变频调速器回馈制动单元的设计
收稿日期:2001-05-08
作者简介:张兴(1963-),博士生,副研究员,研究方向为电力电
子与电力传动。
变频调速器回馈制动单元的设计
张 兴
(合肥工业大学能源研究所,安徽合肥230009)
[摘 要] 针对变频调速器的快速制动要求,设计了一种基于PW M AC/DC 变换器控制的能量回馈制动装置,给出了相关的控制算法和参数设计,实验结果证明了本设计获得快速能量回馈特性的同时实现了网侧电流正弦化及单位功率因数。
[关键词] VVVF 逆变器;交流电动机;控制
[中图分类号]TP271 4 [文献标识码]A [文章编号]1000-0682(2002)04-0015-04
The design of an AC motor feed -brake device for the VVVF inverter s proper operation
ZHANG Xing
(Energy Research Institute o f He fe i U ni versity o f Technology ,Anhui -He fe i 230009,China)
Abstract:This paper presents the design of an AC motor feed -brake device controlled by a PW M AC/DC converter,which can be used together with a VVVF inverter to brake the AC motor fast.A ne w simple control strategy and c orresponding parameters are also proposed.To prove the effectiveness of the proposed control method,some experimented results are shown. Key words:VVVF inverter;AC motor;Cotrol
1 引言
随着电力传动及控制技术的发展,变频调速越来越广泛地应用于工农业各领域,很好地解决了交流电动机的调速问题。而通用变频器常采用交直流电压型逆变器拓朴结构,只能运行在一、三象限。为获得电动机的制动要求,常采用电阻吸收直流侧的泵升能量,由于制动电阻放电时受电阻设计温升的限制,只能规定在较短时间的制动;另一方面这种依靠电阻放电的制动模式无法实现快速的动态响应;而对大功率变频器,电阻制动更为困难。为此我们设计了一种采用PW M AC/DC 变换器控制的变频器能量回馈制动单元,与电阻放电制动相比,不仅获得了快速的动态响应,而且把制动电能回馈至电网,且能长期运行,使变频器真正实现了回象限运行。另外能量回馈制动单元工作时其网侧电流为正弦波并为单位功率因数,克服了可控硅有源逆变单元运行时对电网的谐波污染。
2 控制系统的构成及原理
如图2 1,控制系统主电路采用单相PW M AC/DC 变换器拓朴结构,L 为交流进线电感以实现网侧电流PW M 控制,T 1~T 4采用IPM 模块,从而提高了功率开关工作的可靠性并简化了硬件设计。
图2 1 控制系统构成
回馈单元的直流侧并接于变频器的直流母线PN 端,交流侧并接于电网。
系统采用80C196MC 16位单片微处理器控制,即完成图2 1虚框中的运算与PW M 波形生成任务。控制系统采用电压外环和电流内环的双环结构。电压外环检测变频器直流侧电压,一旦变频器
快速降频制动时,逆变器泵升电压上升至回馈电压V *时,电压环立即动态调节,使实际电压稳定在V *附近。为避免整流电路与回馈单元同时工作,V *电压值一般选择为0 85V dm (V dm 为变频器过压保护值),并加入一定滞环以防振荡。而电流环则按电压调节要求迅速调节网侧电流使网侧电流为正弦波且与电网电压反相(功率因数为-1),使直流电能快速回馈至电网,其网侧电流、电压矢量如图2 2所
示。
图2 2 网侧电流、电压矢量图
在调节器设计上,外环电压调节器采用积分分离PID 算法使电压控制具有动态响应快、超调小等优点,而电流环的电流控制则采用基于电压前馈的电流无差拍控制,使网侧电流具有快速跟随性能。
3 电流控制算法
如图2 1,设V e 为纯正弦波,V e =V em sin t;V n 为变流器交流端电压的基波分量,则
V n =V e -(iR +L
d i
d t
)(3 1)式中R 为输入回路等效电阻。考虑t n t n +T 一个稳态开关周期(T 为开关周期),如果开关频率足够高,在一个稳态开关周期中V e 可由对应的瞬时值V e (t n )代替。对式(3 1)在t n t n +T 时段上离散化得:
V n (t n )=V e (t n )-L T [i(t n )-i(t n +T )]-R T
t n +T
t
n
i d t (3 2)
而R
T
t n +T
t
n
i d t
R
2
[i(t n +T )+i (t n )](3 3)
如果采用电流无差拍控制,即变流器能在一个开关周期跟踪电流指令,则须满足:
i(t n +T)=i *(t n )(3 4)
式中i *(t n )为电流指令,综合式(3 2)~(3
4)得
V n (t n )=V e (t n )-L T
[i *(t n )-i(t n )]-R 2[i *
(t n )+i(t n )]
(3 5)
式(3 5)表明:若按式(3 5)运算并控制变流器交流端输出电压V n (t n )就可以实现电流无差拍
控制,使系统具有较好的跟踪性。而式(3 5)右边如果忽略R 则体现了电流控制系统具有电流反馈[i *
(t n )-i(t n )]加电压前馈V e (t n )的控制特性。
如果PW M 调制采用三角波调制方案,并设三角波峰 峰值为2h,调制波函数为y (t),显然:
|y (t)|max =h
(3 6)
由三角波调制机理不难得PW M 调制占空比表
达式 S n =y (t)2h +1
2
(3 7)
考虑式(3 5),并设V e 检测的前馈系数为K V ,电流偏差放大系数为K i ,且忽略R ,则可获得具有电压前馈的调制信号:
y (t n )=K V V e (t n )-K i [(i *(t n )-i(t n )](3 8)
由于V n (t n )=S n V d (3 9)
将式(3 8)、(3 9)代入(3 1)且离散化得
i (t n )=T L
V e (t n )-Ri (t n )-V d K V 2h
V e (t n )-V d K i 2h
[i *
(t n )-i (t n )]
(3 10)
在电流跟踪过程中,电流波动最严重情况出现在正弦波电流波峰附近( t =
2
