变频器讲义课件幻灯片

通用变频器 传动系统简介 传统的传动系统多为直流调速系统。 由于直流电机本身结构上存在机械整流器和电刷， 所以给直流调速系统带来以下四个主要缺点： 维护困难 设置环境受到限制，易燃易爆场合下安全性低 单机容量和最高转速受限 制造成本高 交流调速系统简介 目前人们所说的交流调速传动，主要是指采用电 子式电力器件对交流电动机的变频调速传动。现代变 频器大都采用高速全控开关器件GTR、IGBT等管， 由这些功率开关器件组成PWM电压型逆变器 . 交流调速系统简图 ATTENTION 交流电动机简介 三相异步电动机 鼠笼式 绕线式 三相同步电动机 自控式 他控式 永磁同步机 交 流 调 速 方 法 异 步 电 机 的 调 速 方 法 ： n=60f1(1-s)/PN 变 频 调 速 ：改 变 电 源 的 频 率 变 极 调 速 ：改 变 电 机 的 极 对 数 改 变 转 差 率 :绕 线 电 机 转 子 串 电 阻 调 速 、定 子 调 压 调 速 、串 级 调 速 、双 馈 调速 变频调速的优缺点 变频调速的静差率小，转速相对稳定 在一般静差率要求下调速范围宽 调速平滑性好，低速时效率高 适应恒转矩恒功率负载 具有良好的静态性能和动态性能 但是设备投资多 应用变频器的目的 使用变频器的目的我们可以从以下四个方面来看 节能 省力化，自动化及提高生产率 提高产品质量 其它 变频器在行业上的具体应用 风机及泵类机械 钢铁生产线 数控机床 大型机械生产行业中的起重机 食品、水泥、造纸行业中的搅拌机 汽车行业中的传送带 变频器类型 交-交变频器 无直流中间环节，把频率固定的交流电直接变换成成频 率电压连续可调的交流电，也称为直接变频 交-直-交变频器 把频率固定的交流电整流成直流电，然后再把直流电逆 变成频率电压连续可调的交流电，也称为间接变频。 交直交变频器按其电源性质分类 电压源型变频器 ：电压源型变频器中间直流环节采用 大电容滤波 ，负载的无功功率由它来缓冲。由于大电 容的作用，主回路直流电压比较平稳 ，近似恒压源 ， 具有低阻抗 。 电流源型变频器：电流源型变频器中间直流环节采用 大电感滤波 ，使中 间直流电源近似恒流源 ，具有高 阻抗 。 交-直-交电压源型变频器主电路 M 3 310kV电动机 + + 断 路 器 变频调速原理 同步转速公式 异步电动机转差率 则异步电动机转速 交流调速系统的控制量 转矩控 制 位 置 控 制 器 速 度 控 制 器 转 矩 控 制 器 电流控制功能 矢量控制功能 交 流 电 动 机 转 矩 检 测 器 机 械 负 载 S _ _ _ _ + + 位置控制 三环控制 速度控制 PowerFlex40速度开环控制 PowerFlex700VC速度、转矩双环控制 PowerFlex700S位置、速度、转矩三环控制 变频变频 器的控制方式 变频器的控制模式指的是针对频率、电压、 磁通和电磁转矩等参数之间的配合关系，比 较常用的控制模式有U/f控制模式、矢量控制 模式两大类，其中在原理上最简单的是U/f模 式。 U/f控制 电压与频率配合调整是变频调速的基本原理，令电压与频 率以函数关系共同变化是最容易想到的方法。 异步电动机定子每相绕组感应电动势 U/f曲线的类型 基本U/f曲线 用户自定义U/f曲线 起点补偿量预置 折线型 转矩的自动补偿 直流机的控制特点 因为直流电机磁极产生磁场和电枢电流产生的磁 场是自然解耦的（垂直）， 所以能够分别控制电机 的励磁电流和电枢电流，分别控制电机的磁通和力矩 可以实现优化的控制性能0速时的高输出转矩，负 载变化时的快速响应。 交流机的缺陷 矢量控制 矢量控制是根据交流电动机的动态数学模型， 利用坐标变换的手段，将交流电动机的定子电流 分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并分别加 以控制，即模仿自然解耦的直流电动机的控制方 式，对电动机的磁场和转矩分别加以控制，从而 获得类似于直流调速系统的动态性能。 由于矢量控制是建立在动态数学模型基础上的 ，因此动态性能指标高 ，可以应用在轧钢、造纸 设备等对动态性能要求较高的领域。 矢量控制的分类 矢量控制技术的关键在于磁场定向（磁场定向的意义 ）。