变频器常用的控制电路..
变频器的工作原理与控制方式
变频器的工作原理与控制方式变频器（Variable Frequency Drive，缩写为VFD），又称为交流调速器（AC Drive），是一种用于调节交流电机转速的电子装置。
它通过改变输入电压的频率和幅值来控制电机的转速。
变频器工作原理主要涉及开关技术、PWM调制技术、电机驱动理论等方面内容，下面将详细介绍。
一、变频器的工作原理1.开关技术变频器利用开关电子器件（如晶体管、IGBT等）来实现对输入电源的开关控制。
通过不断开关电路，形成等效于几十千赫兹至几千千赫兹的高频方波，从而形成理想的正弦波输出。
2.PWM调制技术PWM（Pulse Width Modulation）调制技术是指通过改变开关装置的导通时间和关断时间，以一定占空比形式控制开关管工作的方式。
在变频器中，PWM技术可以实现加减压、变频和控制电机的转速。
3.电机驱动理论变频器通过改变输入电压的频率和幅值来调节电机的转速。
在工作过程中，通过改变开关器件导通时间和关断时间，将输入电压的频率调节到所需的频率范围，实现对电机转速的精准控制。
二、变频器的控制方式1.V/f控制方式V/f控制方式（Voltage/frequency ratio control）是一种常用的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速，并根据转速信号和预设的转速曲线进行比较，计算所需输出频率，并根据预设的V/f比值进行控制，实现对电机速度的调节。
2.向量控制方式向量控制方式（Vector Control）又称矢量控制方式，是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩和位置等信息，并根据这些信息进行精确计算和控制，实现对电机速度、转矩和位置等的准确控制。
3.矢量控制方式矢量控制方式（Direct Torque Control，缩写为DTC）是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩等信息，并根据转速、转矩的变化率进行预测和计算，在每个采样周期内调节电机的转速和转矩，实现对电机的精确控制。
变频器的控制电路及几种常见故障分析
变频器的控制电路及几种常见故障分析变频器的控制电路及几种常见故障分析1、引言随着变频器在工业生产中日益广泛的应用，了解变频器的结构，主要器件的电气特性和一些常用参数的作用及其常见故障对于实际工作越来越重要。
2、变频器控制电路给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的网络，称为控制回路，控制电路由频率，电压的运算电路，主电路的电压，电流检测电路，电动机的速度检测电路，将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路等组成。
无速度检测电路为开环控；在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行更精确的闭环控制。
（1）运算电路将外部的速度，转矩等指令同检测电路的电流，电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
（2）电压、电流检测电路为与主回路电位隔离检测电压，电流等。
（3）驱动电路为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离，控制主电路器件的导通与关断。
（4）I/O电路使变频更好地人机交互，其具有多信号（比如运行多段速度运行等）的输入，还有各种内部参数（比如电流，频率，保护动作驱动等）的输入。
（5）速度检测电路将装在异步电动机轴上的速度检测器（TG、PLG等）的信号设为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
（6）保护电路检测主电路的电压、电流等。
当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压，电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下：（1）逆变器保护①瞬时过电流保护，用于逆变电流负载侧短路等，流过逆变电器回件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时停止逆变器运转，切断电流，变流器的输出电流达到异常值，也得同样停止逆变器运转。
②过载保护，逆变器输出电流超过额定值，且持续流通超过规定时间，为防止逆变器器件、电线等损坏，要停止运转，恰当的保护需要反时限特性，采用热继电器或电子热保护，过载是由于负载的GD2（惯性）过大或因负载过大使电动机堵转而产生。
变频器基本原理图讲解
变频器基本原理图讲解
变频器是一种电力变换装置，可以将交流电源转换成可调频率和可调幅度的交流电信号。
它主要由整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等组成。
下面我们来逐步分析变频器的基本原理图。
整流电路是变频器的第一个部分，它将交流电源转换成直流电。
整流电路一般由二极管桥或者可控硅等元件组成。
经过整流电路后，电流只能在一个方向上流动。
滤波电路是整流电路输出的直流电进行滤波处理的部分。
它主要由电容器和电感器组成，能使电流平滑、波动小。
滤波电路的作用是减小直流电中的脉动，使得直流电更加稳定。
逆变电路是变频器的核心部分，它将经过滤波处理后的直流电再次转换成交流电。
逆变电路一般由晶闸管、中间频率变压器等元件组成。
通过控制逆变电路的工作方式和频率，可以实现交流电频率的调整。
控制电路是变频器的控制部分，它根据输入的控制信号，实现对整个变频器的控制和调节。
