“变频调速起重机电气控制系统项目实践”
项目技术报告
概要
简述该项目的基本情况及团队分工等
本次实训主要培养我们的动手操作，思维能力。我们小组之间分工合作，提高我们的团队意识以及团结合作的能力。
首先，我们进行了分组，以4人一小组为单位。实训过程中，以学生作为主体，通过小组合作、查阅资料完成实训任务，指导教师主要起指导、监督、答疑的作用，一般不替代学生进行实际操作。
在这仅仅两周的时间内要在电气技术基础平台课程的基础上，进一步将本学期已经学过的相关课程及在课程中已初步掌握的电气原理图的绘制设计、单元（技能）能力融合在一起，通过一个典型的设备电气控制方案的设计、元器件选型与采购、系统原理图的绘制、软件设计、产品的组装调试、产品质量检测检验分析与项目完成后的总结报告的撰写等完整工作过程的训练，培养学生完成一个实际工业设备电气控制项目的综合职业能力。
目录
第一章桥式起重机模拟实训装置概述 (2)
第一节结构概述 (2)
第二节电气系统 (3)
第三节电气控制原理 (5)
第二章桥式起重机元器件的选型 (19)
第一节起重机电气元器件选用 (19)
第三章桥式起重机模拟实训装置的使用规则与操作要点 (20)
第一节使用规则 (20)
第二节安全操作 (22)
第三节电控柜组装及通电检查 (26)
第一章
桥式起重机模拟实训装置概述
第一节结构概述
整套桥式起重机模拟实训装置由电控柜，行车桥架，移动装置及模拟驾驶室等部分组成，其整体装置如图所示：
起升机构、小车运行机构和大车运行机构是起重机的三个工作机构，各机构都备有单独的电动机，进行各自的驱动。
起重机分为单钩起重机、双钩起重机。单钩仅有一套起升机构；双钩有两个吊钩，即有主副两套独立的起升机构。主钩用来提升重的物件。副钩提升在其额定起重量范围内的物件，在它额定的负荷范围内也可协同主
钩倾转或翻到工件之用。当两个吊钩一起工作时，物件重量不应超过主钩的额定起重量，同时保证副钩起吊重量不超过副钩的额定起重量。但必须注意，不允许两个吊钩同时提升两个物件。每个吊钩在单独工作时均只能起吊重量不超过起重量的物件。
起重机的桥架由大车行走的两个工字钢端梁，一个小车行走的工字钢主梁，及支撑主梁和端梁的工字钢连接成的四方形支撑架组成。桥架的每根工字钢之间采用螺栓连接，便于安装，拆卸和运输。主梁和端梁的两端分别装有聚氨酯缓冲器，用以降低行车行走机构行至两端极限位置时所带来的冲击影响。
模拟驾驶室固定在整个实训装置桥架附近，由两个联动控制箱，一个座椅及一个脚踏开关组成。
第二节电气系统
起重机模拟实训装置各个机构的运转，均有电控柜和模拟驾驶室（副钩除外）进行操纵。电控柜装有总电源开关，各个机构所需电源开关，电源指示灯等装置，模拟驾驶室装有控制起重机模拟实训装置各个机构运转方向的凸轮控制器和主令控制器，以及指示灯，急停按钮和脚踏开关等装置。桥架的主梁，端梁的两端分别装有限位开关和其他位置处的走线槽等电气设备。现将电气设备分述如下
一凸轮控制或主令控制器
凸轮控制器或主令控制器用于直接操纵行车行走结构（包括行车左右行走，主钩前后行走）和主钩升降机构的启动，停止，制动，及正反转之
用，它布置在模拟驾驶室的联动控制台之内。
二电控柜
电控柜为整个实训装置提供动力，控制回路的电源。电控柜内装有断路器，接触器，过流继电器，熔断器，中间继电器，相许保护器，变频器等电器元件。电控柜是整个实训装置电气系统的核心，它还能用来对整个起重机实训系统上的交流电动机的过载保护，以及失压，零位，安全和各机构限位保护等。如下图所示
三副钩控制系统
由于本实训装置的副钩动力装置采用的是单相供电，故此系统的控制系统是单独采用其自身所有的手操作控制盒来进行启动，停止，行走，升降控制，其所需电源由电控柜引入。
四限位和安全开关
起重机模拟实训装置运行，行车运行和主钩起升机构行走，副钩升降均装有限位开关，以限制各机构的运动行程。当限位开关断开后，相应的电路被切断，机构停止运转。再次接通电源时，机构只能向相反的方向运转，从而保障了安全。
第三节电气控制原理
起重机模拟实训装置的电气系统由动力回路和控制回路组成，其保护控制回路接入控制回路的有：
1、起重机模拟实训装置行车行走的限位开关SQ4，SQ5；主钩行走的限位开关SQ2，SQ3和副钩起升的上升限位开关SQ1。当行车或主钩行至极限位置或当副钩上升超过规定高度时，限位开关由接通变为断开状态，控制各机构电机的接触器相应断开，相关的动力电源被切断，以保证起重机安全工作。再次投入运行时，必须先将控制手柄扳回零位，并按下电控柜起动按钮才能接通相关机构的电源，使相关机构电机向相反方向起动运转。
2、主回路总过流继电器LJ1 和各机构电动机的过流继电器的触点LJ2，LJ3,LJ4，FR1等是用来保护主回路和各电动机发生短路或过载之用。当电动机电流超过过流继电器的整定值时，继电器动作，把它的触点打开，使相应的接触器断开。
3、缺相与相序保护继电器用来检测主回路是否断相和相序错误，以及欠压，过压等，当主回路断相，相序接法错误或是电压不稳定时，缺相与相序保护继电器的触点断开，切断主回路供电，进而避免各机构的电机
在电压不稳或是缺相情况下运行。
4、电控柜及模拟驾驶室的紧急开关（急停按钮）和脚踏开关是供操作者在遇有紧急情况下切断总电源。
5﹑工作原理简述：
①总控原理：模拟驾驶室的主令控制器手柄置于零位，所有急停开关弹起；合上断路器QF1，QF6，首先旋动电控柜“总控启动”旋钮SB9，接触器KM1线圈通电，回路触点KM1接通并自锁，接触器主触点吸合。外部三相电被接入电控柜。按下电控柜上的“总控停止”红色按钮，外部电源断开。
如图所示：
