变频器和软启动器的区别Word文档格式.docx

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通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。

区别：

（1）软启动器用于需降压启动和软停车的场合，电机的额定转速不变。

变频器用于需要调速，恒压的地方，频率决定额定转速。

软启动和变频器最大的区别就是变频器可以任意设定运行频率，而启动器只起到软起软停作用。

（2）变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。

因此变频器可以使电机以较小的启动电流，同时使电机启动转矩达到其最大转矩，即变频器可以启动重载负荷。

　　软启动只改变输出电压，不改变频率，也就是不改变电机运行曲线上的n0，而是加大该曲线的陡度，使电机特性变软。

当n0不变时，电机的各个转矩（额定转矩、最大转矩、堵转转矩）均正比于其端电压的平方，因此用软启动大大降低电机的启动转矩，所以软启动并不适用于重载启动的电机。

（3）变频器可以实现恒转距启动,就是说在低速下可以有和高速相同的转距,而软启动是无法实现的。

（4）软启动的作用仅仅是区别于硬启动的一种启动方式，相当于降压启动器。

变频可以实现软启动，但是不限于启动，可以工作在非工频状态。

（5）变频器里面的功率器件是IGBT，以适合电动机的频率长时间运行；

而软启目前多数用的是可控硅元件，通过设置界面设置启动时间和初始电压等参数，一旦启运完成（到工频）后立即跳开软启动回路，旁路接触器吸合，接入工频运行。

软启动器节能原理：

电动机属感性负载，电流滞后电压，大多数用电器都属此类。

为了提高功率因数须用容性负载来补偿，并电容或用同步电动机补偿。

降低电动机的激磁电流也可提高功率因数（HPS2节能功能，在轻载时降低电压，使激磁电流降低，使COS∮提高）。

节能运行模式：

轻载时降低电压减少了激磁电流，电机电流分为有功分量和无功分量（激磁分量）提高COS∮。

当电动机负载轻时，软启动器在选择节能功能的状态下，PF开关热拨至Y位，在电流反馈的作用下，软启动器自动降低电动机电压。

减少了电动机电流的励磁分量。

从而提高了电动机的功率因数（COS∮）。

（国产软启动器多无此功能）在接触器旁路状态下无法实现此功能。

TPF开关提供了节能功能的两种反应时间；

正常、慢速。

自动节能运行。

（正常、慢速两种反应速度）空载节能40%，负载节能5%。

变频器的直接作用：

通过改变电动机的电压和频率，使电机的速度可以无极调节。

软启动节能：

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于（4-7）倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。

而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。

节省了设备的维护费用。

功率因数补偿节能：

无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－视在功率，P－有功功率，Q－无功功率，COSФ－功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ≈1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。

变频器分类

按电路结构分

（1）交—交变频器

把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。

其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。

但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的l／2以下，故它主要用于容量较大的低速拖动系统中。

（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三相交流电。

在这类装置中，用不可控整流，则输入功率因数不变；

用PWM逆变，则输出谐波可以减小。

（体积小，重量轻，在采用矢量控制时系统性能好。

缺点：

不能回馈制动）

变频器按其供电电压可分为低压变频器（220V和380V），中压变频器（660V和1140V）和高压变频器（3kv,6kv,6.6kv,10kv）

什么是高压变频器？

输出3KV~13.8KV电压的变频器称为高压变频器.国外称为中压变频器,国内称为高压,主要是与低压变频器相对而言的.

为什么采用高压变频器？

一.降低成本

1.风机，水泵，压缩机的节能2.减少机械设备的维护费用3.延长机械设备的使用寿命

二.改善过程控制

1.提高产量2.增强适用性3.适于各种环境4.适用于重载启动恒转矩负载情况，比如皮带机

三.在质量较差的电网系统启动大型电机

1.消除电压波动2.减少冲击电流3.比降压启动器更大的启动力矩

常用高压变频器分类

1、按输出电压方式

高高型：

直接输出高压，变频器输出没有升压变压器

高低高型：

中间使用低压变频器，后面升压变压器

2、按中间环节类型

电压源：

中间直流环节为电容

电流源：

中间直流环节为电感

3、按逆变器电路结构型式

三电平（中心点钳位）

GTO/SGCT电流源型逆变器

功率单元电压串联结构（ROBICON）

按直流电源的性质可分为电流型变频器和电压型变频器

电压型与电流型有什么不同？

变频器的主电路大体上可分为两类：

电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；

电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。

按输出电压调节方式可分为PAM和PWM型

PWM和PAM的不同点是什么？

PWM是英文PulseWidthModulation（脉冲宽度调制）缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。

PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脉冲幅值调制）缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。

