深入直流变频调速

直流变频空调原理与维修

一、直流变频空调的基本工作原理

直流变频空调控制器的原理框图如图1所示，主要由整流器、滤波器、功率逆变器、位置检测等电路组成。AC220Ｖ工频交流电经EMI电路后经整流电路转换为310Ｖ直流电源送到驱动模块。室外机的微处理器对各取样点送来的信号进行分析处理，并经内部波形产生新的控制信号，再经驱动放大去控制驱动模块，每次导通两只功率晶体管，给压缩机两相线圈通以直流电，驱动转子运转，另一相线圈不通电，但有感应电压，根据感应电压的大小可以判断出转子的位置，进而控制绕组通电顺序。位置检测电路同时检测模块输出给压缩机的电源，输出一个转子位置检测信号送到室外机微处理器，通过室外机微处理器内部程序去精确控制微处理器输出的脉冲信号，进而控制驱动模块加给定子线圈的方波电压。

图1直流变频空调整机电控框图

1.整流滤波原理

整流器是将交流电源转换为直流电的装置，采用硅整流器件桥式连接，整流器结构可分为单相和三相电源输入。一般变频空调电功率在2kw以上时，多采用三相电源输入。单相和三相整流电路的不同之处只是后者在电路中多增加了两只整流二极管。滤波电路的作用是使输出直流电压平滑且得到提高，常采用大容量电容器，电容器一般在1500μF～3000μF之间。因该电容器容量最大、放电时间长，所以在检修变频器时先需将电容放电。放电时用两根导线通过一个大功率电阻并联在电容两端。检修时如不放电，将会造成人员伤亡事故。

2.室外控制芯片

随着技术的进步，变频空调的控制将向智能化、集成化、可靠化的方向发展，而其控制的核心--芯片也将越来越先进。室外芯片主要的功能是完成各种运算，产生SPWM波形，实现压缩机V/F曲线的控制并提供各种保护等。变频空调采用的室外控制芯片有很多种，如东芝、三菱等。由于空调技术的发展，模糊控制技术的不断完善，这就出现了一种性能更优异、功能更强大的控制芯片—DSP。DSP即Digital Signal Processor是数字信号处理器的简称，与一般的单片机相比，DSP在运算速度、信号的处理、电机的控制方面具有更大的优势，是未来的发展方向。

3.直流压缩机电机的基本原理

无刷直流电动机与普通的交流电动机的最大区别在于其转子是由稀土材料制成的永久磁钢；定子与交流压缩机电机相同，采用漆包线整距集中绕制而成。简单而言，就是把普通直流电动机由

永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电动机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。这样，就可以省掉普通直流电动机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电动机称之为无刷直流电动机。无刷直流电动机既克服了传统的直流电动机的一些缺陷，如电磁干扰大、噪声大、火花、可靠性差、寿命短，又具有交流电动机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。所以直流变频空调相对于交流变频空调而言，具有更大的节能优势。四极(磁极对数为2)三相无刷直流电机的示意图如图2所示。

图2 直流电动机工作示意图

大功率模块根据转子的旋转位置切换定子绕组的通电电流，始终保证转子N极对面的定子绕组导体内的电流流向为一个方向，如图2所示；而转子S极对面定子绕组导体内的电流流向为另一个方向。具体地讲，当转子处于图2的位置时，此时仅A、C线圈中有电流，流向为a→a′、c′→c，即产生图示定子横截面上导体内电流的流向。把电机分成左上180°和右下180°两半来看,左上180°部分，a、c′导体的磁场根据右螺旋法则叠加后在定、转子间产生一个垂直向上的方向磁场， 而a′、 c导体磁场叠加后产生一个水平向右的磁场，二者叠加的磁场方向如图2所示，正好与转子磁场互相垂直，于是便会产生逆时针方句的电磁转矩，推动转子向逆时针方向旋转。右下180°的原理一样。

当转子转过60°电气角后，B、C线圈通电，且b→b′、c′→c，同样产生两个互相正交的定、转子磁场，如此反复，电动机即可旋转起来。同理，二极(磁极对数为1)的直流电机的每相绕组的导通电气角为60°,即电机转速为n=60f/p(n:转速rpm;p:磁极对数：f：电源频率Hz)。

4.大功率模块

有刷直流电动机中，当转子(单线圈)磁场转到与定子(永磁体)磁场平行后，若转子再越过此位置，而直流电源不改变流向，即线圈中的电流方向不改变的话，那么根据右手定则此时线圈受力将使之向原方向反转。因此，需要炭刷来改变线圈中电流的流向，使转子能继续旋转下去。由于压缩机汽缸中充满了氟利昂蒸汽，因此不能采用会产生火花的有刷直流电机，必须采用通过电子回路实现换向的无刷直流电机。所以直流变频空调采用无刷直流电动机作为压缩机，其转子为永久磁铁，不需要外部供给电流，减少了损耗，因此效率较高。直流变频控制器原理框图如图3所示。

图3中，变频模块组件虚线框中画出了由六个IGBT管组成的逆变器模块，其中A＋、B＋、C＋组成上支路，A-、B-、C-组成下支路。按表1中顺序循环通断，每次总是上支路的一个三极

管与下支路一个三极管ON，给压缩机定子线圈施加方波电压。

表1 逆变器的通断顺序表

1 2 3 4 5 6 A+ ON OFF OFF OFF OFF OFF B+ OFF ON

ON OFF OFF OFF C+ OFF OFF OFF ON ON OFF A- OFF OFF ON ON OFF OFF B- OFF OFF OFF OFF ON ON C-

ON

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

直流变频空调中的逆变器输出电压方式一般采用是等宽度PWM 调制方式。长虹大清快空调采用的是PWM+PAM 相结合的方式，也就是说，压缩机在低速范围内采用等宽度PWM 调制方式，而在高速范围内采用PAM 高效、低噪的混合调制方式（在相同电网输入电压的情况下，获得较高的逆变器输出电压）。

所谓PAM (Pulse Amplitude Modulation)控制是指脉冲幅值调制，也就是调节信号在大小变化。PAM 控制是直流变频空调优于交流变频空调的一大特点，它是与PWM 相对而言的。PAM 控制能有效提高压缩机的运转能力，支持9000转/分高速运转，并能消除谐波电流，提高功率因素。直流变频空调压缩机各绕组电压控制波形图如图4所示。

5.转子位置检测回路

由于无刷直流电动机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电动机换相，才能保证电动机平稳地运行。无刷直流电动机位置检测通常有两种方法：一是利用电动机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电动机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。在无刷直流电动机中总有两相线圈通电，一相不通电，一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用于捕捉感应电压，通过专门设计的电子回路转换，反过来控制给定子线圈加方波电压。由于后一种方法省掉了位置传感器，所以直流变频空调压缩机都采用后一种方法进行电动机换相。在无刷直流电动机中总有

