项目2交流变频调速基本知识ppt课件.ppt

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1、任务1 三相异步电动机的调速方法 任务2 变压变频调速装置的类型与特点 任务3 中小容量通用变频器 任务4 变频调速系统的控制 任务5 变频器的选择,项目2 交流变频调速基本知识,1.三相异步电动机结构及工作原理,三相感应电动机,定子,气隙,转子,机座,端盖,转子铁心,轴,转子绕组,定子铁心,定子绕组,鼠笼型,绕线型,机座,端盖,风扇,接线盒,定子绕组,鼠笼转子,端环,散热筋,轴,轴承,图 三相感应电机的结构图,图1.2 三相感应电机的结构图,旋转磁场,旋转磁场的转速（同步速）,转差定义为：即转子与旋转磁场之间存在相对运动，是感应电动机稳定运行的必要条件。转差率定义为： 其大小反映了电机的转速

2、，即,转差率,根据三相异步电动机的转速公式为 调节三相异步电动机的转速有三种方案。 1）转差率调速 2）改变电动机的极对数 3）变频调速,2.1 三相异步电动机的调速方法,任务1 三相异步电动机的调速方法,异步电动机的调速原理,有级调速,设备费用高,三相异步电动机的调速方式,2.1.1 转差率调速,1. 三相异步电动机的降定子电压调速 图2-1 异步电动机降压调速机械特性,2.1.1 转差率调速,2. 绕线式异步电动机转子回路串电阻调速 图2-2 串电阻调速的机械特性,2.1.2 变极调速,因为异步电动机磁极对数只能成倍改变，因此变极调速是有级调速而不是平滑无级调速。 改变磁极对数有两种方法，

3、一种是在定子上装两套各具有不同级数的独立绕组，另一种是在一个绕组上用改变绕组的连接来改变磁极对数。 变极调速中，当定子绕组的连接方式改变的同时，还需要改变定子绕组的相序；即倒换定子电流的相序，以保证变极调速前后电动机的转向不变，即要求磁通旋转方向不变。,2.1.3 变频调速,在进行电动机调速时，常须考虑的一个重要因素就是：希望保持电动机中每极磁通量为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费，如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电动机。 三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为,2.1.3 变频调速,由上式知只要

4、控制好E1和(或U1和)，便可达到控制磁通的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。基频以下变频调速 为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率f1时，保持U1/ f1为常数，使气隙每极磁通m为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。,a） 基频以下调速（U1/f1=常数）,3. 变频调速的特点 1）变频调速设备（简称变频器）结构复杂，价格昂贵，容量有限。但随着电力电子技术的发展，变频器向着简单可靠、性能优异、价格便宜、操作方便等趋势发展； 2）变频器具有机械特性较硬，静差率小，转速稳定性好，调速范围广（可达10：1），平滑性高等特点；可实现无级调速； 3）变频调速时，转差率 较

5、小，则转差功率损耗较小，效率较高； 4）频调速时，基频下的调速为恒转矩调速方式；基频调速以上时，近似为恒功率调速方式。,变频器的分类有五种方式：按变流环节不同分类，按直流电路的滤波方式分类，按电压的调制方式分类，按控制方式分类，按输入电流的相数分类。2.2.1 按变流环节不同分类 从结构上看，变频器可分为间接变频器和直接变频器两类。目前应用较多的是间接变频器。1. 交-直-交变频器。,任务2 变压变频调速装置的类型与特点,图2-5 交-直-交变频装置的主要环节,交-直-交变频装置按不同的控制方式又分三种： 1）用可控整流器整流改变电压、逆变器改变频率的交-直-交变频器 在图中，调节电压与调节频

6、率分别在两个环节上进行，通过控制电路协调配合，使电压和频率在调节过程中保持压频比恒定。这种结构的变频器结构简单、控制方便。其缺点是由于输入环节采用可控整流形式，当电压和频率调得较低时，功率因数较小，输出谐波较大。,图2-6 可控整流器变压、逆变器变频,2）用不控整流器整流、斩波器变压、逆变器变频的交-直-交变频器 这种电路的整流电路采用二极管不控整流，直流环节加一个斩波器，用脉宽调压、逆变环节调频。恒压恒频的交流电经过整流环节转变为恒定的直流电压，最后经过逆变环节逆变为电压和频率都可调、压频比恒定的交流电源，作为电动机的交流电源，实现交流变频调速。从电路结构上看多了一个直流斩波环节，但输入侧采