磁场定向可以分为： 转子磁场定向（能完全实现解藕） 定子磁场定向（不能完全实现转矩磁场的解藕） 合成气隙磁场定向（虽然不能解藕，但是电机的功 率因数能够实现很高。） 目前变频器中最常用的是转子磁场定向的矢量控制。 矢量控制框图 Rockwell的磁场定向技术force Rockwell的force技术是一种要求带有速度传感 器反馈的矢量控制技术。这种工业技术允许变频 器在全速度范围内对转矩进行控制，包括0速的 时候。对于要求低速下平滑转矩调节或者要求0 速下输出满转矩的应用场合，force技术是一种很 好的解决办法。 有速度传感器矢量控制框图 Sensorless Vector控制 无速度传感器矢量控制SVC可以准确控制电机转速但不需测速 码盘 , 这无 疑减小了费用。为了准确地计算转子位置与速度 ， 变频器内部必须完成下列工作 ： 准确地监测输出电压 、电流。 计算电机参数（ 转子和定子的电阻 、漏电感等等 ） 准确地生成电机的温度特性模型 , 使控制性能可保持在整个 温度范围内 适时、适当地调整参数以符合电机的不同运行状态 。 无速度传感器矢量控制框图 SVC控制的优点 不需滑差补偿就可以获得好的开环控制. 低速时具有高转矩 高效率 ，低损耗 高动态性能负载突变时动态响应好 Rockwell变频器的控制方式 160变频器采用V/Hz控制 1336Plus变频器采用V/Hz和Sensrls Vect控制 1336Impact、Force变频器采用V/Hz、Sensrls Vect和 FVC控制 PowerFlex4变频器采用V/Hz控制 PowerFlex40变频器采用V/Hz和Sensrls Vect控制 PowerFlex400变频器采用普通V/Hz及用户自定义的V/Hz 控制 PowerFlex70、700变频器采用Fan/Pmp V/Hz、Custom V/Hz、 Sensrls Vect控制 PowerFlex70EC、700VC变频器Firmware versions2.0以 上的可以采用FVC控制 Rockwell变频器的控制方式 PowerFlex700S、 PowerFlex700S2变频器采用 FOC、FOC2、Pmag Motor（恒磁通电机）和 V/Hz控制 A-B变频器 PowerFlex 4系列 PowerFlex 70 PowerFlex 700PowerFlex 700S PowerFlex 7000 1336 Series AB电气传动业务 ROCKWELL传动产品系列 AC Drives 交流变频器 0.5 to 9,000 HP 115 - 7200 Volts 1336 Series AC Drive 1336PLUS 1336PLUSII 1336IMPACT 1336FORCE PowerFlex Series AC Drive PowerFlex 4 PowerFlex40 PowerFlex400 PowerFlex70 PowerFlex700 PowerFlex700H PowerFlex700S Powerflex7000 DC Drives 直流调速器 0.25 to 2,500 HP 90 - 700 Volts DC 1365 1397 1395 FLEXPAK3000 WEBPAK3000 除了PowerFlex4系列外，其他Rockwell的传 动产品都在美国本土生产，4系列在台湾生产，但 是产品符合全球的标准。这是Rockwell变频器的一 个特点。ABB等其它变频器采用地区标准。 1336变频器功率与输入电压 功率范围:0.37KW-600KW （1HP0.7457KW） 多种输入电压：200-240VAC；380-480VAC; 500-600VAC; 310VDC; 513-620VDC; 775VDC PowerFlex7系列变频器功率与输入电压 PowerFlex70:0.37KW-37KW/240&400&480&600AC风冷 PowerFlex700:0.37KW-132KW /240&400&480&600&690VAC 325&540&650&810&932VDC (风冷） PowerFlex700H:132KW-400KW /400-480VAC (风冷) PowerFlex4系列变频器功率范围 PowerFlex4:0.37KW-3.7KW (风冷）/380VAC-480VAC PowerFlex40:0.37KW-11KW (风冷）/380VAC-480VAC PowerFlex400:5.5KW-75KW (风冷) /200240VAC、 380480VAC 变频器的控制方式 面板控制 （人机界面HIM） 外部设备控制 （TB端子板） 网络控制 （现场总线） Configuration Configuration DeviceNet ScanPort 、DPI、DSI 概念 SCANport: RA 变频器的标准硬件通讯 接口，该通讯接口是基于开放的CAN 总线技 术。