1、变频器的基本工作原理变频器的基本工作原理交直交变频器的基本工作原理交直交变频器的基本工作原理通用变频器的面板结构通用变频器的面板结构通用变频器的接线端子通用变频器的接线端子交直交变频器的基本工作原理交直交变频器的基本工作原理变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变变频器的功能就是将频率、电压都固定的交流电源变成频率、电压都连续可调的三相交流电源。按照变换环节有无直流成频率、电压都连续可调的三相交流电源。按照变换环节有无直流环节可以分为交交变频器和交直交变频器。环节可以分为交交变频器和交直交变频器。1.1.1 交直交变频器的主电路交直交变频器的主电路 交直交变频器的主电路如图交直交变频器的
2、主电路如图1.1.1所示。可以分为以下所示。可以分为以下 几部分：几部分：1、整流电路、整流电路交直部分整流电路通常由二极管或可控硅构成的交直部分整流电路通常由二极管或可控硅构成的桥式电路组成。根据输入电源的不同，分为单相桥式整流电路和三桥式电路组成。根据输入电源的不同，分为单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。我国常用的小功率的变频器多数为单相相桥式整流电路。我国常用的小功率的变频器多数为单相220V输入输入，较大功率的变频器多数为三相，较大功率的变频器多数为三相380V（线电压）输入。（线电压）输入。VT1VT3VT5VT2VT4VT6OCAB整流电路 滤波电路 逆变电路图1.1.1 变频器
3、的主电路UdZA 三相电源ZBZC2、中间环节、中间环节滤波电路滤波电路 根据贮能元件不同，可分为电容滤波和电根据贮能元件不同，可分为电容滤波和电感滤波两种。由于电容两端的电压不能突变，流过感滤波两种。由于电容两端的电压不能突变，流过电感的电流不能突变，所以用电容滤波就构成电压电感的电流不能突变，所以用电容滤波就构成电压源型变频器，用电感滤波就构成电流源型变频器。源型变频器，用电感滤波就构成电流源型变频器。3、逆变电路、逆变电路直交部分直交部分 逆变电路是交直交变频器的核心部分，逆变电路是交直交变频器的核心部分，其中其中6个三极管按其导通顺序分别用个三极管按其导通顺序分别用 VT1VT6表示表
4、示，及及三极管反向并联的二极管起续流作用。三极管反向并联的二极管起续流作用。按每个三极管的导通电角度又分为按每个三极管的导通电角度又分为120导导通型和通型和180导通型两种类型。导通型两种类型。逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是彼此相差逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是彼此相差120的交流电压，即实现了从直流电到交流电的逆变。输出电压的频率取的交流电压，即实现了从直流电到交流电的逆变。输出电压的频率取决于逆变器开关器件的切换频率，达到了变频的目的。决于逆变器开关器件的切换频率，达到了变频的目的。实际逆变电路除了基本元件三极管和续流二极管外，还有保护实际逆变电路除了
5、基本元件三极管和续流二极管外，还有保护半导体元件的缓冲电路，三极管也可以用门极可关断晶闸管代替。半导体元件的缓冲电路，三极管也可以用门极可关断晶闸管代替。1.1.2 SPWM控制技术原理控制技术原理 我们期望通用变频器的输出电压波形是纯粹的正弦波形，但就我们期望通用变频器的输出电压波形是纯粹的正弦波形，但就目前技术而言，还不能制造功率大、体积小、输出波形如同正弦波发目前技术而言，还不能制造功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生器那样标准的可变频变压的逆变器。目前技术很容易实现的一种方生器那样标准的可变频变压的逆变器。目前技术很容易实现的一种方法是：逆变器的输出波形是一系列等幅不等宽的矩形脉冲波