),在波峰附近指令电流波形变化平缓,若实现电流无差拍控制,可令 i(t n )=0(3 11)将式(3 11)代入式(3 10)并化简得:i *(t n )-i (t n )=2h
V d K i [V e (t n )-Ri (t n )-V d 2h
K V V e (t n )]
(3 12)
显然:当
V d
2h K V =1,即:K V =2h V d
时i *(t n )-i(t n )=-2hRi(t n )
V d K i
(3 13)
当R 较小可忽略时,i *(t n )-i (t n ) 0这一结论表明:适当选取电压前馈系数K V ,使K V =2h
V d
,就可以获得较为理想的电流跟踪性能。
4 回馈单元容量参数设计
回馈单元容量参数主要包括回馈单元功率模块电流参数和电压参数。
由于回馈单元直流侧与变频器直流侧并接,故功率模块电压参数应与变频器功率模块电压参数一致,如220V 系列选择600V 耐压模块,380V 系列选择1200V 耐压模块。
下面讨论回馈单元功率模块电流参数的选择。这一参数主要通过最快启动、制动能量传递的对比
研究而定量获得。
对于启动过程,设变频器驱动电动机由零速快速升速至所允许的最高转速,其对应的角速度为 m ,若变频器采用最大电流(I Bm )限流启动模式,并设最短加速时间为T 1,若变频器采用线性V/f 模式,则加速过程变频器输出电压、电流曲线近似如图4 1
所示。
图4 1 启动时变频器 图4 2 制动时回馈单元 输出电流电压曲线 交流侧电压、电流曲线
这里假设电机线性加速,变频器线性升压,此时变频器输出电能以驱动电机旋转,由能量平衡关系易得:
12J 2m = 1 3I Bm 1
2
V Bm T 1(4 1)
式中 1为变频器输出电能转化为电动机旋转动能的转化率;J 为电动机轴上总转动惯量;V Bm 为变频器输出最大线电压有效值。
对于制动过程,讨论与启动过程中同样负载条件下,电动机以上述最高转速,在最短允许时间T 2降到零速,若电动机线性减速,制动过程回馈单元交流侧电流、电压曲线如图4 2所示。此时电动机的动能将转化为电能由变频器传递到直流侧,再由回馈单元将其馈入电网,由能量平衡关系易得:
12J 2m = 2 N V e 1
2
I Hm T 2(4 2)
式中 2为电动机在制动时转化为回馈单元网侧电能的转化率;I Hm 为回馈单元制动时的网侧电流有效值;当回馈单元主电路采用单相桥路时,N =1,V e 为单相电网电压有效值,当回馈单元主电路采用三相桥路时,N =3,V e 为电网线电压有效值。
比较式(4 2)与(4 1)得I Hm =
3 V Bm 1 T 1
N V e 2 T 2 I
Bm
(4 3)
当回馈单元主电路采用三相桥路时,N =3,代入式(4 3)得:
I H m =V Bm 1 T 1
V e 2 T 2 I Bm
(4 4)
则显然V e >V Bm , 2< 1,近似认为V Bm 1 V e 2
则 I H m
T 1
T 2 I Bm
(4 5)若 T 1=T 2,则I H m =I Bm (4 6)
式(4 6)表明:当回馈单元主电路采用三相桥路时,若功率模块的电流参数与变频器功率模块的电流参数相一致时,其制动最短时间与变频器启动最短时间相当。
若回馈单元主电路采用单相桥路时,同理可得:I H m
3 T 1
T 2
I Bm (4 7)式(4 7)表明:当回馈单元主电路采用单相桥路时,若要使制动最短时间与变频器启动最短时间相当,则回馈单元功率模块的电流参数应是变频器功率模块的电流参数的3倍。
5 回馈单元进线电感设计
在本装置设计中,进线电感设计至关重要,进线电感既平衡了网侧电压V e 又抑制了入线电流谐波,其设计原则为:在最大限度抑制入线电流谐波的前
提下满足最大电流跟踪速度要求。
从图2 2矢量图中易得:V L =V e -V n =L i
T
(5 1)令|V L |< |V e |
(5 2)
为抑制进线电流谐波,L 应尽量大,即每个开关
周期电流波动应满足电流波动最大峰峰值| i max |的要求,而最严重的波动发生在轻载时的正弦波电流波峰( t =
2
)附近,即:| i |=T
L |V L | <| i max |(5 3) 而| i max |取值一般考虑轻载条件下的波动允 许值即取| i max |= (10%I em ),I em 为进线额定电流峰值, 取值0 01~0 05, 取值0 1~0 2,则式(5 3)可改写成: L > T | i max | |V e | T | i ma x | V em (5 4) 另一方面,L 过大会使进线电流跟踪能力变差。考虑进线电流过零处( t =0)要求电流变化率最大,考虑最大电流情况,此时电感设计必须使电流跟踪速度大于电流变化率的最大值,不难推导: i T =I m sin T T 即L 2I m (5 6) 式中I m 为最大进线电流峰值,T 为开关周期。 综合上述分析,进线电感的取值范围为: TV e | i max | U d 2I m (5 7) 6 实验与结论 为验证方案正确性,我们设计采用单相桥路的 回馈制动单元并配以自行研究的JBJS - 型变频调速数学装置(3kVA,单相交流220V 输入,2 2kW 异步电机)进行了实验研究,回馈单元主要参数如下: V e =220V(单相50Hz),I e =14A;L =10m H,C =2200 /450V;T1~T4:PM30CSJ060;f k = 10kHz 图6 1 无回馈单元时变频器直流泵升电压波形 图6 2 有回馈单元时变频器直流泵升电压波形 图6 3 制动时,回馈单元网侧 电流、电压波形 (下转第25页) (上接第41页) y 1y 2 = 0 08e -25s 40s+1 -0 15e -40s 20s+1 -0 12e -25s 40s+10 36e -40s 20s+1 r 1 r 2式中:r 1为原料水阀门开度;y 1为电导率;r 2为蒸汽阀门开度;y 2为出口温度。 针对对象的仿真数学模型 ,采用如前所述的神经网络解耦控制算法,对系统进行了大量的仿真实验。逐个改变被控制对象的参数,控制系统都具有良好的控制效果。图4 1 和图4 2为参数变化时的仿真结果。 通过大量仿真研究表明,文中所述的解耦算法规律简单,整定参数不必辨识和建模,大致设计一组参数就能工作,且适应时变对象的能力强。分析和仿真表明神经网络自适应解耦控制算法具有较强的鲁棒性,对非线性、时变、多输入多输出系统具有较好的控制效果。 图4 1 r 1=1时仿真曲线 图4 2 r 1=0 78时仿真曲线 5 结束语 采用上述神经网络解耦控制技术,设计了蒸馏 水机自动控制系统,成功的应用在六效裂管式蒸馏水机LD2000/6GG 中。实际运行结果表明,文中提出的神经网络解耦控制器结构简单,易于工程实现,自适应能力强,实时性好,适用于大时滞系统,控制效果明显优于手动操作及经典控制方法,具有良好的使用及推广价值。 [参考文献] [1] 柴天佑 多变量自适应解耦控制及应用[M ] 北京科 学出版社,2001 [2] 刘镇清 人工神经网络BP 算法的改进及其在无损检 测中的应用[J] 测控技术2001,(3) [3] 薛定宇 控制系统计算机辅助设计 Matlab 语言及应用[M] 清华大学出版社,1996 出软件零点后,就转入测量状态。考虑到浓度信号变化缓慢,因此每1s或更长时间间隔采样一次,视具体情况而定。由于Windo ws98并没有对端口进行保护,所以可以直接使用-inp()和-outp()指令读写端口。为了提高采样精度,采用了中值滤波和平均值滤波相结合的方法,这样既可以消除偶然误差(如工业场合常有的脉冲电磁干扰或者A/D错),又可以消除周期性脉冲带来的误差。另外,对采样结果还进行了标准差统计分析,进一步保证了采样精度和信度。测量数据表明,k(C1-C2)的相对测量误差在 0 1%以内。 5 性能指标 为了表征溶液浓度差输入和与仪器测量输出 A之间的线性特性,采用如下方法:在经过干燥处理过的参比池和测量池中用移液管精确移入浓度相同的CuSO4溶液3 00ml(工厂电解池原液,设浓度为 表5 1 线性特性测量表 序号 V/ l C/C0 A 0000 1300 00990 0213 2600 01960 0402 3900 02910 0587 41200 03850 0830 51500 04760 106 61800 05660 125 72100 06540 150 82400 07410 172 92700 08260 192 103000 09090 214C0),然后运行程序,等待仪器初始化、软调零完成之后,用50 l微量注射器往测量池中注入蒸馏水30 l,从计算机屏幕读取示差吸光度 A。如此操作10次。测量结果如表5 1所示。 以上数据表明,测量结果和(*)式符合得很好, C/C0与 A之间有着良好的线性关系,一次拟合曲线的截距为-0 0052,标准差S为1 0922 10-4,如图5 1所示 : 图5 1 C/C0与 A线性关系 6 结束语 该系统实时性强、精度高、成本低,虽然针对铜离子设计,但是该测量方法与装置具有普遍推广意义。 [参考文献] [1] 方惠群.仪器分析原理[M] 南京大学出版社,1994 [2] 张福学 传感器应用及其电路精选[M] 电子工业出 版社,1991 [3] 于英民,等 计算机接口技术[M] 电子工业出版社, 1990 [4] 房小翠,等 单片机实用系统设计技术[M] 国防工业 出版社,1996 (上接第18页) 图6 1示出了变频器不配回馈装置且降频时间为2s时的直流侧电压波形,可见泵升电压较高。如果将降频时间设成1s时,则因泵升电压太高而使变频器直流过压保护,电机将自由停转。但若降频时间设成1s时且配回馈制动单元,则能快速制动而变频器直流过压保护不动作;图6 2示出了这种情况下变频器直流电压波形,可见泵升电压被限制;图6 3示出了制动时,回馈单元网侧电流、电压波形,可见电流为正弦波且与电网电压反相,即把能量馈入电网。 总之,采用PW M AC/DC变换器控制的变频器能量回馈制动单元,能迅速将制动能量馈入电网,限制了变频器的泵升电压,实现了网侧电流正弦化及单位功率因数,在节约能量的同时最大限度地减少回馈单元时电网的污染,获得了预期的性能。 变频器说明书 YTB-S2系列交流电机变频调速器使用说明书 概述 YTB-S2系列变频器是我公司在YTB-S1的基础上改进而来,它保持了原有的优点,改善了运行性能, 增加了直流制动功能,及其它附属功能. 使调速更可靠，应用更广泛.，采用先进的SMD工艺,严格的出厂质检，能够满足用户的多种使用要求． 开箱检查 1 确认在运输过程中是否造成损坏。 2 检查变频器的铭牌以确定在您手中的产品就是所订货品。 3 检查包装箱内含变频器本体一台，使用说明书一份，出厂合格证一张及其它选购品。 安装与结构 为了提高散热效果，应垂直安装变频器，安装底板应为铁质或为其它阻燃耐热材料，并留有足够的 通风空间(周围至少留有12CM以上的空间). 2.接线 打开接线盖板，即可看到主接线柱和控制用接线柱。端子说明见表二。 位置排列如图3, 图4为典型接线图. 2 进线端应接有同容量以上的接触器或空气开关，以便紧急时立即切断电源。 3. 电源输入端R , S, T端与变频器输出端U,V,W端千万不能接错,否则将损坏变频器. 4. 变频器输出端（U,V,W）不允许接继电器，补偿电容器，否则将损坏变频器。 5. 变频器外壳应接地，以保证人身安全。 6. 变频器内有高电压,切勿以手触摸,断电后,高压需一定时间释放, 因此维修检查时, 要待接线盖板下LED 指示灯完全熄灭后方可进行. 7. 当使用60Hz以上输出频率时,请事先对电机及负载的安全性充分确认. 8. 长期不用时, 请务必切断变频器供电电源. 注意事项 1. 产品出厂时，已将内部按键作为默认频率设定方式。另外两种方式(0-10mA输入方式和外部电 位器方式) ,请参见典型接线图，选择其一接线，并使频率设定方式开关K设置在相应位置。 2. 外接型的外引控制盒,外引电位器以及外接控制线与主机的连线应远离电磁线,动力线等强电磁磁 干扰性的场所. 以免影响变频器的正常工作.. 3.本机分为普通型与外接型两种，后者通过9针D型插座将主机与外接操作盒相连，外接操作盒自 带频率设定电位器，主机体外形尺寸请参见图2。外引操作盒外形尺寸请参见说明书后附图. 4.用单相（220V）变频器驱动标称为380V,星形接法的电机时，应将电机绕组从星形接法改接成 三角形接法。以使电机达到额定功率。否则只能降额使用。 变频器多段速度控制 1．变频调速的原理 异步电机的转速n可以表示为 式中，n2为同步转速，Δn1为转差损失的转速，p为磁极对数，s为转差率，f为电源的频率。可见，改变电源频率就可以改变同步转速和电机转速。 频率的下降会导致磁通的增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热。显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压。这就要求频率与电压协调控制。此外，在许多场合，为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，亦需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速（VVVF），简称变频调速。 实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器（MCU／DSP）等部分组成。首先将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值基本固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断控制，使逆变器输出端获得一定形状的矩形脉冲波形。