变频器讲座课件

1、Date: 2022-7-5 Page: 1Date: 2022-7-5 Page: 2主要内容主要内容：变频器的定义变频器的定义 第一讲第一讲：变频器的基础理论变频器的基础理论变频器的种类及其结构变频器的种类及其结构 变频器常用的电力电子器件变频器常用的电力电子器件 变频器的基本控制方法变频器的基本控制方法 常见品牌变频器简介常见品牌变频器简介 第二讲第二讲：变频器的选择与使用变频器的选择与使用变频器的安装与接线变频器的安装与接线 变频器选型方法变频器选型方法 变频器的保护与抗干扰变频器的保护与抗干扰 变频器应用场合及特点变频器应用场合及特点 变频器实际应用中的误区变频器实际应用中的误区 D

2、ate: 2022-7-5 Page: 3变频器的定义变频器的定义 第一讲第一讲：变频器的基础理论变频器的基础理论变频器是交流电气传动系统的一种变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。子变换装置。英文简称英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）整流器整流器f = 50 Hz+逆变器逆变器M3f1、U1 可调可调Date: 2022-7-5 Page: 4变频器应用场合及特点变频器应用场合及特点 变频技术的应用可

3、分为两大类：一种是用于传动调速；另一种是用于各种静止电源。序号序号变频器传动的特点变频器传动的特点效效 果果用用 途途1 1可以使标准电机调速可以使标准电机调速可以使原有电动机调速可以使原有电动机调速风机、水泵、空调、风机、水泵、空调、一般机械一般机械2 2可以连续调速可以连续调速可选择最佳速度可选择最佳速度机床、搅拌机、压缩机、游粱式抽油机机床、搅拌机、压缩机、游粱式抽油机3 3起动电流小起动电流小电源设备容量可以小电源设备容量可以小压缩机压缩机4 4最高速度不受电源影响最高速度不受电源影响最大工作能力不受电源频率影响最大工作能力不受电源频率影响泵、风机、空调、一般机械泵、风机、空调、一般机

4、械5 5电动机可以高速化、小型化电动机可以高速化、小型化可以得到用其它调速装置不能实现的高速可以得到用其它调速装置不能实现的高速度度内圆磨床、化纤机械、运送机械内圆磨床、化纤机械、运送机械6 6防爆容易防爆容易与直流电机相比，防爆容易、体积小、成与直流电机相比，防爆容易、体积小、成本低本低药品机械、化学工厂药品机械、化学工厂7 7低速时定转矩输出低速时定转矩输出低速时电机堵转也无妨低速时电机堵转也无妨定尺寸装置定尺寸装置8 8可以调节加减速的大小可以调节加减速的大小能防止载重物倒塌能防止载重物倒塌运送机械运送机械9 9可以使用笼型电动机，不需维修可以使用笼型电动机，不需维修不需要维护电动机不需

5、要维护电动机生产流水线、车辆、电梯生产流水线、车辆、电梯表表11变频器传动的特点变频器传动的特点 Date: 2022-7-5 Page: 5序号序号项目名称项目名称需改造数量或千瓦数需改造数量或千瓦数节电百分比节电百分比( () )年节电量年节电量亿亿kwhkwh1 1轧机、提升机轧机、提升机( (变频器交流传动代替直流传动变频器交流传动代替直流传动) )320320万台万台303026262 2电力机车和内燃机车电力机车和内燃机车( (变频交流代直流变频交流代直流) )120120台电力机车台电力机车25256O6O3 3IGBTIGBT直流励磁电源直流励磁电源( (代替晶闸管代替晶闸管)

6、 )3030万万kwkw20203 35 54 4无轨电车无轨电车( (交流变频调速或直流斩波代替电阻调速交流变频调速或直流斩波代替电阻调速) )50005000辆辆30301.01.05 5工矿电机车工矿电机车( (变频交流变频交流或直流斩波代电阻调速或直流斩波代电阻调速) )5x105x105 5辆辆303020206 6风机，水泵风机，水泵( (交流变频调速代替风门，阀门交流变频调速代替风门，阀门) )37003700万台改造万台改造1010即即370370万台万台303051517 7高效节能荧光灯高效节能荧光灯( (逆变镇流器逆变镇流器) )50005000万台万台202030308

7、 8中频感应加热电源中频感应加热电源( (逆变电源逆变电源) )100100万台万台30309 99 9电解电源电解电源400400万万kwkw5 55.65.61010电焊机电焊机(IGBT(IGBT逆变电源逆变电源) )200200万台改造万台改造1010即即2020万台万台30303 31 11111电镀电源电镀电源340340万台万台303021.621.61212搅拌机，挤压机，精纺机，纤维机械，抽油机，空搅拌机，挤压机，精纺机，纤维机械，抽油机，空压机，起重机压机，起重机20002000万万kwkw303051512 21313总计总计282282变频器在工业领域中的节电潜力变频器