7、用不控整流控制方式，使输入功率因数提高了。但输出仍存在谐波较大的问题。,3）用不控整流器整流、PWM逆变器同时变压变频的交-直-交变频器 用不控整流，可使功率因数提高，用SPWM逆变，可使谐波分量减少，由于采用可控关断的全控式器件，开关频率大大提高，输出波形几乎为非常逼真的正弦波。这种交-直-交变频装置已成为当前最有发展前途的一种。,2. 交-交变频器,2. 交-交变频器 交-交变频器虽然在结构上只有一个变换环节，但所用的元器件数量多，总设备较为庞大，最高输出频率不超过电网频率的1/31/2，交-交变频器一般只用于低转速、大容量的调速系统，例如轧钢机、球磨机、水泥回转窑等。,图2-11 正弦波

8、交-交变频器的输出电压波形,3. 交-直-交变频器与交-交变频器主要特点比较,逆变器输出侧的负载为交流电动机时，在负载和交流电源之间将有无功功率的交换，在直流环节可加电容或电感储能元件用于缓冲无功功率。按照直流电路的滤波方式不同，变频器分成电压型变频器和电流型变频器两大类。1. 电压型变频器 当采用大电容滤波时，直流电压波形比较平直，相当于一个理想情况下的内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波。对负载电动机而言，变频器是一个交流电源，可以驱动多台电动机并联运行。,2.2.2 按直流电路的滤波方式分类,2.2.2 按直流电路的滤波方式分类电压型变频器 在电压型变频器中，由于能量回馈给直流

9、中间电路的电容，并使直流电压上升，应有专用的放电电路，以防止换流器件因电压过高而被破坏。2. 电流型变频器 电流型变频器的优点是，当电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈到交流电网，不需要在主电路内附加任何设备。这种电流型变频器可用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。,图2-13 电流型变频器,3. 电压型、电流型交-直-交变频器主要特点比较,在变频调速过程中，为保证电动机主磁通恒定，需要同时调节逆变器的输出电压和频率。对输出电压的调节主要有两种方式：一种是脉冲幅值调制方式（Pulse Amplitude Modulation），简称PAM方式；另一种为脉冲宽度调制方式

10、（Pulse Width Modulation），简称PWM方式。1. 脉冲幅值调制方式（PAM） 这种调制方式是通过改变直流电压的幅值来实现调压的。在变频器中，逆变器只负责调节输出频率，而输出电压的调节是由直流斩波器通过调节直流电压来实现的 。,2.2.3 按电压的调制方式分类,2. 脉冲宽度调制方式（PWM） 通用变频器中，采用正弦脉冲宽度调试方式调压是一种最常用的方案，这种方式简称SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）,图2-15 SPWM变频器主电路原理图,图2-16 PWM调制原理,以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三

11、角波作为载波并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波，如图2-16。 按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。,2）SPWM控制方式 如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间

12、连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式,3）变频器的三相桥式SPWM逆变电路,3）变频器的三相桥式SPWM逆变电路（1）调频原理（2）调压原理,4）SPWM交-直-交变频器的特点 SPWM交-直-交变频器具有以下特点： （1）主电路只有一个可控的环节，结构简单。 （2）使用了不可控整流器，使电网功率因数与逆变器输出电压的大小无关，功率因数接近于1. （3）逆变器在调频的同时实现调压，与中间的直流环节的元器件参数无关，加快了系统的动态响应。 （4）可获得更好的输出电压波形，能抑制或消除低次谐波，使负载电动机可在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉动小，调速范围宽，提高了系统的

13、性能。,按控制方式不同变频器可分为U/f控制、转差频率控制和矢量控制三种类型。 1. U/f控制 U/f控制变频器虽然结构比较简单，但是，由于这种变频器用的是开环控制方式，其精度和动态特性并不是十分理想，尤是在低速区电压调整比较困难，难以得到较大的调速范围。 2. 转差频率控制变频器 利用速度传感器的速度闭环控制，并可在一定程度上对输出转矩进行控制，所以和U/f控制方式相比，在负载发生较大变化时仍能达到较高的速度精度和较好的转矩特性。但是，由于采用这种控制方式时需要在电动机上安装速度传感器，并需要根据电动机的特性调节转差，通常多用于厂家指定的专用电动机，通用性较差。,2.2.4 按控制方式分类