在这里，通过改变矩形脉冲的宽度控制其电压幅值；通过改变调制周期控制其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的控制，而满足变频调速对U/f协调控制的要求。PWM的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。 2．电机调速的分类 按变换的环节分类 （1）交-直-交变频器，则是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。 （2）可分为交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器 按直流电源性质分类 （1）电压型变频器 电压型变频器特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常选用于负载电压变化较大的场合。 （2）电流型变频器 电流型变频器特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型变频器（电流型）。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化。常选用于负载电流变化较大的场合。 按主电路工作方法 电压型变频器、电流型变频器 按照工作原理分类 可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等 按照开关方式分类 可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器 按照用途分类 可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。此外，变频器还可以按输出电压调节方式分类，按控制方式分类，按主开关元器件分类，按输入电压高低分类。 按变频器调压方法 PAM变频器是一种通过改变电压源Ud 或电流源Id的幅值进行输出控制的。 PWM变频器方式是在变频器输出波形的一个周期产生个脉冲波个脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。 - - - 变频器基础知识入门 1、什么是变频器？ 变频器一般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。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文PulseWidthModulation（脉冲宽度调制）缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脉冲幅度调制）缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时，如果输出相同的功率，则电流增加，但在转矩一定的条件下，电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机种不同，为125%~200%）。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩，这种补偿称增强起动。 可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz。 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在接近给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳 YTB-S2系列交流电机变频调速器使用说明书 概述 YTB-S2系列变频器是我公司在YTB-S1的基础上改进而来,它保持了原有的优点,改善了运行性能, 增加了直流制动功能,及其它附属功能. 使调速更可靠，应用更广泛.，采用先进的SMD工艺,严格的出厂质检，能够满足用户的多种使用要求． 开箱检查 1 确认在运输过程中是否造成损坏。 2 检查变频器的铭牌以确定在您手中的产品就是所订货品。 3 检查包装箱内含变频器本体一台，使用说明书一份，出厂合格证一张及其它选购品。 安装与结构 1.安装 为了提高散热效果，应垂直安装变频器，安装底板应为铁质或为其它阻燃耐热材料，并留有足够的通风空间(周围至少留有12CM以上的空间). 2.接线 打开接线盖板，即可看到主接线柱和控制用接线柱。端子说明见表二。 位置排列如图3, 图4为典型接线图. 2 进线端应接有同容量以上的接触器或空气开关，以便紧急时立即切断电源。 3. 电源输入端R , S, T端与变频器输出端U,V,W端千万不能接错,否则将损坏变频器. 4. 变频器输出端（U,V,W）不允许接继电器，补偿电容器，否则将损坏变频器。 5. 变频器外壳应接地，以保证人身安全。 6. 变频器内有高电压,切勿以手触摸,断电后,高压需一定时间释放, 因此维修检查时, 要待接线盖板 下LED 指示灯完全熄灭后方可进行. 7. 当使用60Hz以上输出频率时,请事先对电机及负载的安全性充分确认. 8. 长期不用时, 请务必切断变频器供电电源. 注意事项 1. 产品出厂时，已将内部按键作为默认频率设定方式。另外两种方式(0-10mA输入方式和外部电位器方 式) ,请参见典型接线图，选择其一接线，并使频率设定方式开关K设置在相应位置。 2. 外接型的外引控制盒,外引电位器以及外接控制线与主机的连线应远离电磁线,动力线等强电磁磁干扰 性的场所. 以免影响变频器的正常工作.. 3.本机分为普通型与外接型两种，后者通过9针D型插座将主机与外接操作盒相连，外接操作盒自 带频率设定电位器，主机体外形尺寸请参见图2。外引操作盒外形尺寸请参见说明书后附图. 4.用单相（220V）变频器驱动标称为380V,星形接法的电机时，应将电机绕组从星形接法改接成 三角形接法。以使电机达到额定功率。否则只能降额使用。 运行与操作 1. 用户在上电前须仔细检查接线是否正确，牢固，上电后，数码管陆续显示“8888”-- ->“额定电压值”-→“额定电流值”--→“预设定的运行频率值(闪烁显示)”。按“RUN”键运行。按“STOP”停止。 运行中,数码管显示用户预设定的内容 (输出频率 /转速 /计数值/ 定时值等, 具体见参数 ) 按上升键或下降键可增减输出频率（按键方式）。按下“MODE”键, 则保存当前设定的频率值（按键方式）。在异常状态下，数码管显示错误代码。 