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1、变频器和软起动器教材（上）福州福大自动化科技有限公司 康孝顺,变频器授课的主要内容,共分上、中、下三个部分上部分主要介绍变频器的作用，调速原理，如何进行变频器的选型，有那些主要品牌的变频器中部主要是介绍参数的设定，其中列举12款变频器进行参数设定的介绍下部主要简单介绍下软启动，举例子介绍变频器的典型运用。,变频器的作用,变频器的作用其实只有一个，就是改变交流电机的转速。如果只是需要减少启动电流的话应该选择软启动，否则就是种浪费。电机要求变速的场合很多，如电梯、风量调节、恒压供水的控制、车床等等均需要变速。,变频器典型应用介绍,应用:铣床问题：进给速度和加工速度是不同的解决：采用变频调速应用:瓶
2、装线问题:突然启动产生倒瓶现象解决:采用软启动器,变频器典型应用介绍,应用:矿石输送带问题:由于电动机启动时的高峰值电流引起变压器容量和电动机电缆的成本增加解决:采用软启动器降低电动机的启动电流。,电动机,变频器典型应用介绍,应用:通风设备，通过调节挡板叶片的开度来改变风量问题:很高的功率损耗 解决:采用变频改变流量,i,变频器典型应用介绍,应用:电梯问题:舒适度的需要解决：变频器带抱闸控制,变频器典型应用介绍,项目介绍,项目:涂料灌装生产线传送带位置指示 运送中涂料不能溢出 传送带速度约为14米/分钟 定位精度1mm或5个脉冲,DULUX 涂料灌装生产线,变频器典型应用介绍,张力控制典型运用
3、,变频器典型应用介绍,功能,通过滚筒速度+PID调节实现 张力控制 具备点动或传带模式 生产线启动/停止联动 快速停车 喷印控制 光纤控制，精确快速 PID调节器可反相 可灵活编程,变频器典型应用介绍,对于转矩和速度要求精确控制场合提供优化控制 起重机，电梯，提升机等要求悬停和精 确位置控制 造纸机和轧制线（要求精确控制场合）物料处理（要求位置控制和精确进给场合）,L&M 矿山传送带-功能,用户可自定义主机控制方式传送带速度以米/秒设定从机速度限幅窗口控制,主/从控制,变频器典型应用介绍,变频器典型应用介绍,对一般工业应用提供优化控制 速度调整可满足精确的过程控制，提高产品质量 及产量节约能源
4、。搅拌/混合控制，可提供更好的产品质量.在传送带控制系统中使用速度跟随和调整功能可 提高产量，稳定运行（食品生产线，罐装线，装 配线）压力和流量控制（节能）-泵/风机，液体、气体 PID控制.多电机控制，负荷平衡（传送带，硬轴连接）,变频器典型应用介绍,HVAC市场以每年12%的速度快速增长增长的原因人们对舒适性的要求越来越高最优化的能源成本电力控制的需要IAQ 标准的执行:Indoor Air Quality食品加工业更加严格的行业标准的实施当地政府对HVAC设备采取节能措施的鼓励政策,HVAC,HVAC 的概念暖通空调系统,水处理离心泵空气压缩机功率范围 到 250 kW 空气及制冷压缩机
5、市场需求快速增长功率范围:15 到 400 kW,典型应用 于工业建筑领域,变频器的调速原理,电动机的转速：n=60f(1-s)/p 其中n为转速，f为频率，s为滑差率，p为电机的极对数。交流电机转速的方法有三种即：变频调速变极调速变转差率调速其中变转差率调速主要包括调压调速、串极调速和滑差电机调速，这些调速方式调速范围窄、效率低，对电网污染较大，不能满足交流调速应用的广泛需求。而电机的极数一般是不变的，因此变频调速是一个最好的选择。,变频器的硬件示意图纸,其就是整流把交流电变成直流电、逆变把直流电改变成频率可控的交流电这两部分组成的,1)控制方式的选择通用性变频器基本的几种控制方式：V/f(
6、n=60f1/p,U1E1=4.44f1w1k1U1/f1=C1,M=CmI2cos)V/F控制可以设置为一次方和二次方两种控制方式（一般在使用在不会在低速运行、风机水泵类等负载）FCC:Flux current control（磁通电流控制）控制系统内部有一精确的电流监控系统，可以精确测量参考电机电压的输出电流。因此，可以把总的输出电流分解为磁通分量和转矩分量。磁通分量可控，因此电机的磁通可以优化，适合各种应用场合。其控制性能很高，一般使用在电梯等场合。SLVC:sensorlessvector control(无速度传感器的矢量控制)矢量控制需观测转子位置及磁通,才可以把电流分解为两部分,
7、再分别控制。无速度传感器的矢量控制可以自己计算出磁通位置，使用范围广。,变频器的选型,矢量控制概念,它励直流电动机,能够独立控制异步电动机的磁场分量和转矩分量，以便得到精确的转矩和电源输出控制。与直流电动机控制相类似，且控制性能与直流电动机相媲美。,矢量控制的理解,为什么要采用矢量控制,转矩控制精确的速度控制更宽的运行速度范围动态响应高的启动力矩要求类似于直流控制的性能和调速比,变频器的选型,2)变频器的功率电机的功率是最主要的选型依据，同时要注意使用所在地的海拔高度，以及使用环境温度。海拔越高，则功率要适当放大，大部分的变频器不允许在3000m海拔的地方使用，在1000米的则每升高100米则