14、,3. 矢量控制变频器 矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，这种控制方式称为矢量控制方式。 目前在变频器中得到实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度检测器的矢量控制方式两种。,4. 各种控制方式特点 虽然U/f控制变频器采用的是开环控制方式，在速度控制方面不能给出满意的控制性能，但是，由于这种变频器有着很高的性能价格比，在以节能为目的和对速度精度要求不太高的各种用途中得到了广泛的应用。

15、 与采用了开环控制方式的U/f控制相比，转差频率控制采用的是一种进行速度反馈控制的闭环控制方式，因此其动、静态性能都优于U/f控制，可以应用于对速度和精度有较高要求的各种调速系统。但是，由于采用这种控制方式的变频器的控制性能不如矢量控制变频器，而且二者在硬件电路的复杂程度上相差不大，目前采用转差频率控制方式的变频器已基本上被矢量控制变频器所取代。,4. 各种控制方式特点,按输入电流的相数分为三进三出变频器和单进三出变频器。1. 三进三出变频器 变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属于此类。2. 单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器

16、均属此类，单进三出变频器通常容量较小。,2.2.5 按输入电流的相数分类,2.3.1 变频器的基本结构 交-直-交通用变频器由主电路和控制电路组成。主电路包括整流器、中间直流环节和逆变器。控制电路由运算电路、检测电路、控制信号的输入/输出电路和驱动电路组成。,任务3 中小容量通用变频器,2.3.2 变频器的主电路,图2-22 交-直-交电压型通用变频器主电路,2.3.2 变频器的主电路 1. 整流电路 整流电路的主要作用是把三相（单相）交流电转变成直流电，为逆变电路提供所需的直流电源，在电压型变频器中整流电路的作用相当于一个直流电源。 2. 滤波及限流电路 滤波电路通常由若干个电容并联成一组，

17、如图2-22中CF1和CF2。由于电解电容的电容量有较大的离散性，可能使各电容承受的电压不相等，为了解决电容均压问题，在电容旁各并联一个阻值相等的均压电阻。3. 直流中间电路 整流电路可以将电网的交流电源整流成直流电压或直流电流，但这种电压和电流含有频率为电源频率六倍的电压和电流纹波，将影响直流电压或电流的质量。为了减小这种电压或电流的波动，需要加电容器或电感器作为直流中间环节。,2.3.2 变频器的主电路 4. 逆变电路 逆变电路是变频器最主要的部分之一，它的功能是在控制电路的控制下将直流中间电路输出的直流电压，转换为电压频率均可调的交流电压，实现对异步电动机的变频调速控制。 在图2-22中

18、，由开关器件V1V6构成的电路称为逆变桥，由VD7VD12构成续流电路，续流电路的作用如下： 1）为电动机绕组的无功电流返回直流电路提供通路； 2）当频率下降使同步转速下降时，为电动机的再生电能反馈至直流电路提供通路； 3）为电路的寄生电感在逆变过程中释放能量提供通路。,2.3.2 变频器的主电路 5. 能耗制动电路 1）制动电路的作用目的：使电动机减速 对于电流型变频器来说，当负载的异步电动机作为异步发电机工作时，由于直流电路电压的极性将发生变化，电能将按照异步电动机到变频器到供电电源的方向流动，可以通过适当控制直接将电能馈还给电源，而不需要专门设置制动电路。 而对于电压型变频器来说，上述回

19、馈能量则主要经馈还二极管整流后送至直流中间电路，并使平滑电容的电压上升。因此，在电压型变频器中必须根据电动机减速的需要专门设置制动电路。这种制动方式是通过消耗能量而获得制动转矩的，属于能耗制动，对应的电路就是能耗制动电路。,2.3.2 变频器的主电路 5. 能耗制动电路 2）制动电路的构成3）制动电路的工作原理 当检测到直流电压US超过规定的电压上限时，功率管VB导通，并以IB=US/RB放电电流进行放电； 而当检测到直流电压US达到事先设定的某一电压下限时，则功率管关断，电容重新进入充电过程，从而达到限制直流电压上升过高的目的。,2.3.2 变频器的主电路6. 主电路的外部接线 在做变频器主

