1、變頻控制技術劉飛 2011.1.12o工作原理工作原理o基本操作基本操作o簡易程序模式簡易程序模式o自學習模式自學習模式o高級程序模式高級程序模式基本曲線設定基本曲線設定o高級程序模式高級程序模式S形曲線設定形曲線設定o高級程序模式高級程序模式多段速設定多段速設定任務、任務、 變頻器的認識與基本操作變頻器的認識與基本操作變頻器是什么？變頻器是什么？ 將商用交流電源通過整流回路變換成直流， 將變換后的直流經過逆變回路變換成電壓、頻率可調節的交流電， 將變換后的直流經過逆變回路變換成電壓、頻率可調節的交流電， 利用交流異步三相電動機的轉速與頻率成正比的特點，通過改變電源的頻率和幅度以達到改變電機轉

2、速的目的。 變頻器的基本構成變頻器的基本構成整流部分整流部分商用電源商用電源逆變部分逆變部分平平波波電電容容馬達馬達 變頻器的電壓波形變化變頻器的電壓波形變化整流整流逆變逆變直流電壓直流電壓電源電壓電源電壓輸出電壓輸出電壓輸出電壓的平均值是正弦波正弦波（正弦波（脈寬調制脈寬調制） ）控制控制方式方式u 變頻器基本構成圖變頻器基本構成圖 馬達電源驅動回路保護回路控制回路防沖擊防沖擊回路回路（逆變回路）（逆變回路）DC/DCDC/DC電電源源變換變換回路回路MDBMDB（整流回路）（整流回路）MDBMDB（整流回路）（整流回路）平波電容平波電容制動回路制動回路操作面板變頻器的控制對象變頻器的控制對

3、象三相異步電動機三相異步電動機 三相異步電動機主要由三相異步電動機主要由定子、轉子、轉軸定子、轉子、轉軸組成，組成，當在定子繞組上加上三相交流電壓時，將會產生一當在定子繞組上加上三相交流電壓時，將會產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場的速度由加在定子繞組上個旋轉磁場，該旋轉磁場的速度由加在定子繞組上的三相交流電壓的頻率所決定。位于該磁場中的轉的三相交流電壓的頻率所決定。位于該磁場中的轉子繞組，將切割旋轉磁場的磁力線，根據電磁感應子繞組，將切割旋轉磁場的磁力線，根據電磁感應原理，在轉子繞組中將產生感應電動勢和感應電流，原理，在轉子繞組中將產生感應電動勢和感應電流，感應電流與旋轉磁場的磁通互相作用而產生電

4、磁力，感應電流與旋轉磁場的磁通互相作用而產生電磁力，即轉矩。轉子及轉軸將沿著與旋轉磁場相同的方向即轉矩。轉子及轉軸將沿著與旋轉磁場相同的方向旋轉。任意改變三相定子繞組的兩個電壓相位，即旋轉。任意改變三相定子繞組的兩個電壓相位，即可使磁場旋轉的方向發生改變，電動機的轉向也將可使磁場旋轉的方向發生改變，電動機的轉向也將隨之變化，即可逆控制。隨之變化，即可逆控制。 旋轉磁場的轉速稱為同步轉速，同步轉速是根據旋轉磁場的轉速稱為同步轉速，同步轉速是根據電動機的極數和電源頻率來決定的。由于需要有轉電動機的極數和電源頻率來決定的。由于需要有轉矩輸出，電動機的實際轉速總是落后于同步轉速，矩輸出，電動機的實際轉

5、速總是落后于同步轉速，它們之間的差值稱為轉差率。它們之間的差值稱為轉差率。 （ ） / min ：馬達的轉速馬達的轉速（r/min） ） ：頻率頻率（Hz） ）：馬達的極數馬達的極數（P） ） ：馬達的轉差率馬達的轉差率可變速運轉的原理可變速運轉的原理異步電動機的速度異步電動機的速度轉矩特性轉矩特性0速度速度 N轉矩轉矩 T額定轉矩額定轉矩啟動轉矩啟動轉矩同同步轉速步轉速 0（ （s=0） ）實際轉速實際轉速 （ （s=1） ）最大轉矩最大轉矩動作領域動作領域電動機區電動機區（正（正力矩力矩） ）發電機區發電機區（ （負力矩負力矩） ） 1轉差轉差【 【 例例 ： ： 、 】 】 同步轉速 0

