的功率。第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.5.2變頻器PID控制1.問題的提出1）有些場合需要電動機的轉速穩(wěn)定，變頻器開環(huán)控制不能滿足要求，需閉環(huán)控制。2）在過程控制中，需要變頻器控制的過程物理量穩(wěn)定（不是電動機的轉速穩(wěn)定）。如恒壓供水控制，為了保證水泵的壓力恒定，當用水量大造成壓力下降時，要控制水泵加速；當用水量少造成壓力升高時，要控制水泵減速。水泵加速或減速的目的是為了穩(wěn)定水泵的壓力。需要電動機轉速的穩(wěn)定或過程量的穩(wěn)定，變頻器必須閉環(huán)控制，就是閉環(huán)PID控制。第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論2.閉環(huán)PID控制工作原理1）設置目標量給定端子和目標量。2）設置反饋量給定端子和反饋量。3）工作過程傳感器將設備的被控物理量按比例轉化為電信號，反饋回變頻器，反饋量和設定的目標量進行比較：當反饋量小于目標量，電動機的轉速隨之上升；反之，電動機的轉速隨之下降。使電動機的實際轉速按給定目標量的要求轉動。4）閉環(huán)控制特點：反饋信號取自什么量，就穩(wěn)定什么量.第60頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論3.PID控制可以穩(wěn)定過程量、也可以穩(wěn)定電動機轉速反饋信號取自過程量，可以穩(wěn)定過程量。傳感器采用模擬傳感器，將壓力、速度等物理量轉化為模擬電壓或電流信號，反饋給變頻器。反饋信號取自電動機轉速，可以穩(wěn)定電動機轉速。一般傳感器采用數(shù)字編碼器。第61頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論4.PID控制和U/?控制功能上的區(qū)別①

U/?控制變頻器內部不用設置PID控制功能，不用設置反饋端子。而PID控制在變頻器的內部要設比較電路和PID控制電路。如果用U/f控制變頻器實現(xiàn)閉環(huán)控制，要在變頻器之外配置PID控制板（見下圖）。②現(xiàn)在的變頻器，都將基本U/?控制和PID控制功能做在同一變頻器中，作為普通變頻器供應。結論：如果恒壓供水、恒壓供氣、恒溫控制、恒速控制等，必須用轉差頻率的“PID”控制。第62頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章變頻器應用概論1.5.3矢量控制變頻器1.問題的提出現(xiàn)代控制的要求：精密機床要求加工精度達到1毫米的百分之幾；重型銑床的轉速高