变频器文档格式.docx

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SPWM变频器不受负载大小影响，动态响应快，输出波形好，因而电机脉动转矩小，调速范围宽，应用广泛。

1、SPWM调制波的产生：

SPWM调制的控制信号为幅值和频率均可调的正弦波，载波信号为三角波，输出的调制波是等幅不等宽的脉冲序列。

有单极性和双极性两种。

双极性脉宽调制方法的特征是控制信号与载波信号均为双极性信号。

其正弦波控制信号为变频变幅的三相对称普通正弦波ua、ub、uc，其载波信号ut为双极性三角波，如图4—28a所示。

结合图4—28，以u相为例，其调制规律为：

不

分正负半周，只要ua>

ut，就导通V1，封锁V4；

只要ua<

ut，就封锁V1，导通V4。

双极性SPWM方式下的调制波形如图4～28b所示。

2、驱动电路在变频调速系统中，可以采用GTR、GTO、IGBT等各种功率开关器件组成主电路，其控制电路无论是模拟式的还是微机控制式的，都需要适当的功率接口来连接控制电路与主电路。

大功率晶体管的基极驱动电路有分立元件的驱动电路和集成模块化驱动电路两种。

二、通用变频器

在数控机床主轴交流电动机驱动中，广泛使用通用变频器进行驱动。

所谓“通用”包含两方面的含义：

一是可以和通用的异步电动机配套应用；

二是具有多种可供选择的功能，可适应各种不同性质的负载。

通用变频器控制正弦波的产生是以恒电压频率比（U／f）保持磁通不变为基础的，再经SPWM调制驱动主电路，以产生U、V、W三相交流电驱动三相交流异步电动机，图4—29所示为通用变频器的组成框图。

在图4-29中，R0的作用是限制起动时的大电流。

合上电源后，R0接入，以限止起动电流。

经延时，触点KA闭合或晶闸管VT导通（图中虚线部分），将R0短路，避免造成附加损耗。

Rb为能耗制动电阻，制动时，异步电动机进入发电状态，通过逆变器的续流二极管向电容C反向充电，当中间直流回路电压（P、N点之间电压，通称泵升电压）升高到一定限制值时，通过泵升限制电路使开关器件Vb导通，电容C向Rb放电，这样将电动机释放的动能消耗在制动电阻Rb上。

为便于散热，制动电阻常作为附件单独装在变频器外。

变频器中的定子电流和直流回路电流检测一方面用于补偿在不同频率下的定子电压，另一方面用于过载保护。

控制电路中的单片微机一方面根据设定的数据，经运算输出控制正弦波信号，经SPWM的调制，由驱动电路驱动6个大功率晶体管的基极，产生三相交流电压U、V、W驱动三相交流电动机运转，SPWM的调制和驱动电路可采用前述的PWM大规模集成电路和集成化驱动模块；

另一方面，单片微机通过对各种信号进行处理，在显示器中显示变频器的运行状态，必要时可通过接口将信号取出作进一步处理。

图4-30所示为三菱FR—A500系列变频器的配置及接线端子。

该变频器既可以通过2、5端，用CNC输出的模拟速度控制信号来控制电动机的转速，也可通过拨码开关的编码输出（BCD码或格雷码）或CNC的数字信号输出至RH、RM和RL端，通过变频器的参数设置，实现从最低速到最高速的调速控制。

变频器电源侧电流电抗器的作用是减小输入电流的高次谐波，直流电抗器的作用是功率因素校正。

为防止变频器对周围控制设备的干扰，必要时在电源侧选用无线电干扰（RFI）抑制电抗器。

通用变频器控制异步电动机调速时，最大转矩随着定子电流频率的降低而减小，低频时，若最大转矩太小，将限制调速系统的带载能力。

如果对驱动的动、静态调速性能要求较高，则必须采用矢量控制变频调速的方法。

三、矢量变换变频调速

四、矢量变换SPWM变频调速实例

1、西门子6SC650系列交流主轴驱动装置

（1）控制回路：

这是一个具有转速调节和电流调节，无磁通调节的控制系统，采用磁场