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 变频器基础知识 一、三相异步电动机变频调速原理 由电机拖动原理知，三相异步电动机的转速表达式为： n=60f1（1-s）/ p （1-1）式中n——异步电动机的转速； f1——异步电动机定子绕组上交流电源的频率； s——异步电动机转差率； p——异步电动机极对数。 由式（1-1）知，当转差率s变化不大时，转速n基本与电源频率f1成正比。连续调节f1，就可以调节转速n，这就是变频调速的基本原理。 由电机学原理知，三相异步电动机定子绕组的反电动势E的表达式为： E1=4.44f1N1K w1Φm（1-2）式中E1——气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值； N1——每相定子绕组的匝数； K w1——与绕组结构有关的常数； Φm——电机每极气隙磁通。 根据三相异步电动机的等效电路，由于4.44N1K w1均为常数，不计定子漏阻抗时有: U1≈E1 ∝f1Φm（1-3）式中U1——电机定子电压。 由（1-3）可知，保持U1不变，当f1由基频f N向下调节时，将会引起主磁通Φm的增加。由于额定工作时电机的磁通已经接近饱和，Φm的继续增大，将会使电动机磁路过分饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，因此，为了使电机保持较好的运行性能，在向下调节f1的时候，Φm必须保持不变，即保持U1/ f1不变。通过以上分析可知：在基频以下调频时，调频的同时也要调压。将这种变频调速方式称为恒磁通（恒转矩）变频调速，也即变压变频（VVVF）调速控制。 由于电机受额定电压U N的限制不能持续升高，f1从基频f N向上调节时，主磁通Φm将减少，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩T下降，电机负载能力下降。这种控制方式下，转速越高， . 第一章安全注意事项与检查 1.1 安全注意事项 ●绝不可将交流电源接至变频器输出端U、V、W等端子。 ●在接通电源后，不可实施配线，检查等作业。 ●关闭电源，在键盘显示熄灭后5分钟之内，请勿触摸机内电路板及 任何零部件，且必须用仪表确认机内电容已放电完毕，方可实施机内作业，否则有触电的危险。 ●人体静电会严重损坏内部MOS场效应电晶体等，未采取防静电措 施时，请勿用手触摸印刷电路板及IGBT等内部器件，否则可能引起故障。 ●使用时，变频器的接地端子（E或〨）请依据国家电气安全规定和 其它有关标准正确、可靠的接地。 ●本装置在通电后,请勿接触内部线路板及其元器件,以免触电危险。 ●请勿以拉闸方式（断电）停机，等电机运行停止后才可断开电源。 ●符合CE标准必须增加选购输入滤波器附件。 特别注意： 只有训练有素的人员允许操作本装置，使用前请详细阅读本说明书中有关安全、安装、操作和维修部分。本设备的安全运行取决于正确的选型、安装、操作和维护！ .. 1.2 开箱之后检查 烁普SP500系列变频器在出厂之前均已经过测试和品质检验。在购买后，开箱之前请检查产品的包装是否因运输不慎而造成损伤，产品的规格、型号是否与订购之机种相符。如有问题，请联络本公司或经销厂商。 ●检查内部：含本机、使用说明书一本、保修卡一张。 ●检查变频器侧面的铭牌，以确定您手上的产品就是所订购之产品型号说明： . 第二章安装及配线 2.1 使用环境 （1）环境温度-10℃—40℃； （2）避免震动； （3）避免高温多湿且无雨水滴淋，湿度小于90%RH（不结露）； （4）防止油、盐及腐蚀性气体侵入； （5）防止水滴、蒸气、粉尘、灰尘、棉絮、金属细粉的侵入； （6）防止电磁干扰、远离干扰源； （7）禁止使用在易燃性、可燃性、爆炸性气体、液体或固体的危险环境。 2.2 安装方向与空间 变频调速器要安装于室内通风良好的场所，并采用壁挂式或立柜式。并与周围相邻物品或挡板（墙）必须保持足够的空间。如下图所示： .. 变频器基础知识 一、变频器的定义 通常所说的变频器，是指将频率固定的电源（如50Hz三相交流电）变成频率可变的电源（如在0～50Hz之间随意变换）的转换设备。如果原有电源的频率为0（即为直流电源供电），则变频器可以省去直流变换环节，退化成单一的逆变器（DC→AC）。 二、变频器的分类 从不同的角度，可以对变频器进行不同的分类。 1、按电压等级不同，变频器可分为：高压变频器、中压变频器、低压变频器 按照国际惯例，电压≥10kV时称高压，1-10kV为中压，小于1kV时称低压，与其电压范围相对应的变频器分别称为高压变频器、中压变频器、低压变频器。 在我国，习惯上把10KV、6kV或3kV的电机称为高压电机，相应的电压为10KV、6kV或3kV的变频器均称高压变频器。平常所说的“高-高”、“高-低-高”、“高-低”只是变频器的不同应用形式。 2、按主回路结构不同，变频器可分为：交-直-交变频器，交-交变频器。交-直-交变频器 1）交-直-交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电，再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。整流电路、直流回路、逆变电路是交-直-交变频器的三个基本组成部分。 整流电路可以是不控的（二极管全波整流）、也可以是可控的，如果是可控整流，则它也能工作在逆变状态，将直流回路的能量逆变回电网。 逆变电路肯定是可控的，主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。如果电机工作在发电工况时（比如制动场合），逆变电路工作在整流状态，将电机的能量送到直流回路。 交-交变频器 2）交-交变频器没有直流回路，每相都由两个相互反并联的整流电路组成，正桥提供正向相电流，反桥提供负向相电流。 3、按储能方式不同，变频器可分为：电流源型、电压源型。 电流源型变频器 1）电流源型： 电流源变频器输入采用可控整流，控制电流的大小。中间采用大电感，对电流进行平滑。逆变桥将直流电流转换为频率可变的交流电流，供给交流电机。在电流源变频器中，直接受控量是电流。整流桥控制电流大小，逆变桥控制电流频率，电机侧得到的是幅值和频率可变的方波电流。 特点：①电流源变频器具有很好的抗过流能力，甚至负载短路都不会导致变频器损坏。②由于整流桥输出电压可以为负，从而进入逆变状态工作，实现能量由变频器向电网的回馈，可用于频繁正反转或需要制动的场合。 缺点：其网侧功率因数不高，电流谐波较大。 2）电压源型： 感谢您选购LG 变频调速器！ 安全注意事项 ? 始终遵守安全注意事项可以防止意外事故及潜在危险的发生。 ? 在本使用手册中，安全等级分类如下： 危险 注意 在本说明书中，全篇使用以下两个图标以使你能明白安全注意事项。 在某些确定的条件下可以识别导致人身伤害的危险。 由于危险电压可能已出现，所以应有意识地特别注 意。 在某些确定的条件下可以识别潜在的危险。 