变频调速技术ACS6000概述
变频调速技术
现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。
20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。
1. 交流变频调速的优异特性
(1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。
(2) 调速范围较大，精度高。
(3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。
(4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。
(5) 易于实现过程自动化。
(6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。
(7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
2. 与其它调速方法的比较
这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。
在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：
第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转
到一千多转，而交流电机的达到每分钟数千转。第四，直流电机的体积、重量、价格要比同等容量的交流电机大。最后，特别要指出的是交流调速系统在节约能源方面有着很大的优势。一方面，交流拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这类负荷实现节能，可以获得十分可观的节电效益。另一方面，交流拖动本身存在可以挖掘的节电潜力。在交流调速系统中，选用电机时往往留有一定余量，电机又不总是在最大负荷情况下运行；如果利用变频调速技术，轻载时，通过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。工业上大量使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；如果采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能消耗。
采用变频调速，一是根据要求调速用，二是节能。它主要基于下面几个因素：
(1)变频调速系统自身损耗小，工作效率高。
(2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。
(3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。
在采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利：
F根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。
F用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。
F用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：锅炉上水泵、鼓风机、引风机实行了变频调速控制，不仅省去了伺服放大器、电动操作器、电动执行器和给水阀门（或挡风板），而且使得整个锅炉控制系统得到了快速的动态响应、高的控制精度和稳定性。
3. 变频器容量的确定
变频调速是通过变频器来实现的，对于变频器的容量确定至关重要。合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种：
(1) 公式法
设安全系数取1.05，则变频器的容量Pb为
Pb = 1.05Pm/hm×cosy (kW)
式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。
计算出Pb后，按变频器产品目录可选出具体规格。
In为第n台电动机的额定电流，n为电机的台数。在任何情况下，都不能在连续使用时超过额定电流I，当一台变频器用于多台电机时，应满足。
(2) 电机实际功率法
变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也比较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增大。
4.使用变频调速器的特点
1. 可软启动：减小启动时对设备的机械冲击，减少设备的磨损。
2. 可提高COSφ：变频器是把交流电整流为直流电，通过滤波后，再逆变为交流电，相对电网的阻抗特性为阻性。
3. 电源隔离：把电网与电机的电力进行隔离。
4. 可改变转速（无级调速）：转速可从0--额定转速，可取代减速箱，滑差电机。
5. 可节约电费（20-50 %）：减少成本开支。
6. 带有通讯接口，可与计算机连接，适合自动化控制（PC卡、变频软起）。
7. 可设计为闭环控制（PID、PG控制）：使操作更简单。
8. 可远程操作：可配远程操作盒。
9. 可改变电压：可把单相交流电变为三相交流电供三相小功率电机使用，适合三相电压取用不方便的场合。
10. 带有各种（过流、过压、欠压、接地、短路等）保护功能：使设备运行更可靠。
11. 自动转矩补偿：适用于带负荷启动的负载进行启动。
12. 可多段速运行。
13. 带有马达失速防止功能。
14. 带有直流制动与软体刹车功能：适用于大惯量负载。
15. 带有点动功能：便于调试设备。
16. 可任意设定加减速时间：使设备启停更平稳。
17. 可加装输出转速指示表，在调整转速时更直观更方便。
5.变频调速的基本原理
交流异步电动机的转子转速ｎ可用下式表示：
ｎ＝60f/p ×(1-s) (１)
式中：ｆ——定子供电电源的频率；
ｐ——电动机的极对数；
ｓ——电动机的转差率。
由此可见，当平滑地改变ｆ时，即可改变ｎ。由此可知，变频调速技术的关键是如何调制出可变频率的正弦波电源。
6.交—直—交变频调速
交-直-交变频器的主电路包括整流和无源逆变两部分。整流电路把来自交流电网的交流电能变成直流，再由逆变电路将直流电能转换为负载所需的交流电，送给三相负载。整流电路如果采用电容滤波，其输出电压保证恒定，直流电源相当于一个恒压源，这种变频电路称为电压型；如果整流电路采用串联电感滤波，可保证输出电流恒定，相当于一个恒流源，这种变频器成为电流型变频器。
电力电子的变流器在钢铁方面的应用主要有两个方面：一个是大型轧机传动，由交流调速取代直流调速，提高轧钢能效；另外一方面是环保节能的传动，例如钢铁工业中的高炉鼓风机，冶炼除尘风机和水泵等等，现在大多数还是采用档板截流的调节方式，采用高压变频调速将产生较大的节能效益，市场前景广阔。当前在轧机主传动中应用的交流调速技术主要是交—交变频调速，IGCT/IGBT三电平交—直—交变频调速。
大功率轧钢机主传动要求电气传动系统具有很高动态响应和相当高的过载能力。这一领域长期以来一直被直流电动机传动所垄断，由于直流电机存在着换向问题和换向器、电刷等部件维护工作量较大，使其在提高单机大容量、提高过载能力、降低转动惯量以及简化维护等方面受到了限制，已不能满足轧钢机向大型化、高速化方面的发展。随着电力电子技术、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展，该技术受到国内外钢铁工业和电气传动学术界的极大关注。70年代以后，随着交流电机矢量控制理论的产生及其应用技术的推广，世界工业发达国家都投入大量人力物力对交—交变频轧钢机主传动进行研究。到目前，在世界上已有上千台交流变频轧机主传动投入工业应用，在工业发达国家新建1000kw以上的轧机主传动，无论是初轧机，中板轧机还是热、冷连轧机，无一例外全部采