20、电路外部接线时，应注意以下几点： 1）对输入侧，在电源和变频器之间，通常应接入断路器和接触器。断路器的作用是在安装与维修变频器时，起隔离作用。接触器主要是为了便于控制，同时当变频器发生故障时，能迅速切断变频器的电源。 2）变频器输出侧通常直接接电动机，在变频器和电动机之间，一般不允许接入接触器。 3）由于变频器内具有热保护功能，所以一般情况下，可以不接热继电器。 4）变频器的输出侧不允许接电容器。,2.3.3 控制电路 控制电路指为主电路提供控制信号，以完成电路输出调节、各种保护，实现输出指示的弱电电路。不同品牌的变频器控制电路差异较大，但其基本结构大致相同，主要由主控板、操作界面、控制电源等

21、组成。 1主控板 变频器的主控板是一个高性能的微处理器，它通过A/D、D/A转换等接口电路接收检测电路和外部接口电路送来的各种检测信号和参数设定值，利用事先编制好的软件进行必要的处理，并为变频器的其他部分提供各种必要的控制信号和显示信息。其主要功能有： 1）接收来自于键盘输入的各种信号。 2）接收来自于外接控制电路输入的各种信号。,2.3.3 控制电路1主控板 3）接收内部采样信号。内部采样信号包括主电路中电压与电流的采样信号、各部分温度的采样信号和各逆变管工作状态的采样信号。 4）完成PWM调制。将接受的各种信号进行判断和综合运算，发出PWM调制指令，并分配给各逆变管的驱动电路。 5）向显示

22、板和显示屏发出各种显示信号。 6）当发现异常时，立即发出保护指令进行保护。 7）向外电路提供控制信号及显示信号。2操作面板 包括键盘及显示屏等。,2.3.3 控制电路2操作面板键盘： 运行键、模式转换键、读出、写入键 读出、写入键、数据增减键、复位键、数字键 。2) 显示屏：显示控制面板提供的各种显示数据，有两种类型 LED数码显示屏：显示无单位的数字量和简单的英文代码；液晶显示屏：显示数字和文字。显示屏显示的数据类型包括： 运行数据：运行时的各种输出数据。功能参数码：编程时的功能代码和数据。故障代码：故障状态下的故障代码。,2.3.3 控制电路3电源 为控制电路提供直流电源。其内部电源具有电

23、压稳定性好，抗干扰能力强等优点，并与主电路有很好的电气隔离。4外部端子 主电路的端子包括输入端子（R、S、T）和输出端子（U、V、W）。 控制电路的输入端子包括输入模拟控制端子和输入接点控制端子。模拟控制端子用于接收模拟信号调节运行频率；接点控制端子用于接收开关信号进行运行控制。 控制电路的输出端子包括输出监视端子和输出指示端子。监视端子输出开关信号用于报警或运行状态指示；指示端子用于输出与频率成正比的模拟信号，用于指示各种输出数据。,1. 频率给定功能 频率给定有三种方式供用户选择： 1）面板给定方式。由操作面板上的键盘设置给定频率。 2）外接给定方式。通过外部的模拟量或数字输入给定端口，将

24、外部频率给定信号输入变频器。 3）通信接口给定方式。由计算机或其他控制器通过通信接口进行给定。,2.3.4 变频器主要功能,2. 控制方式的选择功能1） U/f控制方式U/f控制方式有三种形式可供用户选择：（1）基本U/f线。 （2）任选U/f线。,2.3.4 变频器主要功能,2.3.4 变频器主要功能2. 控制方式的选择功能1） U/f控制方式（3）U/f线的自动调整功能。变频器可根据负载的具体情况自动调整转矩补偿程度，自动调整的U/f线是相互平行的，如图2-26所示。,2.3.4 变频器主要功能2. 控制方式的选择功能 2）矢量控制方式（1）带速度反馈的矢量控制。这种控制方式具有很好的动态

25、和静态性能指标，是性能最好的控制方式。（2）无速度反馈的矢量控制。这种控制方式不需要速度反馈，适用于对系统的动态性能要求不太高的场合，其应用十分广泛。3与频率有关的功能设置 与频率有关的功能包括：极限频率、加速时间、减速时间、加速曲线、减速曲线、回避频率、段速频率、频率增益、频率偏置等。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 （1）最高频率fmax：变频器允许输出的最高频率，一般为电动机的额定频率； （2）基本频率fb：又称基准频率或基底频率，只有在 U/f模式下才设定。 （3）上限频率fH和下限频率fL,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 2）加速时间和减速时间（1