6、 0（）（r/min） 轉差率的速度（）（r/min）轉差率轉差率 0 0 0 ： ： 同步轉速同步轉速 ： ：實際轉速實際轉速為什么使用變頻器會節省能源為什么使用變頻器會節省能源？風機、泵等需要控制流量（風量）的場合，采用變頻器控制或擋板控制，其消耗的電力和流量（風量）的關系如右下圖。流量（風量）小的場合，變頻器的節電的效果特別明顯。變頻器和擋板控制節能效果實例變頻器和擋板控制節能效果實例例：事物所中央空調系統的運行流量：小時、 ：小時。合計小時年、 馬達：臺采用擋板控制采用擋板控制的場合所需的電力（15kW91%2000小時）（15kW76%2000小時）50,100kWh風量風量使用變頻

7、器使用變頻器來控制馬達轉速時，所消耗的電力（15kW61%2000小時）（15kW22%2000小時）24,900kWh風量風量一年間所節省的能源節省的能源50,100kWh24,900kWh25,200kWh/年年50%100%50%100%80%10%00節能效果節能效果61917622變頻器控制變頻器控制擋板控制擋板控制所需電力（）風量流量（）外外 部部 接接 線線主電路接線主電路接線相互接線相互接線數數字字操操作作器器使使用用數字操作器使用數字操作器使用數數字字操操作作器器使使用用變頻器操作模式的種類變頻器操作模式的種類操作模式的切換操作模式的切換oMenu鍵切換鍵切換各模式各模式oE

8、nter鍵進行鍵進行模式選擇及設模式選擇及設置確定置確定o箭頭按鍵更改箭頭按鍵更改參數參數oESC退出退出A 參數：參數：環境設定環境設定A1：環境設定：環境設定 A2：用戶參數：用戶參數B參數：參數：應用程序應用程序B1：運行模式：運行模式; B2：直流制動：直流制動B3： B4; B6; B7; B8 C 參數：參數：調整調整C1：加減速時間：加減速時間 C2: S形加減速時間形加減速時間C3: 滑差補償滑差補償 C4：轉矩補償：轉矩補償C5：速度控制：速度控制 C6：載波頻率：載波頻率D參數：參數：指令參數指令參數D1：頻率指令：頻率指令 D6：勵磁控制：勵磁控制E 參數：參數：電機參數

9、電機參數E1: V/F特性特性 E2：電機參數：電機參數E5：PM電機參數電機參數F 參數：參數：選購件選購件F1： PG卡卡 F4: 模擬量監視卡模擬量監視卡F5: 數字式輸出卡數字式輸出卡 F6: 通信選購卡通信選購卡參參數數值值意意義義H 參數：參數：端子功能選擇端子功能選擇H1：多功能接點輸入：多功能接點輸入H2：多功能接點輸出：多功能接點輸出 H3：模擬量輸入：模擬量輸入 H5：MenoBUS通通信信L參數：參數：保護功能參數保護功能參數L1：電機保護功能：電機保護功能 L2：瞬時停電處理：瞬時停電處理 L3 防失速功能防失速功能 L4 頻率檢出頻率檢出L5：故障重試：故障重試 L6

10、：L7：L8：N參數：參數：特殊調特殊調整整N2； N5； N8； N9O參數：操作器參數：操作器/監視器監視器O1：顯示設定：顯示設定/選擇選擇 O2：多功能選擇：多功能選擇 O3：拷貝功能：拷貝功能S參數：電梯功參數：電梯功能參數能參數S1; S2; S3T參數：自學習參數：自學習T1:異步電機異步電機 T2：永磁電機：永磁電機U參數：監視參數：監視參參數數值值意意義義o基本操作基本操作nMenu鍵切換各模式鍵切換各模式nEnter鍵進行模式選擇及設置確定鍵進行模式選擇及設置確定n箭頭按鍵更改參數箭頭按鍵更改參數nESC退出退出o簡易程序模式簡易程序模式 nA參數，參數，C參數，參數，E參