仔细阅读相关信息并遵守相关指令。 ? 为了方便取阅使用说明书，请就近保存。 ? 仔细阅读本说明书，使 SV-iG5 系列变频器的性能达到最佳化，并确保安全地使用。 危 险 ? 当电源已经送电或变频器处于运行状态时，不要打开变频器的外壳。 否则，可能发生电击。 ? 变频器前盖被打开时，不要运行变频器。 否则，你可能受到高压端子或裸露在外的充电电容的电击。 ? 除了进行定期检查或者接线外，不要打开变频器的外壳， 即使变频器未接输入电源。 否则，你可能由于接近充电回路而受到电击。 ? 接线和定期检查应该在拆除输入电源并使用仪器对直流侧电压进行放 不正确的操作可能导致轻微的人身伤害或物体硬件的损坏。 不正确的操作可能导致严重的人身伤害或死亡。 电（低于DC 30V）至少10分钟以后再操作。 否则，你可能受到电击。 ?用干燥的手启动开关。 否则，你可能受到电击。 ?不要使用绝缘层已经破损的电缆。 否则，你可能受到电击。 ?不要使电缆受到擦伤挤压过电压或超负荷。 否则，你可能受到电击。 注意 ?变频器要安装在不易燃的表面，附近不要放置可燃性材料。 否则可能发生火灾。 ?如果变频器受到损坏，立刻断开输入电源。 否则可能导致设备的二次损坏和火灾。 ?输入电源存在或断开后，变频器残存的热量还会保持几分钟。 否则，你可能受到身体伤害（例如：皮肤烧伤或伤害）。 ?不要给已经受损的或零件缺少的变频器通电，即使安装已经完成。 否则可能发生电击。 ?不允许麻布，纸屑，木屑，灰尘，金属碎片或其他杂物体进入变频器。 否则可能发生火灾或意外事故。 操作防范 (1) 维护与安装 ?按照产品的重量处理。 ?堆放变频器包装箱数量不要超过规定数目。 ?按照本手册的指令规范安装。 ?交货期间不要打开外壳。 ?不要放置重物在变频器上。 ?检查变频器的装箱方向是否正确。 ?不要使变频器受到摔跌或挤压。 ?对于200V级变频器，使用3类接地方式（接地电阻<100Ω）400V的变频器（接地电阻<10Ω）。 变频器调速工作原理 目前交流调速电气传动已经上升为电气调速传动的主流，在电气传动领域内，由直流电动机占统治地位的局面已经受到了猛烈的冲击。 现在人们所说的交流调速传动，主要是指采用电子式电力变换器对交流电动机的变频调速传动，除变频以外的另外一些简单的调速方案，例如变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等，由于其性能较差，终将会被变频调速所取代。交流调速传动控制技术之所以发展的如此迅速，和如下一些关键性技术的突破性进展有关，它们是电力电子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技术、基于电力电子电路的电力变换技术、交流电动机的矢量变换控制技术、直接转矩控制技术、PWM（Pulse Width Modulation）技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。 1变频器的发展 近二十年来，以功率晶体管GTR为逆变器功率元件、8位微处理器为控制核心、按压频比U/f控制原理实现异步机调速的变频器，在性能和品种上出现了巨大的技术进步。其一，是所用的电力电子器件GTR以基本上为绝缘栅双极晶体管IGBT所替代，进而广泛采用性能更为完善的智能功率模块IPM，使得变频器的容量和电压等级不断地扩大和提高。其二，是8位微处理器基本上为16位微处理器所替代，进而有采用功能更强的32位微处理器或双CPU，使得变频器的功能 从单一的变频调速功能发展为含有逻辑和智能控制的综合功能。其三，是在改善压频比控制性能的同时，推出能实现矢量控制和转矩直接控制的变频器，使得变频器不仅能实现调速，还可进行伺服控制。其发展情况可粗略地由以下几方面来说明。 1．容量不断扩大80年代采用BJT的PWM变频器实现了 通用化。到了90年代初BJT通用变频器的容量达到600KV A，400KV A 以下的已经系列化。前几年主开关器件开始采用IGBT，仅三四年的时间，IGBT变频器的单机容量已达1800KV A，随着IGBT容量的扩大，通用变频器的容量将随之扩大。 2．结构的小型化变频器主电路中功率电路的模块化、控 制电路采用大规模集成电路（LSI）和全数字控制技术、结构设计上采用“平面安装技术”等一系列措施，促进了变频电源装置的小型化。 3．多功能化和高性能化电力电子器件和控制技术的不断 进步，使变频器向多功能化和高性能化方向发展。特别是微机的应用，以其简练的硬件结构和丰富的软件功能，为变频器多功能化和高性能化提供了可靠的保证。由于全数字控制技术的实现，并且运算速度不断提高，使得通用变频器的性能不断提高，功能不断增强。 4．应用领域不断扩大通用变频器经历了模拟控制、数模 混合控制直到全数字控制的演变，逐步地实现了多功能化和高性能化，进而使之对各类生产机械、各类生产工艺的适应性不断增强。目前其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆，带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停 电动机知识 变频器的六大调速方法 1.变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。 2.串级调速方法 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装臵，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装 臵容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装臵故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。变频器调速原理及调速方法 3.绕线式电动机转子串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。 4.定子调压调速方法 当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装臵是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。 5.电磁调速电动机调速方法 电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源(控制器)三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由 变频器基础知识入门 1、什么是变频器？ 变频器一般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。 