6、形，这些法是：逆变器的输出波形是一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，这些波型及正弦波等效，如图波型及正弦波等效，如图1.1.10所示。所示。12t12ttUmsint图1.1.10 单极式SPWM电压波形u 虽然虽然SPWM电压波形电压波形及及正弦波相差甚远，但由于变正弦波相差甚远，但由于变频器的负载是电感性负载电动机，而流过电感的电流频器的负载是电感性负载电动机，而流过电感的电流是不能突变的，当把调制频率为几是不能突变的，当把调制频率为几kHz的的SPWM电压电压波形加到电动机时，其电流波形就是比较好的正弦波波形加到电动机时，其电流波形就是比较好的正弦波了。了。1.1.3 通用变频器电压与频率的
7、关系通用变频器电压与频率的关系 为了充分利用电机铁心，为了充分利用电机铁心，发挥电机转矩的最佳性能，发挥电机转矩的最佳性能，适合各种不同种类的负载，适合各种不同种类的负载，通用变频器电压与频率之间通用变频器电压与频率之间的关系如图的关系如图1.1.11所示。所示。UfnPL额定电压基频图1.1.11 电压与频率之间的关系1 1、基频以下调速、基频以下调速在基频（额定频率）以下调速，电压和频率同时变在基频（额定频率）以下调速，电压和频率同时变化，但变化的曲线不同，需要在使用变频器时，化，但变化的曲线不同，需要在使用变频器时，根据负载的性质设定。根据负载的性质设定。（1 1）曲线）曲线n n 对于
8、曲线对于曲线n n，U/f=U/f=常数，属于恒压频比控制方常数，属于恒压频比控制方式，适合于恒转矩负载。式，适合于恒转矩负载。（2 2）曲线）曲线L L 曲线曲线L L也适合于恒转矩负载，但频率为零时，电也适合于恒转矩负载，但频率为零时，电压不为零，在电机并联使用或某些特殊电机选用压不为零，在电机并联使用或某些特殊电机选用曲线曲线L L。（3 3）曲线）曲线P P 曲线曲线P P适合于可变转矩负载，主要用于泵类负载适合于可变转矩负载，主要用于泵类负载和风机负载和风机负载2、基频以上调速、基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以从基频往上增高，但电压在基频以上调速时，频率可以从基频往上增高，但
9、电压U却始终却始终保持为额定电压，输出功率基本保持不变。所以，在基频以上变频调速保持为额定电压，输出功率基本保持不变。所以，在基频以上变频调速属于恒功率调速。属于恒功率调速。由此可见，通用变频器属于变压变频由此可见，通用变频器属于变压变频(VVVF)装置，其中装置，其中VVVF是是英文英文Variable Voltage Variable Frequency的缩写。这是通用变频器工的缩写。这是通用变频器工作的最基本方式，也是设计变频器时所满足的最基本要求。作的最基本方式，也是设计变频器时所满足的最基本要求。通用变频器的面板结构 尽管生产变频器的厂家不同，型号各异，但其面板结构大致相同。图1.4
10、.1是施耐德Altivar31变频器的面板结构。主要部分的作用为：.ESCENTSTOPRESETRUNRUNEERCANAltivar31红色LED直流总线接通选择以前的菜单或参数或增大显示值选择下一菜单或参数，或减小显示值给定电位器，如果CtL菜单中的Fr1参数设置为AIP时激活RUN按键，电动机正向模式接通控制，如果I/O菜单中的tCC参数设置为LOC时激活2个CAN总线接通状态LED退出菜单或参数，或清除显示值，以恢复以前的显示值进入某一菜单或参数，或对显示参数或显示值进行储存STOP/RESET键用于故障复位可用于控制电动机停车，如果I/O菜单中的参数tCC没有设置为LOC，为斜坡停
11、车模式，但如果过程中有注入制动，就会产生自由停车图1.4.1 Altivar31变频器操作面板4个7段显示器 1 1、给定电位器、给定电位器如果如果CtLCtL菜单中的菜单中的Fr1Fr1参数或参数或Fr2Fr2参数设置为参数设置为AIPAIP时激活，此时通过调节该电时激活，此时通过调节该电位器升降速，目前多数变频器没有该电位器，而是通过、键升降速。位器升降速，目前多数变频器没有该电位器，而是通过、键升降速。2 2、键、键在选择菜单或参数时，选择上面的菜单或参数；调整参数时，增大显示值在选择菜单或参数时，选择上面的菜单或参数；调整参数时，增大显示值。3 3、键、键在选择菜单或参数时，选择下一菜