8、在工业领域中的节电潜力Date: 2022-7-5 Page: 6应用效果应用效果用途用途应用方法应用方法以前的调速方式以前的调速方式节能节能鼓风机、泵、搅拌机、鼓风机、泵、搅拌机、挤压机、精纺机挤压机、精纺机(1)(1)调逸运转调逸运转(2)(2)采用工频电源恒速运转与采采用工频电源恒速运转与采用变频器调速运转相结合用变频器调速运转相结合(1)(1)采用工频电源恒速运转采用工频电源恒速运转(2)(2)采用挡板、阀门控制采用挡板、阀门控制(3)(3)机械式变速机机械式变速机(4)(4)液压联轴器液压联轴器省力化省力化自动化自动化各种搬运机械各种搬运机械(1)(1)多台电机以比例速度运转；多台电

9、机以比例速度运转；(2)(2)联动运转，同步运转联动运转，同步运转(1)(1)机械式变速减速机机械式变速减速机(2)(2)定子电压控制定子电压控制(3)(3)电磁滑差离合器控制电磁滑差离合器控制提高产量提高产量机床机床撤运机械撤运机械纤维机械纤维机械游梁式抽油机游梁式抽油机(1)(1)增速运转增速运转(2)(2)消除缓冲起动停止消除缓冲起动停止(3)(3)对稠油降低冲次对稠油降低冲次(1)(1)采用土领电源恒速运转采用土领电源恒速运转(2)(2)定子电压控制定子电压控制(3)(3)带轮调速带轮调速提高设备的效率提高设备的效率( (节省设备节省设备) )金属加工机械金属加工机械采用高频电机进行高

10、速运转采用高频电机进行高速运转直流发电机直流发电机电动机电动机减少维修减少维修( (恶劣环恶劣环境的对策境的对策) )纤维机械纤维机械( (主要为纺纱主要为纺纱机机) )，机床的主袖传动，机床的主袖传动，生产流水线，车辆传动生产流水线，车辆传动取代直流电机取代直流电机直流电机直流电机提高质量提高质量机床机床搅拌机搅拌机纤维机械纤维机械制茶机制茶机选择无级的最佳速度运转选择无级的最佳速度运转采用工频电源恒速运转采用工频电源恒速运转提高舒适性提高舒适性空调机空调机采用压缩机调速运转，采用压缩机调速运转， 进行连进行连续温度控制续温度控制采用工频电源的通、断控制采用工频电源的通、断控制变频器的应用效

11、果变频器的应用效果Date: 2022-7-5 Page: 7变频器的种类及其结构变频器的种类及其结构 1.按变换环节分:(1)交-交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率可调的交流电，又称直接式变频器。(2)交-直-交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电，又称间接式变频器。2.按电压的调制方式分:(1) PAM (脉幅调制) 变频器输出电压的大小通过改变直流电压的大小来进行调制。在中小容量变频器中，这种方式几近绝迹。(2) PWM (脉宽调制) 变频器输出电压的大小通过改变输出脉冲的占空比来进行调制。目前普通应用的是占空比按正弦规律安排的正弦脉宽

12、调制(SPWM)方式。Date: 2022-7-5 Page: 83. 按直流环节的储能方式分（对交直交）:(1)电流型直流环节的储能元件是电感线圈LF,如图所示。(2)电压型直流环节的储能元件是电容器CF,如图所示。4. 其它类型变频器:能量回馈变频器高压变频器Date: 2022-7-5 Page: 9交交变频器交交变频器 交交变频电路，也称周波变流器 把电网频率的交流电变成可调频率的交流电的变流电路，属于直接变频电路。 广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路。（由三组输出电压相位各差120的单相交交变频电路组成）。单相交交变频电路原理图和输出电压波形D

13、ate: 2022-7-5 Page: 10交交-直直-交变频器交变频器Date: 2022-7-5 Page: 11Date: 2022-7-5 Page: 12Date: 2022-7-5 Page: 13交-交与交-直-交变频器之比较 交-交变频器 交-直-交变频器过载能力强效率高输出波形好但输出频率低使用功率器件多输入无功功率大高次谐波对电网影响大结构简单输出频率变化范围大功率因数高谐波易于消除可使用各种新型大功率器件Date: 2022-7-5 Page: 14四象限变频器（能量回馈型）四象限变频器（能量回馈型） Date: 2022-7-5 Page: 15高压变频器高压变频器1.

