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MDX60/61B变频器培训教程技术部:陈刚2012-8-27第一部分:变频器的结构、原理与应用目前轿车公司变频器使用类型比较多,常用的有SEW、AB、三菱、伦茨等品牌。一、变频器的作用与基本原理能实现对交流异步电机的软起动、无级调速、提高运转精度、改变功率因数、节能、过流/过压/过载保护等功能。变频调速技术的理论基础是三相交流异步电动机的转速与频率成正比,与极对数成反比——n=(1-s)60f/p其基本原理框图(应用最多的类型)是:整流主电路(AC/DC)逆变主电路(DC/AC)控制电路电机380VAC~平波电路PG `即三相(单相)交流电经过整流电路转换为直流电源,然后再逆变成三相交流电动机使用的经过调制的等幅脉动直流,脉动直流密度与对应交流应获得幅值成正比。输出驱动电流使用了脉冲宽度调制技术(PWM)。由于输出的波形是脉动直流,所以变频器对电网的谐波干扰非常大。二、变频器速度控制方式变频器常见的频率给定方式主要有:操作器键盘给定、接点信号给定、模拟信号给定、通讯方式给定等。1、操作键盘给定通过操作键盘给定速度,手工或自动操作启动、停止变频器。2、接点信号给定通过外部开关接点组合代码来选择速度,而速度要在参数表设置。3、模拟信号给定包括0-5VDC、(0)1-10VDC、20mA电流、电位器给定等。4、通讯方式给定通过总线或其它接口,由另一个控制器把速度写入变频器特定的缓冲字中。三、外部接线下图是一个三菱变频器接线的例子,这是变频器使用极其典型的电路。图中,使用了接点信号给定的速度输入方式。三级速度、停止、复位、正转、反转等都由PLC输出控制,运行、异常报警信号接入PLC输入端。四、工作方式与运行特性变频器由于其控制上的柔性,可以获得多种改良特性。1、工作方式:基本工作方式有恒转矩、恒功率两种。(1)恒转矩控制根据转矩与“电压/频率”比值的平方成正比的数学关系,我们知道,要实现恒转矩方式,必须保持U/f为常数。这就是为什么恒转矩控制方式下,频率下降,输出电压也要跟着同比降低的原因。(2)恒功率控制从电动机功率:P=MΩ=M*2лn/60=M*n/9554及转矩与(U/f)的平方成正比的关系,要实现恒功率调速,就必须保证U2/f为常数。2、变频器主要运行特性分析(1)额定频率以上调速特性分析在额定频率以上时,电压不允许继续增加,此时频率可以上升。具体上升幅度,与电机机械构件有关。根据以上数学关系可以得出两点结论:结论1:输出功率应与频率成反比,即功率将随着频率上升反比降低。结论2:电机转矩将随频率的平方成反比而快速下降。这个结论告诉我们,要在额定频率以上升速时,电动机和变频器都应该有较大的余量。(2)变频时,电机的起动电流、起动转矩怎样? 采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下。一般根据机种不同,为125%~200%。而用工频电源直接起动时,起动电流为额定电流5~7倍。采用变频器传动,~,起动转矩为70%~120%额定转矩。(3)低频转矩补偿频率下降时,由于交流阻抗变小而直流电阻不变,内阻压降占比上升将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此,在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定的起动转矩。这种补偿称增强起动,也即所谓的低频转矩补偿。补偿方法有多种,有自动进行的方法、选择V/f模式等。(4)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。如果整流器为晶体管桥,发出的电能还可以回馈到电网。(5)变频器辅助制动从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中,由于电容器的容量和耐压的关系,通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元,可以达到50%~100%。(6)挖土机特性电机负荷到极限状态时要自动进行电流限制。目的是使电机持续维持最大转矩,即使发生堵转,变频器也不会跳闸,即实现所谓挖土机特性。该特性需要专用的电路来实现。NI(7)加(启动)减速方式要实现电机的S曲线启动,需在变频器内选择S曲线功能,现在的变频器一般都有S曲线功能。变频器从一个速度过渡到另外一个速度的过程称为加减速,如果速度上升则为加速,速度下降则为减速。加减速方式主要有以下几种:(a)直线加减速(b)s型曲线加减速1)直线加减速变频器的输出频率按照恒定斜率递增或递减。变频器的输出频率随时间成正比地上升,大多数负载都可以选用直线加减速方式。一般定义加速时间为变频器从零速加速到最大输出频率所需的时间(t1)。减速时间则相反,为变频器从最大输出频率减至零频率所需的时间(t2)。在有些变频器定义中,加减速时间不是以最大输出频率fmax为基准,而是固定的频率(如50hz)。