变频器简介

ABB变频器 变频器——直接转矩控制 变频器 直接转矩控制 DTC 直接转矩控制，它从零速开始不使用电机轴上的 脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。
(5) 最优控制
最优控制在实际中的应用根据要求的 不同而有所不同，可以根据最优控制的理论 对某一个控制要求进行个别参数的最优化。 例如在高压变频器的控制应用中，就成功的 采用了时间分段控制和相位平移控制两种策 略，以实现一定条件下的电压最优波形。
变 频器简 Nhomakorabea介
综合维修车间 何丽娟
变 频 器 简 介
一、变频器定义、作用 二、变频器工作原理 三、变频器的分类及组成 四、变频器控制方式 五、电解一部净化车间变频器使用介绍 六、变频器故障 七、变频器使用注意问题 八、变频器控制展望
一、变频器定义及作用
变频器是把工频电源 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各 是把工频电源 或 变换成各 种频率的交流电源， 种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设 备。 我们现在使用的变频器主要采用交—直 交方 我们现在使用的变频器主要采用交 直—交方 为了产生可变的电压和频率， 式，为了产生可变的电压和频率，该设备首先要 把交流电源通过整流器转换成直流电源（ ）， 把交流电源通过整流器转换成直流电源（DC）， 再把直流电源（ ）变换为频率、 再把直流电源（DC）变换为频率、电压均可控制 的交流电源（ ）以供给电动机。 的交流电源（AC）以供给电动机。 变频器作用：节能和调速， 变频器作用：节能和调速，实现自动控制程序 高精度控制。 高精度控制。
整流部分
变 频 器 的 组 成
直流部分 主回路 逆变部分 制动或回馈单元
开关电源
DSP(数字信号处理器） 数字信号处理器） 数字信号处理器
控制回路 输入、 输入、输出端子
主要处理变频器的核心软件 算法、电流电压信号检测传 感、控制信号的输入、输出、 电路驱动和电路保护。
SCI口 口 操作面板部分
变频器基本构成
(6)其他非智能控制方式 其他非智能控制方式
在实际应用中，还有一些非智能控制方 式在变频器的控制中得以实现，例如自适应控 制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、 频率控制等。
(1) 神经网络控制
神经网络控制方式应用在变频器的控 制中，一般是进行比较复杂的系统控制， 这时对于系统的模型了解甚少，因此神经 网络既要完成系统辨识的功能，又要进行 控制。而且神经网络控制方式可以同时控 制多个变频器，因此在多个变频器级联时 进行控制比较适合。但是神经网络的层数 太多或者算法过于复杂都会在具体应用中 带来不少实际困难
(3) 矢量控制
矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电 流的大小和相位，以达到对电动机励磁电流和转矩电 流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。 通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用 时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目 的。例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。 目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于 转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量 控制方式两种。 富士变频器——动态转矩矢量控制 动态转矩矢量控制 富士变频器 控制系统高速计算电动机驱动负载所需功率，最佳控 制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转 矩。
三、变频器的分类及组成
变频器的分类方法有多种， 变频器的分类方法有多种，根据不同的分类 方式，主要分为以下几种： 方式，主要分为以下几种：
分类方式 分类名称
主电路工作方式 开关方式
电压型变频器 PAM控制变频器 控制变频器 V/f控制变频器 控制变频器
电流型变频器 PWM控制变频器 控制变频器 高载频PWM控 控 高载频 制变频器 矢量控制变频 器 单相变频器和 三相变频器 三相变频器
(4) 学习控制
学习控制主要是用于重复性的输入， 而规则的PWM信号(例如中心调制PWM)恰 好满足这个条件，因此学习控制也可用于 变频器的控制中。学习控制不需要了解太 多的系统信息，但是需要1~2个学习周期， 因此快速性相对较差，而且，学习控制的 算法中有时需要实现超前环节，这用模拟 器件是无法实现的，同时，学习控制还涉 及到一个稳定性的问题。
二、变频器工作原理
• 电机的旋转速度能够改变。 电机的旋转速度能够改变。
n： 电动机转速 ： f： 电源频率 ： n=60f（1-s）/p （ ） p： 电机极对数 ： s： 电机转差率 ：
• 感应式交流电机的旋转速度取决于电机的极数、转差率 感应式交流电机的旋转速度取决于电机的极数、 和频率。 和频率。 （1）由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。 ）由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。 该极数值不是一个连续的数值（一般为2的倍数 的倍数， 该极数值不是一个连续的数值（一般为 的倍数，例如 极数为2， ， ）， ），所以一般不适合通过改变极数来调 极数为 ，4，6），所以一般不适合通过改变极数来调 整电机的速度。 整电机的速度。 (2)改变转差率（调压调速、串极调速、滑差电动机调速） 改变转差率（调压调速、串极调速、滑差电动机调速） 改变转差率 在变频器问世前，是电机调速的主要手段， 在变频器问世前，是电机调速的主要手段，但由于调速 范围小、效率低、对电网污染较大不能满足使用要求； 范围小、效率低、对电网污染较大不能满足使用要求；
（3）而频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这 ）而频率能够在电机的外面调节后再供给电机， 样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 样电机的旋转速度就可以被自由的控制。