14、直接器件串联型高压变频器直接器件串联型高压变频器两电平两电平Date: 2022-7-5 Page: 162.中心点钳位逆变器中心点钳位逆变器-三电平三电平Date: 2022-7-5 Page: 17Date: 2022-7-5 Page: 18Date: 2022-7-5 Page: 19高压变频器输出波形高压变频器输出波形Date: 2022-7-5 Page: 203.多电平单元串联叠加型高压变频器多电平单元串联叠加型高压变频器10KV 变频主电路结构功率单元结构Date: 2022-7-5 Page: 21Date: 2022-7-5 Page: 22PWM控制技术控制技术 PWM控

15、制技术一直是变频技术的核心技术之一。从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波的比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，PWM在各种应用场合仍占主导地位，并一直是人们研究的热点。由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，因此在交流传动乃至其他能量交换系统中得到广泛的应用。PWM控制技术大致可以分为三类：正弦PWM，优化PWM，随机PWM。正弦PWM具有改善输出电压和电流波形、降低电源系统谐波的多重PWM技术，在大功率变频器中有其独特的优势；优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率最小、电压利用率最高、效率最

16、优、转矩脉动最小及其他特定优化目标；随机PWM原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声，尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。Date: 2022-7-5 Page: 23正弦波脉宽调制(SPWM)变频器SPWM变频器结构简单，性能优良，主电路不用附加其他装置，已成为当前最有发展前途的一种结构形式。SPWM变频器的工作原理：所谓正弦波脉宽调制(SPWM)就是把正弦波等效为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，如图4所示，等效的原则是每一区间的面积相等。Date: 2022-7-5 Page: 24ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2

17、Ud-2Ud图 同步调制三相PWM波形Date: 2022-7-5 Page: 25变频器常用的电力电子器件变频器常用的电力电子器件 1双极晶体管（BJT）：占到市面上变频器的30%，较早的产品采用得多。2绝缘栅双极晶体管（IGBT）：占市场的50%，逐步取代了BJT，市面上的变频空调约98%都采用此器件。3智能电力模块（IPM）：主要用在高电压、大电流的调速系统中。4门极关断晶闸管（GTO）：主要用在高电压、大电流的调速系统中。 主要用在高电压、大电流的调速系统中。5.功率晶体管（GTR）6.功率场效应管（P-MOSFET）7.集成门极换流晶闸管（IGCT）：兆瓦级、中压开关器件，非常适合于

18、6KV-10KV变频器。Date: 2022-7-5 Page: 26变频器常用控制方法变频器常用控制方法 1、U/f恒定控制恒定控制U/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。因为是控制电压与频率之比，称为U/f控制。恒定U/f控制存在的主要问题是： （1）低速性能较差; （2）无法准确的控制电动机的实际转速。由于恒U/f变频器是转速开环控制，设定值为定子频率也就是理想空载转速，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以U/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。Date: 20

19、22-7-5 Page: 272、转差频率控制、转差频率控制 在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制ws就相当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率w 1 = wr + ws ，则w 1随实际转速wr增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。 转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。另外，它有速度调节器，利用速度反馈构成闭环控制

20、，速度的静态误差小。然而要达到自动控制系统稳态控制，还达不到良好的动态性能。Date: 2022-7-5 Page: 28 转差频率控制的PWM变频调速系统原理图 Date: 2022-7-5 Page: 293、矢量控制、矢量控制矢量控制，也称磁场定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic。通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋

21、转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流 ， It1相当于直流电动机的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制。矢量控制方法的出现，使异步电动机变频调速在电动机的调速领域里全方位的处于优势地位。但是，矢量控制技术需要对电动机参数进行正确估算，如何提高参数的准确性是一直研究的话题。 Date: 2022-7-5 Page: 30控制器控制器VR-12/3电流控制电流控制变频器变频器3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型+i*mi*t si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiimit反馈信号异步

22、电动机给定信号 控制器控制器VR-12/3电流控制电流控制变频器变频器3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型+i*mi*t si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiimit反馈信号异步电动机给定信号 简化控制结构图矢量控制系统原理结构图Date: 2022-7-5 Page: 31异步电动机的坐标变换结构图3/2三相/两相变换; VR同步旋转变换; M轴与轴（A轴）的夹角 3/2VR等效直流等效直流电机模型电机模型ABC iAiBiCitimii异步电动机异步电动机ABC坐标系 坐标系dq坐标系3/2变换C2s/2r坐标变换Date: 2022-7-5 Page: 32ABC坐标系坐标

23、系 坐标系坐标系dq坐标系坐标系3/2变换变换C2s/2r坐标变换(等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致）Date: 2022-7-5 Page: 33-CBA232302121132iiiii1dqcossincossinsincossincosiiiiii- - ABC坐标系坐标系 坐标系坐标系3/2变换变换 坐标系坐标系dq坐标系坐标系C2s/2rDate: 2022-7-5 Page: 34p按转子磁链定向的矢量控制思想的引入 异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，通过坐标变换，可以使之降阶并化简，但并没有改变其非线性、多变量的本质。需要高动态性能的