按主开关器件可分为IGBT,GOT,BJT三种

变频器的主要控制方式

U/F控制方式（恒压频比方式）

异步电机的转速n=60f1（1-s）/p，由电源频率、极对数及转差率决定。

采用变频调速，一旦改变了电动机的频率，其内部参数也将随之相应的改变。

根据Φm=U/4.44fkN,当U不变时，Φm就随f变化，当f增加时会出现弱磁，使电动机转矩明显减少；

当f减小时会使磁路进入饱和，这样使电动机的功率因数和效率显著下降。

可见，要保持电动机气隙磁通Φm基本不变，必须调节U使U/F的比例为常数，这样电动机在较大调速范围内的效率和功率因素会保持较高水平。

转差频率控制　　转差频率是施加于电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。

根据异步电动机稳定数学模型可知，当频率一定时，异步电动机的电磁转矩正比于转差率，机械特性为直线。

　　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，速度的静态误差小。

矢量控制方式

矢量控制是一种电机的磁场定向控制方法：

以异步电动机的矢量控制为例：

它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链，转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的．一般的感应电机转子电流不易测量，所以通过气隙来中转，把它变成定子电流．然后，有一些坐标变换，首先通过3/2变换，变成静止的d-q坐标，然后通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度．最后再经过2/3变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的性能．

矢量控制原理的特点是根据交流电动机的动态数字模型，采用坐标变换，将定子电流分解成产生磁场的电流分量（励磁电流Im）和磁场垂直的产生电磁转矩的电流分量（转矩电流It1），然后进行任意控制。

矢量闭环控制的控制精度相当高可以达到十万分之一，区别于U/F控制的主要优点是在低频或者0转速时也能满转矩输出。

直接转矩控制（DTC）方式　　直接转矩控制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。

矢量控制和V/F控制的区别是什么?

矢量和V/F是完全不同的两种控制方式，虽然两者的目的一样，都是为了达到交流电动机调速的目的。

首先V/F只是单纯的改变频率和电压，然后两者之间呈一个线性的关系，变频器的调速性能以及电动机的响应性能都很差。

而矢量控制，它是基于直流电机的控制方式上通过数学转换而来的。

众所周知，直流电动机的转矩特性是很硬的，而变频器通过基于矢量控制的算法，将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，他控制的不仅仅是频率和电压，还有电流和电压之间的相位和幅值。

而V/F，仅仅是设计初期由变频器和电动机的性质决定的，因为单纯的V/F控制，频率低必须要求你电压也低，否则电动机磁通容易过饱和。

而矢量控制或者DTC控制，并没有单纯的遵循这个V/F定律。

V/F控制和矢量控制的区别和共同点如下：

共同点：

都是通过控制输出频率和输出电压来控制电机转速，

不同点：

矢量控制在定子电流上分解成励磁电流和转矩电流来加以控制，并同时控制输出电压和电流的幅值和相位。

矢量控制的优点关键在于变频器的输出转矩上，可以提高输出转矩和相应速度，同时改善电机低速时输出转矩不足的技术的优点。

矢量控制与直接转矩控制的比较

失速防止功能是什么意思？

如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。

为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。

当加速电流过大时适当放慢加速速率。

减速时也是如此。

两者结合起来就是失速功能。

什么是再生制动？

电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生（电气）制动。

装设变频器时安装方向是否有限制？

变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。

变频器直流电抗器的作用是什么？

减小输入电流的高次谐波干扰，提高输入电源的功率因数。

DIP开关就是通常所说的拨码开关，一般是接一个上拉或者下拉电阻，来控制高低电平的输入。

PTC（positivetemperaturecoefficient）泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。

一般指PTC热敏电阻。

PTC可在电流浪涌，温度过高时对电路起保护作用，正常工作时，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作，当过流时，其温度升高，阻值急剧增加，达到限流作用，故常用来做电动机过热保护。

由于变频器拖动的负载不一样，为了有效利用变频器的输出转矩，可分为可变转矩控制方式（VT）与恒定转矩控制方式（CT）。

可变转矩控制方式常用于风机，泵类负载（轴流或离心式传送），此类负载转矩与转速的二次方成正比，随着转速减小，转矩按转速的二次方减小，所需功率与转速的三次方成正比。

恒定转矩控制方式常用于辊道，皮带机等一般传动场合，电机高速或者低速运转时输出转矩一样大，所需功率与转速成正比。

为什么采用矢量控制时，变频器不可一拖多？

因为矢量控制把变频器和对应的电机视为一体，把电机电流分解为励磁部分和转矩部分，进行精确控制。

从矢量控制本身来说，要求变频器和电机是一对一的，在一个变频器带多个电机时，其建立的电机模型是一个多个电机的等效模型，和所带的每个电机的实际模型都不一样，这样控制必定会产生的效果和预想有着很大的差距，带多个负载就像多头蛇一样不好协调，故此时最好用V/F控制。

控制变频器的方法：

（针对siemens）

变频器的制动单元和制动电阻（BD和DBR）

BD—制动单元，当变频器降低频率使电机急剧减速、或重力负载使电机处于发电运行时，电机制动的反馈能量使变频器直流母线电压升高到一定程度就会开启该制动单元，使能量消耗在制动电阻上；

DBR—制动电阻，消耗制动时电机能量的电阻。

小功率制动单元一般在变频器内部，外部只接制动电阻。

大功率的制动单元由外接的制动单元接到变频器母线上，当电机制动时，电机的电能反馈回母线，使母线电压升高，升高到一定值时，开通制动单元的开关管，用制动电阻消耗母线上一部分电能，维持母线电压不继续往上升高，使电机能量消耗在制动电阻上，从而获得制动力矩。