图3 直流变频空调控制原理框图

两相线圈通电，一相不通电。一般无法对通电线圈测出感应电压，因此通常以剩余的一相作为转子位置检测信号用线。

6.起动

由于感应电压只有在电动机转动时产生，因此不能通过转子位置检测电机起动。而必须强制性地输出驱动波形，直到电动机转速达到一定速度，可以靠感应电压测出转子位置为止，再切换到转子位置检测输出波形驱动方式。例如，起动阶段大功率模块要经2s～4s的低频换向使压缩机转速到达200～500转/分，再进入通常位置检测运行模式。

二、直流变频空调微处理器电路分析与检修

现以长虹直流变频BQ 系列空调为例进行分析和说明。长虹BQ 系列空调包括KFR－25GW/BQ、KFR－28GW/BQ、KFR－35GW/BQ、KFR－40GW/BQ 等机型，BQ 系列直流变频空调电气控制框图如图5所示。

从控制原理图可以看出，室内机控制电路可分为开关电源电路、上电复位电路、晶振电路、

图5 KF R－25（28、35、40）GW/BQ 直流变频空调电气控制框图

过零检测电路、室内直流风机控制电路、步进电机控制电路、温度传感器电路、空气清新控制电路、EEPROM电路、保护电路、显示驱动及遥控接收电路、应急控制电路、通讯电路等单元电路；室外机控制电路可分为电源整流及功率因数调整电路、开关电源电路、上电复位电路、晶振电路、电压检测电路、电流检测电路、过零检测电路、保护电路、电磁膨胀阀控制电路、室外直流风机驱动电路、IPM模块驱动电路及位置反馈电路、四通阀控制电路、温度传感器电路、E2PROM电路、通讯电路等单元电路。

1.BQ系列直流变频空调室内机控制电路分析与检修

（1）开关电源电路分析与检修

开关电源主要为室内机空调电气控制系统提供所需的工作电源，如微处理器、空气清新及一些控制检测电路提供工作电源等。主要由开关变压器、控制IC、钳位电路以及输入输出整流滤波组成。开关电源电路原理图如图6所示。

图6 开关电源电源电路原理图

1）电源电路原理分析

交流电源220V经EMI滤波电路（由L01和C01、C15组成）后到整流桥堆DB01，转换为300VDC经电容C02滤波后供给开关变压器，经开关变压器的绕组⑥—④加到开关电源控制IC （IC01）的②脚（该集成电路为整个开关电源的核心，内含一个功率MOS管、100KHz的方波发生器及占空比调整电路）。

该开关电源为反激式开关电源，当IC01内部MOS开关管导通时，能量全部存储在开关变压器的初级，次级整流二极管D02、D03、D04未能导通，次级相当于开路，负载由滤波电容提供能量；当开关管截止时，初级绕组反极性，次级绕组同样也反极性使次级的整流二极管正向偏置而导通，初级绕组向次级绕组释放能量。次级在开关管截止时获得能量，这样，电网的干扰就不能经开关变压器直接偶合给次级，具有较好的抗干扰能力。开关变压器次级经快恢复二极管、高频滤

波电解电容滤波后得到35VDC、12VDC、7VDC，其中7VDC经多功能集成电路IC03（上电复位、软件看门狗、线性稳压）线性稳压后转换为5VDC供CPU等。

输出电压采样及反馈回路由IC07和IC02组成。通过对输出电压12VDC和35VDC的联合采样，调节光耦IC02的输出电流，控制IC01的⑥脚达到调节100KHz的方波发生器的占空比，控制IC01内部MOS管的导通时间，从而稳定输出电压。此外，开关电源在开关变压器初级T01（④—⑥）绕组上并联C17和MOS管Q01组成了钳位电路，吸收功率MOS管关断时开关变压器初级绕组（④—⑥）产生的反电势，保护功率MOS管不被击穿。这样，一方面可以使开关管工作在较安全的工作区内，减小开关管的截止损耗；另一方面则可以使输出端的开关尖峰电平大大降低。

2）故障检修

对电源电路的检修可以按照电源的走向来测或者逆向来检测，在实际检修中可用万用表测量开关变压器初次级线圈是否有5V、7V、12V、35VDC输出、F02、F03及D02－D04是否击穿及 IC01（②－③）是否击穿；

（2）上电复位电路分析与检修

上电复位电路在控制系统中的作用是启动微处理器开始工作。但在电源上电以及在正常工作时电压异常或干扰时，电源会有一些不稳定的因素，为微处理器工作的稳定性可能带来严重的影响。因此，在电源上电时延时输出给芯片输出一复位信号。上复位电路另一个作用是监视正常工作时的电源电压，若电源有异常则会进行强制复位。

复位输出脚输出低电平至少需要持续三个(12/fc s)或者更多的指令周期，复位程序开始初始化芯片内部的初始状态，等待接受输入信号（若如遥控器的信号等）。上电复位电路原理图如图7所示。

图7 上电复位开门狗电路原理图

1）上电复位电路原理分析

上电时5V电源通过IC03（TA8000S）的⑧脚输入，⑦脚便可输出一个上升沿，触发芯片的复位脚。

2）故障检修

上电复位电路是在电源正常的情况下，给微处理器提供一个触发信号，但在检修时一般检测

不到延时信号。可以用万用表检测输出脚在上电到稳定之后是否能达到规定的电压要求。复位电路可能导致室内机在接通电源之后无反应，系统无法正常启动和工作。

（3）开门狗电路原理分析

开门狗电路在控制系统中的作用是当CPU软件跑飞后，开门狗IC未检测到CPU输出的方波信号，就强行输出一低电平，使CPU复位，保证整机不误动作。开门狗电路原理图如图7所示。当CPU软件跑飞后，IC03的⑨脚未检测到CPU输出的方波信号，⑦脚便强行输出一低电平，使CPU复位。

（4）时钟电路原理分析与检修

振荡电路在微处理器控制系统中，为系统提供一个基准的时钟序列。振荡信号犹如人的心脏，使微处理器程序能够运行以及指令能够执行，以保证系统正常准确地工作。时钟电路原理图如图8所示。

图8 时钟电路原理图

1）振荡电路原理分析

微处理器TMP87CM40AF的时钟信号由（24）、（25）脚及外围8MHz晶体振荡器组成。晶振的①脚和③脚分别接入CPU(TMP87CM40AF)的（24）和（25）脚，②脚接地。晶振内部集成了两个高频滤波电容，分别连接到X30的①脚和③脚，并连接到地，以消除振荡信号的高频杂波，为微处理器提供一个8MHz的稳定时钟频率。

当接通电源时，微处理器（24）、（25）脚内部电路与外接的8MHz晶体振荡器产生8MHz 的时钟信号，为微处理器提供一个固定的时钟脉冲信号，使微处理器根据这一脉冲信号进行工作。