②主钩行走原理：主钩行走电机利用接触器之间的连锁互锁来实现小主钩的前后行走。在模拟驾驶室的主令控制器手柄置于零位，所有急停开关弹起，总电源通电的前提下，合上断路器QF2，旋动电控柜上“主钩行走启动”旋钮SB11，中间继电器KA1通电，并接通换向电路，将模拟驾驶室的主令控制器手柄推至“小车前”档，与之相应的KM2-1线圈通电，KM2-1常开触点闭合，主钩前进。当主钩行至终点，主钩机构触碰“前行到位”限位开关SQ2，接触器KM2-1线圈断电，KM2-1断开，主钩电机停止；将模拟驾驶室的主令控制器手柄推至“小车后”档，与之相应的接触器KM2-2线圈通电，KM2-2常开触点闭合，形成自锁，主钩电机后退。当主钩后退至起点位置时，主钩机构触碰“后行到位”限位开关SQ3，KM2-2接触器断电，主钩反转停止。按下电控柜上的“主钩行走停止”红色按钮，主钩行走机构电源断开。
如下图所示：
③主钩升降原理：主钩升降电机采用变频器控制正反转及多段速。在模拟驾驶室的控制主钩升降的主令控制器手柄置于零位，合上QF3，旋动电控柜上“主钩升降启动”旋钮，接触器KM4通电，变频器通电自检，这时主钩升降机构处于选择等待状态。将模拟驾驶室的控制主钩升降的主令控制器手柄推到“主钩上升”档位1档后，SA2-1,SA2-3接通，SA2-1使变频器端子S1接通，向变频器发出正传启动命令；SA2-3经KA2的常闭触电，向S3端子信号，这时S3、S4、S5状态为ON、OFF、OFF,这时变频器内部以速度一状态下上升运行；将档位推至速度二档位后，SA2-4接通，经KA3的常闭触电后向变频器S4短息发出信号，这时S3、S4、S5状态为ON、ON、OFF,变频器控制电机，变频器内部以速度三状态下运行；档位推至速度三时SA2-5接通，向S5端子接通，这时S3、S4、S5状态为ON、ON、ON,变频器内部以速度七状态下运行。当档位推至速度四时，SA2-6接通，中间继电器KA2接通，常闭触电断开，此时S3、S4、S5分别为OFF、ON、ON状态，激发变频器以速度四状态下运行。当档位推至速度五时，SA2-7接通，中间继电器KA3接通，常闭触电断开，此时S3、S4、S5分别为OFF、OFF、ON状态，激发变频器以速度四状态下运行。这样通过变频器内部设置后即可实现速度一至速度五状态下运行。将模拟驾驶室的控制主钩升降的主令控制器手柄推到“主钩下降”档位1档后， SA2-2,SA2-3接通，SA2-2使变频器端子S2接通，向变频器发出反传启动命令；SA2-3经KA2的常闭触电，向S3端子信号，这时S3、S4、S5状态为ON、OFF、OFF,这时变频器内部以速度一状态下下降运行；同理主钩以速度二、速度三、速度四、速度五状态下运行。
控制电路如下：
变频器设置：
运行指令通道：为F0.01。有三种控制方式：0、1、2即0-键盘控制，即通过控制面板上的按钮启停和运行频率；1-端子控制，即通过S1、S2等功能端子进行正反转和速度的调节；2-485通讯，即通过485通讯协议来控制。我们本次用的是端子控制的方式，所以F0.01选择“1”。
运行最大频率设置：即F0.04。可以选择10~600Hz，主钩升降的最大频率为40Hz。
运行频率上限设置：即F0.05可以从F0.06~F0.04（运行最大频率）之间设置。运行频率下限设置：即F0.06可以从0.0Hz~F0.05（运行频率上限）之间设置。加速时间：即F0.08，可以从0~3600s之间设置，设置为2s。
减速时间：即F0.09，可以从0~3600s之间设置，设置为2s。
停机方式选择:即F0.19，有两种选择方式：0、1,即0-减速停车，即经过减速时间停止运行。1-自由停车，即停止命令有效后变频器立即停止输出，电机按照惯性自由停车。设置为1-自由停车。
端子功能选择：用于设置数字多功能端子对应得功能，S1~S6与F1.01
~F0.06对于，每个端子有28种选择，主要有：1-正传运行；2-反转运行；12-多段速端子1；13-多段速端子2；14-多段速端子3。设置F1.01为1，正传启动。F1.02为2，反转启动。F1.03为12，多段速端子1。F1.04为13，多段速端子2。F1.05为14，多段速端子3。
多段速设置：
设置为F4.30-多段速1为40%; F4.32-多段速3为45%; F4.37-多段速7为50%; F4.36-多段速6为55%; F4.33-多段速4为60%。即可实现速度从低到高的控制。
④行车行走原理：主钩升降电机采用变频器控制正反转及多段速。在
模拟驾驶室的控制主钩升降的主令控制器手柄置于零位，合上QF4，旋动电控柜上“行车行走启动”旋钮，接触器KM5通电，变频器U2通电自检，这时主钩升降机构处于选择等待状态。将模拟驾驶室的控制行车的主令控制器手柄推到“行车左行”档位1档后，SA3-1,SA3-3接通，SA3-1使变频器端子S1接通，向变频器发出正传启动命令；SA3-3经KA4的常闭触电，向S3端子信号，这时S3、S4、S5状态为ON、OFF、OFF,这时变频器内部以速度一状态下左行运行；将档位推至速度二档位后，SA3-4接通，经KA5的常闭触电后向变频器S4短息发出信号，这时S3、S4、S5状态为ON、ON、OFF,变频器控制电机，变频器内部以速度三状态下运行；档位推至速度三时SA2-5接通，向S5端子接通，这时S3、S4、S5状态为ON、ON、ON,变频器内部以速度七状态下运行。当档位推至速度四时，SA2-6接通，中间继电器KA4接通，常闭触电断开，此时S3、S4、S5分别为OFF、ON、ON状态，激发变频器以速度四状态下运行。当档位推至速度五时，SA3-7接通，中间继电器KA5接通，常闭触电断开，此时S3、S4、S5分别为OFF、OFF、ON状态，激发变频器以速度四状态下运行。这样通过变频器内部设置后即可实现速度一至速度五状态下运行。将模拟驾驶室的控制主钩升降的主令控制器手柄推到“行车右行”档位1档后， SA3-2,SA3-3接通，SA3-2使变频器端子S2接通，向变频器发出反传启动命令；SA3-3经KA4的常闭触电，向S3端子信号，这时S3、S4、S5状态为ON、OFF、OFF,这时变频器内部以速度一状态下向右运行；同理主钩以速度二、速度三、速度四、速度五状态下运行。