24、异步电机调速系统必须在其动态模型的基础上进行分析和设计，但要完成这一任务并非易事。经过多年的潜心研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用，目前应用最广的就是按转子磁链定向的矢量控制系统。Date: 2022-7-5 Page: 35按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用问题的提出 上述只是矢量控制的基本思路，其中的矢量变换包括三相/两相变换和同步旋转变换。在前述动态模型分析中，进行两相同步旋转坐标变换时，只规定了d，q两轴的相互垂直关系和与定子频率同步的旋转速度，并未规定两轴与电机旋转磁场的相对位置，对此是有选择余地的。 现在d轴是沿着转子总磁链

25、矢量的方向，并称之为 M（Magnetization）轴，而 q 轴再逆时针转90，即垂直于转子总磁链矢量，称之为 T（Torque）轴。 这样的两相同步旋转坐标系就具体规定为 M，T 坐标系，即按转子磁链定向（Field Orientation）的坐标系。 Date: 2022-7-5 Page: 36 按照坐标变换可将异步电机的数学模型绘成下图中的形式，图中前述的等效直流电机模型被分解成 和 r 两个子系统。可以看出，虽然通过矢量变换，将定子电流解耦成 ism 和 ist 两个分量，但是，从 和 r 两个子系统来看，由于T同时受到 ist 和 r 的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。3/2A

26、i-VRrmpLLnpnJCiBisisismistirLTTm1rLT p 异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型Date: 2022-7-5 Page: 37 为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链r 对电磁转矩 Te 的影响。Ai-电流控制变频器mprLnLCiBismistir异步电机矢量变换模型s3/ r2C-rAiCiBirRAASR图5-12 矢量控制系统原理结构图Date: 2022-7-5 Page: 38转子磁场定向的矢量控制实际应用中存在的问题： 要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需要。

27、应该注意，在异步电机矢量变换模型中的转子磁链 r 和它的定向相位角 都是实际存在的，而用于控制器的这两个量都难以直接检测，只能采用观测值或模型计算值，在图5-12中冠以符号“”以示区别。n 解耦条件 因此，两个子系统完全解耦只有在下述三个假定条件下才能成立：转子磁链的计算值 等于其实际值r ；转子磁场定向角的计算值 等于其实际值 ；忽略电流控制变频器的滞后作用。 rDate: 2022-7-5 Page: 39VR-12/3LrATRASRAR 电流变换和磁链观测M3TA+cos sin isnpLmis-*T*eTe*rrri*sti*smi*si*si*sAi*sBi*sCist带转矩内环

28、的转速、磁链闭环矢量控制系统 Date: 2022-7-5 Page: 40 开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。 从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时影响越严重。因此，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的电压、电流或转速等信号，利用转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位。 通常磁链的观测方法：通常磁链的观测方法： 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统转速、磁链闭环控制的矢量控制系统

29、直接矢量控制系统直接矢量控制系统（基于电压、电流、转速及指令参数等）包括：电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器（图5-13a），带电流内环控制的电压源型PWM变频器（图5-13b）。Date: 2022-7-5 Page: 41-i*Ai*Bi*CiAiCiBABC图5-13a电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器Date: 2022-7-5 Page: 42-i*Ai*Bi*CiAiCiBABC1ACR2ACR3ACRPWMu*Au*Bu*C图5-13b 带电流内环控制的电压源型PWM变频器Date: 2022-7-5 Page: 434、直接转矩控制、直接转矩控制 1985年，德国鲁尔大学的

30、DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制理论，该技术在很大程度上解决了矢量控制的不足，它不是通过控制电流，磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。 转矩控制的优越性在于 ，转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。Date: 2022-7-5 Page: 44按定子磁链控制的直接转矩控制系统转速双闭环： ASR的输出作为电磁转矩的给定信号； 设置转矩控制内环，它可以抑制磁链变化对转速子系统的影响，从

31、而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦。转矩和磁链的控制器： 用滞环控制器取代通常的PI调节器。Date: 2022-7-5 Page: 45DTC与VC系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，但在具体控制方法上，DTC系统与VC系统不同的特点是：1）转矩和磁链的控制采用双位式砰转矩和磁链的控制采用双位式砰-砰控制器砰控制器 2）选择定子磁链作为被控量定子磁链作为被控量 3）可以获得快速的转矩响应，但必须注意限制过大的冲击电流，以免损坏功率开关器件，因此实际的转矩响应的快速性也是有限的。从总体控制结构上看，直接转矩控制从总体控制结构上看，直接转矩控制(DTC)系统和矢量控制系统和矢量控制

32、(VC)系统是一系统是一致的，都能获得较高的静、动态性能。致的，都能获得较高的静、动态性能。Date: 2022-7-5 Page: 46除转矩和磁链砰-砰控制外，DTC系统的核心问题就是： 转矩和定子磁链反馈信号的计算模型； 如何根据两个砰-砰控制器的输出信号来选择电压空间矢量和逆变器的开关状态。Date: 2022-7-5 Page: 47电磁转矩模型 在直接转矩控制中，需要实测电磁转矩作反馈值。直接测量电磁转矩在测量技术上有一定困难。为此，采用间接法求电磁转矩。一般是根据定子电流和定子磁链来计算电磁转矩。 电磁转矩的表达式可写为：)(1111iipTe-转矩模型结构Date: 2022-