2）故障检修

振荡电路的检修，除用示波器观察其两点的波形之外，一般用万用表检测其两点的电压也可解决。通电时检测芯片（24）和（25）脚的电压来判断，正常时晶振①脚1.96V，③脚2.19V。若振荡电路有问题，会导致空调不能正常工作，不能遥控开机或使用应急开关可能会有反应等。

（5）过零检测电路原理分析与检修

过零检测电路在控制系统中为室内外串行半双工通讯提供时序基准信号。过零检测电路原理图如图9所示。

图9 过零检测电路原理图

1）过零检测电路原理分析

AC220V经R13（82K/2W）、D05降压整流后输出一脉动的直流电，提供给光耦IC04，当IC04①～③脚之间的电压小于0.7V时，光耦不导通；而其电压大于0.7V时，光耦才会导通，这样便可得到一个过零触发的信号。D35起保护IC04的作用。

2）故障检修

检修过零检测信号在没有示波器的情况下，可用万用表检测光耦IC04④脚的电压，正常时0.3V。如果过零检测信号有故障，空调会出现室内外通信故障。

（6）室内直流风机控制电路原理分析与检修

室内风机是将室内空气经蒸发器使室内空气的温度降低，而室内风机控制电路是控制室内风机风速依据环境条件或者设定风速而自动调节风量既风机转数。室内风机控制原理图如图10所示。

图10 室内风机控制原理图

1）室内风机控制电路分析

本空调室内风机为直流电动机，其内置控制驱动IC（TP6520P、TD62064F），与主板接口为35V驱动电源、5V控制电源、转数控制信号（模拟电压）、直流风机转数反馈方波信号。微处理器通过内部PWM发生器输出占空比可调矩形波，经C47滤波后转换为0V～5V之间的模拟电压，供给直流电机内部驱动IC（TP6520P、TD62064F）控制电机转数，不同电压对应不同转数；电机运转的同时通过内置控制电路反馈转数信号（方波信号）到CPU（16）脚，CPU通过计算单位时间内的方波数，得到电机的实际转数，再与目标转数比较，根据转数差，调节CPU（15）脚PWM 波形的占空比，改变转数控制电压，使其达到目标转数，有效准确地控制室内风机的风速。

2）故障检修

在进行故障检修时应先检查CN10①脚和⑤脚对地电压是否为35V、5V；CN10③脚转数控制电压是否为0V～5V之间的电压；检查CN10④脚转数反馈是否有方波信号，若无示波器可用万用

表检查CN10④脚电压是否为0V～5V之间的某个值。室内风机控制电路会导致室内风机不运转和室内风机开始运转，但一会儿便停止。

（7）步进电机控制电路原理分析

步进电机在控制系统中主要是用来改变室内机出风的方向，以便吹到房间尽可能大的空间或定位于某一个方向吹风。本机控制风门叶片的两个步进电机为独立控制。步进电机控制原理图如图11所示。

图11 步进电机控制原理图

1）步进电机控制电路分析

步进电机的控制信号经单片机的③～⑥脚、⑦～⑩脚输出，再经驱动器IC31、IC32（TD62004F）驱动输出，分别控制两个步进电机的摆动。本电路的关键性器件为IC31、IC32（TD62004F）反相驱动器，驱动电流达500mA，输入脚、输出脚是一一对应的。

2）故障检修

控制电路的测量：将步进电机插件插到控制板上，测量步进电机电源电压（+12V）及各相之间的相电压（4.2V左右）。若电源电压或相电压异常，说明控制电路损坏。如果反向驱动器出现故障，可导致其后级所带负载不能正常工作, 本部分电路的关键性器件为反向驱动器IC31、IC32（TD62004F）。如果步进电机工作不正常，可用万用表直流电压档测该芯片各脚电压来判断。

绕组测量：拨下步进电机插件，用万用表测量每相绕组的正常电阻值为（200Ω～380Ω）。若某相电阻值太大或太小，说明该步进电机已损坏。

（8）空气清新电路原理分析与检修

空气清新电路是控制电子吸尘器产生高压静电吸附空气中的灰尘，同时产生一定浓度的臭氧杀菌，让室内保持清新的空气。空气清新电路原理图如图12所示。

图12 空气清新电路原理图

1）空气清新电路原理分析

本机面板上有两个磁性开关，起保护作用。正常使用过程中面板关上，磁性开关闭合，电子吸尘器可工作；维修或清洗过滤网打开面板时，磁性开关断开，电子吸尘器不工作，无高压电产生，避免用户触电。

当微处理器（44）脚输出一个低电平时（电子吸尘器工作），三极管Q35导通、光耦IC09④～⑥脚导通，输出低电平到CN33的③脚，控制电子吸尘器工作；当单片机的（44）脚输出一个高电平时，电子吸尘器停止工作。

当其发生故障时，会在CN33④脚生成-7V电压，光耦IC08导通、三极管Q33截止、Q34导通集电极高电平变为低电平，输入CPU的（46）脚，CPU检测到（46）脚的低电平信号后，单片机的（44）脚输出一个高电平，关闭电子吸尘器，同时空清指示灯闪烁。电子吸尘器无故障时，三极管Q34截止集电极输出高电平。R110～R112、Q36、D33组成电子吸尘器过载过流保护，当电流大于0.45A时，三极管Q36断开，切断电子吸尘器断电停止工作。

2）故障检修

若电子集尘器不工作或有故障，请依次检测光耦IC09④-⑥脚、Q36、磁性开关是否导通，CN33的②～④脚是否有-7V电压产生。

（9）温度检测电路原理分析与检修

温度检测电路通过微处理器外围器件对各种参数进行采集，将模拟信号的变化转化为电压的变化，此电压将作为微处理器内部比较电压，从而输出控制指令。室内机有室内环境温度、辅助蒸发器温度和盘管温度三个温度传感器，均为负温度系数热敏电阻。室温传感器安装在进风格栅下面，用于感知室内温度；辅助蒸发器温度和盘管温度传感器安装在室内热交换器的小U管处，用于制冷时感知蒸发温度或制热时感知冷凝温度，对压缩机频率、室外电子膨胀阀进行控制，对系统进行相关保护。温度检测电路如图13所示。

图13 温度检测电路原理图

1）温度检测电路原理分析

温度传感器为PTC元件，随着温度变化，温度传感器的阻值随之变化，经R86、R87和R94分压取样，通过C39、C40、C48滤波，给CPU（54）～（56）脚提供一随温度变化的电平值，供芯片内部AD采样。环境温度为25℃时，温度传感器阻值为10KΩ。

2）故障检修

在检修时，首先确认温度传感器的5V电源是否正常，再检查传感器提供给微处理器的电压是否正常。温度传感器可用固定电阻替代。

（10）E2PROM电路、显示驱动以及遥控接收电路原理分析

显示驱动电路将空调空清、定时、空清检查、健康除湿等、运行状态，传输给显示屏显示，空调有故障时也通过其检查代码。

E2PROM电路设定了一些空调运行状态的参数（如风速的设定，步进电机的摆动角度、温度、故障代码、压缩机的频率等），并通过E2PROM与单片机和显示进行数据交换。

遥控接收电路接收遥控器发出的指令，指示空调按用户的要求工作，同时和显示结合检查故障代码。

应急按键电路接收紧急情况下开关机及强制制冷使用。E2PROM电路、显示驱动以及遥控接收电路如图14所示。

显示电路为5个普通发光二极管及驱动电路，利用CPU输出管脚漏极开路所具有的灌电流大的特点，采用CPU直接驱动发光二极管；应急按键电路有效时输入CPU高电平，无效时为低电平。

E2PROM和CPU的（39）～（40）脚为数据线SDA和时钟线SCL，进行数据的读写。遥控器发出的指令通过显示板上的遥控接收头解码后传送给CPU，经R67输入的芯片的43脚（遥控接收）。

图14 EEPROM电路、显示驱动以及遥控接受电路 （11）通讯电路原理分析与检修

室内、外机各有一块微电脑控制板，为了能使整个系统能协调运行，室内、外机必须交换信息，此项功能是由通讯电路完成的。通讯电路是室内机与室外机进行通讯的通道，其工作方式是半双工串行通讯，物理层为强电载体，抗干扰能力强。室内的信息通过它传到室外，反之亦然，协调双方的工作。通讯电路原理图如图15所示。

1）电路原理分析

通讯电路采用220V交流电载波方式，具有抗干扰能力强的特点。由于采用交流电载波，所以需要过零电路产生交流电的过零信号。通信波形及过零信号波形如图16所示。

室外机组微控制器通过串行通讯电路来接收室内微控制器发送来的工作指令后根据指令的内涵输出相应的控制信号，使压缩机、外风机等部件均按程序正常运转。在空调正常运转的同时，室外机组微处理器把室外机组的信息（室外环境温度、室外盘管温度、压缩机排气温度等）通过串行通讯电路发送回室内机，便于室内机组微处理器进行相应的处理。

图15 通讯电路原理图

当交流电处于负半波，既零线电位大于火线电位，允许室内向室外发送信号（室内发送、室外接收）。室内CPU（62）脚输出高电平信号，经IC31（7-10）反向后，光耦IC05①、②脚导通，IC05④、⑤脚导通，室内信号通过IC05、室内外通信线、二极管D500、R503、光耦IC500①、②脚，使光耦IC500③、④脚导通，将室内信号传输到室外CPU的（47）脚。

当交流电处于正半波，既火线电位大于零线电位，允许室外向室内发送信号（室外发送、室内接收）。室外CPU（48）脚通过光耦IC501、通信线、光耦IC06，将室外信号传输到室CPU的61脚。

图16 通信波形及过零信号波形

2）故障检修

检查通讯电路的输入输出信号是否正常；信号线和零线之间的电压在0V-220VAC之间变化。也可用万用表测其零线与信号线之间的直流电压是否在有规律地波动以确认室内发送信号正常。然后在确认室外是否向室内发送信号。

2.BQ系列直流变频空调室外机控制电路分析与检修

（1）电源整流电路原理分析

室外电源电路板上的滤波及保护电路的主要功能是吸收电网中各种干扰，并抑制电控器本身对电网的电磁串扰，以及过压保护及防雷击保护。R02、R03、SC01共同组成防雷击保护电路；C02、C03、C04、L01、C076、C08组成双π型双向电磁干扰滤波器，即能吸收电网对电控板的干扰，也能阻止电控板本身的谐波进入电网。

AC 220V经EMI电路滤除干扰后的交流电压一路送到后级功率因数校正电路；另一路送到电磁四通阀控制继电器。电源整流电路原理图如图17所示。

（2）功率因数校正电路原理分析

功率因数校正电路的核心部件是DB01的集成模块，主要由5个整流二极管及1个IGBT开关管组成，具有整流及功率因数校正功能。功率因数校正电路原理图如图17所示。

室外机上电后，DB01将交流电转换为直流电，供后序电路使用；压缩机启动后CPU（20）脚或（21）脚脚根据交流电的过零信号，输出一个或两个低电平窄脉冲，此时三极管Q400导通输出一个或两个高电平窄脉冲，通过高速光耦IC400控制DB01内部IGBT短时间导通一次或两次，达到提高功率因数目的。

光耦IC401、三极管Q401、Q402组成过压保护电路，当直流母线电压大于350V时，光耦IC401导通，三极管Q401导通、Q402截止，使功率因数驱动光耦IC400不工作，功率因数校正关闭，同时输入一低电平给CPU 的③脚，关闭压缩机并报警。

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图17 电源整流电路及功率因数校正电路原理图

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（3）开关电源电路原理分析与检修

开关电源电路为室外机工作提供稳定的电源。开关电源电路原理图如图18所示。

图18 开关电源电路原理图

1）开关电源电路原理分析

该开关电源为反激式开关电源，当IC101内部MOS开关管导通时，能量全部存储在开关变压器的初级，次级整流二极管未能导通，次级相当于开路，负载由滤波电容提供能量；当开关管截止时，初级绕组反极性，次级绕组同样也反极性使次级的整流二极管正向偏置而导通，初级绕组向次级绕组释放能量。次级在开关管截止时获得能量，这样，电网的干扰就不能经开关变压器直接偶合给次级，具有较好的抗干扰能力。

AC220V经EMI滤波电路（由L01、L02和C07、C08组成）后到整流桥堆DB01，转换为300VDC经电容C11-C14滤波后供给开关变压器，经开关变压器的绕组16—14加到开关电源控制IC（IC101）的③脚（该集成电路为整个开关电源的核心，内含一个功率MOS管、100KHz的方波发生器及占空比调整电路）。输出电压（12V）采样及反馈回路由IC137和IC102组成，通过对输出电压12VDC采样，调节光耦IC102的输出电流，控制IC101内部MOS管的导通时间，达到调节100KHz的方波发生器的占空比，从而稳定输出电压。

开关变压器的绕组①—②为偏置绕组，为光耦IC102提供电源。开关变压器次级经快恢复二极管、高频滤波电解电容滤波后得到5路15VDC，一路12VDC，一路7VDC，其中7VDC经多

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功能集成电路IC104（上电复位、软件看门狗、线性稳压）线性稳压后转换为5VDC供CPU等。此外，由C104、R102、C103组成钳位电路，吸收功率MOS管关断时开关变压器初级绕组产生的反电势，保护功率MOS管不被关断时击穿。这样，一方面可以使开关管工作在较安全的工作区内，减小开关管的截止损耗；另一方面则可以使输出端的开关尖峰电平大大降低。

2）故障检修

开关电源电路较易出现故障，在实际检修中可用万用表的电阻档测量开关变压器初次级线圈是否有输出开路、IC101是否击穿和保险管是否击穿。

（4）电子膨胀阀控制电路原理分析与检修

电子膨胀阀电路是用来控制室外机电子膨胀阀，使系统工作在最佳的能效比状态，达到节能目的；电子膨胀阀控制电路原理图如图19所示。

室外CPU⑤～⑧脚输出电子膨胀阀的控制信号A1-A4，通过功率IC700驱动电子膨胀阀的开度，实现冷媒流量控制。

（5）四通阀控制电路原理分析与检修

四通阀着在制热或除霜时工作，控制制热、制冷时冷媒的流向，实现制热、制冷的切换；四通阀控制电路原理图如图19所示。

1）四通阀控制电路原理分析

空调制热运行时，微处理器（19）脚输出低电平，三极管Q701截止、Q700导通，继电器RY04线圈中有电流流过，触点闭合，接通交流220V电压回路，使电磁四通阀处于工作状态，改变制冷剂的流向而达到制热的目的。空调制冷运行时，微处理器（19）脚输出高电平，继电器RL504不通电。

2）故障检修

首先确认AC220V的存在；其次测试直流电平值是否正常。

19

图19 电子膨胀阀控制电路及四通阀控制电路原理图

（6）电流检测电路原理分析与检修

电流检测电路的主要作用是检测室外机的供电电流（提供给压缩机的电流）。当电流过高或过低时保护压缩机，防止因电流过大或过低而损失压缩机甚至空调。电流检测电路原理图如图208所示。μ

图20 电流检测电路原理图

20

交流变频调速技术发展的现状及趋势

交流变频调速技术发展的现状及趋势 概述 交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛。为了适应科技的发展，将先进技术推广到生产实践中去，交流变频调速技术已成为应用型本科、高职高专电类专业的必修或选修课程。 变频调速技术概述，常用电力电子器件原理及选择，变频调速原理，变频器的选择，变频调速拖动系统的构建，变频技术应用概述，变频器的安装、维护与调试和变频器的操作实验。 在理论上以必需、够用为原则；精心选材，努力贯彻少而精、启发式的教学思想； 变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。大家知道，从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式；由此出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。 要学习交流电动机的变频调速技术，必须有电力拖动系统的知识。因此，先温习电力拖动系统的基础知识。电力拖动系统由电动机、负载和传动装置三部分组成。描写电力拖动系统的物理量主要是转速，n和转矩T（有时也用电流，因转矩和电动机的电枢电流成正比）。两者之间的关系式称为机械特性。 交流电动机是电力拖动系统中重要的能量转换装置,用来实现将电能转换为机械能。长期以来人们一直在寻求对电动机转速进行调节和控制的方法,起初由于直流调速系统的调速性能优于交流调速系统,直流调速系统在调速领域内长期占居主导地位。 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 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 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

变频调速系统设计可以分为两个重要部分

变频调速系统设计可以分为两个重要部分，软件设计与硬件设计。本设计首先简要阐述?了变频调速的基础技术，ＳPＷM理论及常用的设计方法等。然后对变频调速的硬件做了系 统电路地描述。对整个系统的主电路、控制电路、各种保护电路及控制实现的软件都进行了?系统的分析。主电路部分给出了整流、滤波、逆变器等器件各个环节的参数的计算。控制电?路采用TＭS320Ｆ２812、显示电路、输入电路、检测电路等，并配备了系统保护电路。在硬?件电路的基础上，用MAＴLAB工具对系统进行了开环和闭环系统的ＳPWＭ仿真。仿真实 验结果表明,这些设计使系统能够可靠工作,运行状态良好,达到了设计目的。最后给出了 各个软件设计的系统流程图。?关键词：变频调速，正弦波脉宽调制，ＩPＭ，智能功率模块，ＳPwM,ＴＭS320Ｆ2812 4一 Summａry -?Ｔｈｅｖａriａble ｓｐeeｄ Cａll?ｂｅｄividｅd ｉｎto tｗo?iｍｐortａnt parｔｓ:soft desｉｇｎ?aｎd hardware?dｅsign.Tｈｅ ｄesiｇnｆirｓtly exｐlains?tｈeｂasｉc?teｃhniques．oｆ?the ｖａriable ｓpｅｅd,thｅtｈeory

aｎd ｍethｏd of ｔhｅSPＷM．Tｈen the ｍajor?hardwaｒｅcｉｒcｕｉt iｓ ｉｎtroduced,Especilｌy?TMS3２０Ｆ２812 anｄIＰＭ.The?caｌcuｌation ａbouｔ?parametｅr?is madｅin the?major?ｃiｒcuit．Ａt the sａme time ｔhｅ secｕrｉty of tｈe ｃiｒcuｉt wａs?eｑuipped.?DSＰwas?rｅgaｒded as tｈe coｎtｒｏlｌer ｃore of tｈe SPWM.We estabｌish?a sｙsteｍ moｄel?whｉcｈcontｒoｌ syｓｔem sｐeed ｏｐｅn and close?ｌｏop ｗith SＰWＭ，wｅsiｍulate ａnｄ?analｙｚe the ｃoｎtrol?syｓtem ｔhｒouｇh MATＬAB.The simulation resuｌｔs ｄemonstrate that it isａ?ｈｉgh vａlue tｏ ｐopulａｒiｚe?ａnd?apｐlｙ?the?ｃｏｎｔｒolｌing syｓtem.Fiｎａl ｌy Tｈｅ

基于PLC的交流电机变频调速系统

目录 1 绪论 (1) 1.1课题的背景 (1) 1.1.1 电机的起源和发展............................. 错误！未定义书签。 1.1.2 变频调速技术的发展和应用..................... 错误！未定义书签。 1.2本文设计的主要内容............................... 错误！未定义书签。 2 变频调速系统的方案确定 (4) 2.1变频调速系统 (4) 2.1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 (4) 2.1.2 变频调速原理 (4) 2.1.3 变频调速的基本控制方式 (5) 2.2系统的控制要求 (6) 2.3方案的确定 (6) 2.3.1 电动机的选择 (6) 2.3.2 开环控制的选择 (7) 2.3.3 变频器的选择 (7) 4 变频调速系统的硬件设计 (8) 4.1S7-200PLC (8) 4.2M ICRO M ASTER420变频器 (8) 4.3外部电路设计 (9) 4.3.1 变频开环调速 (9) 4.3.2 数字量方式多段速控制 (11) 4.3.3 PLC、触摸屏及变频器通信控制 (12) 5 变频调速系统的软件设计 (14) 5.1编程软件的介绍 (14)

5.2变频调速系统程序设计 (15) 6 触摸屏的设计 (23) 6.1触摸屏的介绍 (23) 6.2MT500系列触摸屏 (25) 6.3触摸屏的设计过程 (26) 6.3.1 计算机和触摸屏的通信 (26) 6.3.2 窗口界面的设计 (27) 6.3.3 触摸屏工程的下载 (31) 7 PLC系统的抗干扰设计 (33) 7.1 变频器的干扰源 (33) 7.2干扰信号的传播方式 (33) 7.3 主要抗干扰措施 (34) 7.3.1 电源抗干扰措施 (34) 7.3.2 硬件滤波及软件抗干扰措施 (34) 7.3.3 接地抗干扰措施 (34) 结论 (36) 致谢 ................................................ 错误！未定义书签。参考文献 .. (37)

变频技术的发展趋势及其应用

变频技术的发展趋势及 其应用 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

变频技术的发展趋势及其应用 0引言 在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛，电机的传动方式一般分为直流电机传动及交流电机传动。过去由于交流电机实现调速较困难或某些调速方式低效不够理想，因而长期以来在调速领域大多采用直流电机，而交流电动机的优点在调速领域中未能得到发挥。交流电动机的调速方式一般有以下三种。 1）变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线方式以改变电机极数实现调速，这种调速方法是有级调速，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼电动机。 2）改变电机转差率调速其中有通过改变电机转子回路的电阻进行调速，此种调速方式效率不高，且不经济。其次是采用滑差调速电机进行调速，调速范围宽且能平滑调速，但这种调速装置结构复杂（一般由异步电机、滑差离合器和控制装置三部分组成），滑差调速电机是在主电机转速恒定不变的情况下调节励磁实现调速的，即便输出转速很低，而主电机仍运行在额定转速，因此耗电较多，另外励磁和滑差部分也有效率问题和消耗问题。较好的转差率调速方式是串级调速。3）变频调速通过改变电机定子的供电频率，以改变电机的同步转速达到调速的目的，其调速性能优越，调速范围宽，能实现无级调速。 目前我国生产现场所使用的交流电动机大多为非调速型，其耗能十分惊人。如采用变频调速，则可节约大量能源。这对提高经济效益具有十分重要的意义。 1变频调速技术的发展 上世纪50年代末，由于晶闸管（SCR）的研究成功，电力电子器件开始运用于工业生产，可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。但由于直流电机结构复

变频调速技术与应用试卷A卷

湖北交通职业技术学院2011-2012学年第二学期 变频调速技术与应用 试题（A 卷） 一、 1、 正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（A ）。 A ：PWM B ：PAM C ：SPWM D ：SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（ A ）调速。 A ：恒功率 B ：恒转矩 C ：恒磁通 D ：恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（ C ）。 A ：直流制动 B ：回馈制动 C ：反接制动 D ：能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用（ A ）的转速上升方式。 A ：直线型 B ：S 型 C ：正半S 型 D ：反半S 型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码（C ）设定。 A ：F009 B ：F010 C ：F011 D ：F012 6、型号为N2-201-M 的台安变频器电源电压是（ A ）V 。 A ： 200 B ：220 C ：400 D ：440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B ）有关系。 A ：磁极数 B ：磁极对数 C ：磁感应强度 D ：磁场强度 8、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D ）。 A ：SCR B ：GTO C ：MOSFET D ：IGBT 9、IGBT 属于（B ）控制型元件。 A ：电流 B ：电压 C ：电阻 D ：频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制（ B ）进行的。 A ：载波 B ：调制波 C ：输入电压 D ：输入电流 二：填空题（每空2分，20分） 1. 目前变频器中常采用 IGBT 作为主开关器件。 2. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1 U1\F1=常数 按规律调节。 3. 矢量控制的规律是 3/2变换 、 矢量旋转变换 、 坐标变换 。 4. 变频调速系统的抗干扰措施有： 合理布线，消弱干扰源，隔离干扰 ，准确接地 三：判断题（10分） ( 1 )1. 变频器的主电路不论是交-直-交变频还是交-交变频形式，都是采用电力电子 器。 ( 0 )2.电流型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 ( 0 )3. 变频器调速主要用于三相异步电动机。 ( 1 )的智能化表现为可以实现控制、保护、接口3大功能，构成混合式功率集成电路。 ( 1 )5.转差率是指三相异步电动机同步转速与转子转速的差值比上同步转速 ( 1 )6. 通过通讯接口可以实现变频器与变频器之间进行联网控制。 ( 1 )7.电磁转矩的基本公式为9550M P T n = ( 1 )8.电动机的反电动势E1=1114.44f k N m N Φ ( 1 )9.交-交变频由于输出的频率低和功率因数低，其应用受到限制。 ( 0 )脉宽调制型变频，是靠改变脉冲频率来控制输出电压。

基于PLC控制的变频器调速系统_毕业设计论文

目录 目录 (1) 第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 系统功能设计分析 (3) 1.3 系统设计的总体思路 (3) 第二章PLC和变频器的型号选择 (4) 2.1 PLC的型号选择 (4) 2.2 变频器的选择和参数设置 (5) 2.2.1 变频器的选择 (5) 2.2.2 变频调速原理 (6) 2.2.3 变频器的工作原理 (6) 2.2.4 变频器的快速设置 (7) 第三章硬件设计以及PLC编程 (9) 3.1 开环控制设计及PLC编程 (9) 3.1.1 硬件设计 (9) 3.1.2 PLC软件编程 (10) 3.2 闭环控制设计 (14) 3.2.1 硬件和速度反馈设计 (14) 3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (16) 第四章实验调试和数据分析 (21) 4.1 PID 参数整定 (21) 4.2 运行结果 (22) 第五章总结和体会 (22) 第六章附录 (24) 6.1 变频器内部原理框图 (24) 第七章参考文献 (25)

第一章系统的功能设计分析和总体思路 1.1 概述 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简朴，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。 变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的，一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求；二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且轻易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，

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

浅谈交流变频调速与直流调速_周脉玉

浅谈交流变频调速与直流调速 周脉玉 (鹤岗矿业集团公司兴煤公司,黑龙江鹤岗154100) 摘　要:简述了变频器调速控制系统的许多优势。例如:节能,容易实现对现有电动机的调速控制,可以实现大范 围的高效连续调速控制,容易实现电动机的正反转切换,可以进行高频度的起停运转,可以进行电气制动,可以用1台变频器对多台电动机进行调速控制,电源功率因数大,所需电源容量小,可以组成高性能的控制系统;还有体积小,维护简单,可靠性好等等;而且着重突出了“高速”这一最重要的优点。介绍了变频器调速控制技术的发展,阐明了变频器调速控制技术的使用价值和发展前景。关键词:交流变频;调速;直流调速中图分类号:TN773 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2006)02-0042-04 Superficial Analysis of Celocity Modulated of Alternating Current Frequency Conversion and Direct Current ZHOU Mai -yu (Xingshan Coal Mine ,Hegang Ming Industry Group Comp .,Hegang 154100,China ) A bstract :A brief introduction of many advantages of the c ontr ol system of velocity modulated of frequency con -verters .For example ,energy -saving ,facilitate to control the velocity modulated of present electronic ma -chines ,satisfy to control a wide range of high efficient continuity ,facilitate to s witch the positive and negative r otation of machines ,enable to operate highly frequent start and stop ,enable to brake electric ,enable to control the speed of many other electric machines by the application of one set of frequency c onverter ;enable to form high efficient control system due to big factor of electrical source power and small capacity of necessary elec -tricity ;has a small -volume ,simple -maintenance ,and good -r eliability ,etc .besides ,stress the most impor -tant advantage of “high speed drive ”.In addition ,an intr oduction of the development of the contr ol technology of velocity modulated of frequenc y c onverter and a statement of wide and imperishable value of the control tech -nology of the velocity modulated of frequenc y converters and its wide development of pr omise .Key words :alternating current frequency conversion ;velocity modulated ;direct current velocity modulated 1　变频器的历史 直流电动机拖动和交流电动机拖动先后诞生距今已有100多年的历史,并已成为动力机械的主要驱动装置。但由于技术上的原因,长期内,占整个电力拖动系统80%左右的不变速拖动系统中采用的是交流电动机,而在需要进行调速控制的拖动系统中则基本上采用的直流电动机。由于结构原因,直档测b1基极应有0.2～0.3V 的电压,表明正常,否则为损坏。 (4)用万用表直流电压2.5V 档测三极管集电极负载输出应为0.2～0.5V 读数为正常,如为18V 证明三极管已击穿。 (5)脉冲调制部分用万用表直流电压10V 档测出R7两端是否有脉冲输出,如果没有说明输出不正常。应进一步检查脉冲变压器次级是否击穿,用电阻档检查二极管D5是否短路,D6是否开路,检测时主要测量二极管的正反向电阻及通断。 (6)将检修好的插件调试好后投入运行试验效果良好。 4　结语 (1)在测量降压电阻R1时有时用万用表电阻 档测量时正常,但实际接在电路中不能使用,这是由于绕线电阻内部有虚接的地方,使用时应引起注意。 (2)在测量脉冲输出时将控制回路接地点处理好,有时在接地不良时也会造成无脉冲输出。 (3)因线路板是插头、插座形式的,有时内部因为氧化造成接触不良,使脉冲不稳,时有时无,在检修时应引起注意。 (4)由于知识水平的有待提高和检测设备的不齐全,在实际检测元件中一般使用万用表测量,存在着测量精确度问题,如检测单结晶体管时配合示波器才能准确地测量脉冲波形。 (5)原线路板从生产厂家购买时2000元一套,通过维修只需要100多元钱,每年可节省资金2万余元。 收稿日期:2005-11-05;修订日期:2006-01-05作者简介:周脉玉(1964-),男,2002年黑龙江大学本科毕业,现在兴煤公司运输区做管理工作。 第25卷第2期2006年2月 煤　炭　技　术Coal Technology Vol .25,No .02 Feb ,2006

(交流电机变频调速系统设计)

机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目：交流电机变频调速系统 目的和要求：加强对交流变频调速系统及变频器的理解；应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神，具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式：交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数：参看《机电传动控制》（第五版），冯清秀等编著，华中科技大学出版社，P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分，如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波回路）、逆变器。

图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。

浅谈电气自动化控制中变频调速技术的运用

浅谈电气自动化控制中变频调速技术的运用 由于科学技术的进一步创新，我国工业生产中开始广泛应用新兴节能技术，以此来减少环境污染与能源紧缺的情况。通过将自动化设备引入到工业生产中，能够有效提升工业生产的效率。变频调速技术的优势在于其良好的节能效果、调频性较强等，通过合理利用这一项技术，可全方位满足工业电气自动化的需求。文章主要阐述这项技术在电气自动化控制中的具体应用。 标签：电气自动化控制；变频调速技术；运用 随着我国的进步，促使我国电气工程进一步发展。然而，电气自动化控制所用到的设备设施在运行过程中往往浪费诸多的电能，消耗诸多的材料，面对这一情况，相关企业需要积极引进先进技术来提升电气自动化控制的效果，这项技术就是变频调速技术，该项技术能够降低能源的消耗，实现节能减排的目的，并能够在极大程度上确保电气自动化控制的效率。 1简述变频调速技术 对于变频调速技术的应用，主要原理为借助电源的输入频率与电机转速间的正比来加以有效应用，在控制电机的过程中，只需对电源的输出频率进行改变，就能够改变电机的转速，这就是变频器的设计原理，该项技术最初出现于上世纪90年代末，国外相关研究提出的控制理论，借助这一理论有效解决了交流电机的耦合问题。同时，借助直流条件下的调速原理可实现矢量的变换，在极大程度上提升交流调速能力。自这一理论出现后，人们对其进行不断优化，有的研究人员通过探究电压逆变器发现：在角度控制定子磁力链和转子磁力链过程中，可对两链之间的夹角进行合理控制，从而直接控制电动机转矩。现如今，对于变频调速技术的探究内容主要包括：相較于直流调速，该项技术的控制成效更加显著，其可靠性也越来越大，并在各个领域中得到广泛应用，这项技术还具备良好的实用性。基于此，相关人员开始更加深入的研究变频调速技术，旨在进一步提升这一技术在实际应用中的安全性、可靠性及有效性[1]。 此外，变频调速技术还拥有造价较低、生产效率更高等优势，由于相关研究人员一直对这项技术进行创新和优化，选用了更高效率的施工工藝来对变频调速器的构件进行制造，并将新兴技术引入到其制造过程中，从而更好地满足了各个工业领域的生产需要。正是因为变频调速器的出现，使其在工业生产中获得了通用性的优势，对不同领域、不同地区等应用不同变频设备的复杂问题得以有效规避，大大提高了变频调速技术的推广性[2]。 2电气自动化控制中变频调速技术的具体应用 2.1深度指示器保护中的具体运用 为确保工业生产的有序开展，必须保证有关设备设施的顺利运行，做好这些

变频器技术应用题库与部分答案

变频器技术应用题库与部分答案 《变频器技术应用》试题库 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（C）。 A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM 2、对电动机从基本频率向上的变频调速属于（A）调速。 A：恒功率B：恒转矩 C：恒磁通D：恒转差率 3、下列哪种制动方式不适用于变频调速系统（C）。 A：直流制动B：回馈制动 C：反接制动D：能耗制动 4、对于风机类的负载宜采用（D）的转速上升方式。 A：直线型B：S型C：正半S型D：反半S型 5、N2系列台安变频器频率控制方式由功能码（B）设定。 A：F009B：F010C：F011D：F012 6、型号为N2-201-M的台安变频器电源电压是（B）V。 A：200B：220C：400D：440 7、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（B）有关系。 A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度 8、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（D）。A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT

9、IGBT属于（B）控制型元件。 A：电流B：电压C：电阻D：频率 10、变频器的调压调频过程是通过控制（B）进行的。 A：载波B：调制波C：输入电压D：输入电流 11、为了适应多台电动机的比例运行控制要求，变频器设置了（A）功能。 A：频率增益B：转矩补偿C：矢量控制D：回避频率 12、为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（B）功能。A：转矩补偿B：转差补偿C：频率增益D：段速控制 13、变频器安装场所周围振动加速度应小于（C）g。 A：1B：C：D： 14、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（A）型。A：电流B：电阻C：电感D：电容 15、N2系列台安变频器操作面板上的SEQ指示灯在（）发光。A：F10=0B：F10=1C：F11=0D：F11=1 16、N2系列台安变频器操作面板上的显示屏幕可显示（b）位数字或字母。 A：2B：3C：4D：5 17、在U/f控制方式下，当输出频率比较低时，会出现输出转矩不足的情况，要求变频器具有（C）功能。 A：频率偏置B：转差补偿C：转矩补偿D：段速控制 18、变频器常用的转矩补偿方法有：线性补偿、分段补偿和（B）

变频调速系统技术原理及应用

变频调速系统技术原理及应用 0 引言 随着工业自动化技术的飞速发展，人们对自动化监控系统的要求越来越高，如要求界面简单明了，易于操作，实时性好，开发周期短，便于修改、扩充、升级。这些要求促使工控组态软件应运而生，组态是指通过专用的软件定义系统的过程，工控组态软件是利用系统软件提供的工具，通过简单形象的组态工作，构成系统所需的软件。国外软件商推出了各种工业控制软件包，如美国Wonderware 公司的In-Touch，美国Intellution 公司的iFIX，德国西门子公司的WinCC；国产工控组态软件则以北京亚控科技发展有限公司出品的“Kingview （组态王）”组态软件为代表[1]。 PLC 作为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一，编程、操作简易方便，程序修改灵活，功能强大。被广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。科威公司生产的EASY系列嵌入式PLC 是将PLC 内核构建于控制器内，运用PLC 语言开发用户所需产品，能提高开发速度，降低开发费用，提高控制器的稳定性[2]。嵌入式PLC 又称客制式PLC，即根据用户的控制需要定制硬件，以PLC 的应用方式解决对象控制问题的专用PLC。EASY嵌入式PLC软件平台具有开发通用、专用PLC 的基本功能，支持CAN bus现场总线、支持通用HMI、组态软件包。 变频器技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电力电子技术、微电子技术和计算机技术的基础上。与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，可以实现大范围内的高效连续精确调速控制。其完善的保护功能既能保护变频器，又能保护电机及相关用电设备[3]。富士系列变频器是高性能和多功能的理想结合，动态转矩矢量控制能在各种运行条件下实现对电动机的最佳控制。强大的功能和鲜明的特点使其广泛应用于工业场合。 1 Kingview组态软件 Kingview（组态王）完全基于网络概念，支持客户机- 服务器模式和Internet/Intranet 浏览器技术，并且是一种可伸缩的柔性结构，根据网络规模大小，可以将不同站点设计成I/O 服务器、报警服务器、数据服务器、登录服务器、校时服务器、客户机等，在系统扩展和变化时，有着极大的灵活性。组态王设计成全冗余结构，在五个层面上提供了冗余：I/O通道冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余及双系统冗余。组态王被设计成一个完全意义上的软件平台，允许用户进行功能扩展和发挥，它也是一个ActiveX容器，无须编程即可将第三方控件直接连入组态王中[4]。

变频调速技术在水泵控制系统中的应用

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 变频调速技术在水泵控制系统中的应用 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-8521-58 变频调速技术在水泵控制系统中的 应用 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 变频调速（ＶａｒｉａｂｌｅＶｅｌｏｃｉｔｙＶａｒｉａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ节能技术是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。自８０年代世界各国将其投入工业应用以来，它显示出了强劲的竞争力，其应用领域也在迅速扩展。现在凡是可变转速的拖动电机，只要采用该项技术就能取得非常显著的节能效果。国家科委十分重视这一技术的推广工作，已在１９９５年将其列入国家级重点推广的科技成果项目。 随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约４２００万台，装机容量约１．１亿千瓦。但系统实际运

交流变频调速技术的优势与应用

交流变频调速技术的优势与应用 交流变频调速的方法是异步电机最有发展前途的调速方法。随着电力电子技术的不断发展，性能可靠、匹配完善、价格便宜的变频器会不断出现，这一技术会得到更为广泛、普遍的应用。 对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。它们最大的不同之出主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械向器——整流子。 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 交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。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

变频调速电梯控制系统设计

摘要 电梯是一种用于电力拖动的特殊升降设备，是现代城市生活中必不可少且应用最广泛的垂直交通运输工具。随着社会的不断发展，电梯从手柄开关操纵电梯、按钮控制电梯发展到了现在的群控电梯，为高层运输做出了不可磨灭的贡献。 随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展十分迅速。变频调速电梯使用了先进的PWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范围广、控制精度高、动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机相互媲美。同时也明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。 本设计在采用PLC和变频器相互结合而实现电梯常规控制的基础上，通过对变频器和PLC芯片的合理选择和设计，大大提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制和运行效果。 关键词：电梯，PWM控制，变频调速

ABSTRACT Summary elevator is a special electric traction equipment, is indispensable in modern urban life, and the most widely used vertical transportation. As society develops, elevator from the handle switch elevators, buttons control the elevator to the current group of Elevator, for senior transportation present. With power electronics and computer control technology and the rapid development, AC inverter technology development very rapidly. Variable speed elevator use advanced PWM, significantly improve the quality and performance elevator; speed range widely, control, precision, dynamic performance, comfortable, quiet, fast, almost comparable to the DC motor. At the same time significantly improved motor power quality, reduced harmonic, which improves the efficiency and power factor, energy-saving significantly. This design in use PLC and inverter elevator on the basis of conventional control, through the inverter and PLC chip design, selection and greatly improves the elevator control levels, and improves the comfort, Elevator makes elevator reaches more ideal control and operating results. Keywords: elevator, PWM, frequency

(完整版)异步电动机变频调速系统..

《自动控制元件及线路》 课程实习报告 异步电动机变频调速系统 1.4.1 系统原理框图及各部分简介 本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。

图1.1 系统原理框图 系统各组成部分简介： 供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。 整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。在本设计中采用三相不可控整流。它可以使电网的功率因数接近1。 滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。 逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。 电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。 1.4.2 变频器主电路方案的选定 变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。 1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。 2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种：（1）电流型变频器 电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。 （2）电压型变频器 电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。 由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是