制动单元的导线长度一般不大于5m，接到变频器的直流母线（P+、N端）要使用双绞线或密着平行线，其目的是减少电感，导线的截面应不小于电机输电线的1/2～1/4。

制动电阻的阻值不是随便选用的，它有一定范围。

太大了，制动不迅速，太小了制动用开关元件很容易烧毁。

一般当负载惯量不太大时，认为电机制动时最大有70%能量消耗于制动电阻，30%的能量消耗于电机本身及负载的各种损耗上，此时

其中:

P—电机功率（kW）;

UC—制动时母线上的电压（V）;

R—制动电阻（Ω）。

一般对三相380V时，UC≈700V;

单相220V时，UC≈390V;

这样三相380V时制动电阻阻值:

单相220v时制动电阻阻值:

低频度制动的制动电阻的耗散功率一般为电机功率的（1/4～1/5），在频繁制动时，耗散功率要加大。

有的小变频器内部装有制动电阻，但在高频度或重力负载制动时，内装制动电阻的散热量不足，容易烧毁，此时要改用大功率的外接制动电阻。

各种制动电阻都应选用低电感结构的电阻器；

连接线要短;

并使用双绞线或密着平行线;

采用如此低电感措施的原因是为了防止和减少电感能量加到制动管上，造成制动管损坏;

制动电阻值不能过分小;

如果回路的电感大、电阻又小，将对制动管不利，会造成损坏。

为了确保制动单元内功率管不被损坏，制动电阻不得小于（8）式的计算值，但太大了制动效果不好，所以要适当。

泵升电压

制动时在电机的绕组中串接电阻，电动机相当于发电机，将拥有的能量转换成电能消耗在所串接电阻上。

这种方法在各种电机制动中广泛应用，变频控制也用到了。

从高速到低速（零速），这时电气的频率变化很快，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势EU（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交－直－交主电力AC/DC整流电路是不可逆的因此无法回馈到电网上去，结果造成主电路电容器二端电压升高，称泵升电压

什么是泵升电压？

以下以电梯举例

电梯主要用能是由电网经整流器、滤波器、逆变器等传输到电动机的。

电机在高速运转时突然制动，但电动机的转子带着负载（生产机械）有较大的机械惯性，不可能很快的停止，这样就产生反电势EU（端电压）电动机处于发电状态，其产生反向电压转矩与原电动状态转矩相反，而使电动机具有较强的制动力矩，迫使转子较快停下来但由于通常变频器是交－直－交主电力AC/DC整流电路是不可逆的因此无法回馈到电网上去，能量将在滤波电容上累积，产生泵升电压，此现象称泵升电压它对变频器有极大的破坏力。

以及怎样抑制泵升电压产生？

安装吸收电阻来吸收泵升电压。

电梯在控制泵升电压方面采用最简单的方法是：

泵升电压产生后，在直流母线之间接通一个能耗电阻，将能量释放。

1ACL—电源侧交流电抗器，

用于改善输入电流波形、提高整流器和电解滤波电容寿命、减少不良输入电流波形对外界电网的干扰、协调同一电源网上有晶闸管等变换器造成的波形影响、减少功率切换和三相不平衡的影响，因此也叫电源协调电抗器，在要求高的场合该电抗器便进一步改为较复杂的电力质量滤波单元；

DCL—直流电抗器，

用于改善电容滤波（当前电压型变频调速器主要滤波方式是电容滤波）造成的输入电流波形畸变和改善功率因数、减少和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热，当电源变压器和输电线（图中的符号DLC应改为DCL）综合内阻小时（变压器容量大于电机容量10倍以上时）、电网瞬变频繁时都需要使用直流电抗器。

2ACL—输出侧交流电抗器，

变频器输出是脉冲宽度调制的电压波（PWM波）它是前后沿很陡的一联串脉冲方波，存在丰富的谐波，这些谐波有害于电机和负载的寿命（典型的是电机绕阻匝间瞬变电压dv/dt过高，造成匝间击穿，损坏绝缘），以及对周围电器干扰；

当负载端电容分量大时，造成变频器的开关器件流过大的冲击电流，会损坏开关器件。

使用输出侧交流电抗器可进行平滑滤波，减少瞬变电压dv/dt的影响，并求得以下的改善：

降低了电机的噪音；

降低了输出高次谐波造成的漏电流；

减少了干扰；

保护了变频器内部的功率开关器件。

延长了电机的绝缘寿命。

负载类型：

变频器选型：

根据变频器额定输出电流进行选型，电机功率只作相应参考；

1.注意国产电机因功率因数低，额定电流可能较大

2．多极电机额定电流会超过变频器额定电流

3.绕线电机、同步电机、磁滞电机等特殊电机电流较大，不能仅按功率选型

根据负载类型进行选型；

1.恒转矩负载为较常见负载类型；

（注意：

一些