结论：因此，改变频率是控制电机的最佳方式， 结论：因此，改变频率是控制电机的最佳方式，同 时 以控制频率为目的的变频器， 以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备 的优选设备。 的优选设备。
（4）制动或回馈环节： ）制动或回馈环节：
由于制动形成的再生能量在电动机侧 容易聚集到变频器的直流环节形成直流母 线电压的泵生， 线电压的泵生，需及时通过制动环节将能 量以热能形式释放或者通过回馈环节转换 到交流电网中去。 到交流电网中去。 制动环节在不同的变频器中有不同的 实现方法。 实现方法。根据功率大小可采用内置制动 单元和外置制动单元。 单元和外置制动单元。 回馈环节大多属于变频器的外置电路。 回馈环节大多属于变频器的外置电路。
(2) 转差频率控制
转差频率控制是一种直接控制转矩的控制 方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步 电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希 望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可 以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方 式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时 还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因 此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具 有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变 动有良好的响应特性。
工作原理
转差频率控制变 频器 高频变频器
用途
通用变频器
PAM:脉冲幅度调制 PAM:脉冲幅度调制
是一种改变电压源电源或电 流源电流幅值进行输出控制的方式。 在整流侧或逆变侧进行。
PWM:脉冲宽度调制 PWM:脉冲宽度调制
是改变脉冲宽度控制输出电 压的一种方式，即改变调制周期来 控制其输出频率。 5
（3）逆变部分： 逆变部分：
通常又被称为负载侧变流部分， 通常又被称为负载侧变流部分，它通 过不同的拓扑结构实现逆变元件的规律性 关断和导通， 关断和导通，从而得到任意频率的三相交 流电输出。常见的逆变部分是由6个半导体 流电输出。常见的逆变部分是由 个半导体 主开关器件组成的三相桥式逆变电路， 主开关器件组成的三相桥式逆变电路，且 输出为PWM波形。 波形。 输出为 波形
变频器与节能：变频器主要用于交流电动机转速的调节， 变频器与节能：变频器主要用于交流电动机转速的调节，
是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案， 是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，因为它具有 更为显著的作用——节能。应用变频调速可以大大提高电动机转 节能。 更为显著的作用 节能 速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行。 速的控制精度，使电动机在最节能的转速下运行。 首先以风机水泵为例，根据流体力学原理， 首先以风机水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的 三次方成正比。当所需风量减少、风机转速降低时， 三次方成正比。当所需风量减少、风机转速降低时，其功率按照 三次方下降，因此，精确调速的节电效果是十分显著的。 三次方下降，因此，精确调速的节电效果是十分显著的。 其次与此类似， 其次与此类似，许多变动负载电动机一般按照最大需求来生 产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中， 产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行 时间所占的比例却非常高， 时间所占的比例却非常高，采用变频调速可大大提高轻载运行时 的工作效率。所以变动负载电动机的节能潜力巨大。 的工作效率。所以变动负载电动机的节能潜力巨大。 电机在工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变 电机在工频直接起动会产生一个大的起动电流。 频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的， 频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，以起到 限制起动电流小于额定电流的作用，所以起动电流和冲击要小些， 限制起动电流小于额定电流的作用，所以起动电流和冲击要小些， 这样可减少对设备的磨损。 这样可减少对设备的磨损。
(2)直流环节： (2)直流环节： 直流环节
由于逆变器的负载是异步电动机，属于 由于逆变器的负载是异步电动机， 感性负载， 感性负载，因此在中间直流部分与电机之间 总会有无功率的交换， 总会有无功率的交换，这种无能量的交换一 般都需要中间直流环节的储能元件（ 般都需要中间直流环节的储能元件（如电容 或电感）来缓冲。 或电感）来缓冲。 直流中间电路对整流电路的输出进行平 滑滤波、直流储能和缓冲无功功率。 滑滤波、直流储能和缓冲无功功率。
(4) 直接转矩控制
直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念， 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，通过检测定子电阻 来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量 控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计 算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即 使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩， 对于多拖动具有负荷平衡功能。