InverterPromotion-Trainning变频器提高级解析课件.ppt

1、SCMC WUHAN PLANT-200810SCMC WUHAN PLANT-200810电气传动基础知识电气传动基础知识电气传动系统工作原理电气传动系统工作原理l速度模式：以保持转速恒定为目的，如常规调速系统（电梯、各类生产线）。控制设 备根据速度要求自动调整电机转矩适应外部的负载变化，恒速时电机转矩 肯定等于负载转矩l转矩模式 以控制电机转矩恒定为目的，如：开卷/收卷，恒速时电机转矩肯定等于 负载转矩，但电机的运转速度不确定。如果电机转矩始终大于负载转矩，则速度持续上升直至设备限速或损坏 如果电机转矩始终小于负载转矩，则速度为0或最低（下限）速度 为保证系统安全，必须额外考虑限速或超速保

2、护dnT电机力矩T负载阻力dtJT电机转矩T负载转矩 MT电机转矩T负载转矩中间传动机构终端机械SCMC WUHAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识交流电气传动系统的发展历程交流电气传动系统的发展历程交流异步电机的机械特性公式交流异步电机的机械特性公式 n60f/p(1-s)n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 s：转差率 T：电机力矩N：速度n0负载1异步机机械特性负载2交流同步电机的机械特性公式交流同步电机的机械特性公式 n60f/p n：电机转速 f：给电机供电的交流电频率 p：电机极对数 n0负载1负载2T：电机力矩同步机机械特性SCMC WU

3、HAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理调制解调器调制解调器 调制解调器 的英文是MODEM，其作用是利用模拟信号传输线路传输数字信号。电子信号分两种，一种是“模拟信号”，一种是“数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时，就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做“调制”。

4、当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个“翻译”,这个过程叫作“解调”。合起来就是“调制解调”。SCMC WUHAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识简要工作原理简要工作原理SPWM调制载波PWMPWM（Pulse Width ModurationPulse Width Moduration）调制）调制lPWM调制是：利用半导体开关器件的导通和关断把直流电压调制成电压可变、频 率可变的电压脉冲列。lSPWM调制是：采用三角波和正弦波相交获得的PWM波形直接控制各个开关可以

5、得 到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压，能获 得理想的控制效果：输出电流近似正弦l载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同lGTR变频器由于开关频率太低，电机噪声较大，IGBT有效的解决了这个问题SCMC WUHAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识控制算法控制算法交流调速的控制核心是：只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果V/FV/F控制控制简单实用，性能一般，使用最为广泛l只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例:对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则

6、 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304Vl低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高矢量控制矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚l模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电 流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算 机技术迅速发展才真正大范围使用SCMC WUHAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识控制算法控制算法项目通用变频器高性能变频器控制算法V/F控制转矩提升同步机异步机控制算法基本相同开环矢量控制（无速度

7、传感器矢量控制）闭环矢量控制（有速度传感器矢量控制）异步机和同步机需要不同的控制算法调速范围1:401:100（开环矢量),1:1000(闭环矢量)启动转矩无要求180%0.5Hz（开环矢量)，200%0速(闭环矢量)稳速精度与转差有关（2-3%)0.5%(开环矢量)，0.05%(闭环矢量)转矩控制无有控制算法简单复杂电机参数不依赖电机参数，支持同时驱动不同类型不同功率的电机电机参数对控制性能的影响较大，一般只能驱动一台电机SCMC WUHAN PLANT-200810变频器基础知识变频器基础知识变频器关键技术指标变频器关键技术指标输入侧输入侧 额定工作电压：给变频器供电的额定工作电压，各国家

8、不完全一样。中国是220V/单相/50HZ或380V/3相/50HZ电压允许波动：限制变频器的最高和最低工作电压，避免损坏变频器 当电压超过最高值时变频器并没有保护能力频率波动范围：50/60Hz5输出侧输出侧 额定输出电压：变频器的最大输出电压，由额定工作电压决定额定电流：变频器能够长期输出的最大电流过载能力：变频器的输出电流允许超过额定电流的倍数和时间，由逆变 模块决定最大输出频率：变频器能够输出的最大工作频率频率精度：输出频率的准确度（相对于设定频率）频率分辩率：指给定运行频率的最小改变量防护等级防护等级 IP20(不防水）SCMC WUHAN PLANT-200810变频器的关键技术指

9、标变频器的关键技术指标 以以EMERSON 公司的变频器产品为例公司的变频器产品为例项目技术指标输入额定电压，频率三相，380V；50Hz/60Hz允许波动范围电压：320V460V；电压失衡率：3；频率：5输出电压；频率0380V；0Hz650Hz过载能力G型：150额定电流1分钟，200额定电流0.5秒；P型：110额定电流1分钟；150额定电流1秒起动转矩0.5Hz时180额定转矩环境使用场所室内，无尘埃、腐蚀性和可然性气体、油雾、水蒸汽等环境温度1040结构防护等级IP20安装方式壁挂式SCMC WUHAN PLANT-200810一般常见变频器的基本功能介绍一般常见变频器的基本功能介