控制电路一般由微处理器、模拟电路等组成。
通过调整控制电路的参数，可以实现对变频器输出信号的频率和幅度的调节。
总之，变频器的基本原理图可以简单概括为整流电路、滤波电路、逆变电路和控制电路等组成。
它能够将交流电源转换成可调频率和可调幅度的交流电信号，具有广泛的应用。
西门子MM440变频器的基本控制电路
SIEMENS
参数值为9：故障确认。 参数值为10：正向点动。 参数值为11：反向点动。 参数值为12：反转。 参数值为13：MOP（电动电位计）升速（增加频率）。 参数值为14：MOP 降速（减少频率）。 参数值为15：固定频率设定值（直接选择）。 参数值为16：固定频率设定值（直接选择 + ON 命令）。 参数值为17：固定频率设定值（二进制编码选择+ ON 命令）。 参数值为25：直流注入制动。 参数值为29：由外部信号触发跳闸。 参数值为33：禁止附加频率设定值。
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（3）设置三段固定频率控制参数，如下表所示。
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四、PLC联机多段速频率控制 联机多段速频率控制 1．项目训练内容 ．
通过S7-200 PLC和MM440变频器联机，实现电动机延时控制运转。 按下正转按钮SB1，延时15s后，电动机启动并运行在频率为30Hz，对 应电动机转速为1680r/min。按下反转按钮SB3，延时10s后，电动机反 向运行在频率为30Hz，对应电动机转速为1680r/min。按下停止按钮 SB2，电动机停止运行。
SIEMENS
变频器参数设置如下表所示。
SIEMENS
3．电路接线 ．
SIEMENS
4．参数设置 ．
（1）恢复变频器工厂默认值。设定P0010=30和P0970=1，按下P键， 开始复位，复位过程大约需要3min，结果可使变频器的参数恢复到工 厂默认值。 （2）设置电动机参数。为了使电动机与变频器相匹配，需设置电动机 参数。电动机参数设置完成后，设定P0010=0，变频器当前处于准备状态 ，可正常运行。
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变频器有3种基本的停车方法：OFF1、OFF2和OFF3。 （1）OFF1停车命令能使变频器按照选定的斜坡下降速率减速 并停止转动，而斜坡下降时间参数可通过改变参数P1121来修改。 （2）OFF2停车命令能使电动机依惯性滑行最后停车脉冲被封锁。 （3）OFF3停车命令能使电动机快速地减速停车。在设置了OFF3 的 情况下，为了启动电动机，二进制输入端必须闭合（高电平）。如 果OFF3为高电平，电动机才能启动，并用OFF1 或OFF2 方式停车； 如果OFF3为低电平，电动机是不能启动的。OFF3停车斜坡下降时 间用参数P1135来设定。
简述变频器主电路组成及各部分功能
简述变频器主电路组成及各部分功能变频器是一种用于改变交流电电压和频率的电子器件，它能够将电源输入的恒定频率交流电转换为需要的输出频率。
变频器主电路由多个部分组成，每个部分都有其特定的功能。
1. 输入滤波电路：输入滤波电路主要用于将电网的交流电进行滤波，去除电网中的高次谐波和干扰信号，确保稳定的输入电源。
这样可以有效地减小电源对变频器的影响，保证变频器工作的稳定性和可靠性。
2. 整流电路：整流电路用于将输入电源中的交流电转换为直流电电压，供给其他部分使用。
根据不同的设计需求，整流电路可以采用全桥、半桥、单整流桥等不同的结构，以及各种整流器电路。
3. 逆变电路：逆变电路是变频器的核心部分，它将直流电转换为需要的交流电。
逆变电路一般采用可控硅或者晶闸管等器件，通过控制器的控制，实现对输出电压的调整。
逆变电路的设计决定了变频器输出电压的波形质量和稳定性。
4. 控制电路：控制电路是变频器的大脑，负责对整个系统进行控制和监测。
它通过对输入信号的处理和判定，输出控制信号，控制整个变频器的运行状态。
控制电路一般由微处理器、信号采集模块、驱动电路等组成，可以实现多种功能，如起动、停止、调速、保护等。
5. 输出滤波电路：输出滤波电路用于去除逆变电路输出中的高次谐波和噪声。
它可以保证变频器输出电压的纯度和稳定性，避免对外部设备产生不良影响。
输出滤波电路的设计和选择对于变频器整体性能和使用环境的适应性十分重要。
以上是变频器主电路的基本组成和各部分的功能简述。
当然，实际的变频器主电路还可能包括其他的辅助电路，如过流保护电路、过压保护电路、过载保护电路等。
不同型号和规格的变频器在主电路设计上可能存在差异，但原理大致相同。
了解和掌握变频器主电路的组成和每个部分的功能，对于变频器的应用和维护都具有重要意义。
变频器的控制方式及合理选用
变频器的控制方式及合理选用1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V，输出功率在0.75~400KW，工作频率在0~400HZ，它的主电路都采用交-直-交电路。
其控制方式经历以下四代。
（1）第一代以U/f=C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。
其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
（2）第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SPWM控制方式。
他是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。
以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。