33、7-5 Page: 48定子磁链模型（1 1）定子电压电流磁链模型法）定子电压电流磁链模型法 定子磁链可以在 坐标下写出如下关系式 由此，用下图所示的电压电流模型结构可求得定子磁链。-dtiRu)(1111-dtiRu)(1111-定子电压电流磁链模型Date: 2022-7-5 Page: 49定子电压电流磁链模型法优缺点优点： 只需要确定电动机的定子电阻，定子电压和电流也是易于检测的物理量。缺点： （1）积分器存在漂移问题 （2）电机转速很低时，由于定子电压的减小，被积分的差值很小，产生积分误差很大。 （3）电机不转时，定子电压为零，算不出定子磁链值，此模型无法使用。Date: 2022-

34、7-5 Page: 50（2 2）定子电流转速模型法）定子电流转速模型法 在额定转速30%以下时，磁链只能根据转速来正确计算，定子电流、转速磁链模型结构图如下图 2-11 定子电流转速磁链模型Date: 2022-7-5 Page: 51如何根据两个砰-砰控制器的输出信号来选择电压空间矢量和逆变器的开关状态电压型逆变器供电的交流调速系统示意图Date: 2022-7-5 Page: 52逆变器输出电压矢量开关状态选择表（逆时针）66-266526765236761123U300(101)U240(001)U120(010)U60(110)U0(100) (6) (2) (3)U180(011)

35、 (1) (5) (4)(4)(6)(2)(3)(1)(5)转矩磁链增加增加 U60 (110) U120(010) U180(011) U240 (001) U300 (101)U0(100)减小 U120(010) U180(011) U240(001) U300 (101)U0(100) U60 (110)减小增加 U300(101)U0(100) U60 (110) U120 (010) U180 (011) U240 (001)不变(000)(111)(000)(111)(000)(111)(000) (111)(000) (111)(000) (111)减小 U240(001) U

36、300(101)U0(100) U60 (110) U120 (010) U180 (011)Date: 2022-7-5 Page: 53下面以定子磁链在区的控制为例进行说明（设定子磁链逆时针旋转）增大磁链增大转矩：u6减小转矩：u0/u7大幅减小转矩：u5增大转矩：u2减小磁链减小转矩： u0/u7大幅减小转矩：u1Date: 2022-7-5 Page: 54直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较直接转矩控制系统与矢量控制系统都采用转矩和磁链分别控制。矢量控制系统强调转矩 与转子磁链的解耦 ，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，调速范围宽，可达1：100; 按 定向时受电机转子参

37、数影响，降低了适应性。 直接转矩控制系统则直接进行转矩砰-砰控制，避开了旋转坐标变换；控制定子磁链 ，而不是转子磁链，不受转子参数的影响；不可避免地产生转矩脉动，降低了调速性能，因此只适用于风机、水泵以及牵引传动等对调速范围要求不高的场合。eT221Date: 2022-7-5 Page: 55特点与性能特点与性能直接转矩控制系统直接转矩控制系统矢量控制系统矢量控制系统磁链控制磁链控制 定子磁链定子磁链 转子磁链转子磁链转矩控制转矩控制砰砰-砰控制，脉动砰控制，脉动连续控制，平滑连续控制，平滑旋转坐标变换旋转坐标变换 不需要不需要 需要需要转子参数变化影转子参数变化影响响 无无 有有调速范围调

38、速范围 不够宽不够宽 较宽较宽直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较Date: 2022-7-5 Page: 56常见品牌变频器简介常见品牌变频器简介 第二讲第二讲：变频器的选择与使用变频器的选择与使用变频器的安装与接线变频器的安装与接线 变频器选型方法变频器选型方法 变频器的保护与抗干扰变频器的保护与抗干扰 变频器实际应用中的误区变频器实际应用中的误区 变频器的常用参数设定变频器的常用参数设定 变频器典型应用实例变频器典型应用实例 Date: 2022-7-5 Page: 57常见品牌变频器简介常见品牌变频器简介 西门子、ABB、DANFOSS（丹佛斯）、Lenze（伦茨）、KEB（科比）、C

39、.T.（统一）、欧陆、Schneider（施耐德）、SIEI（西威）等；欧美品牌欧美品牌日本产的有富士、三菱、安川、三肯、日立、松下、东芝、明电舍、春日、东洋等；韩国生产的LG、三星、现代等；欧美品牌欧美品牌普传、台安、台达、东元、正频、宁茂、九德松益、爱德利等；港澳台地区品牌港澳台地区品牌康沃、安邦信、惠丰、森兰、阿尔法、时代、格立特、海利、佳灵、富凌、英威腾等。国产品牌国产品牌-以性能先进、适应环境性强-外形小巧、功能多-功能简单、专用、价格低功能简单实用-功能简单实用Date: 2022-7-5 Page: 58西门子西门子MicroMaster 4系列变频器系列变频器-MicroMas