用交流变频调速。在大功率轧钢机主传动领域已出现交流调速传动取代直流传动的趋势。
由瑞士ABB公司研制成功的门极可关断晶闸管IGCT，是在GTO元件基础上进行创新的一种新型大功率电力半导体器件。它在器件的结构设计中减少了控制门极回路电感,将驱动电路集成到器件旁，使IGCT的开关损耗较GTO减少一个数量级，提高了开关速度，取消了缓冲吸收电路，大大简化了变频器结构并提高了系统效率。IGCT已成为GTO的换代器件。
中压交流变频器
ABB是315千瓦至100兆瓦范围内中压交流变频器的主要国际供应商。
ABB的中压交流变频器用于需要较高功率的感应及同步电机的转速和转矩控制。ABB变频器通过ABB的专利“直接转矩控制”（DTC）技术提供精确的传动过程控制。无需使用编码器，无论是否存在输入电压波动或负荷突变，ABB变频器能够始终保持最高的控制精度。
ABB的中压变频器根据实际需要调整电机速度，从而能够降低能源消耗。
DTC 技术是中压变频器的核心
“直接转矩控制”（DTC）是一种经过优化的中压变频器电机控制方法，允许对所有的电机核心变量进行直接控制。DTC 挖掘出了交流变频器以前从未被人们认识到的潜力，为所有应用提供了极大的好处。
1.什么是“直接转矩控制”？
“直接转矩控制”（DTC）是一种划时代性质的中压变频器电机控制方法，无需脉冲编码器从电机的轴端反馈回来的信息便能精确控制电机的转速和转矩。在DTC中，定子磁通量及转矩作为主要的控制变量。电机状态的计算在先进的电机软件模型中通过高速数字信号处理器每秒更新40,000次（即，每25微秒更新一次）。由于对电机状态的持续更新以及实际值与给定值的对照，逆变器的每次开关都是单独确定的。
最大化的启动转矩
DTC 提供的精确转矩控制使中压变频器能够提供最大化的启动转矩，既便于控制，又有利于平滑运行。
对电网电压波动及传动侧负荷变化的快速反应
中压变频器极快的转矩阶跃响应意味着其能以极高的速度对传动负荷及电网电压变化或波动作出反应。这使轻松处理功率损耗的情况及负荷突变成为可能。
噪音降低
由于具有独立确定的开关，中压变频器没有固定的开关频率。这样便消除了引起使用传统PWM 技术的中压变频器恼人噪音的共振。
2.PWM技术
PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。1964年 A.Schonung和H.stemmler首先在BBC评论上提出把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面。从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。
由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，由此在交流传动乃至其它能量变换系统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以分为三类，正弦PWM(包括电压，电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类)，优化PWM及随机PWM。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势(如ABB ACS1000系列和美国ROBICON公司的完美无谐波系列等)；而优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率(THD)最小，电压利用率最高，效率最优，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。
在70年代开始至80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般最高不超过5KHZ，电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近系中似为限带白噪声(在线性频率坐标，各频率能量分布是均匀的)，尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值(DTC控制即为一例)；另一方面则告诉人们消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，因为随机PWM技术提供了一个分析、解决问题的全新思路。
3.IGCT技术
中压难题
直到目前，中压变频器的电源开关还是“门极关断晶闸管”（GTO）或“绝缘栅双极型晶体管”（IGBT）。对于中压应用，此类设备迫使设计师们在设计时作出权衡，从而增加了功率控制系统的成本和复杂性。
IGBT：传统的晶体管方法
中压变频器使用了中低压 IGBT。IGBT 在中压层面上开关较快，但传导损耗高，且需要将多个 IGBT 进行复杂的串联。与低压 IGBT 相比，高压 IGBT 需要串联的个数较少，但传导损耗却更高。部件总数的增加会导致设备体积增大，成本上升，可靠性下降。
GTO:晶闸管标准
GTO 技术可靠性高，在中压层面上的传导损耗可以接受。问题是非均态开关在关闭时要求庞大的附加电路。同样，部件总数的增加会导致设备体积增大，成本增加，可靠性下降。
IGCT：针对中压的专门设计
电源开关设备应当具备：
·像 IGBT 一样的快速转换
·像 GTO一样的低损耗传导
·在大量中压应用中的可靠性
ABB开发了简单的解决方案：集成门极换流晶闸管（IGCT）。这种升级换代性质的技术由经过重新设计的 GTO组成，引入了重大的设计创新。这种新型的IGCT能提供快速、均态的转换，且降低了损耗。
IGCT 与“电压源逆变器”（VSI）拓扑结构连同使用，后者与其它拓扑结构相比，比较简单且效率更高。基于 IGCT 的变频器能够克服中压变频器的复杂难题。
需要较少部件的精简技术
在相同的电压额定值上，与现有的低压 IGBT 解决方案相比，基于 IGCT 的中压变频器需要的功率半导体元件通常只有前者的五分之一。IGCT 的较低损耗意味着需要较少的冷却设备，并能提供较高的可靠性。部件较少，可靠性较高。解决方案简单。
ACS 6000
适用于3兆瓦至最高27兆瓦电机转速及转矩控制的中压变频器
ACS 6000是ABB交流变频器产品系列中最新的兆瓦级新增产品，最适合大多数要求很高的大功率应用。
产品主要特点：
有源整流器装置：用于四象限操作及降低谐波。
线电压装置：用于在整个转速范围内取得0.95的恒定功率因数。
共用的直流母线：用于多传动操作及能量共享。
模块化设计：获得最佳配置。
IGCT功率半导体器件：具最高可靠性。
DTC控制平台：获取极高的转矩和转速性能。
ACS6000中压传动系统包括两个ARU（Active Rectifier Unit）整流单元，两个INU（Inverter Unit）逆变单元，两个CBU（Capacitor Bank Unit）电容单元, 一个VLU（Voltage Limiter Unit）电压限幅单元，两个COU（Control Unit）控制单元，两个EXU（Excitation Unit）励磁单元，一个WCU（Water Cooling Unit）水冷单元和三个TEU（Terminal Unit）动力电缆的连接单元，其中有两个TEU 是和COU在一个柜体内.