控制电路如下：
变频器设置：
运行指令通道：为F0.01。有三种控制方式：0、1、2即0-键盘控制，即通过控制面板上的按钮启停和运行频率；1-端子控制，即通过S1、S2等功能端子进行正反转和速度的调节；2-485通讯，即通过485通讯协议来控制。我们本次用的是端子控制的方式，所以F0.01选择“1”。
运行最大频率设置：即F0.04。可以选择10~600Hz，行车行走的最大频率为45Hz。
运行频率上限设置：即F0.05可以从F0.06~F0.04（运行最大频率）之间设置。运行频率下限设置：即F0.06可以从0.0Hz~F0.05（运行频率上限）之间设置。加速时间：即F0.08，可以从0~3600s之间设置，设置为2s。
减速时间：即F0.09，可以从0~3600s之间设置，设置为2s。
停机方式选择:即F0.19，有两种选择方式：0、1,即0-减速停车，即经过减速时间停止运行。1-自由停车，即停止命令有效后变频器立即停止输出，电机按照惯性自由停车。设置为1-自由停车。
端子功能选择：用于设置数字多功能端子对应得功能，S1~S6与F1.01
~F0.06对于，每个端子有28种选择，主要有：1-正传运行；2-反转运行；12-多段速端子1；13-多段速端子2；14-多段速端子3。设置F1.01为1，正传启动。F1.02为2，反转启动。F1.03为12，多段速端子1。F1.04为13，多段速端子2。F1.05为14，多段速端子3。
多段速设置：
设置为F4.30-多段速1为40%; F4.32-多段速3为45%; F4.37-多段速7为50%; F4.36-多段速6为55%; F4.33-多段速4为60%。即可实现速度从低到高的控制。
⑤行走电源控制原理：行走电源是控制主钩升降，行车行走机构的电
源，在控制主钩升降和行车行走前，要求先接通行走电源控制，其控制原理与总控相似。模拟驾驶室的主令控制器手柄置于零位，电锁旋动到“开”状态，所有急停开关弹起；旋动电控柜“行走电源启动”旋钮SB19，接触器KM3线圈通电，回路触点KM3接通并自锁，接触器主触点吸合。外部三相电被接入电控柜下一级主电路。按下电控柜上的“行走电源停止”红色按钮，或电锁旋动到“关”状态，行走电源断开。如下图所示：
⑥副钩控制原理：控制副钩行走升降的均是单相电容式电机，电容式
电机的线路有一个工作绕组（主绕组）和一个串接电容（移相电容）启动绕组（副绕组），然后接220v的交流电源组成。它有三条出线，其中一条是公共点，接电源零线，剩下的两条线并联电容，在电容的一端接电源的火线。若要改变电机的转向，只需把电源的火线切换到电容的另一端即可。本实训装置改变副钩升降通过操作台的SA4控制。如下图所示：
桥式起重机元器件的选型第一节起重机电气元器件选用
变频器控制电路的工作原理？ 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，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。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V。例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到
变频器基本电路图 目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2）滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元
件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50 RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为2 0KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。 逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护
变频器常用的几种控制方 式 Prepared on 22 November 2020
变频器常用的几种控制方式 变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。 1、变频器简介 变频器的基本结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU 以及一些相应的电路。 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；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。 2、变频器中常用的控制方式 非智能控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制 V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。 V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。 (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。 (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，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的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。 基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差
变频器基本电路图目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变频器为通用，其主回路图（见图1.1），它是变频器的核心电路，由整流回路（交—直交换），直流滤波电路（能耗电路）及逆变电路（直—交变换）组成，当然还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图1.2所示，通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2）滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。 通用变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。 最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。 通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。 逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护 1、概述 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：4极电机 60Hz 1,800 [r/min]，4极电机 50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机
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要想做好变频器维修，当然了解变频器基础知识是相当重要的，也是迫不及待的。下面我们就来分享一下变频器维修基础知识。大家看完后，如果有不正确地方，望您指正，如果觉得还行支持一下，给我一些鼓动！ 变频器维修入门--电路分析图 对于变频器修理，仅了解以上基本电路还远远不够的，还须深刻了解以下主要电路。主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2.1是它的结构图。 1）驱动电路 驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。 对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。但是，大部分的变频器采用驱动电路。从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。 2）保护电路 当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。 在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。 图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
编号：AQ-JS-05365 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 变频器的控制电路及几种常见 故障分析 Control circuit of frequency converter and analysis of several common faults
变频器的控制电路及几种常见故障 分析 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 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
变频器工作原理图解 1 变频器的工作原理 变频器分为1 交---交型输入是交流，输出也是交流 将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器 2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出 将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电 又称为间接变频器。 多数情况都是交直交型的变频器。 2 变频器的组成 由主电路和控制电路组成 主电路由整流器中间直流环节逆变器组成 先看主电路原理图 三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通 短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。耐压就提高了一倍。