40、ter440家族成员家族成员-MicroMaster410-MicroMaster430-MicroMaster420Date: 2022-7-5 Page: 59全新一代的多功能标准变频器高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合。200V-240V 10%，单相/三相，交流，0.12kW-45kW； 380V-480V10%，三相，交流，0.37kW-250kW； 矢量控制方式，可构成闭环矢量控制，闭环转矩控制； 高过载能力，内置制动单元； -MicroMaster440过载能力为200额定负载电流，持续时间3秒和150额定负载电

41、流，持续时间60秒； 过电压、欠电压保护； 变频器、电机过热保护接地故障保护，短路保护 闭锁电机保护，防止失速保护保护功能保护功能 Date: 2022-7-5 Page: 60全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家380V-480V10%，三相，交流，0.75kW-250kW； 线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 内置PID控制器； 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸；具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块；-MicroMaster430过载能力为140额定负载

42、电流，持续时间3秒和110额定负载电流，持续时间60秒； 过电压、欠电压保护； 变频器、电机过热保护接地故障保护，短路保护 保护功能保护功能 Date: 2022-7-5 Page: 61全新一代模块化设计的多功能标准变频器,使用灵活方便380V-480V10%，三相，交流， 0.37kW-11kW ； 线性V/F控制，平方V/F控制，可编程多点设定V/F控制； 最新的IGBT技术，数字微处理器控制； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块/Device-Net模板； 具有7个固定频率，4个跳转频率，可编程； 捕捉再起动功能；-MicroMaster420150额定负载电流

43、，持续时间60秒； 过电压、欠电压保护； 变频器、电机过热保护接地故障保护，短路保护 保护功能保护功能 Date: 2022-7-5 Page: 62小功率紧凑型标准变频器200V-240V 10%，单相，交流，0.12kW-0.75kW ；结构紧凑，采用自冷式散热器，无冷却风扇； 线性V/F控制，平方V/F控制，多点设定V/F控制； 最新的IGBT技术，数字微处理器控制； 捕捉再起动功能； 在电源消失或故障时具有自动再起动功能； 灵活的斜坡函数发生器，带有起始段和结束段的平滑特性； 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 具有3个固定频率，1个跳转频率，且可编程；-MicroMaster41

44、0150额定负载电流，持续时间60秒； 过电压、欠电压保护； 变频器、电机过热保护接地故障保护，短路保护 闭锁电机保护，防止失速保护保护功能保护功能 Date: 2022-7-5 Page: 63 FR-F540系列变频器系列变频器 FR-A540(L)变频器变频器 FR-E520(S)系列变频器系列变频器 FR-F700系列变频器系列变频器 FR-V540L系列变频器系列变频器 Date: 2022-7-5 Page: 64 1. 功率范围：0.4800KW（3相380V）2. 采用先进磁通矢量控制方式，调速比可达1：120（0.5-60Hz）3. 可拆卸式风扇和接线端子，维护方便。4. 柔

45、性PWM，实现更低噪音运行。5. 内置RS485通信口，并可支持各种常用的现场。6. PID等多种功能适合各种应用场合。FRA540（L） 1功率范围：0.47.5KW（三相380V，FRE540系列）0.47.5KW（三相220V，FRE520系列）0.42.2KW（单相220V，FRE520S系列）2 用磁通矢量控制，实现1Hz运行150%转矩输出。3 ID，15段速度等功能选择。4 内置RS485通信口。5 柔性PWM，实现更低噪音运行。6 可选择FRPA0202简易型面板或FRPU04CH型LCD显示面板。小型、高性能小型、高性能FRE500Date: 2022-7-5 Page: 6

46、5 1容量范围：1.5KW250KW（3相380VFRV540(L)）2适合技术要求应用场合，例如：电梯、印刷机械/造纸机械（张力控制），卷绕机械，轧钢机械（速度/转矩协调控制）。3控制方法：闭环矢量控制4调速范围：1：15000-1500rpm速度范围内可以实现100%恒力矩输出。FRV500矢量控制器矢量控制器Date: 2022-7-5 Page: 66日立日立 L100系列系列变频器变频器 日立日立L300P系列系列变频器变频器 日立日立 SJ100系列系列变频器变频器 日立日立 SJ300系列系列变频器变频器 Date: 2022-7-5 Page: 67日立日立L300P系列变频器