下面对每个单元作详细的介绍
1．ARU（Active Rectifier Unit）整流单元和INU（Interface Unit）逆变单元
ARU的作用是将交流整流成直流，INU的作用是将直流逆变成交流。ARU和INU的硬件组成基本上是相同的，唯一的不同就是ARU比INU多两块ASE（Anti Saturation Equipment）防磁饱和板。ARU主回路的电气原理图包括：项模块G3021、G3031、G3041，每个项模块包括四个IGCT即VF1、VF2、VF3、VF4，四个续流二极管即VR1、VR2、VR3、VR4，两个钳位二极管VC1、VC2，两个零电位二极管VN1、VN2，两个钳位电容C1、C2，平衡电阻RS1；L3051两个限制电流波动的电感。
INU主回路电气原理图与ARU主回路电气原理图相反，在此就不再介绍。
2．CBU(Capacitor Bank Unit)电容单元
CBU在ARU和INU之间，起到一个直流稳压作用，如图。CBU主要包括9组2ⅹ1.6mF的水冷电容，以及一个接地刀闸。
3．EXU(Excitation Unit)励磁单元
EXU是ACS6000的励磁单元。EXU主要包括两部分：第一部分是整流桥，它用的是可控硅整流；第二部分是过压保护装置，它包括几个大电阻，用来保护大电流对整流桥的冲击。
4．WCU(Water Cooling Unit水冷单元)
这套传动系统由于功率大，发热量大，所以采用的是内循环水冷却的方式。通过图可以看出这套水冷系统是用外循环水通过热交换器来冷却内循环水。为了
保证内循环水的导电率低于它的保护值0.5，本套系统还包括一个离子过滤器。
5．COU(Control Unit控制单元)
COU可以说是ACS6000的核心，是整套传动系统的大脑。如图所示，整个ACS6000传动系统在这里被分成了3部分：一部分是整流单元，由一块AMC3板(Application and Motor Controller)来控制两个整流单元；另外两部分各由一
块AMC3板控制一个逆变单元。
6．ACC(辅助控制单元)
它负责系统的控制电源以及系统的辅助控制，包括变压器的辅助信号，电机的辅助信号。
7.ACS 6000–参数
变频器类型
VSI-NPC电压源逆变器—中性点箝位
典型应用
泵、风机、输送机、挤出机、压缩机、研磨机、船舶推进、轧钢机、矿用升降机等。
典型系统图：
变频器冷却水
功率范围 :3-27 兆瓦
输入部分
二极管：12/24 脉冲整流器 IGCT：有源整流器
输出部分
IGCT：6 脉冲 3 级 VSI
输出电压 :3.0-3.3千伏
最高输出频率 :75 赫兹（250 赫兹）
弱磁 > 6.25 赫兹（最高 1：5）
特点及优点
- 整个转速范围内恒定的电网功率因数
- 优化的脉冲波形，最大限度地降低网络谐波（通过 IGCT）- DTC（直接转矩控制）- 通过共用直流母线的多变频器
- 无熔断器
备选件
- 制动斩波器
- 定制
电机类型
感应电机及/或同步电机
8.AC800M
AC800M控制器是导轨安装式的模块化控制器，模块包括CPU，通讯模块，电源模块及附件。CPU模块以内存不同，是否支持冗余分成几类。每个CPU上有两个以太网口用于连接操作站，工程师站管理站或高级应用。两个以太网口可设置为冗余，用于提高系统可利用率。控制器配置了两个RS232口，调试工具或与外部设备或系统进行通信。
在CPU模块旁可以添加一系列的通讯模块或I/O模块。例如：
1）另加的RS-232C接口，可以使系统联接更多的外部系统或设备。
2）Profibus DP、DP/V1接口。使S800、S900I/O系统以远程I/O方式集成，同时可支持市场上的符合Profibus的产品和设备。
3）Foundation Field bus接口，提供基金会现场总线的HSE，可直接连接FF总线H1适配器。
4）Masterbus 300接口，支持Advant OCS和ABB Master系统。
5）S100I/O接口，支持AC410/450及Masterpiece200的I/O系统。
6）ABB INSUM接口，直接支持电气开关的控制和监视。
7）I/O模块，S800I/O为AC800M的本地I/O站。
以上这些连接方式和扩展选择使AC800M无比的开放和可扩展。非常容易与现实应用的各种系统、设备、接口相连接，用户可以根据不同需求，选择基本系统，或今后扩展以适应各种变化需求。
9.S800 I/O站
S800 I/O作为分布式过程I/O站，为模块化设计，经济、灵活、易于安装、接线，并可直接与传动系统连接，其模块及接线端子可任意组合以适用与不同空间及应用要求。
功能描述
S800 I/O可通过Profibus DP或ABB AF 100 现场总线实现与高一级控制系统的通信。同时可与ABB传动设备连接，模件状态由状态显示灯显示，也可通过现场总线远程诊测。数据通过现场总下周期传输，通信模件周期扫描I/O模件，根据模件类型扫描周期为4~108ms.S800I/O 具备全冗余功能，包括总线接口模件冗
余，总线介质冗余，I/O模件冗余。
S800 I/O站组成
每一个S800I/O 站由以下模件组成。
1或2个现场通信模件
最多24个I/O模件可分为：
--1个基本组
--7个扩展组，每组最多12个I/O模件
特点
-可通过Profibus DP/DP V1或AF100现场总线通信，支持冗余配置-每模件及通道状态显示灯易于错误诊断
-全系列I/O模件类型，覆盖工厂应用范围
-标准DIN导轨安装
-支持电源及总线介质冗余，可无扰动切换
-所有输出可强制或预设定
-易于连接传动系统，降低通信延迟及节省费用
-所有模件注塑成型，防护等级为IP20（IDC529）
-I/O模件通过机械锁定键与接线端子锁定
-所有模件均可带电插拔
提供本质安全模件及HART通讯
DTC与矢量控制
下面简单的介绍一下矢量控制算法（VC）与直接转矩控制（DTC）算法这两种控制方案的优缺点。
一. 矢量控制理论简介：
70 年代西门子工程师 F.Blaschke 首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是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 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在 siemens，AB，GE，Fuji 等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
二. 直接转矩控制简介：
在80年代中期，德国学者 Depenbrock 教授于 1985 年提出直接转矩控制，其思路是把电机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通过跟踪型 PWM 逆变器的开关状态直接控制转矩。因此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复杂计算，控制结构简单。
直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（Band—Band 控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生 PWM 脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机