8、功率放大2%左右。现场的环境温度越高也需要适当放大功率使用，变频器一般不允许在60度的环境使用，50度，每升高1度则需要放大2%左右的功率。,变频器的选型,3)外围设备的选型1、电抗器：电抗器分为进线（输入）电抗器和输出电抗器两种，主要作用有：A、提高功率因素 B、限制尖峰电流产生高次谐波的不良影响 C、降低噪音（输出电抗器）在以下情况需加电抗器：A、主电源受到严重干扰或过电压 B、主电源的相间电压不平衡度大于额定电压的1.8 C、变频器的进线阻抗非常低 D、同一条线路上连接多台变频器 2、滤波器：滤波器一般称为信号滤波器，同样分为输入滤波器和输出滤波器两种，安装位置不同以外，功能均为抑制变频
9、器本身产生的噪声信号，降低对周围电器设备的干扰影响，一般控制设备如PLC或者仪表安装在附件的时候建议配置。3、制动电阻制动单元：用于释放紧急停车时变频器出线端产生的再生电，一般在行车中的卷扬中、大惯性需要在短时间内停止等场合要使用。4、速度闭环卡：当需要进行编码器速度闭环的时候，需要选购速度闭环卡。一般在需要有精确速度控制的场合使用，还有矢量变频器需要在0转速输出满力距的时候也需要使用。5其他附件，如通讯卡，I/O卡，编码器反馈卡等等,附件的选择：EMC 滤波器的选择,EMC 滤波器 内置A级EMC滤波器 0.75 to 15 kW(N4 系列)内置A级EMC滤波器 18.5 to 75 kW
10、(N4 系列)不带EMC滤波器 18.5 to 75 kW(N4X 系列)考虑低成本,适合 IT 连接方式可选B 级EMC滤波器 0.75 to 75 kW可选EMC滤波器 90 to 315 kW(与ATV68相同)在高功率等级经常不采用滤波器，因为：装置有单独的变压器,或采用IT连接方式，或出于干扰程度和成本的考虑,EMC problems,Power rating,15 75 315,EMC干扰程度随装置功率的增加而减小,可选EMC滤波器,内置EMC滤波器,内置或不带EMC滤波器,附件的选择：控制高次谐波污染,抗谐波电抗器电抗器可选 0.75 to 15 kW 谐波电流很小内置电抗器 1
11、8.5 to 75 kW必须带电抗器 90 to 315 kW(与ATV68 电抗器相同)出于重量的考虑电抗器未集成在变频器内,谐波电流I,Power rating,15 75 315,随着装置功率的增加谐波污染越来越严重,内置电抗器,必选 电抗器,可选电抗器,附件的选择：通讯卡,一般现在变频器自带Rs485通讯，如施耐德ATV31、OMRON变频器、安川变频器等还有DeviceNet、CAN、Profibus等等网卡供选择,I/O扩展卡特殊应用卡多电机卡多参数卡泵切换卡 卷曲模块,附件的选择：特殊应用卡,主要的变频器厂家,施耐德西门子ABB安川三菱欧姆龙富士艾默生森然等,主要变频器厂家：施耐
12、德,施耐德变频器主要有以下系列ATV31：适用于 0.18 至 15 kW 的三相异步电动机，变频器体积减小，并且集成了 EMC 滤波器。集成 Modbus 和CANopen通讯方便连接至自动化系统。典型运用旋切机。ATV21/61：风机水泵类，如暖通、恒压供水等Altivar 61：0.37 至630 kW。Altivar 21：0.75 至30 kWATV71：ATV 710.75 500 kW高性能，几乎可以用于所以场合，可以实现无速度反馈的矢量控制和有速度反馈的矢量控制,主要变频器厂家：西门子,主要有以下系列MM410：0.12至0.75 kW 廉价型MM420：0.12 至11 kW
13、“通用型”MM430：7.5至250 kW 风机和水泵专用型”Altivar 440：0.12至250 kW 适用于一切传动装置的(0.16至300 HP)”矢量型”,主要变频器厂家：OMRON,OMRON除了3G3MZ外，其他的均是安川贴牌生产的，也就是一些附件可以通用。3G3MZ：开环矢量0.211kW。3G3JV：简易小型变频器：0.13.7kW3G3MV：0.17.5kW（开环矢量控制）3G3RV：0.4160kW高性能通用变频，可以实现闭环矢量3G3EV：简单紧凑型，输入电源为3相AC200V、单/三相AC200V、单相AC110V等。,主要变频器厂家：FUJI,FUJI变频器的返修率低，质量可靠。有恒力矩用变频以及风机水泵用变频器FRENIC-VP:风机水泵专用变频器，型号为FRN*F1S-2/4C,范围为0.75220kWFRENIC500：分风机类和重载类用FRNG11S或者FRN*P11S表示，G代表重载类，P代表风机水泵类。功率为0.2400kW。,选型举例（以富士为例子）,要求选择一风机水泵类的变频器，功率为220kW,选型举例（要求选择OMRON的变频器，旋切机上使用，功率5.5kW）,