47、系列变频器l风机水泵专用变频（11KW-132KW）l自动节能运行功能l瞬时停电重启动l电网电压自动稳压，保持输出稳定 l操作面板标准内置可调电位器，面板可观测输入功率l智能输入/输出端子可分配多种功能l内置PID功能及3线运行功能 日立日立 SJ100系列变频器系列变频器l矢量型变频（0.2KW-7.5KW）lISPM专利技术，集成了驱动电机的功率器件和控制电路元件l抗电磁干扰能力强l速度调节旋钮标准内置l电机参数自整定，具有两套电机参数l200%起动力矩l电网电压自动稳压，保持输出稳定l瞬时失电重起动 Date: 2022-7-5 Page: 68日立日立 SJ300系列变频器系列变频器l

48、高性能矢量型变频（0.75KW-132KW）l32位日立SuperH（SH4）微处理器l0.5HZ时200%起动转矩l0HZ时150%停止维持转矩（小1级电机）l模糊运行自动设定最佳加减速时间l具有专利技术的无速度传感器矢量控制l2台电机同时无速度传感器矢量控制运行l电机常数在/离线自整定l“实时，滞时补偿”实现低速平滑运行Date: 2022-7-5 Page: 69 ABB变频器变频器ACS400系列系列 Date: 2022-7-5 Page: 70ACS400变频器在2.2-37KW的功率范围内：节约能源，控制准确,安全可靠,铸铝件和塑料件的使用,保证了足够的加工精度,ACS400预置

49、了九种应用宏.主电源：230500V50/60HZ 控制电源：115230V.在励磁部分中采用了最新的IGBT控制技术，不再需要磁场电压匹配变压器，由于磁场部分采用了三相进线供电方式， 且直接取自为电枢供电的三相电源，因而DCS 400不再需要单独的磁场电源进线，DCS 400的典型调试时间为15分钟。Date: 2022-7-5 Page: 71三垦变频器三垦变频器SHF/SPF系列系列 三垦最新迷你型三垦最新迷你型变频器变频器 （EF、ES、ET系系列）列） 东芝东芝VF-A7变频器变频器 LG IG5 变频器变频器 其它厂家品牌变频器其它厂家品牌变频器Date: 2022-7-5 Pag

50、e: 72台达台达F系列系列-风机水泵专用型交流马达驱动器风机水泵专用型交流马达驱动器安川安川 Varispeed G7变频器变频器台安台安 N2系列系列 - 泛用型交流变频器泛用型交流变频器东元东元 7200MA系列系列 变频器变频器富士电机变频器系列一般工业用富士电机变频器系列一般工业用G11S系列变频器系列变频器富士电机变频器系列风机泵类专用富士电机变频器系列风机泵类专用P11S系列变频器系列变频器富士电机变频器系列电梯专用富士电机变频器系列电梯专用G11-UD系列变频器系列变频器富士电机变频器系列高性能矢量控制型变频器富士电机变频器系列高性能矢量控制型变频器VG7-UD系列变频器系列变

51、频器富士电机变频器系列强功能、小型化、矢量控制富士电机变频器系列强功能、小型化、矢量控制E11S系列变频器系列变频器富士电机变频器系列紧凑型通用变频富士电机变频器系列紧凑型通用变频MINI系列变频器系列变频器其它厂家品牌变频器其它厂家品牌变频器Date: 2022-7-5 Page: 73变频器的变频器的安装与接线安装与接线 Date: 2022-7-5 Page: 74FRA540三菱变频器三菱变频器FRA540三菱变频器接线端子的介绍三菱变频器接线端子的介绍1输入端子R、S、T接三相电源；2输出端子U、V、W接电动机；3控制端子Date: 2022-7-5 Page: 75FRA540三菱

52、变频器三菱变频器-开关量控制端子开关量控制端子Date: 2022-7-5 Page: 76FRA540三菱变频器三菱变频器模拟量控制端子模拟量控制端子Date: 2022-7-5 Page: 77变频器基本参数介绍变频器基本参数介绍以三菱以三菱FR系列变频器为例系列变频器为例1. 转矩提升 Pr.0 030%2. 上限频率 Pr.1 0120Hz3. 下限频率 Pr.2 0120Hz4. 多段速度设定(高) Pr.4 0400Hz5. 多段速度设定(中) Pr.5 0400Hz6. 多段速度设定(低) Pr.6 0400Hz7. 加速时间 Pr.7 03600s/0360s8. 减速时间 P

53、r.8 03600s/0360s9. 电子过流保护 Pr.9 0500A10. 启动频率 Pr.13 060Hz11. 点动频率 Pr.15 0400Hz Date: 2022-7-5 Page: 7812. 点动加、减速时间 Pr.16 03600s/0360s13. 加、减速基准频率 Pr.20 1400Hz14. 加、减速曲线选择 Pr.29 0,1,2,315. 操作模式选择 Pr.79 0816. 基波频率 Pr.3 0400Hz17. 基波频率电压 Pr.19 01000V, 8888 , 999918. 多段速度设定 Pr.24-Pr.27 0400Hz, 999919. 直流制