作比较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制，由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的 PWM 脉宽调制信号发生器，所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。
控制性能比较表：
注意：直接转矩控制 DTC 和矢量控制是变频器的两种不同的算法。在SIEMENS 变频器中，MM440/6SE70 有转矩控制功能。它是矢量控制算法中的一个控制功能而已，即MM440/6SE70变频器不仅可以控制电机的转速，也可以通过电机转矩设定值来控制电机的转矩（在上期我们已介绍过）。请不与DTC直接转矩控制算法相混淆。
电力电子的变流器在钢铁方面的应用及缺点
电力电子的变流器在钢铁方面的应用主要有两个方面：一个是大型轧机传动，由交流调速取代直流调速，提高轧钢能效；另外一方面是环保节能的传动，例如钢铁工业中的高炉鼓风机，冶炼除尘风机和水泵等等，现在大多数还是采用档板截流的调节方式，采用高压变频调速将产生较大的节能效益，市场前景广阔。当前在轧机主传动中应用的交流调速技术主要是交—交变频调速，IGCT/IGBT三电平交—直—交变频调速。
虽然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波较多，除对电网有污染外，也使电机自身增加损耗，引起电机发热。再有，变频器价格贵、投资回收器长、技术复杂、尤其在实现闭环自动控制时，还需进行技术处理。
此外，不是任何情况下变频器都节电，如果电机负载变化不大，或深井泵配有水塔，节电、节水效果都不大，就不宜使用变频调速。
变频调速技术ACS6000概述
变频调速技术 现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 1. 交流变频调速的优异特性 (1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。 (2) 调速范围较大，精度高。 (3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 (4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 (5) 易于实现过程自动化。 (6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。 (7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。 2. 与其它调速方法的比较 这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。 在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点： 第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转
变频器的调速原理)
变频器调速基本原理 变频器调速基本原理 1、变频器概述。 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控 制装置。它的主电路都采用交—直—交电路。JP6C-T9/J9 系列低压通用变频器工作电压为：380～690V，功率为0.75～800kW，工作频率为0～400Hz； JP6C-YZ 系列中压通用变频器工作电压为：1140～2300V，功率为37～1000kW，工作频率为0～400Hz；JCS 系列高压变频器工作电压为：3KV / 6KV / 10KV，功率为280～20000kW，工作频率为0～60Hz； 2、变频原理。 从理论上我们可知，电机的转速N 与供电频率f 有以下关系： )1(*60sP fN 其中： p ——电机极数 S——转差率 由式(1)可知，转速n 与频率f 成正比，如果不改变电动机的极数，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。 3、节能调速原理 一般使用的风机、水泵类它们额定风量、水量都超过实际需要，又因工艺的需要，往往运行中要改变风量、水量，而目前多数采用档板或阀门来调节的，虽然方法简单，但实质是人为增加阻力的办法。因此浪费大量电能，属不经济的调节方式。从流体力学原理可知，风机的风量、水泵的流量与电机转速及电机功率的关系如下：当风机转速下降时，电动机的功率迅速降低，例风量下降到80％，转速亦下降到80％时，则轴功率下降到额定的51％，若风量下降到50％，轴功率将下降到额定的13％，其节电潜力非常大，并有下述曲线、阴影部分表示采用变频器调速方式的节电效果，其节电可达30-40％效果十分明显。对不同使用频率时的节电率N%可查表。 上述原理也基本适用水泵，可见采用变频调速控制实现节电是有效的、惟一的途径。变频调速特点是效率高，无附加转差损耗，调速范围大、精度高、无级的。容易实现协调控制和闭环控制，可利用原有异步电动机对旧设备进行技术改造，它既保留了原有电动机，具有改造简单，可靠、耐用，维护方便的优点，即能达到节电的显著效果，又能恒压力的工艺需求，还能减小机械磨损。因此，可理论上认为风机、水泵采用交流调速来实现较大幅度的节能（可达20-50％）是种较
变频恒压供水系统协议
技术协议 一、总则 1.1本协议书适用于山西柳林王家沟煤业有限公司变频恒压供水系统。它包括了设备的功能设计、结构、性能、供货等方面的技术要求。 1.2如卖方没有以书面形式对技术规范书明确提出异议，那么卖方提供的产品应完全满足技术协议书的要求。若供方所提供的协议书前后有不一致的地方，应以更有利于设备安装运行、工程质量为原则，由买方确定。设备采用的专利涉及到的全部费用均被认为已包含在设备报价中，卖方应保证买方不承担有关设备专利的一切责任。 1.3本技术协议书所使用的标准如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。 二、设备概述 2.1变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。 2.2变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求。 2.3变频恒压供水系统是一项成熟的技术，我公司已为多家水处理厂进行设计和改造，并取得可观的经济和社会效益。
三、设备规范 3.1设备名称：变频恒压供水系统 3.2型号：HHY-50/72-Q3 3.3设备组成：主泵、副泵、稳压罐、系统机组、智能变频控制柜 3.4主要参数： 3.5位置：室内安装
3.6变频恒压供水系统型号说明 3.7该系统设备主泵有二台，全部可软启动，均可变频调速，若按正顺序启动则按逆顺序停止。在三台水泵并联供水时，只有一台泵是变频调速泵，其余为恒速泵。在水泵出水管附近安装压力传感器，并将出水口压力信号反馈给变频恒压控制柜，控制水泵按设计给定的压力自动选择水泵的开停及台数，由用户需水量决定水泵供水量。 四、变频调速水泵恒压供水的特点： 我公司的变频调速水泵恒压供水有如下特点： 4.1供水压力稳定： 系统实现闭环控制，传感器返回系统压力，通过与设定值的比较，输出相应频率，拖动水泵运行在相应的转速，使系统压力保持恒定。 4.2高效节能： 系统能按需设定压力，根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳工作状态。 4.3操作方便简单，稳定可靠： 系统由变频器和PLC自动控制，可实行无人操作，操作简单。配有自动/手动开关控制，保证设备的安全连续运行。