又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。 继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。 接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。我们知道， 由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压 高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。当电机较大时，还可并联外接电阻。一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。 直流母线电压加到V1~V6 六个逆变管上，这六个大功率晶体管叫IGBT ，基极由控制电路控制。控制电路控制某三个管子的导通给电机绕组内提供电流，产生磁场使电机运转。 例如：某一时刻，V1 V2 V6 受基极控制导通，电流经U相流入电机绕组，经V W 相流入负极。下一时刻同理，只要不断的切换，就把直流电变成了交流电，供电机运转。 为了保护IGBT，在每一个IGBT上都并联了一个续流二极管，还有一些阻容吸收回路。主要的功能是保护IGBT，有了续流二极管的回路，反向电压会从该回路加到直流母线 上，通过放电电阻释放掉。 变频器主电路引出端子 控制电路原理图 上图就是变频器控制电路的原理示意图。上半部为主电路，下半部为控制电路。主要由控制核心CPU 、输入信号、输出信号和面板操作指示信号、存储器、LSI电路组成。 外接电位器的模拟信号经模数转换将信号送入CPU，达到调速的目的。外接的开关量信号
系列原理图简介 一．机型简介 整个30X系列包括以下几个类型，同功率的机型在硬件上的区别就是控制板的功能上有优化，驱动板都是相同的。不同功率段的硬件设计模式上，15KW以下包括15KW采取驱动板带整流桥+单管IGBT+DSP板的模式，30KW~45KW采用可控硅+驱动板45DRV不带整流部分+IGNT模块+DSP板的模式，55KW~75KW 采用可控硅+驱动板55POWER不带整流部分+55DRV+IGNT模块+DSP板的模式,90KW以上的结构和55KW不同之处在于55DRV不同。 二．系统框图 三．4KW驱动板 驱动板按功率段分，15KW以下的驱动板模式和18.5KW以上驱动板模式。这里主要以4KW小功率机型和45KW大功率机型为例讲解。先以4KW为例进行介绍。 驱动板主要包括整流滤波+软启动+开关电源+电源指示灯+UVW电流检测 +PWM光耦隔离+电平转换+故障保护电路+母线电压检测，下面分别介绍： 3.1软启动+母线电压检测 左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后Udc信号给DSP,标准是母线电压为530V时Udc=1.50v;右图为软启动电路,刚通电瞬间电容相当于短路,母线电流很大,通过电阻R92限流来消耗能量,到电容充好电后通过继电器将R92短路,这里设定的是母线电压为400V继电器动作.右图中还有电源指示灯电路通过电阻分压方式设计. 3.2开关电源 单端反激式开关电源由反激式变压器+UC3844电源控制芯片+MOS管,单端反激工作原理: MOS管导通,母线电压加在变压器原边线圈,副边线圈为上负下正,二极管反向,副边绕组没有电流;MOS管截止,副边线圈为上正下负,绕组中储存的能量向负载释放.根据IN=I'N'，在MOS管导通期间储存的能量在截止期间有多少释放,取决于截止时间. UC3844电源管理器主要是控制MOS管的脉冲占空比,根据IF，VF，+15V三个反馈信号调整输出脉冲占空比,IF>1v,VF>15V,+15V>15V,三种情况下都会自动调节.标准是+15V误差为±0.02V； 电感的作用，滤除占波开关电流中的脉动成份。从滤波效果看，电感量越大，效果越明显；但电感过大，会使滤波器的电磁时间常数变大，使输出电压对占空
变频器驱动电路常用的几种驱动IC 变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。 早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，内部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。PC929内含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。 通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。 一、TLP250和HCPL3120驱动IC： 8 Vcc 7 Vo 6 Vo 5 GND 8 Vcc 7 Vo 6 Vo 5 GND 8 Vcc 7 Vo 6 Nc TLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120 图1 三种驱动IC的功能电路图 TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（t PLH/ t PHL）0.5μs。可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。 HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312内部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。 