变频器 CEAC 报告Word格式.docx

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由式

（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。

变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

第二章变频器控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。

其控制方式经历了以下四代。

2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

因此人们又研究出矢量控制变频调速。

2.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式

它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。

经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；

通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；

将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。

但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

2.3矢量控制（VC）方式

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Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋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相当于与转矩成正比的电枢电流），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。

其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。

通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

2.4直接转矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。

该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。

目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。

它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；

它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

2.5矩阵式交—交控制方式

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。

其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。

为此，矩阵式交—交变频应运而生。

由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。

它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。

该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。

其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。

具体方法是：

——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

——自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；

——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；

——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（&

lt;

2ms），很高的速度精度（±

2％，无PG反馈），高转矩精度（&

＋3％）；

同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。

第三章变频器的基本构成

3.1变频器组成

变频器主要由主回路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制回路组成。

3.2主电路端子

端子符号

端子名称

说明

R、S、T

交流电源输入端子

连接工频电源，当使用功率因数变流器及公共直流母线变流器时不要连接任何东西

U、V、W

变频器输出端子

接三相笼型异步电动机

R1、S1

控制回路用电源

与交流电源端子R、S连接。

在保持异常显示和异常输出时或使用高功率因数变流器时，必须拆下R、R1和S、S1之间的短路片，从外部对该端子输入电源

P/+、PR

连接制动电阻

拆开端子PR、PX之间的短路片（7.5kW以下），在P/+、PR之间连接选件制动电阻器

P/+、N−

连接制动单元

连接制动单元或电源再生转换器单元及高功率因数变流器

P/+、P1

连接改善功率因数DC电抗器

对55kW以下产品请拆开端子P/+、P1间的短路片，连接直流电抗器

PR、PX

连接内部制动回路

用短路片将PX、PR间短路时（出厂设定），内部制动回路有效（7.5kW以下装有）

接地

变频器外壳接地用，必须接大地

3.3控制电路接线端子

变频器的控制端子分为：

控制输入端子、频率设定（模拟量输入）端子、继电器输出（异常输出）端子、集电极开路输出（状态检测）和模拟电压输出等五部分。

类型

端子记号

输入信号

启动及功能设定

STF

正转启动

STF信号处于ON为正转，处于OFF为停止

当STF和STR信号同时处于ON时，相当于给出停止指令

STR

反转启动

STR信号处于ON为反转，处于OFF为停止

STOP

启动自保持选择

使STOP信号处于ON，可以选择启动信号自保持

启动及功能

设定

RH、RM、RL

多段速度选择

用RH，RM和RL信号的组合可以选择多段速度

JOG

点动模式选择

JOG信号ON时选择点动运行，用启动信号（STF和STR）可以点动运行

RT

第2功能选择

RT信号ON时，第二功能选择。

设定了（第二转矩提升）（第2V/F，基底频率）时，也可以用RT信号处于ON时选择这些功能

MRS

输出停止

MRS信号为ON（20ms）时，变频器停止输出。

用电磁制动停止电动机时，用于断开变频器的输出

RES

复位

使端子RES信号处于ON（0.1s以上），然后断开，可用于解除保护回路动作的保持状态

AU

电流输入选择

只在端子AU信号处于ON时，变频器4端子才可用AC4～20mA作为频率设定信号

CS

瞬时停电再启动选择

CS信号预先处于ON，瞬时停电再恢复使变频器可自动启动。

但用这种运行方式时必须设定有关参数，因为出厂时设定为不能再启动

SD

公共输入端（漏型）

接点输入端子的公共端，AC24V，0.1A（PC）端子电源的输出公共端

模拟信号

频率

10E

频率设定用电源

DC10V，容许负荷电流10mA

按出厂设定状态连接频率设定电位器时，与端子10连接。

当连接到端子10E时，请改变端子2的输入规格

10

DC5V，容许负荷电流10mA

2

频率设定（电压）

DC0～5V（出厂设定）和DC0～10V的切换由Pr73进行控制

4

频率设定（电流）

DC4～20mA，20mA对应为最大输出频率。

只在端子AU信号处于ON时该输入的信号有效。

1

辅助频率设定

输入DC0～±

5V或DC0～±

10V时，端子2或4的频率设定信号与这个信号相加，用Pr73进行输入DC0～±

10V（出厂设定）的切换

5

频率设定公共端

频率信号设定端（2，1和4）和模拟输出端CA、AM的公共端子，请不要接大地

输出信号

接点

A1、B1、C1

继电器输出1（异常输出）

指示变频器因保护功能动作而输出停止的转换接点。

AC230V、0.3A，DC30V、0.3A，异常时：

B、C间不导通（A、C间导通），正常时：

B、C间导通（A、C间不导通）

A2、B2、C2

继电器输出1

1个继电器输出（常开/常闭）

集电极

开路

RUN

变频器正在运行

变频器输出频率为启动频率（出厂时为0.5Hz，可变更）以上时为低电平，正在停止或正在直流制动时为高电平*1。

容许负荷为DC24V，0.1A

SU

频率到达

输出频率达到设定频率的±

10%（出厂设定，可变更）时为低电平，正在加/减速或停止时为高电平*1。

OL

过负荷报警

当失速保护功能动作时为低电平，失速保护解除时为高电平*1。

IPF

瞬时停电

瞬时停电、电压不足保护动作时为低电平*1，容许负荷为DC24V，0.1A

FU

频率检测

输出频率为任意设定的检测频率以上时为低电平，以下时为高电平*1，容许负荷为DC24V，0.1A

SE

集电极开路输出公共端

端子RUN、SU、OL、IPF、FU的公共端子

模拟电流输出

CA

可以从多种监示项目中选一种作为输出*2，例如输出频率，输出信号与监示项目的大小成正比

容许负载阻抗200～450

输出信号DC0～20mA

模拟电压输出

AM

输出信号DC0～10V

容许负载电流1mA，分辨率8位

通信

RS485

PU端口

通过PU端口，进行RS485通信

TXD+

变频器传输端子

通过RS485端子，进行RS485通信

TXD−

RXD+

变频器接收端子

RXD−

SG

第四章通用变频器的运行模式与操作

运行模式

所谓运行操作模式是指输入变频器的启动指令及设定频率的场所。

变频器的运行操作模式有“外部操作模式”、“PU操作模式”、“组合操作模式”和“通信操作模式”。

4.1PU运行模式

通过操作面板按键进行变频器的启动指令和运行频率的操作，不需外接信号。

采用PU运行模式时，可通过设定

“运行操作模式选择”参数Pr79 

= 

或0来实现。

4.2外部运行模式

连接到端子板的外部操作信号（频率设定电位器，启动开关等）控制变频器的运行。

接通电源，STF/STR置ON，则开始运行。

采用外部运行模式时，可通过设定“运行操作模式选择”参数Pr79