经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。
但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。
（4）第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是：a.控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；b.自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；c.算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；d.实现Band-Band 控制——按磁链和转矩的Band-Band 控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制；e.具有快速的转矩响应（〈2ms），很高的速度精度（±2%，无PG反馈），高转矩精度（〈±3%）；f.具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时）,可输出150% ~200%转矩。
简述变频器的控制电路
简述变频器的控制电路
为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路。
其主要任务是完成对逆变器开关器件的开关控制和提供多种保护功能。
控制方式有模拟控制和数字控制两种。
目前已广泛采用了以微处理器为核心的全数字控制技术，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件完成各种控制功能，以充分发挥微处理器计算能力强和软件控制灵活性高的特点，完成许多模拟控制方式难以实现的功能=控制电路主要由以下部分组成：
1)运算电路。
运算电路的主要作用是将外部的速度、转矩等指令信号同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定变频器的输出频率和电压。
2)信号检测电路。
将变频器和电动机的工作状态反馈至微处理器，并由微处理器按事先确定的算法进行处理后为各部分电路提供所需的控制或保护信号。
3)驱动电路。
驱动电路的作用是为变频器中逆变电路的换流器件提供驱动信号。
当逆变电路的换流器件为晶体管时，称为基极驱动电路;当逆变电路的换流器件为SCR、IGBT或GTO时，称为门极驱动电路。
4)保护电路。
保护电路的主要作用是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断变频器本身或系统是否出现异常状况。
当检测到异常状况时，进行各种必要的处理，如使变频器停止工作或抑制电压、电流值等。
变频器的基本结构和工作原理
变频器的基本结构和工作原理变频器是一种将电源频率变换为所需频率的电子设备。
它可将固定频率（如50Hz或60Hz）的交流电源转换为可调节频率的交流电源，以驱动各种不同频率的电动机。
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
1.整流器：变频器的整流器将输入的交流电源转换为直流电源。
它通常采用晶闸管整流电路或采用了桥式整流器电路。
整流器主要目的是将交流电源转换为直流电源，以便后续电路的工作。
2.滤波器：滤波器用于去除整流器输出的脉动直流电源中的高频噪音和杂散波，使其变得更加平稳。
常见的滤波器包括电感滤波器和电容滤波器，它们通常结合使用以达到更好的滤波效果。
3.逆变器：逆变器是变频器的核心部分，它将直流电源转换为可调节频率的交流电源。
逆变器通常包括大量的功率开关管（如IGBT或MOSFET）和驱动电路。
通过对功率开关管的控制，逆变器能够精确地控制输出电压和频率。
4.控制电路：控制电路是变频器的智能部分，它负责监测输入的信号和驱动逆变器的工作。
控制电路通常由微处理器和其他数字和模拟电路组成。
它可以根据用户设定的参数和反馈信号，调整逆变器的输出频率和电压，以实现对电动机的精确控制。
变频器的工作原理如下：1.输入电源经过整流器转换为直流电源。
2.直流电源通过滤波器去除脉动和杂散波。
3.控制电路接收用户设定的参数和反馈信号，计算出逆变器的控制信号。
4.逆变器根据控制信号控制功率开关管的通断，将直流电源转换为可调节频率的交流电源。
5.输出的交流电源经过滤波器去除脉动和杂散波，供电给电动机驱动。
变频器可以实现对电动机的速度和转矩进行精确调节，从而使得电动机在不同的负载和工况下工作更加高效和稳定。
它在工业自动化中广泛应用于各种设备和系统，如风机、水泵、压缩机等。
变频器的应用能够降低能源消耗，提高生产效率，并减少电动机的磨损和噪音。
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4.2 变频器的外接主电路
• 4.2.1 外电抗器。 Zl——进线侧无线电干扰抑制电抗器。 LDC——直流电抗器。 RB——制动电阻。 PW——制动单元。 LAC2——输出侧交流电抗器
• Z2——输出侧无线电干扰抑制电抗器
4.2.2 外接主电路主要电器的功 能和选择
在KA线圈电路中串联KM的常开触点，是保证KM未吸 合前，继电器 KA 线圈不得电，从而防止先接通 KA 的误 动作。而当KA接通时，其常开触点闭合使停止按钮SB2 失去作用，从而保证了只有在电动机先停机的情况下， 才能使变频器切断电源。 在图 4.4 所示的控制电路中，串入了报警输出端子 B-C 的常闭触点，其作用是当变频器发生故障而报警时， B-C触点断开，使KM和KA线圈失电，将变频器的电源切 断。
• 2．晶体管开关控制