12、单或参数；调整参数时，减小显示值。在选择菜单或参数时，选择下一菜单或参数；调整参数时，减小显示值。4 4、ESCESC键键退出菜单或参数，或清除显示值，以恢复以前的显示值。在设置参数时，退出菜单或参数，或清除显示值，以恢复以前的显示值。在设置参数时，如果不希望对新设置的参数进行储存，而保留以前的数值，按此键返回即如果不希望对新设置的参数进行储存，而保留以前的数值，按此键返回即可。可。5、ENT键键在设置菜单或参数时，按在设置菜单或参数时，按ENT键进入某一菜单或参数；设置完毕，对显键进入某一菜单或参数；设置完毕，对显示参数或显示值进行储存，此时要按住示参数或显示值进行储存，此时要按住ENT键直
13、至显示参数或数值闪烁键直至显示参数或数值闪烁为止，有些参数或数值可以立即储存，而有些参数或数值需要按住为止，有些参数或数值可以立即储存，而有些参数或数值需要按住ENT键键2秒以上才能储存。秒以上才能储存。6、RUN键键如果设置为本机控制（如果设置为本机控制（I/O菜单中的菜单中的tCC参数设置为参数设置为LOC），按一下），按一下RUN键，电动机正向模式运行；如果设置为键，电动机正向模式运行；如果设置为2线或线或3线控制该键不起作用。线控制该键不起作用。7、STOP/RESET键键如果设置为本机控制，在变频器运行状态，用该键停车；如果设置为如果设置为本机控制，在变频器运行状态，用该键停车；如果
14、设置为2线或线或3线控制，当线控制，当CtL菜单中的菜单中的PSt参数设置为参数设置为yES时该键具有优先停车时该键具有优先停车权，权，PSt参数设置为参数设置为nO时该键不起作用；时该键不起作用；在变频器非运行状态，出现故障且已修复时，用该键复位。在变频器非运行状态，出现故障且已修复时，用该键复位。8、液晶显示器、液晶显示器4个个7段显示，可显示的内容主要有：段显示，可显示的内容主要有：（1）在参数设置时，显示菜单或参数。共有）在参数设置时，显示菜单或参数。共有8个一级菜单，分别为设置菜单个一级菜单，分别为设置菜单SEt、电机菜单、电机菜单drC、输入输出菜单、输入输出菜单I-O、控制菜单、
15、控制菜单CtL、功能菜单、功能菜单FUn、故障、故障菜单菜单FLt、通信菜单、通信菜单COM和显示菜单和显示菜单SUP。有些菜单下面还有二级菜单，菜。有些菜单下面还有二级菜单，菜单下面是参数。菜单后面带单下面是参数。菜单后面带“”，参数不带，参数不带“”。如。如“CtL-”是菜单，是菜单，而而“ACC”是参数。在下面的教材中，是参数。在下面的教材中，“FunPSSSP2”说明说明“FUn”是一级菜单，是一级菜单，“PSS”是一级菜单是一级菜单“FUn”下的二级菜单，下的二级菜单，“SP2”是二级是二级菜单菜单“PSS”下的参数；下的参数；“FunPSSSP210Hz”说明参数说明参数“SP2”
16、设设置为置为10Hz。（2）变频器运行时，显示运行状态）变频器运行时，显示运行状态,可显示电机频率、电机电流、电机功率可显示电机频率、电机电流、电机功率、线电压、变频器热态等，具体显示内容根据需要设置。、线电压、变频器热态等，具体显示内容根据需要设置。在变频器非运行状态，出现故障且已修复时，用该键复位。在变频器非运行状态，出现故障且已修复时，用该键复位。8、液晶显示器、液晶显示器4个个7段显示，可显示的内容主要有：段显示，可显示的内容主要有：（1）在参数设置时，显示菜单或参数。共有）在参数设置时，显示菜单或参数。共有8个一级菜单，分别为设置菜单个一级菜单，分别为设置菜单SEt、电机菜单、电机菜
17、单drC、输入输出菜单、输入输出菜单I-O、控制菜单、控制菜单CtL、功能菜单、功能菜单FUn、故障、故障菜单菜单FLt、通信菜单、通信菜单COM和显示菜单和显示菜单SUP。有些菜单下面还有二级菜单，菜。有些菜单下面还有二级菜单，菜单下面是参数。菜单后面带单下面是参数。菜单后面带“”，参数不带，参数不带“”。如。如“CtL-”是菜单，是菜单，而而“ACC”是参数。在下面的教材中，是参数。在下面的教材中，“FunPSSSP2”说明说明“FUn”是一级菜单，是一级菜单，“PSS”是一级菜单是一级菜单“FUn”下的二级菜单，下的二级菜单，“SP2”是二级是二级菜单菜单“PSS”下的参数；下的参数；“