10、绍启动方式启动方式从启动频率启动 变频器输出由0直接变化为启动频率对应的交流电压，而后在此基础上按照 加速曲线逐步提高输出频率和输出电压直到设定频率到达。注：启动频率不宜过大，否则会造成启动冲击或过流先制动后从启动频率再启动 变频器先给电机通脉冲直流，使电机保持在停止状态，然后再按照从启动 频率方式直接启动。注：一般应用在负载初始状态不确定的场合转速跟踪启动 直接将正在自由旋转的电机或负载由当前速度驱动到预定速度 注：非常适用于水泵的工频变频切换或重要设备的异常停机后的快速恢复SCMC WUHAN PLANT-200810一般常见变频器的基本功能介绍一般常见变频器的基本功能介绍停车方式停车方式

11、减速停车 变频器接到停止命令后按照减速时间对应曲线逐渐减小输出频率，到0后停机。注：这种方式最常用，当直流母线电压过高时会自动启动能耗制动，此时需 配置制动单元，否则会报减速过电压自由停车 变频器接到运行停止命令后，立刻中止输出，负载靠自然阻力停止。注：变频器故障时的停车方式就是自由停车减速直流制动停车 变频器接到运行停止命令后，按照减速时间对应曲线逐渐减少输出频率，当 到达某一预设频率，即开始直流制动（通脉冲直流）停车，防止电机爬行 注：对于大惯量负载或有定位要求的场合非常适用SCMC WUHAN PLANT-200810一般常见变频器的基本功能介绍一般常见变频器的基本功能介绍功能功能简介控

12、制算法交流电机的控制方案，包括V/F控制、增强V/F控制、矢量控制多段速用外部端子组合选择多个内部已预设的频率作为运行频率内置PID闭环控制必选功能PLC运行由用户自由编程的多段定时自动变速功能加减速曲线确定目标设备的加减速时间，有直线和S曲线两种跳跃频率为避免机械谐振特设的变频器不能长期稳定运行的指定频率带AVR根据电网电压自动调整输出电压自动限流电流超过预设值后变频器自动调整输出频率和电压防止跳闸过压失速加减速过程中直流母线电压过高后变频器自动停止加减速过流失速加减速过程中电流超过预设值后变频器自动停止加减速转速跟踪直接将正在自由旋转的电机由当前速度驱动到预定速度载频自动调整变频器根据噪声

13、和自身温度自动调整载频到最佳值音调调整改变电机发出的声音以适应现场要求SCMC WUHAN PLANT-200810可灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眠泵，最大实现7台变频固定泵和4 台循环泵方式 变频固定泵方式：有且只有一台泵变频运行，其他泵只能工频运行 循环泵方式：所有的泵都可以根据需求变频或工频运行l 支持6段压力运行，并能指定节假日压力，以适应供水压力的变化需求l 优化工频休眠泵和零流量停机功能，不用水自动停机，最大限度地节水节电l 内置时钟芯片，可实现泵定时启停和轮换，均衡工作时间，防止泵锈死l 内置消防控制功能，即使变频器故障时，仍能自动启动消防泵l 自带管网超/欠压、火警/水池

14、缺水等多种保护，保障供水安全；l 故障自动电话拨号功能，实现泵房无人职守运行。供水专用变频器供水专用变频器SCMC WUHAN PLANT-200810电梯专用变频器电梯专用变频器主要特点主要特点l采用TI公司最新DSP，工作时钟50MHz，高速处理l丰富灵活的可编程接口u 14路开关量输入,2路集电极开路输出，3路继电器输出u 2路模拟输入，分别作为速度源和称重输入u 内置编码器和分频接口，最大分频128 内置双PG接口和双编码器电源(12V/5V),支持业界常用编码器：异步：集电极开路/推挽/差动编码器 同步：不带串行通讯的SINCOS编码器和带UVW位置信号的正交增量型编码器l内置同步机

15、和异步机矢量控制算法l支持距离控制、多段速控制及模拟速度控制，自带楼层自学习功能l内置接触器抱闸功能l内置停电应急运行功能SCMC WUHAN PLANT-200810张力控制专用变频器张力控制专用变频器l硬件配置、功率等级矢量型变频器完全相同，在其基础上增加了张力控制功能l内置卷径计算功能，支持三种卷径计算方法u线速度计算u绕圈算法u外接卷径传感器l内置三种张力控制方式u开环张力模式，变频器工作在转矩模式下，必须选用编码器u闭环张力模式，变频器工作在转矩模式下，必须选用编码器u闭环张力速度模式，变频器工作在速度模式下，编码器可选l内置张力锥度控制l内置断带检测功能SCMC WUHAN PLA

16、NT-200810选配件选配件交流输入电抗器交流输入电抗器/直流电抗器作用直流电抗器作用l 高次谐波电流抑制l 抑制合闸等浪涌电压，保护变频器的输入电路l 抑制变频器上电时的尖峰电流l 抑制三相电压不平衡对变频器产生的影响（交流输入电抗器效果最好）l 提高功率因素（交流输入电抗器：0.9，直流电抗器：0.95），提高 供电变压器的利用率交流输出电抗器作用交流输出电抗器作用l 高次谐波电流抑制l 漏电流抑制l 降低电机噪声SCMC WUHAN PLANT-200810公司产品情况公司产品情况选配件选配件作用 通过TDS-PA01现场总线适配器能将艾默生变频器无缝接入任意支持PROFIBUS DP

17、 现场总线网络中，此时变频器作为一个从站（只被动接收主站命令，不能访问 其他任何站点），允许主站对变频器进行如下操作；l 向变频器发送控制命令，如：启动、停止、故障复位等l 修改变频器的输出频率，读取变频器的各种运行和状态参数l 修改变频器的功能码适用机型 TD2100、EV1000/EV2000、EV3100、TD3000、TD3300关键技术指标24VDC 供电，最高波特率12MBPSSCMC WUHAN PLANT-200810EVO-RC03EVO-RC03远程控制盒远程控制盒作用 我司独有通讯主站，支持MODBUS协议，可和我司多台变频器组网使用，组网的变 频器台数不超过32台主要控

18、制功能l 向变频器发送控制命令，如：启动、停止、故障复位等，l 修改变频器的输出频率，读取变频器的各种运行和状态参数l 修改变频器的功能码特点：较少的投入就可替代昂贵的PLC实现常用的通讯控制适用机型 EV1000/EV2000、EV3100关键技术指标 24VDC 供电，最高波特率38400bps，最大距离1000m公司产品情况公司产品情况选配件选配件SCMC WUHAN PLANT-200810变频器应用简介变频器应用简介变频器运行的两大要素变频器运行的两大要素运行给定运行给定运行命令运行命令l决定速度大小 （直接速度给定、多段速、PID结果）l决定电机的运行方向l决定变频器是启动还是停止

19、序号运行命令运行给定变频器状态1无运行命令停机2有正向或反向运行命令给定为0零速运行3有正向运行命令有非0给定正向运行4有反向运行命令有非0给定反向运行5有正向或反向运行命令给定由非0变为0减速而后保持零速运行4运行中直接方向命令切换有非0恒定给定减速到0后反向运行一个状态正常的变频器要运行，以下两个要素条件必须满足：SCMC WUHAN PLANT-200810变频器应用简介变频器应用简介键盘控制键盘控制工频电源外部延长电缆特点：l运行命令由键盘上的RUN和STOP决定l运行方向一般由变频器内部参数决定l运行给定由键盘修改特定功能码完成l方便快捷适用场合l在设备调试时广泛使用l应用在简单且实

20、时性不强的单机场合SCMC WUHAN PLANT-200810变频器应用简介变频器应用简介外部端子控制（单机）外部端子控制（单机）工频电源特点：l运行命令由外部启停按钮决定，通过变 频器外部端子FWD/REV决定运行方向l运行给定一般由外部模拟端子决定：PLC 模拟输出电位器l常与外部逻辑电路或PLC共同控制变频器适用场合l应用在实时性较强独立系统l使用范围最广 启动停止开关量端子模拟量端子SCMC WUHAN PLANT-200810变频器应用简介变频器应用简介外部端子控制（多机）外部端子控制（多机）工频电源启动停止工频电源速度给定使用场合：各类小型生产线或系统特点：l 实时性好l 调试维

21、护方便l 线路复杂，抗干扰 能力差 开关量端子模拟量端子开关量端子模拟量端子SCMC WUHAN PLANT-200810变频器应用简介变频器应用简介通讯控制通讯控制工频电源启动停止工频电源速度给定使用场合：各类中大型生产线或系统特点：l所有控制均通过通讯电缆l线路相对简单，自动化 水平高，信息交换量大l实时性好，抗扰能力强l为防止网络故障，特设独立急停功能l投入大，调试维护困难通讯接口通讯接口单根电缆人机界面通讯接口SCMC WUHAN PLANT-200810变频器选型变频器选型选型原则选型原则考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的。要准确选型，必须要把握以下几个

22、原则：l充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要 求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可l了解负载特性，如是通用场合，则需确定变频器是G型还是P型l了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。l确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该 电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器，考虑成本因素，如 选用的是通用变频器，则可以选择P型机l以下情况要考虑容量放大一档：1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场 3、目标负载波动大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定 5、绕线电机、同步电机或多极电

23、机（6极以上）SCMC WUHAN PLANT-200810变频器选型变频器选型选型原则选型原则充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则：l以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器民用场合，如：宾馆中央空调、电机功率大于55KW以上电网品质恶劣或容量偏小的场合如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机l以下情况要选用交流输出电抗器变频器到电机线路超过100米（一般原则）l以下情况一般要选用制动单元和制动电阻提升负载频繁快速加减速大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）SCMC WUHAN PLANT-200810EndEndThanks!