11、數等最基本的幾個參數參數等最基本的幾個參數任務一任務一 變頻器的認識與基本操變頻器的認識與基本操作作o高級程序模式高級程序模式基本曲線設定基本曲線設定nB1參數、參數、C1參數、參數、D1參數、參數、E1、E2參數參數o高級程序模式高級程序模式S形曲線設定形曲線設定n基本曲線設置，加基本曲線設置，加C2*設置完畢后，按設置完畢后，按MENU切換到驅動模式，并按切換到驅動模式，并按ENTER進入驅動模式，再選擇正反轉啟動。進入驅動模式，再選擇正反轉啟動。任務二任務二 變頻器的高級程序模式操作變頻器的高級程序模式操作o1、初始化：nA1-03=2220o2、操作器操作：nb1-01及b1-02=0

12、o3、加減速時間： nC1-01、 C1-02o4、輸出頻率：D1-01=50o5、速度優先選擇：高速優先D1-18=0d1-09oE2參數：電機參數（可自學習）參數：電機參數（可自學習）n鑒于實訓室電機容量小鑒于實訓室電機容量小nE2-01/ E2-03，取最小值，取最小值nE2-11按電機實際設置按電機實際設置n禁止檢出禁止檢出”缺相缺相”:L8-07=0o高級程序模式高級程序模式基本曲線設定基本曲線設定nB1參數、參數、nC1參數、參數、nD1參數、參數、nE1、E2參數參數頻率時間 Fmax最大輸出頻率加速時間C1-01減速時間C1-02任務二任務二 變頻器的高級程序模式操作變頻器的高

13、級程序模式操作任務二任務二 變頻器的高級程序模式操作變頻器的高級程序模式操作o1、初始化：、初始化：A1-03=2220o2、操作器操作：、操作器操作：b1-01及及b1-02=0o3、加減速時間：、加減速時間： C1-01、 C1-02,加加C2參數設置參數設置o4、輸出頻率：、輸出頻率：D1-01=50o5、速度優先選擇：高速優先、速度優先選擇：高速優先D1-18=0o高級程序模式高級程序模式S形曲線設定形曲線設定n基本曲線設置，基本曲線設置，加加C2oE2參數：電機參數（可自學習）n鑒于實訓室電機容量小 E2-01/ E2-03，取最小值nE2-11按電機實際設置 禁止檢出”缺相”:L8

14、-07=0o校驗模式校驗模式n按按menu切換到校驗模式切換到校驗模式n按按enter進入校驗模式進入校驗模式n按方向鍵，查看被更改過的參數按方向鍵，查看被更改過的參數進行與出廠設定值不同的參數的讀取設定任務三任務三 變頻器的校驗模式變頻器的校驗模式o自學習模式自學習模式n填好基本的已知的電機參數，讓變頻器填好基本的已知的電機參數，讓變頻器“學習學習”未知的電機參數。未知的電機參數。學習結果自動更新到學習結果自動更新到E2參數參數。任務四任務四 變頻器的自學習模式變頻器的自學習模式1.加速和啟動加速和啟動o1）、加速時間）、加速時間n工作頻率從工作頻率從0Hz上升到設定頻率所需的時間上升到設定

15、頻率所需的時間n加速時間的設定需兼顧加速時間的設定需兼顧生產效率和系統啟動的平穩性生產效率和系統啟動的平穩性o2）、加速模式）、加速模式n線性：線性：簡單，常用簡單，常用nS形：形： 平穩，傳送帶、電梯等平穩，傳送帶、電梯等n半半S形：形：設定適合的啟動頻率和加速時間，和解決設定適合的啟動頻率和加速時間，和解決啟動電流大和機械沖擊問題啟動電流大和機械沖擊問題o3）、啟動頻率）、啟動頻率fsn電機啟動時的頻率電機啟動時的頻率n加大加大fs可加大啟動轉矩，同時也會增大啟動電流可加大啟動轉矩，同時也會增大啟動電流o4）、啟動前直流制動）、啟動前直流制動n防止因電動機啟動前，轉速不為防止因電動機啟動前