26、）加速时间和减速时间的理论定义(两种定义方法) 其一：变频器输出频率从0上升到基本频率fb所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从基本频率fb下降至0所需要的时间，称为减速时间。如图2-29所示。 其二：变频器输出频率从0上升到最高频率fmax所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从最高频率fmax下降至0所需要的时间，称为减速时间。（2）变频器的实际加减速时间一般小于等于理论设定的加减速时间。如图2-30所示。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 2）加速时间和减速时间,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 2）加速时间和减速时间（3）加速时间设定的原则及方

27、法 加速时间设定原则：兼顾起动电流和起动时间，一般情况下负载重时加速时间长，负载轻时加速时间短。 加速时间设置方法：用试验的方法，使加速时间由长而短，一般使起动过程中的电流不超过额定电流的1.1倍为宜。有些变频器还有自动选择最佳加速时间的功能。（4）减速时间设定的必要性及设置原则 重负载制动时，制动电流大可能损坏电路，设合适的减速时间，可减小制动电流；水泵制动时，快速停车会造成管道“空化”现象，损坏管道。 减速时间的设定原则：兼顾制动电流和制动时间，保证无管道“空化”现象。（5）变频器在不同的段速可设置不同的加减速时间。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 3）加速曲线和减速曲线

28、（1）加速曲线 a) 线性上升方式 频率随时间呈正比的上升，适用于一般要求的场合。 b) S型上升方式 先慢、中快、后慢，起动、制动平稳，适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。 c) 半S型上升方式 正(下)半S型上升方式：适用于大惯性负载。反(上)半S型上升方式：适用于泵类和风机类负载。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 3）加速曲线和减速曲线（1）加速曲线（2）减速曲线与加速曲线类似（3）组合曲线的设置 根据不同的机型可分为三种情况： a.只能预置加、减速的方式，曲线形状由变频器内定，用户不能自由设置。 b.用户可选择不同加、减速时间的S区（如0.2S、1S等）。 c

29、.用户可在一定的非线性区内设置时间的长短。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 4）回避频率（跳跃频率、跳转频率）（1）回避频率的概念：变频器跳过而不运行的频率，一般情况下一个系统可设三个以上。（2）设置回避频率的必要性：避免系统共振。（3）设置回避频率的方法 设定回避频率的上端和下端频率：如43Hz、39Hz，则回避39Hz43Hz； 设定回避频率值和回避频率的范围：如41Hz、3Hz，则回避38Hz44Hz； 只设定回避频率：回避频率范围由变频器内定。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置 4）回避频率5）段速频率设置功能（1）段速控制功能（2）段速运行控制必须的

30、参数（3）段速功能的设置与执行 a.按程序设置 b.由外端子控制,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置6）频率增益和频率偏置功能（1）频率增益 频率增益指上限输出频率对应的输入电压与最大外输入模拟控制信号的比率，即f/X，如图2-33所示。,2.3.4 变频器主要功能3与频率有关的功能设置6）频率增益和频率偏置功能（2）频率偏置 频率偏置是指输入模拟控制信号和输出频率不同时为0的现象，分为正向偏置和反向偏置两种情况。如图2-34所示。 正向偏置：输入模拟信号为0时输出频率大于0； 反向偏置: 输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。 设置频率偏置的目的：配合频率增益调整多台变频器联动

31、的比例精度，也可作为防止噪声的措施。,2.3.4 变频器主要功能4. 变频器的主要保护功能 1）过电流保护功能 2）主器件自保护功能 3）过电压保护功能 4）欠电压保护功能 5）变频器过载保护功能 6）防止失速保护功能 7）外部报警输入保护,2.4.1变频器的外接主电路 1变频器的输入主电路,任务4 变频调速系统的控制,2.4.1变频器的外接主电路 2变频器的输出主电路1）在一台变频器驱动一台电动机的情况下，建议不要接输出接触器 2）必须接入输出接触器的场合 3）热继电器,2.4.1变频器的外接主电路 2变频器的输出主电路 4）变频器输出端需要接入电抗器的场合 （1）电动机和变频器之间的距离较