2、PWM和PAM的不同点是什么？ PWM是英文PulseWidthModulation（脉冲宽度调制）缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文PulseAmplitudeModulation（脉冲幅度调制）缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同？ 变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降（低速）时，如果输出相同的功率，则电流增加，但在转矩一定的条件下，电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机种不同，为125%~200%）。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM）中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩，这种补偿称增强起动。 可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗？ 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率（起动频率）根据机种为0.5~3Hz。 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以？ 通常情况下是不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）电压不变，大体为恒功率特性，在高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装置设速度检出器（PG），将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈。 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办？ 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内（1%~5%）变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在接近给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器（选用件）。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗？ 具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思？ 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速（电角频率）的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。两者结合起来就是失速防止功能。 变频调速器的常见故障分析和预防措施 近年来，随着微电子技术及 IGBT 功率期间的迅速发展，作为交流电机主要调速方式的变频调速技术也获得了前所未有的发展。尤其是矢量控制变频器，以其优异的控制性能在调速领域独树一帜，在港口机械、冶金、造纸、电梯等多个领域得到迅速推广。 日本，欧美等变频技术发达国家，均承认以进入 AC （交流）时代。我国港口机械设备中的场桥（ RTG ）、门座式起重机、装卸桥（ C/C ）也广泛使用了变频调速器，从 37kW 到 440kW 均有应用实例。随着使用数量的不断增加，也遇到了故障维修问题。我公司于 1997 年对 4 台门机的变幅及旋转机构进行了变频调速改造，经过一年多的实际运行，下面就变频器的常见故障及预防措施进行分析及探讨 1. 变频器的主要故障原因及预防措施 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果，为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。图 1 所示为变频器硬件回路框图。 近年来，随着微电子技术及 IGBT 功率期间的迅速发展，作为交流电机主要调速方式的变频调速技术也获得了前所未有的发展。尤其是矢量控制变频器，以其优异的控制性能在调速领域独树一帜，在港口机械、冶金、造纸、电梯等多个领域得到迅速推广。日本，欧美等变频技术发达国家，均承认以进入 AC （交流）时代。我 国港口机械设备中的场桥（ RTG ）、门座式起重机、装卸桥（ C/C ）也广泛使用了变频调速器，从 37kW 到 440kW 均有应用实例。随着使用数量的不断增加，也遇到了故障维修问题。我公司于 1997 年对 4 台门机的变幅及旋转机构进行了变频调速改造，经过一年多的实际运行，下面就变频器的常见故障及预防措施进行分析及探讨 1. 变频器的主要故障原因及预防措施 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果，为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。图 1 所示为变频器硬件回路框图。 1.1 外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理，更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法。 （ 1 ）变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如 RC 吸收器。 （ 2 ）尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离。 （ 3 ）指定采用屏蔽线的回路，必须按规定进行，若线路较长，应采用合理的中继方式。 （ 4 ）变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊，动力接地混用。 （ 5 ）变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。 以上即为不输出干扰、不传送干扰、不接受干扰的“三不”原则。 1.2 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施。 （ 1 ）振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因。对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施。 （ 2 ）潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路。作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并进量采用封闭式结构。 （ 3 ）温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，若结温超过规定值将立刻造成器件损坏，因此应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。 除上述 3 点外，定期检查变频器的空气滤请器及冷却风扇也是非常必要的。 对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低而不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。 1.3 电源异常 1、电压源型与电流源型高压变频器的区别。 变频器的主电路大体上可分为两类：电压源型和电流源型。电压源型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波元件是电容；电流源型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波元件是电感。 2、为什么变频器的输出电压与频率成比例的改变？ 异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过的电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，电机电流增大，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器的输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免磁饱和现象的产生。这就是VVVF的定义。这里的电压指的是电机的线电压或者相电压的有效值。 3、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加；对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加？ 频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加，但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 4、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样？ 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%～200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6～7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2～1.5倍，起动转矩为70%～120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 5、V/f模式是什么意思？ 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。保持V/f比恒定控制是异步电机变频调速的最基本的控制方式，它在控制电机的电源频率变化的同时控制变频器输出的电压，并使二者之比V/f为恒定，从而使电机的磁通保持恒定。在电机额定运行情况下，电机的定子电阻和漏抗的电压降比较小，电机的端电压和电机的感应电势近似相等。 V/f比恒定控制存在的主要问题是低速性能较差。其原因一是低速时异步电机定子电阻电压降所占比例变大，已不能忽略，不能再认为定子电压和电机感应电势近似相等，仍按V/f比一定控制已不能保持电机磁通恒定。电机磁通的减小必然造成电机的电磁转矩减小；另外变频器功率器件的死区时间也是影响电机低速性能的重要原因，死区时间造成电压下降同时还会引起转矩脉动，在一定条件下还会引起转速、电流的振荡。 V/f比恒定控制常用于通用变频器上。这类变频器主要用于风机、水泵的调速功能，以及对调速范围要求不高的场合。V/f比恒定控制的突出优点是可以进行电机的开环速度控制。 6、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化？ 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定的起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。 7、所谓开环是什么意思？ 给所使用的电机装设速度传感器，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环”， 变频器调速基本原理 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; 1、电动机工作频率的改变电动机的转速随之变化 这里所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。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: n,60 f(1,s)/p ………………………...………………….(1) 式中:n———异步电动机的转速; f———异步电动机的频率; s———电动机转差率; p———电动机极对数。 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。 2、变频调速可节能原理 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,)是种较为理想而实用的方法。 通过流体力学的基本定律可知:风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n 与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系:Q?n ，H?n2 ，P?n3;即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。 4、变频器中PWM 和PAM 的波形调制不同点是什么, PWM 是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽变频器说明书
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