变频恒压供水设备常见故障排除方法
问：为什么变频恒压供水设备系统压力不稳容易振荡 答：系统压力不稳，可能有以下几种原因： 1、压力传感器采集系统压力的位置不合理，压力采集点选取的离水泵出水口太近，管路压力受出水的流速影响太大。从而反馈给控制器的压力值忽高忽低，造成系统的振荡。 2、如果系统采用了气压罐的方式，而压力采集点选取在气压罐上，也可能造成系统的振荡。空气本身有一定的伸缩性，而且气体在水中的溶解度随压力的变化而变化，水泵直接出水的反馈压力和通过气体的反馈压力之间有一定的时间差，从而造成系统振荡。 3、控制器的加减速时间与水泵电机功率不相符。一般情况下，功率越大，其加减速时间也就越长。此项参数用户可多选几个数据进行调试。比如，15KW一般为10至20秒之间。 4、控制器和变频器的加减速时间不一致，控制器的加减速时间设定应大于或等于变频器加减速时间。 问：为什么变频恒压供水设备小泵频繁起停 答：此种情况是针对工频工作的小泵而言的。在系统之中，控制器的参数中第23、24项参数“小泵压力正、负误差”设定过小。在所有主泵都关闭以后，当系统的实际压力低于设定压力与小泵压力负误差之和时，小泵则起动。随着系统压力的上升，使得系统的实际压力高于设定压力与小泵压力正误差这两者之和时，小泵则被系统关闭。所以，解决问题的方法是将此项参数调高一定值即可。 问：为什么变频恒压供水设备在水泵切换时，变频器输出不为零 答：用户首先确定控制器给变频器的控制线是否全部接好。如果变频器没有滑行停车输入信号，则必须将变频器设定为自由滑行停车的工作模式。如果变频器有此信号输入则确保和控制器接好。然后，在水泵进行切换动作时，控制器会给变频器一个滑行停车信号，即EMG信号。如果EMG信号线没有接通，会直接导致变频器过载，此类现象要绝对禁止，否则，容易损坏变频器。如果接有EMG信号线，请仔细检查线是否接实。确定接实，没有线路故障后，再用万用表检查控制器的EMG是否有输出。如果当控制器处于切换时，EMG信号没有输出，则说明是控制器有故障.另外，不论控制器的变频器控制方式是何种类型，切换时均为滑行停止模式。 问：变频恒压供水设备模拟输出不正常，变频器运行频率与控制器输出不符，为什么答：首先，应确定是什么硬件出了问题。使控制器进入手动调试状态，分别用万用表量出控制器输出0Hz及50Hz时所对应的模拟量输出值。如果控制器的模拟输出值在0Hz时大于30mV，或在50Hz时小于控制器第10项参数定标的电压值(请确定模拟输出增益为100%)，则说明控制器输出存在问题。如果随着控制器的频率变化，输出一直保持不变，说明控制器的模拟输出电路损坏;如果模拟输出值也是变化的，但不能达到最大值，可通过调节模拟输出增益解决。其次，如果控制器的输出值正常，当控制器输出达到第10项参数定标的电压值时，变频器不能达到50Hz，说明是变频器的设定值存在问题，可调节变频器的频率增益解决。
各种变频器恒压供水参数
安邦信AM300变频器供水参数表 F0.04=1 端子COM 与X1短接启动变频器 F0.02=30 加速时间 如启动过程中出现过流报警现象请加大此值 F0.03=30 减速时间 F0.05=5 PID 控制设定 闭环控制 F0.07=50 上限频率 F0.08=30 下限频率 F4.01=1 P 型机 F9.01= 键盘预置PID 给定 压力设定（100%对应压力表满量程）1Mpa （10公斤）压力 设定值40，则设定压力为4公斤 压力表判断方法： 用万用表欧姆档分别量压力表两端的阻值，其中阻值最大的一次万用表两表笔分别接的高端和低端，另一端为中端，与中端阻值大的一端为高端，另一端为低端。 安邦信G7-P7系列变频器供水参数表 F9= 给定压力值（0—50对应压力表压力） F10= 1：外部端子0（本机监视） 3：外部端子1（远程监视） F11=0 本机键盘/远控键盘 F17= 下限频率，休眠启动模式下为休眠频率 F76= 运行监视功能选择 0：C00输出频率/PID 反馈 1：C01参考频率/PID 给定 6：C06机械速度（PID 模式下变频器输出频率） F80=1 PID 闭环模式有效 F87=4 比例P 增益 F88=0.2积分时间常数Ti F114= 休眠时间，10秒，0表示休眠关闭 F115= 唤醒频率，唤醒压力，此值要低于给定的压力值（小于F9）。需根据现场情况自行调整 F116= 0：G 型机 1：P 型机 压力表判断方法： 用万用表欧姆档分别量压力表两端的阻值，其中阻值最大的一次万用表两表笔分别接的高端和低端，另一端为中端，与中端阻值大的一端为高端，另一端为低端。
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
交流异步电动机变频调速原理
在异步电动机调速系统中，调速性能最好、应用最广的系统是变压变频调速系统。在这种系统中，要调节电动机的转速，须同时调节定子供电电源的电压和频率，可以使机械特性平滑地上下移动，并获得很高的运行效率。但是，这种系统需要一台专用的变压变频电源，增加了系统的成本。近来，由于交流调速日益普及，对变压变频器的需求量不断增长，加上市场竞争的因素，其售价逐渐走低，使得变压变频调速系统的应用与日俱增。下面首先叙述异步电动机的变压变频调速原理。 交流异步电动机变频调速原理： 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。 交-直部分 整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管组成不可控全波整流桥。对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍。（二）变频器元件作用 电容C1： 是吸收电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波， 变压器是一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。 压敏电阻： 有三个作用,一过电压保护,二耐雷击要求,三安规测试需要. 热敏电阻：过热保护 霍尔: 安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值。选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。 充电电阻： 作用是防止开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为0V；所以在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态。如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小。充电电阻的选择范围一般为：10-300Ω。 储能电容： 又叫电解电容，在充电电路中主要作用为储能和滤波。PN端的电压电压工作范围一般在430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC。容量选择≥60uf/A 均压电阻：防止由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；因为二个电解电容不可能做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就可能不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏。