三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和内部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。 驱动IC实质上都为光耦合器件，具有优良的电气隔离特性。输入侧内部电路为一只发光二极管，有明显的正、反向电阻特性。用指针式万用表×1k档测量，2、3脚正向电阻约为100kΩ左右，反向电阻无穷大；用×10k档测量，正向电阻约为25kΩ左右，反向电阻也为无穷大。当然2、3脚与输出侧各引脚电阻，都是无穷大的。5、6脚和5、8脚之间，均有鲜明的正、反向电阻，当5脚搭红表笔时，有10kΩ/30 kΩ的电阻值，5脚接黑表笔时，电阻值接近于无穷大。因选材、工艺和封装型式的不同和测量
《康沃CVF-G-5.5kW变频器》主电路图
《康沃CVF-G-5.5kW变频器》主电路图说 这台5.5kW康沃变频器的主电路，就是一个模块加上四只电容器呀。除了模块和电容，没有其它东西了。在维修界，流行着这样的说法：宁修三台大的，不修一台小的；小机器风险大，大机器风险小。小功率变频器结构紧凑，有时候检查电路都伸不进表笔去，只有引出线来测量，确实麻烦。此其一；小功率变频器，主电路就一个模块，整流和逆变都在里面了。内部坏了一只IGBT管子，一般情况下只有将整个模块换新，投入的成本高，利润空间小。而且万一出现意外情况，换上的模块再坏一次，那就是赔钱买卖了。要高了价，用户不修了，要低的价，有一定的修理风险。如同鸡肋，食之无味，弃之可惜。修理风险也大。大机器空间大，在检修上方便，无论是整流电路还是逆变电路，采用分立式模块，坏一只换一只，维修成本偏偏低下来了。而大功率变频器的维修收费上，相应空间也大呀。修一台大功率机器，比修小的三台，都合算啊。 因变频器直流电路的储能电容器容量较大，且电压值较高，整流电路对电容器的直接充电，有可能会造成整流模块损坏和前级电源开关跳闸。其实这种强Y 充电，对电容器的电极引线，也是一个大的冲击，也有可能造成电容器的损坏。故一般在整流电路和储能电容器之间接有充电电阻和充电继电器（接触器）。变频器在上电初期，由充电电阻限流给电容器充电，在电容器上建立起一定电压后，充电继电器闭合，整流电路才与储能电容器连为一体，变频器可以运行。充电电阻起了一个缓冲作用，实施了一个安全充电的过程。 当负载转速超过变频器的输出转速，由U、V、W输出端子向直流电路馈回再生能量时，若不能及时将此能量耗散掉，异常升高的直流电压会危及储能电容和逆模块的安全。BSM15GP120模块内置制动单元，机器内部内置制动电阻RXG28-60。虽有内置制动电阻，但机器也有P1、PB外接制动电阻端子，当内置电阻不能完全消耗再行能量时，可由端子并接外部制动电阻，完成对电机发电的再生能量的耗散。制动单元的开关信号由GB、N两个控制端子引入，制动开关信号是由CPU主板提供的。 对IGBT逆变电路的保护，1、过流、短路保护电路——IGBT管压降检测电路，又称为模块故障检测电路。驱动电路一般也兼有模块故障检测功能。在IGBT 模块内流通异常电流时，实施快速停机保护；2、电压保护电路——直流电路的电压检测电路，逆变电路供电异常时，实施停机保护；3、个别机器还有输入三相电源检测电路，和输出三相电压检测电路，在输入电源电压缺相和缺出异常时，均会实施停机保护；4、温度保护电路——模块温度检测电路，在运行状态中检测模块温度异常上升时，实施停机保护。一般的温度检测电路，由温度传感元件与后续电路构成。BSM15GP120模块内部，内置有模块温度检测电路，模块温升异常时输出高电平信号给CPU。 早期生产的变频器产品，逆变功率电路有采用可控硅器件的，在可控硅的关断和换相上控制较为复杂，载波频率往往也较低。电机运行的噪声和振动都要大一些。是不是也有人考虑过用双极型器件（晶体三极管）做功率逆变电路的，但因三极管为电流驱动型器件，驱动电路须提供很大的驱动功率，这会带来极大驱动功耗和驱动电路应做成一块相当大的线路板，这样不光考虑模块的散热，还要考虑驱动电路的散热了。也有人考虑用场效应晶体管来做，但场效应晶体管的导导通压降太大，这会形成管子本身的功耗，而且场效应晶体管的功率容量也是有限的。再后来，随着技术的进步，出现了新型器件——IGBT管子。该器件融合了双极型器件和场效应器件两者的优点——电压控制、较小的导通压降和较大的功率容量。使驱动电路和IGBT模块本身的功耗都大为降低，并且易于驱动。所以现在所有的变频器的功率输出电路，一律都是采用IGBT模块了。
简述变频器最常用的控制方式 来源: https://www.doczj.com/doc/1f3142192.html, 发布时间: 2011-05-21 17:29 152 次浏览大 小: 16px14px12px 简述变频器最常用的控制方式 变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。 1 变频器简介 1.1 变频器的基本结构 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变远程抄表换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。 1.2 变频器的分类 变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器;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。 2 变频器中常用的控制方式 2.1 非智能控制方式 在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。 (1) V/f控制 V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，远程监控系统基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变