32、远 （2）轻载的大电动机配用容量较小的变频器,2.4.2主要电器的选择 1空气断路器和熔断器,1空气断路器和熔断器 1）需要注意的几个方面 （1）变频器接通电源时有较大的充电电流。对于容量较小的变频器，有可能使断路器或快速熔断器误动作。 （2）变频器的输入电流具有大量的高次谐波成分。因此，电流的峰值有可能比基波分量的振幅值大很多，导致断路器和快速熔断器误动作。 （3）变频器本身具有150%，1Min的过载能力。如果断路器和快速熔断器的动作电流过小，将使变频器的过载能力不能发挥作用。 2）选择原则断路器：QN（1.31.4）N熔断器：FN（1.51.6）NQN断路器的额定电流（A）FN快速熔断器

33、的额定电流（A）N 变频器的额定电流（A）,2接触器 1）输入接触器 因为接触器本身并无保护功能，故不必考虑误动作的问题。只要其主触点的额定电流大于变频器的额定电流就可以了。 KMN 2）输出接触器 由于变频器的输出电流中含有频率与载波频率相同的谐波成分，故输出接触器的主触点的额定电流应略大于电动机的额定电流。 KM1.1MN,3变频器与电动机之间的导线 当电动机与变频器之间的距离较长时，须注意线路电压降的影响。因为在低频运行时，变频器的输出电压较低，线路电压降的影响将会变得十分明显，影响电动机的正常运行。所以，要求将线路电压降限制在比较小的范围内：（23）N,3变频器与电动机之间的导线 例：

34、某电动机的主要额定数据如下：PMN37kW，UMN380V，IMN69.8A。输电距离为： l100m，导线截面为：16 mm21) 工频运行由电工手册查得：选截面积为16 mm2的导线，允许长时间运行的电流为73A。工频运行时，允许的电压降为：U5%38019V2) 变频运行允许的电压降为：U（2%3%）3807.6V11.4Vc) 线路电压降的计算U式中，R0单位长度导线的电阻，mm；查手册得：R01.10 mmU13.3V11.4V可见，变频运行时，导线应加粗。,2.4.3电动机的正、反转控制电路电动机的起动 变频器一般也可以通过电源来直接起动电动机，成为“上电起动”。 但大多数变频器不

35、希望采用这种方式来起动电动机，原因是： 1）容易误动作 2）电动机容易自由制动,2. 常用起动方式 1）端子起动 2）键盘起动,3继电器控制,4自锁控制（三线控制） 采用继电器控制的电路显然较为复杂。为了简化电路，变频器设置了自锁功能，使电动机起动后可以“自锁”。由于自锁控制需要将控制线接到三个输入控制端子，故在变频器说明书中，常称为“三线控制”方式。,5电动机的反转1）改变相序2）改变控制端子 3）改变功能预置,2.4.4外接控制端子的应用 变频器的外接输入控制端子中，通过功能预置，可以将若干个（通常为24个）输入端作为多档（316档）转速控制端。其转速的切换由外接开关器件的状态组合来实现

36、。,2.4.5专用输出控制端子的应用1报警输出端2模拟量输出端,2.4.6多单元拖动系统的同步控制1同步控制 1）各单元的转速必须能够统一调整，即一起加速，一起减速。 2）各单元的转速又能够单独进行微调。,图2-49多单元拖动系统,2. 手动同步控制 1）统调 2）微调,3. 自动同步控制 1）同步信号的取出 2）自动同步控制,2.4.7变频与工频的切换控制 1. 变频与工频的切换控制主要场合 2. 切换控制的要点 1）主电路必须可靠互锁 2）应该有“切换延时” 对切换延时的要求是：在延时期间，生产机械的转速不应下降的太多，以减小电动机与工频电源相接时的冲击电流。通常，大容量电动机在切换至工频

37、电源时的转速，应不低于电动机额定转速的80%。容量较小的电动机可适当放宽。,2.4.8变频器的闭环控制 1闭环控制的目的,2恒压控制的工作过程 要使拖动系统中的某个物理量（例如压力）稳定在所希望的数值上，变频器的工作过程具有两个方面：一方面，系统将根据给定的目标信号来控制电动机的运行；另一方面，又必须把反馈信号反馈给变频器，使之与目标信号不断地进行比较，并根据比较结果来实时的调整电动机的转速。,3. 变频器的PID功能 1）目标信号与反馈信号的接入,3. 变频器的PID功能 2）PID的控制逻辑,4. 闭环控制的起动问题（积分饱和）1）起动存在的问题,4. 闭环控制的起动问题（积分饱和）2）解