全自动变频调速恒压供水控制柜
概况： HDL系列水泵控制柜是海德隆公司充分吸收国内外水泵控制的先进经验，经多年的生产和应用，不断完善优化，精心设计制作而成。该产品具有过载、短路、缺相保护以及泵体漏水、电机超温及漏电等多种保护功能及齐全的状态显示。还具备单泵及多泵控制工作模式，多种主、备泵切换方式及各类起动方式。可广泛适用于工农业生产及各类建筑的给水、排水、消防、喷淋管网增压以及暖通空调冷热水循环等多种场合的自动控制系统。 海德隆公司的控制设备根据不同的使用情况，可分为液位控制、压力(恒压)控制、时间控制、温度控制、空调联控、消防专用等类型。按产品使用的特点可分为：生活泵控制设备、变频恒压控制设备、消防泵专用控制设备、空调泵专用控制设备、潜水排污泵专用控制设备等。 启动方式： 1、直接启动：一般电机功率为15kW以下的水泵采用直接起动。 2、自耦降压启动：15kW以上的排污泵，一般采用自耦降压启动。消防喷淋泵亦多选用此起动方式。 3、Y-△降压启动：其余型号15kW以上的水泵，若无特殊要求，一般采用Y-△降压方式起动。 4、软启动器启动：若希望进一步降低起动时对电源及电机的冲击，延长机械寿命，完全消除水锤现象和噪音，并达到节能的目的，则采用软起动方式。 5、变频启动：适用于任何功率情况下的控制设备，变频控制系统设在自动状态下，水泵启动方式为通过改变电源的频率由小到大延时启动，达到平稳启动的目的。 工作条件: 1、周围最高空气温度不超过40℃，最低温度不低于-5℃。 2、安装地点海拔高度不超过1000米。 3、周围空气中无爆炸危险的介质，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。 4、工作电压为380±10%。 5、震动：＜5.9m/s2(0.6G); 功能原理及用途: 多泵控制工作模式： 一用一备：控制Ⅰ、Ⅱ二台水泵，可工作于“Ⅰ主Ⅱ备”或“Ⅱ主Ⅰ备”两种方式。 二用一备：控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三台水泵，可工作于“Ⅰ、Ⅱ主Ⅲ备”或“Ⅱ、Ⅲ主Ⅰ备”或“Ⅰ、Ⅲ主Ⅱ备”三种方式。 三用一备：控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四台水泵，可工作于“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主Ⅳ备”或“Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ主Ⅰ备”或“Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ主Ⅱ备”
恒压供水技术方案
恒压供水技术方案文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
恒压供水技术方案 一、综述 1、概述：以变频器为核心的自动给水设备已经成为当下现代高楼自动供水设备的核心 设备。可以取代传统的高位水箱、气压罐供水，避免水质的二次污染，具有节能、操作方便、自动化程度高的特点。变频调速恒压供水设备可在生产生活用水、锅炉恒压补水、供暖系统、空调系统、定压差循环水、消防用水等方面直接应用。 2、特点： （1）高效节能； （2）可取代高位水箱或者水池，减少土建投资，避免水质二次污染； （3）采用恒压供水，大大提高供水品质； （4）延迟设备使用寿命，采用变频恒压供水，启动方式是软启动，对机械、电气设备冲击小，可大大延迟设备使用寿命，特别是机械设备。 （5）控制系统可根据客户需求配置人机管理系统、中文提示、中文监控操作，极大方便了客户的操作使用和设备维修； （6）全自动控制，无需人工干预； （7）具有完善的保护功能，变频器保护、欠电压保护、过电压保护、短路保护、过载保护、过热保护、缺相保护。 3、适用范围 （1）适用于自来水厂及加压泵站； （2）适用于住宅小区、宾馆、饭店及其它大型公共建筑的生活供水； （3）适用于大中型工矿企业的生产生活用水； （4）适用于居民住宅小区、宾馆、饭店、大型公共建筑和各种工矿企业的消防供水、生产供水； （5）适用于工矿企业恒压、冷却水工会和循环供水系统； （6）适用于热水供水、采暖、空调、通风系统的供水； （7）适用于污水泵站、污水处理中的污水提升系统； （8）适用于农田排灌、园林喷洒、水景和音乐喷泉系统； 二、工作原理
变频器恒压供水系统(多泵)
目录 1 变频器恒压供水系统简介 (1) 1.1变频恒压供水系统理论分析 (1) 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 (1) 1.1.2 变频恒压控制理论模型 (2) 1.2恒压供水控制系统构成 (3) 1.3 变频器恒压供水产生的背景和意义 (4) 2 变频恒压供水系统设计 (5) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 系统主电路设计 (5) 2.3 系统工作过程 (6) 3 器件的选型及介绍 (8) 3.1 变频器简介 (8) 3.1.1 变频器的基本结构与分类 (8) 3.1.2 变频器的控制方式 (8) 3.2 变频器选型 (9) 3.2.1 变频器的控制方式 (9) 3.2.2 变频器容量的选择 (10) 3.2.3 变频器主电路外围设备选择 (12) 3.3 可编程控制器(PLC) (14) 3.3.1 PLC的定义及特点 (14) 3.3.2 PLC的工作原理 (15) 3.3.3 PLC及压力传感器的选择 (15) 4 PLC编程及变频器参数设置 (16) 4.1 PLC的I/O接线图 (16) 4.2 PLC程序 (17) 4.3 变频器参数的设置 (21) 4.3.1 参数复位 (21) 4.3.2 电机参数设置 (21) 总结 (22) 参考文献 (23)
1 变频器恒压供水系统简介 1.1变频恒压供水系统理论分析 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不 变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图1-1 所示。 图1-1供水系统的基本特征 由图可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系H J (Qu )。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H f (Qc )。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特征。
交流变频调速技术复习考试总结.