变频器控制原理图设计分析 个部变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4 三相分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT 波形，中间直流环节为滤波、直流储能PWM桥式逆变器，且输出为和缓冲无功功率。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。我们现在使用的变频器主要变频或矢量控制变频），先把工频交流VVVF采用交—直—交方式（电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整个部分组成。整流部分为三相桥流、中间直流环节、逆变和控制4PWM三相桥式逆变器，且输出为IGBT式不可控整流器，逆变部分为波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器控制原理图设计分析： ）首先确认变频器的安装环境； 1 工作温度。变频器内部是大功率的电子元件，极易受到工作I. ～55℃，但为了保证工作安全、可温度的影响，产品一般要求为040℃以下。在控制箱中，靠，使用时应考虑留有余地，最好控制在变频器一般应安装在箱体上部，并严格遵守产品说明书中的安装要求，绝对不允许把发热元件或易发热的元件紧靠变频器的底部安环境温度。温度太高且温度变化较大时，变频器内部易出现装。II.结露现象，其绝缘性能就会大大降低，甚至可能引发短路事故。必要时，必须在箱中增加干燥剂和加热器。在水处理间，一般水汽都腐蚀性III.比较重，如果温度变化大的话，这个问题会比较突出。气体。使用环境如果腐蚀性气体浓度大，不仅会腐蚀元器件的引线、印刷电路板等，而且还会加速塑料器件的老化，降低绝缘性振动和冲击。装有变频器的控制柜受到机械振动和冲击IV. 能。．
变频器的控制电路及几种常见故障分析 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
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。
SPWM变压变频调速控制系统设计 一、课程设计目的 掌握交-直-交电压源型变频器的结构组成和工作原理，掌握变频器的主电路、控制电路、驱动电路以及保护电路的设计方法，掌握变频器主要元器件的选型方法。 二、设计内容、技术条件和要求 设计交-直-交电压源型三相SPWM变频器，整流部分为二极管三相不控整流，并由大电容滤波，获得恒定直流电压，逆变器由6个电力晶体管GTR和6个续流二极管组成，并由8051和大规模集成电路HEF4752组成SPWM变压变频调速系统的控制电路。 基本设计参数： 异步电动机额定功率11kW，额定电流22A，线电压380V，允许过载倍数=1.5，泵升电压U s=150V，逆变器输出频率范围4~60Hz，额定输出频率50Hz，负载功率因数cos≥0.5，负载引起直流电压脉动百分比K≤5%，U in(max)=10V，设计任务： 1.设计主电路：选择GTR开关管和滤波电容参数； 2.设计控制电路：采用大规模集成电路HEF4752，并设f smax=1000Hz，计算 8253分频系数； 3.设计驱动电路：采用分立元件或集成电路模块均可； 4.画出系统主电路图、控制电路图、驱动电路图、保护电路图（过压保护 和过流保护二选一）； 5.写出设计心得体会。 三、SPWM调速系统基本原理 PWM的原理，就是面积等效原理，在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。变频调速中，前者主要应用于PWM斩波（DC－DC变换），后者主要应用于PWM逆变（DC－AC变换）。PWM 脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。相当于基波分量的信号波（调制波）并不一定指正弦波，在PWM优化模式控制中可以是预畸变的信号波，正弦信号波是一种最通常的调制信号，但决不是最优信号。根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，而这种的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称为SPWM（Sinusoidal PWM）波形。 三相交流电动机定子绕组中的三相交流电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速称同步转速，记为n 实际电动机转速n要低于同步转速，故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为：