38、决方法1利用外接端子切换,图2-59闭环与开环控制的切换,4. 闭环控制的起动问题（积分饱和）3）解决方法2利用变频器的PID起动功能有的变频器针对PID功能有效后可能出现的起动问题，设置了“PID加、减速时间”功能，专用于当PID功能有效时的起动过程中。（1）安川CIMRG7A系列 预置PID加、减速时间：功能码b517用于预置“PID指令用加减速时间”。当PID功能有效时，其起动过程中的加、减速时间将由b517功能独立决定。（2）西门子430系列 功能码P2293为“PID上升时间”，用于起动时防止因加速太快而跳闸。（3）丹佛士VLT5000系列 功能码439为“工艺PID起动频率”，当收

39、到起动信号时，变频器将转入开环控制方式运行，按加速时间加速。在达到439功能所预置的起动频率时，才转为闭环工艺控制。,2.5.1 变频器种类的选择变频器的选择包括变频器种类的选择和容量的选择两个方面。,任务5 变频器的选择,2.5.2 变频器容量的选择 变频器容量的选定由很多因素决定，如电动机的容量、电动机的额定电流、加速时间等，其中最基本的是电动机的电流。驱动一台电动机 连续运转的变频器必须同时满足下列三项要求： 1)满足负载输出 （2-12）2)满足电动机容量 （2-13）3)满足加速时间电流 （2-14）,2.5.2 变频器容量的选择2. 驱动多台电动机当变频器同时驱动多台电动机时，一定

40、要保证变频器的额定输出电流大于所有电动机额定电流的总和。如果电动机加速时间在1min以内，必须满足以下要求：1)满足驱动时的容量为 （2-15）2)满足电动机电流为 （2-16）PC1连续容量，KVANT并列电机台数； ks电机起动电流电机额定电流；NS电机同时起动的台数；,2.5.2 变频器容量的选择 2. 驱动多台电动机 当电动机加速成时间在1min以上时，必须满足以下要求： 1)满足驱动时的容量为（2-17） 2)满足电动机电流为 （2-18）PC1连续容量，KVANT并列电机台数； ks电机起动电流电机额定电流；NS电机同时起动的台数；,2.5.2 变频器容量的选择 3大惯性负载起动时

41、变频器容量的计算 （2-19） n电动机额定转速，r/min TL负载转矩；Nm GD2换算到电动机轴上的飞轮力矩；Nm2 tA电动机加速时间；s,2.5.2 变频器容量的选择 4. 指定起动加速时间 变频器驱动电动机与电网驱动则不同，其短时最大电流一般不超过额定电流的200。通常在超过额定值150以上时，变频器就会进行过流保护或防失速保护而停止加速以尽可能保持转差率不要过大。由于防失速功能的作用，实际加速时间加长了。防止失速功能作用下的加减速控制曲线如图2-60所示。,4. 指定起动加速时间 对加速时间有特殊要求时，必须事先核算变频器的容量是否能够满足所要求的加速时间，如不能则要加大一挡变频

42、器容量。 在指定加速时间情况下，变频器所必须的容量按下式计算。 为了保证加速时间不受防失速功能的影响，应增大变频器的容量以加大变频器输出电流的能力，但是，尽管如此，从图中可以看出，电流的大幅度增大并不能使电动机转矩大幅度增大，所以最好也同时加大电动机容量。,5. 指定减速时间 在交流变频调速系统中，电动机的减速是通过降低变频器输出频率而实现的。加快降低变频器的输出频率的速率，可使电动机更快地减速。当变频器输出频率对应的速度低于电动机的实际转速时，电动机进行再生制动，异步电动机工作在发电制动状态，将负载的机械能通过电动机转换成电能回馈给变频器，当回馈能量过大时，变频器内部的过电压保护电路将会动作并切断变频器的输出，使电动机处于自由减速状态，反而无法达到快速减速的目的。 为了避免出现上述现象，在电压型变频器中，一般在直流中间回路的电容两端并联晶体管和制动电阻。,