16、，轉速不為0，而引起電機過，而引起電機過電流電流1.加速和啟動加速和啟動o若系統關系大，而頻率下降太快，電動機將處于強烈的若系統關系大，而頻率下降太快，電動機將處于強烈的再生制動狀態，從而引起過電流和過電壓。再生制動狀態，從而引起過電流和過電壓。o1）減速的時間和方式（與加速相似）減速的時間和方式（與加速相似）n減速時間：減速時間： 輸出頻率減至輸出頻率減至0所需的時間所需的時間 系統慣性越大，減速時間越長系統慣性越大，減速時間越長n減速方式：減速方式：線性、線性、S形、半形、半S形形o2）直流制動）直流制動n慣性大的系統，在低速時易出現停不住的爬行現象慣性大的系統，在低速時易出現停不住的爬行

17、現象n需制動：通入直流電，產生制動轉矩需制動：通入直流電，產生制動轉矩n需考慮：制動強度、制動時間、制動起始頻率需考慮：制動強度、制動時間、制動起始頻率2.減速和制動減速和制動o3）變頻停機方式）變頻停機方式n減速停機：減速停機：預置減速頻率和時間，電機處于再生制預置減速頻率和時間，電機處于再生制動狀態動狀態n自由停機：自由停機：變頻器停止輸出，慣性停機變頻器停止輸出，慣性停機n變頻器在低頻狀態下短暫運行后再降為變頻器在低頻狀態下短暫運行后再降為0停機：停機： 消除爬行消除爬行2.減速和制動減速和制動o1、參數初始化、參數初始化n通過設置，使變頻器參數恢復出廠值：參數初始化通過設置，使變頻器參

18、數恢復出廠值：參數初始化o2、電動機參數自動檢測：、電動機參數自動檢測：n參數自學習：電動機的定子參數自學習：電動機的定子/轉子電阻，電感等轉子電阻，電感等o3、自動電壓調整、自動電壓調整n消除輸入電壓波動的影響消除輸入電壓波動的影響三、其他功能參數三、其他功能參數o4、電機熱過載保護、電機熱過載保護n電子熱保護：由微處理器計算控制電子熱保護：由微處理器計算控制n熱敏電阻熱敏電阻PTC保護保護o5、轉矩特性、轉矩特性nU/F曲線選擇曲線選擇n轉矩提升轉矩提升o6、再啟動：、再啟動：n瞬間停電再啟動：停電時間不超瞬間停電再啟動：停電時間不超2S時，自動重啟動時，自動重啟動n故障跳閘后重合閘：避免

19、干擾引起的誤動作跳閘故障跳閘后重合閘：避免干擾引起的誤動作跳閘 通常間隔通常間隔010S,最多重合閘最多重合閘10次次三、其他功能參數三、其他功能參數概括概括從啟動頻率啟動從啟動頻率啟動變頻器輸出由變頻器輸出由0 0直接變化為啟動頻率對應的交流電壓，而后直接變化為啟動頻率對應的交流電壓，而后在此基礎上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設在此基礎上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設定頻率到達。定頻率到達。 注：啟動頻率不宜過大，否則會造成啟動沖擊或過流注：啟動頻率不宜過大，否則會造成啟動沖擊或過流先制動后從啟動頻率再啟動先制動后從啟動頻率再啟動變頻器先給電機通脈沖直流，使電機保

20、持在停止狀態，然變頻器先給電機通脈沖直流，使電機保持在停止狀態，然后再按照從啟動頻率方式直接啟動。后再按照從啟動頻率方式直接啟動。注：一般應用在負載初始狀態不確定的場合注：一般應用在負載初始狀態不確定的場合轉速跟蹤啟動轉速跟蹤啟動直接將正在自由旋轉的電機或負載由當前速度驅動到預定速度直接將正在自由旋轉的電機或負載由當前速度驅動到預定速度注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設備的異常停機后注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設備的異常停機后的快速恢復的快速恢復啟動方式啟動方式停車方式停車方式u減速停車減速停車變頻器按設定的減速時間和曲線逐漸減小輸出頻率，變頻器按設定的減速時間和曲線逐漸減小輸