1、交流电动机的变频交流调速技术：用半导体电力电子器件构成的变频器，把50或60Hz 的交流电变成频率可调的交流电，供给交流电动机，用以改变交流电动机的运转速度的技术。 2、转差率：同步转速n0与定子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率S。额定状态下运行时，异步电动机的转差率sn在0.01~0.06之间；空载时，sn在0.05以下。 3、三相异步电动机的调速方法：调频调速、改变磁极对数、改变转差率。 4、三相异步电动机的机械特性：三个主要特征点①理想空载点（N0）：负载转矩T为零，异步电动机的转速n最大，达到同步转速n0。②启动点（S）：异步电动机接通电源瞬间，电动机的转速n为零，此时的和转矩为启动转矩Ts，称为堵转转矩。③临界点（K）：异步电动机的机械特性有一个拐点K，此时对应的转速为临界转速nk。 5、异步电动机负载的机械特性主要是指负载的阻转矩与转速的关系。常见的有恒转矩负载、恒功率负载和二次方率负载。恒转矩负载（负载功率与转速成正比）、恒功率负载（转速和转矩成反比）、二次方率负载（负载的阻转矩与转速的二次方成正比）。 6、变频器的分类：⑴按变换环节：①(间接变频)交-直-交变频器②(直接变频)交-交变频器 ⑵按电压的调制方式：①PAM(脉幅调制)②PWM(脉宽调制)⑶按滤波方式：①电压型变频器②电流型变频器⑷按输入电源的相数：①三进三出变频器②单进三出变频器⑸按控制方式：①v/f控制变频器②转差频率控制变频器③矢量控制变频器④直接转矩控制变频器⑹按用途：①通用变频器②高性能专用变频器③高频变频器⑺按变频器的供电电压的高低分类：①低压变频器②高压变频器 7、直流电动机的工作原理。为什么直流电动机有优越的调速特性！ 答：直流电动机有两个独立的绕组：定子和转子。定子绕组通入直流电，产生稳定磁场；转子绕组通入直流电，产生稳恒电流；定子的稳恒磁场和转子的电流相互作用，产生机械转矩，
变频器调速原理
变频器调速基本原理 1、 变频器概述。 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 它的主电路都采用交—直—交电路。JP6C-T9/J9 系列低压通用变频器工作电压为：380～690V ，功率为0.75～800kW ，工作频率为0～400Hz ；JP6C-YZ 系列中压通用变频器工作电压为：1140～2300V ，功率为37～1000kW ，工作频率为0～400Hz ；JCS 系列高压变频器工作电压为：3KV / 6KV / 10KV ，功率为280～20000kW ，工作频率为0～60Hz ； 2、变频原理。 从理论上我们可知，电机的转速N 与供电频率f 有以下关系： )1(*60s P f N -= 其中： p ——电机极数 S ——转差率 由式(1)可知，转速n 与频率f 成正比，如果不改变电动机的极数，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。 3、 节能调速原理 一般使用的风机、水泵类它们额定风量、水量都超过实际需要，又因工艺的需要，往往运行中要改变风量、水量，而目前多数采用档板或阀门来调节的，虽然方法简单，但实质是人为增加阻力的办法。因此浪费大量电能，属不经济的调节方式。从流体力学原理可知，风机的风量、水泵的流量与电机转速及电机功率的关系如下：当风机转速下降时，电动机的功率迅速降低，例风量下降到80％，转速亦下降到80％时，则轴功率下降到额定的51％，若风量下降到50％，轴功率将下降到额定的13％，其节电潜力非常大，并有下述曲线、阴影部分表示采用变频器调速方式的节电效果，其节电可达30-40％效果十分明显。对不同使用频率时的节电率N%可查表。 上述原理也基本适用水泵，可见采用变频调速控制实现节电是有效的、惟 一的途径。变频调速特点是效率高，无附加转差损耗，调速范围大、精度高、无级的。容易实现协调控制和闭环控制，可利用原有异步电动机对旧设备进行技术改造，它既保留了原有电动机，具有改造简单，可靠、耐用，维护方便的优点，即能达到节电的显著效果，又能恒压力的工艺需求，还能减小机械磨损。因此，可
变频器恒压供水接线
第一篇 一、接线： 按图所示的电路，连接空气开关、漏电开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，数码管显示0.0。 关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、远程压力表、限流电阻等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。 压力表选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的控制器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。 压力表电气技术参数：电阻满量程：400Ω（蓝、红）；零压力起始电阻值：≤20Ω （黄、红）；满量程压力上限电阻值：≤360Ω（黄、红）；接线端外加电压：≤10V（蓝、红） 二、开环调试： 检查接线无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。 按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF 和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反
馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5Kg）对应的反馈电压值（比如 3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。 三、闭环变频恒压运行： 合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达30.0Hz后，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5Kg。增大F4.06的参数设定值，出水口的压力增加，减小F4.06的参数设定值，出水口的压力降低。 第二篇 一、前言 目前，应用最广泛的变频恒压供水系统是水泵出口压力恒定系统，其工作原理是在水泵出水口安装压力传感器，将测定的压力值转换成电信号输入压力控制器，压力控制器根据设定压力值与测定压力之间的差值，通过PI调节运算后，控制变频器，调节水泵的转速，使水泵出口压力保持恒定。 这种控制系统电控部分较简单，国内外采用广泛。缺点是仍有小量能量浪费且不能反映水流通过给水管网时，管网阻力持性的变化。所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但管道最末端的出口水压将高于其所需的流出水头。 采用泵出口变压力控制系统，则可解决以上的不足，即泵出口的设定压力随用水量的变化而变化，使管道最末端的出口水压恒定在其所需的流出水 头。 ABB公司的ACS510系列变频器是专为风机、水泵控制系统设计的，其中参数“给定增量8103、8104和8105”可完成泵出口变压力控制功能。 二、ACS510中的变压力控制部分参数设置 在多台并联泵供水系统中，随着泵的运行数量的增加，流量会成倍的增大，管道阻力会迅速增高。如果随着流量的变化，增减恒压控制系统的设定压力，做到小流量小压力，大流量大压力，则可以最大限度的较少管道阻力对管道出口压力的影响，并且提高了节能比例。ABB公司的ACS510系列变频器就提供了上述功能。 在ACS510中，参数8103、8104、8105是给定增量参数，他们的作用是每多
PLC与变频器控制的自动恒压供水系统解析
PLC与变频器控制的自动恒压供水系统 1 系统简介 为改善生产环境，沱牌公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠 和>'https://www.360docs.net/doc/371191857.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递 较>'https://www.360docs.net/doc/371191857.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 2 系统方案 系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。 2.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。一次主电路接线示意图见图2所示。
水泵恒压供水变频器节能改造
水泵恒压供水变频器节能改造 叶良禄 提要：变频器传动时要得到与工频电源传动相同的转矩特性，变频器输出电压的基波有效值通常要等于工频电源的有效值。因此，变频器调速改造选型时要充分考虑电动机的负载特性。 摘要论述了水泵恒压供水变频节能改造的原理；变频器的选型要点及容量计算；节电计算及运行效果分析。 关键词变频器电动机改造 一、引言 动能公司供水车间七泵房主要承担着热力车间老区3台锅炉和3台汽机生产用水的供水任务。该系统共有水泵机组两大两小，大水泵机组型号为600S-32，额定流量3170m3/h，扬程32m，转速970r/min，配套功率400kW；配用电机为Y4005-6，额定功率400kW，电压6kV，额定电流46.5A，转速988r/min；小水泵机组型号为350S-44A，额定流量1116m3/h，扬程36m，转速1450r/min，配套功率160kW；配用电机为Y315L1-4，额定功率160kW，电压380V，额定电流289A，转速1485r/min。根据平时用水情况来确定机组的匹配数量和阀门开度，平时开一大一小，系统组管压力偏高有富余，有时只需一台大机，有时需要一大两小，其中一台小机的阀门开度仅为20％左右，系统瘪压情况较严重，压力不稳定。设备振动厉害，给生产带来很多不稳定的因素。系统的给水压力和供水量整年呈现一个动态的变化过程。为此，于2005年初对该系统的两台小机组进行了恒压供水变频节能改造，改造后的供水系统完全满足3台锅炉、3台汽机的生产用水要求，同时节能效果也十分显著。 二、恒压供水变频节能的原理 如图1所示，当水泵工作在曲线②的A点时，其流量与压力分别为Q1、p2，此时水泵所需的功率正比于p2与Q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到Q2，通过增加管网管阻，使水泵的工作点移到曲线③上的B点，水压增大到p1，这时水泵所需的功率正比于p1与Q2的乘积，由图可见这种调节方式控制虽然简单，但功率消耗并无减少。
全自动变频调速恒压变压供水设备
全自动变频调速恒压变压供水设备 一、概述 在改革开放形势下，随着国民经济的发展，能源已经成为制约国民经济发展的重要因素，节约用能、合理用能是经济发展的重要指标，采用高新科技提高供水系统的效率，足今后供水技术和设备的必然发展方向。 通常的气压供水装置，为保证系统的正常工作，气压罐内的压力，必须具有高出实际用水高度的“上限压力”，以维持调节水量所必须的压差，结果足增大了水泵的功率，加之在运行过程中电机启动频繁，启动电流大，所以在电能消耗方面是不合理的。为了更好的节省电能，提高运行效率，我公司经过大量的调查研究，在采用国际先进的一一交流电动机变频变压调速器的基础上，成功开发了BTS型电脑控制自动恒压供水装置系列产品。该产品打破了目前国内气压罐传统供水方式，采用变速泵、恒速泵供水。它通过电脑控制系统，根据用户实际用水量自动调节，根据变速泵的特性，当用水量减少到某一定值时，附属气压罐系统开始工作，以便更有效的节省电能。这种供水系统是目前世界各国采用的最经济的供水方式，节能效果显著。 BTS型供水装置配有微型电脑，功能齐全，保护性能可靠，操作方便，自动化程度高，更易实现无人管理运行。它比现在通用的气压供水设备有更多的优点，不仅实现了在耗能最低的条件下，满足用水点的水量和水压要求，而且占地面积小，调试方便，安装工程时间短，降低了供水工程投资。 二、节能原理 供水装置的水泵在运行过程中，有恒速和变速两种方式，均可按供水用户的要求进行流量调节。恒速运行时，一般采用节流调节，这种方式的缺点是效率低、能耗大。变速运行时在运行过程中改变水泵转速，从而调节输出流量以适应用水量的变化，并可保证管网压力恒定，水泵始终在高效率的工况下工作。用水量减少时，水泵降低转速运行。由于水泵的轴功率与转速的三次方成正比。转速下降时，轴功率下降极大，故变速调节流量在提高机械效率和减少能耗方面足最为经济合理的。 轴功率与转速关系式：
变频器恒压供水课程设计
目录 1变频器恒压供水系统简介 ................................................................... 错误！未定义书签。 1.1变频恒压供水系统节能原理 .................................................... 错误！未定义书签。 1.2变频恒压控制理论模型 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.3恒压供水控制系统构成 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.4恒压供水系统特点 .................................................................... 错误！未定义书签。 1.5恒压供水设备的主要应用场合 ................................................ 错误！未定义书签。2变频恒压供水系统设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.1设计任务及要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统主电路设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.3系统工作过程 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1减泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2加泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3 器件介绍及选型 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1变频器介绍 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2变频器的种类 ............................................................................ 错误！未定义书签。 3.3变频器选型 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.3.1变频器的控制方式 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器容量的选择 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器主电路外围设备选择 ......................................... 错误！未定义书签。 3.4可编程逻辑控制器（PLC）..................................................... 错误！未定义书签。 3.4.1 PLC的工作原理 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 PLC及压力传感器的选择 ........................................... 错误！未定义书签。4PLC编程及变频器参数设置............................................................ 错误！未定义书签。 4.1 PLC的I/O接线图 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2 PLC .......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 变频器参数的设置 ................................................................. 错误！未定义书签。总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。
变频调速技术简介
变频调速技术简介 [摘要] 本文描述了变频调速技术的发展状况，工作原理，阐述了变频调速技术的应用及一般故障检测。 [关键词] 变频调速节能降耗故障检测 近年来，交流变频调速技术越来越普遍应用，是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，交流变频调速已逐渐取代了过去的滑差调速，变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域，采用变频调速技术是当前提高企业经济性的重要技术手段。变频技术是满足交流电机的无级调速的需要而诞生的。所谓变频，就是改变电源频率，通过对电流的转换实现电动机运转频率的调节，这种技术的核心是变频器，把电网频率改为可变化的频率，同时还可以将电源电压范围扩大，例如频率由50Hz变为30Hz_130Hz，电源电压142V ——270。 变频器的工作原理是工频电源通过整流器后输出固定的直流电压，在经过大功率晶体管MOSFET或IGBT组成的高频变换器，将直流电压逆变成电压、频率可控的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机，实现无级调速或再进行可控整流，得到可调的直流电压，实现特制的直流电机无级调速，变频技术的应用在我国有了一定的发展，并取得了良好的效果，但与发达国家的水平仍有很大差距。目前，我国已有6%的交流电动机使用变频调速技术，而工业发达国家已达60%至70%；日本在水泵、风机上变频调速的采用率已10%，而我国还不足0.01%。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。在采用变频调速时，需从工艺要求、节约效益、投资回收期等各方面考虑。如果仅从工艺要求、节约效益考虑，下面几种情况选用变频调速较有利： 根据工艺要求，生产线或单台设备需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传送系统，根据不同品种的产品，需要改变系统传送速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制准确，并易于实现程序控制。 用变频调速代替机械变速。如：机床，不仅可以省去复杂的齿轮变速箱，还能提高精度、满足程序控制要求。 用变频调速代替用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。例如：