这个标准使得所有通讯适配器家族可以连 接到RA变频器上。过去、现在、将来RA会一 直在变频器家族中执行该标准应，从而实现： 工厂中已经拥有SCANport 接口的变频器 可以与新的适配器连接，完成网络连接功 能。 具有SCANport接口的新产品可以连接到 目前工厂中已经存在的网络中。 DPI:RA变频器家族的第二代硬件通讯接口 ，是在SCANport 基础上的增强型，是 PowerFlex7家族的标准通讯接口。 DSI:PowerFlex家族本体固化的RS485通讯 接口。 变频器的DeviceNet通讯 硬件连接： 1203-GK5：连接所有变频器 1203-GU6：连接所有变频器（ADR Function) 1336-GM5：内置式,连接1336系列A4框架以上的变频器 1336-GM6：内置式,连接1336系列A4框架以上的变频器（ADR Function) 20-COMM-D：内置式，连接所有PowerFlex7系列低压变频器（ADR Function) 22-COMM-D：内置式，连接所有PowerFlex40、400变频器（ADR Function) 变频器基于DNET的ADR功能 ADR Description：Automatic Device Replacement (ADR) is the ability for the DeviceNet scanner card to store a devices configuration parameters, and automatically download this information should a replacement device be installed. Configuration recovery Auto-address recovery The Required Platform: SLC platform uses the 1747-SDN scanner (ver 4.015 firmware onwards). ControlLogix platform uses the 1756-DNB (ver 3.003 firmware onwards). RSNetworx for DeviceNet is the programming software necessary to make it active. (ver 2.01.03 onwards). 变频器基于DNET的ADR功能 变频器基于DNET的ADR功能 在DeviceNet上监控变频器参数 变频器的ControlNet通讯 硬件连接： 1203-CN1：连接所有变频器 20-COMM-C：内置式，连接所有PowerFlex7系列变频器 20-COMM-Q：内置式，连接所有PowerFlex7系列变频器 变频器基于Logix平台的数据结构CNET 变频器的Enthernet通讯 硬件连接： 1203-EN1：连接所有变频器 20-COMM-E：内置式，连接所有PowerFlex7系列变频器 22-COMM-E：内置式，连接所有PowerFlex4系列变频器 变频器的Web功能 用户可组态的过程显示窗口 TCP/IP 配置监视 故障、报警及其它事件的额E-Mail通知 监视、诊断变频器及通讯模块的信息； 事件队列功能 变频器基于Logix平台的数据结构_ENET Web 主页 其它通讯 RS485 HVAC communication Adapter Interbus Communication Adapter LonWorks Communication Adapter Profibus Communication Adapter Remote