1 引言 进入21世纪来，国内变频技术得到了飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个行业，促进了节能降耗，极大的提高了我国工业电气传动水平。但随着变频器的推广与应用，需要注意和解决的问题就慢慢浮出水面。例如变频控制柜如何设计、安装、测试等，面对的一系列问题与要求，是许多变频器制造商、代理商、电气工程师、直接用户想急需了解或做得不够完善的问题。 2 变频控制柜设计前的要求 变频控制柜设计安装前，设计者不仅要考虑变频控制柜的正常工作条件，还要考虑可能发生的故障条件以及随之引起的故障、可预见的误操作以及诸如温度、海拔、污染、湿度、电网电源的过电压和通信线路的过电压等外界影响。一定要了解控制柜的配制、工作方式、工作环境、控制方式、以及客户要求等。具体要求如表1所示。 表1 变频控制柜设计安装前的具体要求 (1) 电机具体参数：如电机参数表1所示：出厂日期、厂商（国产，进口）、电机的额定电压、额定电流、额定转数、相数、接法等。 (2) 电机的负载特性类型：如恒转矩负载；平方转矩负载；恒功率负载等。 (3) 电机启动方式：如三角形启动；星形启动；降压启动；软启动。 (4) 工作环境：如现场的温度、防护等级、电磁辐射等级、防爆等级、配电具体参数。 (5) 控制柜安装位置：如壁挂式和落地式，要合理的考虑变频控制柜到电机的距离。 (6) 控制柜拖动电机的数量：如一拖二，一拖三，一拖四等。 (7) 工频与变频切换方式：一般为δ-y启动与变频工作互为备用切换保护。
(8) 控制柜的外围器件的选用：如传感变送器的选用参数及采样地点，具体选用要求请详见“器件的配置”。 (9) 控制柜的控制方式：如手动/自动、本地/远程、控制信号的量程、是否通讯组网。 (10) 控制柜的隔离：如强电回路与弱电回路的隔离；采集信号与控制信号的隔离。 (11) 工作场合的供电质量：如防雷，浪涌，电磁辐射。 3 变频控制柜布局和器件配置 图1如所示的便是变频控制柜的基本布局。 图1 变频控制柜的基本布局 变频控制柜分为壁挂式和落地式两种，变频控制柜主要器件的配置与选用介绍如下： (1) tr-变压器:这个为可选项，根据电压等级标准配置和选用。 (2) fu-熔断丝：一般都需要添加，不要为了节省成本而省去。选择为2.5～4倍额定变频器电流。注意熔断丝的选择要选快熔类。 (3) qa-断路器：断路器主要用于电源回路的开闭，且在出现过流或短路事故时自动断开电源。断路器的容量为变频器额定电流的1.5～2倍，断路器的时间特性要充分考虑变频器过载保护的时间特性。
变频器控制回路的抗干扰措施 由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其他装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。 1．变频器的基本控制回路 变频器同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种：①4～20mA电流信号回路（模拟）； 1～5V/0～5V电压信号回路（模拟）。②开关信号回路，变频器的开停指令、正反转指令等（数字）。外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器，同时干扰源也在其回路上产生干扰电势，以控制电缆为媒体入侵变频器。 2．干扰的基本类型及抗干扰措施 (1) 静电耦合干扰：指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。 措施：加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就不大明显。 在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。 (2) 静电感应干扰：指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决干扰源电缆产生的磁通大小，控制电缆形成的闭环面积和干扰电缆与控制电缆间的相对角度。 措施：一般将控制电缆与主回路电缆或其他动力电缆分离铺设，分离距离通常在30cm以上（最低为10cm），分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。将控制导体绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。 (3) 电波干扰：指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。 措施：同(1)和(2)所述。必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用铁箱要接地。 (4) 接触不良干扰：指变频器控制电缆的电接点及继电器接触不良，电阻发生变化在电缆中产生的干扰。 措施：对继电器采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆应定期做拧紧加固处理。 (5) 电源线传导干扰：指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其他设备在电源系统直接产生电势。 措施：变频器的控制电源由另外系统供电，在控制电源的输入侧装设线路滤波器或隔离变压器，且屏蔽接地。 (6) 接地干扰：指机体接地和信号接地。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会发生电位差，产生干扰。 措施：速度给定的控制电缆取一点接地，接地线一作为信号的通路使用。电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其他接地端子共用，并尽量减少接地端子引接点的电阻，一般不大于100ω。