21、出頻率， 降到降到0 0后停機后停機 注：這種方式最常用，當直流母線電壓過高時會自動啟動能注：這種方式最常用，當直流母線電壓過高時會自動啟動能耗制動，此時需配置制動單元耗制動，此時需配置制動單元u自由停車自由停車 變頻器接到停止命令后，立刻中止輸出，負載依慣性停車變頻器接到停止命令后，立刻中止輸出，負載依慣性停車 注：變頻器故障時的停車方式就是自由停車注：變頻器故障時的停車方式就是自由停車u減速直流制動停車減速直流制動停車變頻器接到停止命令后，按照設定曲線逐漸減少輸出頻率變頻器接到停止命令后，按照設定曲線逐漸減少輸出頻率，當到達某一預設頻率，即開始直流制動（通脈沖直流）停車，當到達某一預設頻率

22、，即開始直流制動（通脈沖直流）停車，防止電機爬行防止電機爬行注：對于大慣量負載或有定位要求的場合非常適用注：對于大慣量負載或有定位要求的場合非常適用變頻器基礎知識變頻器基礎知識變頻器分類變頻器分類按變換按變換方法分方法分交直交交直交（廣泛使用）（廣泛使用）電壓型（儲能環節為電解電容）電壓型（儲能環節為電解電容）電流型電流型( (儲能環節為電抗器）儲能環節為電抗器）交交交交無儲能環節（調頻范圍窄）無儲能環節（調頻范圍窄）控制算控制算法法通用型通用型內置內置V/FV/F控制方式，簡單，性能一般控制方式，簡單，性能一般高性能專用高性能專用型型內置矢量控制方式，復雜，高性能內置矢量控制方式，復雜，高性

23、能按供電按供電電源分電源分低壓低壓220V/1PH220V/1PH、220V/3PH220V/3PH、380V/3PH380V/3PH高壓高壓30003000、60006000、10000V/3PH10000V/3PH變頻器基礎知識變頻器基礎知識控制算法控制算法交流調速的控制核心是：交流調速的控制核心是： 只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果V/FV/F控制簡單實用，性能一般，使用最為廣泛控制簡單實用，性能一般，使用最為廣泛l只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就

24、能近似保持磁通保持恒定 例例: : 對于對于380V 50Hz380V 50Hz電機，當運行頻率為電機，當運行頻率為40HZ40HZ時，要保持時，要保持V/F V/F 恒定，則恒定，則 40HZ40HZ時電機的供電電壓時電機的供電電壓:380:380（40/50)40/50)304V304Vl低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高矢量控制性能優良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚矢量控制性能優良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚l模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電模仿直流電機的控制方法，采

25、用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電 流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的 轉矩控制性能，實現高性能控制。性能優良，控制相同復雜，直到轉矩控制性能，實現高性能控制。性能優良，控制相同復雜，直到9090代計算代計算 機技術迅速發展才真正大范圍使用機技術迅速發展才真正大范圍使用變頻器基礎知識控制算法項目通用變頻器高性能變頻器控制算法V/F控制轉矩提升同步機異步機控制算法基本相同開環矢量控制（無速度傳感器矢量控制）閉環矢量控制（有速度傳感器矢量控制）異步機和同步機需要不同的控制算法調速范圍1:401:100（開環矢量),1:1000(閉環矢量)啟動轉矩無要求180% 0.5Hz（開環矢量)，200% 0速(閉環矢量)穩速精度與轉差有關（2-3%)0.5%(開環矢量)，0.05%(閉環矢量)轉矩控制無有控制算法簡單復雜電機參數不依賴電機參數，支持同時驅動不同類型不同功率的電機電機參數對控制性能的影響較大，一般只能驅動一臺電機變頻器的構成用戶接口主回路接口主回路接口控制回路接口控制回路接口模擬量輸入模擬量輸入模擬量輸出模擬量輸出通訊接口通訊接口控制回路接口控制回路接口開關量輸入開關量輸入開關量輸出開關量輸出編碼器接口編碼器接口變頻器的構成主回路接口 R S T P 1 (