18、FunPSSSP210Hz”说明参数说明参数“SP2”设设置为置为10Hz。（2）变频器运行时，显示运行状态）变频器运行时，显示运行状态,可显示电机频率、电机电流、电机功率可显示电机频率、电机电流、电机功率、线电压、变频器热态等，具体显示内容根据需要设置。、线电压、变频器热态等，具体显示内容根据需要设置。通用变频器的接线端子通用变频器的接线端子 通用变频器的接线端子通用变频器的接线端子 变频器能把电压、频率固定的交流电变换成电压、频率连续可变频器能把电压、频率固定的交流电变换成电压、频率连续可调的交流电。变频器及外界的联系靠接线端子相连，接线端子又分主调的交流电。变频器及外界的联系靠接线端子相
19、连，接线端子又分主端子和控制端子。端子和控制端子。1.5.1 变频器主端子变频器主端子变频器的输入端分为三相输入和单相输入两种，而输出端均为三相输变频器的输入端分为三相输入和单相输入两种，而输出端均为三相输出，三相输入的主端子如图出，三相输入的主端子如图1.5.1所示，单相输入的主端子如图所示，单相输入的主端子如图1.5.2所示所示变频器在出厂时，已将“PO”和“PA/+”两个端子用短路片接在一起，通常不能断开，但在使用外接电抗器时，拆下短路片接电抗器。“PB”和“PA/+”接内部制动电阻，需要使用外接制动电阻时，应先拆下内部接线，这两个端子接制动电阻。一般情况下，“PO”、“PA/+”、“P
20、B”、“PC/-”4个端子不需要接线，且出厂时的接线也不要拆。R/L1 S/L2 T/L3PO PA/+PB PC/-U/T1 V/T2 W/T3图1.5.1 三相输入变频器主端子R/L1 S/L2 PO PA/+PB PC/-U/T1 V/T2 W/T3图1.5.2 单相输入变频器主端子端端 子子功功 能能备备 注注接地端子 接地线，不能与电源零线相接R/L1、S/L2单相电源对于单相输入变频器R/L1、S/L2、T/L3三相电源对于三相输入变频器，不分相序PO直流母线“”极性，接外部电抗器出厂时已短接PA/+接制动电阻、电抗器PB接制动电阻PC/-直流母线“”极性U/T1、V/T2、W/T
21、3接三相异步电动机 有相序之分变频器控制端子变频器控制端子 Altivar31变频器控制端子。在实验台中变频器控制端子。在实验台中各控制端子均已引出到实验台的面板上。各控制端子均已引出到实验台的面板上。此外在变频器的下方还有此外在变频器的下方还有6个按钮开关，供个按钮开关，供6个逻辑输入端使用。这些按钮带自锁功能个逻辑输入端使用。这些按钮带自锁功能，只接了，只接了1个触点，按下接通，弹起断开。个触点，按下接通，弹起断开。控制端子的接线如图控制端子的接线如图1.5.5所示。图中逻所示。图中逻辑输入端的触点可以是按钮，但用得更多辑输入端的触点可以是按钮，但用得更多的是中间继电器、交流接触器的触点或
22、其的是中间继电器、交流接触器的触点或其它低压电器的触点，也可以是它低压电器的触点，也可以是PLC输出触输出触点。点。R1A R1C R1B R2A R2CCLI LI1 LI2 LI3 LI4 LI5 LI6 24V+10V AI1 COM AI3 AI2 AOV AOC模拟电流模拟电压模拟电压输出模拟电流输出图1.5.5 控制端子的接线示意图 施耐德Altivar31变频器的模拟输入、模拟输出的公共端都是COM，逻辑输入的公共端CLI出厂时已经及COM接在一起。而许多其它品牌的变频器各部分的公共端子不相同。使用时特别注意。在图1.5.5中，各逻辑输入端子经触点与24V相接，这实际上是变频器内部逻辑输入开关打在SINK位置，逻辑输入的公共端CLI与公共地线COM相接，这是变频器出厂的默认接法，如图1.5.6（a）所示。我们也可以把逻辑输入端子经触点与地短接，这时只需将变频器内部逻辑输入开关打在SOURCE位置即可，此时CLI与24V相接，如图1.5.6（c）所示。逻辑输入开关也可以打在中间CLI位置，如图1.5.6（b），此时变频器的CLI端子必须接线。谢谢！