54、动动作频率 Pr.10 0120Hz, 999920. 直流制动动作时间 Pr.11 010s, 888821. 直流制动动作电压 Pr.12 030% Pr.79 用于选择变频器的操作模式。 用外部信号操作(外部操作模式),用操作(PU 操作模式),PU操作和外部操作组合和计算机通讯操作。Date: 2022-7-5 Page: 79Pr.79 操作模式选择操作模式选择Date: 2022-7-5 Page: 80变频器典型应用实例变频器典型应用实例 （以三菱（以三菱FR系列变频器为例）系列变频器为例） 一、一、 PU运行操作运行操作（以40HZ运行频率为例）1、技术要求：（1）清除操作（根

55、据要求进行用户清除）。（2）参数设定。设定Pr.1、Pr.2、Pr.7、Pr.8、Pr.9、Pr.13、Pr.15、Pr.79（根据提供的参数值进行设定）。（3）运行频率设定（根据要求进行）。（4）PU单元正反转及停止的运行操作。 1）指定频率F1，根据此频率进行频率设定，然后进行PU1单元正、反转及停止的运行操作； 2）指定运行修改频率F2，根据此频率在运行中进行频率修改。（5）PU点动操作。在PU单元上进行正、反转点动操作。上限频率 Pr.1=50下限频率Pr.2=0加速时间Pr.7=4减速时间Pr.8=2电子过流保护Pr.9=2 启动频率Pr.13=0.5点动频率Pr.15=10操作模式

56、选择Pr.79=1Date: 2022-7-5 Page: 812、变频器接线： 3、变频器操作： Date: 2022-7-5 Page: 82二、外部运行操作二、外部运行操作1、技术要求：（1）根据要求进行清除操作。（2）参数设定。设定Pr.1 Pr.2 Pr.7 Pr.8 Pr.9 Pr.13 Pr.15 Pr.79（根据提供的参数数据进行参数设定。）（3）按图接线。（4）正反转及停止的运行操作。（5）点动操作。在外部接线端子上进行正、反转点动操作。（6）操作步骤：将PR.79设为2或0（选外部操作上限频率 Pr.1=50下限频率Pr.2=0加速时间Pr.7=4减速时间Pr.8=2电子过

57、流保护Pr.9=2 启动频率Pr.13=0.5点动频率Pr.15=10操作模式选择Pr.79=2Date: 2022-7-5 Page: 832、变频器接线： 3、变频器操作： STFSTRSD1025(a)STOPSTFSTRSD1025(b) 外部连续运行外部连续运行（1）用按纽，按图b接线；用不复位的开关则按图a接线。（2）接通SD-STF, 转动电位器，电机正向加速运转； 接通SD-STR, 转动电位器，电机反向加速运转； SD与两个同时接通，电机停。（3）注意不能用PU面板上的STOP键停止，断开SD的连线即可停止运行。 外部点动运行外部点动运行 接通SD与JOG，此时，变频器处于外

58、部点动状态，运行频率由Pr.15决定，加、减速时间由Pr.16决定（如Pr.163），在此前提下： 接通SD与STF, 电机正向点动； 接通SD与STR, 电机反向点动。Date: 2022-7-5 Page: 84三、组合操作三、组合操作1. 技术要求：(1) 根据要求进行清除参数操作（用户清除）。(2) 参数设定，设定Pr.1、Pr.2、Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.7、Pr.8、Pr.9、Pr.13、Pr.79参数。运行操作。设PR.79=3, 此时，EXT和PU灯同亮，属于外部接线控制启动停止，操作单元设定运行频率的情况。2. 按图接线。3.操作步骤：(1) 外部接线控制，操作单

59、元设定频率(2) 多段速度运行FRA540三菱变频器共有16种速度，这里只给出常用的七种速度。简称七段速。1) 各段速度对应的参数号如表2-32) 接线端子与各段速度组合，如图216所示。 Date: 2022-7-5 Page: 85(2) 多段速度运行FRA540三菱变频器共有16种速度，常用的七种速度。简称七段速。1) 各段速度对应的参数号如表2) 接线端子与各段速度组合，如图所示。 表2-3输入端子状态RHRMRLRM RLRH RLRH RMRH RM RL参数号Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27端子组合状态及其相应速度图Date: 2022-7-5 P

60、age: 86四、四、PLC控制变频器运行控制变频器运行1、技术要求：（1）根据要求进行清除操作。（2）参数设定。设定Pr.1 Pr.2 Pr.7 Pr.8 Pr.9 Pr.13 Pr.15 Pr.79（根据提供的参数数据进行参数设定。）（3）按图接线。将PR.79设为2或0（选外部操作）2、说明：（1）PLC给出正反转启动信号（2）PLC给出多段速信号（3）PLC给出主速度频率信号（420mA模拟量信号）（4）返回给PLC变频器故障信号（5）返回给PLC变频器运行状态信号（6）返回给PLC实际运行频率（或者速度）信号Date: 2022-7-5 Page: 87Date: 2022-7-5