• 用晶体管的“饱和”与“截止”作为开关信号。当给晶体 管基极加入控制信号时，晶体管饱和导通，此时相当于开 关闭合；当没有控制信号时晶体管截止，此时相当于开关 断开。 • 3．光电耦合器开关控制 • 由光电耦合器作为端子的开关控制信号，当给光电耦合器 通入电流，光电二极管发光，光电三极管饱和导通，相当 于开关闭合；当光电耦合器没有信号输入，光电三极管截 止，相当于开关断开。光电耦合器控制的控制电路与变频 器之间各自构成回路，也没有电的联系，使用方便。
• （2）制动电阻的连接 • 一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单 元，称为独立选件单元。 • ①连接专用外接制动电阻（选件）。 • 内置制动电阻是连接在P和PR端子上。当内置制动电阻 在频繁地制动时，由于散热能力不足，需要安装外接制动 电阻（选件）替代内置制动电阻。 • ②连接FR-BU制动单元 （选件） • 如图4.3所示，为了提高减速时的制动能力，连接FR-BU 制动单元选件。 • 注意：连接时应使变频器端子（P、N）与FR-BU制动 单元的端子的记号相同。（接错时会损坏变频器）。另外， 对7.5kW以下型号的变频器，请拆下PR-PX间的短路片。
4.1 变频器输入端子控制方法
• 一、模拟控制端子信号输入方法 • 1．模拟电压控制端子VRF 改变模拟输入电压值，可以 改变变频器的输出频率。应用时的两种情况及特点：
• 2．模拟电流控制端子IRF • 大多是反馈信号或远程控制信号。
• 二、接点控制端子的通断控制 • 接点控制端子是以“通”、“断”来进 行控制的，因此其控制信号也是以“有” 和“无”相区别。应用时可由以下信号 进行控制： • 1．接点开关控制 • 将需要控制的端子由手动开关、继电器 触点开关及PLC的接点输出量等进行控 制。图4-2所示为用继电器的KA1、 KA2动合触点控制变频器的正转和反转； 用点动开关SB控制复位等。 • 接点开关控制的控制电路与变频器没有 直接的电联系，应用时无需考 虑它们之间的相互影响。
上节作业：
• 1、变频器的电气制动方法有哪些？介绍 不同方法的特点。 • 2、变频器的外接输入控制信号的类别， 外接输出控制端子的种类有哪些？
第四章 变频器常用的控制线路
主要内容
• • • • • • • • • 变频器输入端子控制方法 变频器的外接主电路 变频器的起停控制电路 变频器正反转控制电路 变频器的外接两地控制电路 变频器并联控制电路 变频器制动及保护控制电路 工频切换电路 变频器多段速电路
• 2.接触器KM • （1）主要作用 • ①可通过按钮方便地控制变频器的通电与断 电。 • ②变频器发生故障时，可自动切断电源。 • 注意，请不要用接触器起动和停止变频器，这样 将降低变频器的寿命。 • （2）选择原则 • 由于接触器自身并无保护功能，不存在误动 作的问题，故选择原则是，主触点的额定电流 IKN≥IN。
图4.3 制动单元的接线
4.3 变频器的起停控制电路
图4.4 变频器起停控制电路
• 接触器KM:控制变频器接通或断开电源， • 中间继电器KA:控制变频器起动或停止。通过接 触器KM的按钮SB1可以使变频器运行或停止，可 以通过变频器起动控制用端子（STF，STR）来 使变频器运行或停止，此时应设定Pr.79＝2 （外部操作模式）。 • 只有当接触器接通电源后，KM的常开触点闭合， 此时按下变频器起动按钮SB3，中间继电器线圈 KA才会得电并自锁，KA的常开触点闭合，接通 变频器的STR或STF端子，变频器开始运行。
• 1.低压断路器QF • （1）主要作用 • 低压断路器QF主要有两个作用：一是隔离作用，当 变频器需要检修时，或者因某种原因而长时间不用时， 将QF切断，使变频器与电源隔离；二是保护作用， 当变频器的输入侧发生短路等故障时，进行保护。 • （2）选用原则 • 由于： • ①变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流 可高达额定电流的2～3倍。 • ②变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过 额定电流。 • ③变频器允许的过载能力为150％、1min。 • 所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流 IQN≥（1.3～1.4）IN，其中IN为变频器的额定电流。
• 3.输出接触器 • 变频器的输出端一般不接接触器。如由于某种需 要而接入时，如工频切换电路图4.2所示的KM2， 则因为电流中含有较强的谐波成分，故变频器的主 触点的额定电流 IKN≥1.5IMN。其中IMN是电动 机的额定电流。
图4.2 工频切换主电路
• 4. 制动电阻RB和制动单元YB （1）主要作用 • 电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制 动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直 流电压UD不断上升（该电压通常称为泵升电压）， 甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流 电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动 电阻RB就是用来消耗这部分能量的。 • 制动单元YB是由GTR或IGBT及其驱动电路构成。 其功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时， 接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻RB释放能量。