变频器矢量控制原理、应用及要求
早在上世纪七十年代就有工程师提出了矢量控制理论，解决了交流电机转矩控制的问题。但对于变频器矢量控制原理是什么，很多人就不知道了，下面环球自动化网小编就为大家带来变频器矢量控制原理及应用详细分析。变频器矢量控制原理：矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。矢量控制变频调速的具体步骤：1)将交流电机等效为直流电机：将交流电机的三相定子电流ia、ib、ic通过三相-二相变换转换为静止坐标系下的交流电流ia1、ib1;2)对速度、磁场两个分量进行独立控制：将静止坐标系下的交流电流ia1、ib1通过磁场定向旋转变换转换为旋转坐标系下的直流电流im1、it1，其中，im1即等效为直流电动机的励磁电流，it1即等效为与转矩成正比的电枢电流;3)对直流电机进行变频调速控
制：根据直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量;4)坐标反变换还原为对交流电机的控制：根据上述一二步骤的坐标变换进行相应的坐标反变换，将直流电流转换为交流电流，再转换为三相定子电流以完成对交流电动机的矢量控制。变频器矢量控制实现：矢量控制基本理念旋转地只留绕组
磁场无论是在绕组的结构上，还是在控制的方式上，都和直流电动机最相似。设想，有两个相互垂直的支流绕组同处于一个旋转体中，通入的是直流电流，它们都由变频器给定信号分解而来的。经过直交变换将两个直流信号变为两相交
流信号;在经二相、三相变换得到三相交流控制信号;结论只
要控制直流信号中的任意一个，就可以控制三相交流控制信号，也就控制了交流变频器的交流输出。通过上述变换，将交流电机控制近似为直流电机控制变频器矢量控制模式要求：1)一台变频器只能带一台电动机。2)电动机的极数要按说明书的要求，一般以4极电动机为最佳。3)电动机容量与变频器的容量相当，最多差一个等级。如：根据变频器的容量应选配11 kW的电动机，使用矢量控制时，电动机的容量可是11 kW或7.5 kW，再小就不行了。4)变频器与电动机
间的连接线不能过长，一般应在30 m以内。如果超过30 m，需要在连接好电缆后，进行离线自动调整，以重新测定电动机的相关参数。现在大部分的新型通用变频器都有了矢量控制功能，如何选择使用这种功能，多用下面两种方法：1)在
矢量控制功能中，选择“用”或“不用”。2)在选择矢量控制后，还需要输入电动机的容量、极数、额定电流、额定电压、额定功率等。由于矢量控制是以电动机的基本运行数据为依据，因此电动机的运行数据就显得很重要。如果使用的电动机符合变频器的要求，且变频器容量和电动机容量相吻合，变频器就会自动搜寻电动机的参数，否则就需重新测定。很多类型的变频器为了方便测量电动机的参数都设计安排了电动
机参数自动测定功能。通过该功能可准确测定电动机的参数，且提供给变频器的记忆单元，以便在矢量控制中使用。在使用矢量控制时，一些需要注意的问题如下：1)使用矢量控制时，可以选择是否需要速度反馈。对于无反馈的矢量控制，尽管存在对电动机的转速估算精度稍差，其动态响应较慢的弱点，但其静态特性已很完美。如果对拖动系统的动态特性无特殊要求，一般可以不选用速度反馈。2)频率显示以给定频率为好。矢量控制在改善电动机机械特性时，最终是通过改变变频器的输出频率来完成的。在矢量控制的过程中，其输出频率会经常跳动，因此实际使用时频率显示以显示“给定频率”为好。
高压变频器的工作原理和常见故障分析贾瑟 摘要：随着现代科学技术的迅速发展，大量的发电企业正在使用着高压变频器。高压变频器在使用过程中具有显著的节能效果，但也存在一定的潜在安全隐患， 可能会对发电企业的生产活动造成严重影响。基于此，本文先对高压变频器工作 原理进行具体的分析，然后对高压变频器在运行中常见的故障及原因进深入的探讨，以供相关的工作人员参考，希望能给我国发电企业的发展带来一定的贡献。 关键词：高压变频器；工作原理；常见故障；分析 采用交流变频器调速技术对交流电机进行调速，具有节电效果好、调速方便、保护功能完善、组态灵活、可靠性强等很多优点。由于交流变频调速技术的众多 优越性，在发电领域也得到了非常广泛的应用，对电厂内的风机、水泵等大功率 耗能设备实现高压变频器调速改造，已成为公认的节能方案。随着变频器应用范 围的扩大，检修维护工作中遇到的问题也越来越多。因此，本文对此进行分析。 1高压变频器工作原理 高压变频器一般采用目前国际流行的功率单元串联多电平技术，系统为高-高 结构。高压电直接输入变频器，经过变频器内部功率系统整流、逆变后，变频器 直接高压输出至电机，不需要升压变压器等部件。每个功率单元都是一台三相输入、单相输出的脉宽调制型低压变频器，技术可靠，结构和性能完全一致，极大 的提高了高压变频器的可靠性与维护性；采用叠波技术，最大限度的消除了高压 变频器输出电压中的谐波含量，电压波形接近于标准的正弦波，大大改善了变频 器的输出性能，是真正的“无谐波”高压变频器。 变频器一般由以下几个部分组成：制动单元、微处理单元、滤波、整流、逆变、检测单元以及驱动单元等等。它能够按照电动机的具体需求为其提供所需的 电源电压，从而实现调速和节能。此外，大部分变频器都具备多种保护功能，如 过载保护、过电压保护以及过电流保护等。 对于不同电压等级的高压变频系统，一般采用每相5～8个功率单元串联方案。通过主电路图，可以更加直观的了解变压器的副边绕组与功率单元以及各功率单 元之间的电路连接方式：具有相同标号的3组副边绕组，分别向同一功率柜（同 一级）内的三个功率单元供电。第一级内每个功率单元的一个输出端连接在一起 形成星型连接点，另一个输出端则与下一级功率单元的输出端相连，依此方式， 将同一相的所有功率单元串联在一起，便形成了一个星型连接的三相高压电源， 驱动电动机运行。当电网电压为6kV时，变压器的副边输出电压即功率单元的输 入电压为690V，每个功率单元的最高输出电压也为690V，同一相的五个单元串 联后，相电压为690V×5=3450V，由于三相连接成星型，那么线电压便等于 1.732×3450V≈6000V，达到电网电压的水平。功率单元串联后得到的是阶梯正弦 的PWM波形，PWM控制，脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要形状和幅值的波形，这种波形正弦度好，du/dt小，可 减少对电机和电缆的绝缘损坏，无需输出滤波器就可以使输出电缆长度很长，电 动机也不需要降额使用，可直接用于旧设备的改造；同时，电机的谐波损耗也大 大减少，消除了由此引起的机械振动，减小了轴承和传动部分的机械应力。 通过本相上的5（8）个功率单元输出的SPWM波相叠加后，可得到正弦波形。这种波形正弦度好，dv/dt小，即使在低速下也能保持很好的波形。电机的谐波
变频器矢量控制的优点及应用 矢量控制原理--应用采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。 异步电动机矢量控制变频调速系统的开发，使异步电动机的调速可获得和直流电动机相媲美的高精度和快速响应性能。异步电动机的机械结构又比直流电动机简单、坚固，且转子无碳刷滑环等电气接触点，故应用前景十分广阔。现将其优点和应用范围综述如下：1、矢量控制系统的优点：动态的速响应直流电动机受整流的限制，过高的di/dt是不容许的。异步电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。 低频转矩增大一般通用变频器（VVVF控制）在低频时转矩常低于额定转矩，在5Hz以下不能带满负载工作。而矢鱿控制变频器由于能保持磁通恒定，转矩与it呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩。 控制的灵活性直流电动机常根据不同的负载对象，选用他励、串励、复励等形式。它们各有不同的控制特点和机械特性。而在异步电动机矢量控制系统中，可使同一台电动机输出不同的特性。在系统内用不同的函数发生器作为磁通调节器，即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。 使用矢量控制，可以使电机在低速，如（无速度传感器时）1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。 对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁
矢量控制是20世纪70年代由前西德Blaschke等人首先提出来的对交流电动机的一种新的控制思想和控制技术，也是交流电动机的一种理想的调速方法。矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，因此这种控制方式称为矢量控制方式。 矢量控制方式使对异步电动机进行高性能的控制成为可能。采用矢量控制方式的交流调速系统不仅在调速范围上可以与直流电动机相匹敌，而且可以直接控割异步毫乏t产生的转矩。所以已经在许多需要进行精密控制的领域得到了应用。 由于在进行矢量控制时需要准确地掌握对象电动机的有关参数，这种控制有式芝云主要用于厂家指定的变频器专用电动机的控制。但是，随着变频调速理论和技术的发曩以及现代控制理论在变频器中的成功应用，目前在新型矢量控制变频器中已经增加了自调整（autotuning）功能。带有这种功能的变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对电动机的参数进行辨识并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而使得对普通的异步电动机进行有效的矢量控制也成为可能。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达变频器、三菱变频器、西门子变频器、安川变频器、艾默生变频器的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/4212367907.html,/
变频器矢量控制的基本原理分析 矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。 无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
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
《变频器原理及应用》测试题 一、填空题（每空1分，共25分） 1.频率控制是变频器的基本控制功能，控制变频器输出频率的方法有、、 和。 2.变频器的分类，按变换环节可分为和，按用途可分为和 。 3.有些设备需要转速分段运行，而且每段转速的上升、下降时间也不同，为了适应这种 控制要求，变频器具有功能和多种时间设置功能。 4. 变频器是通过的通断作用将变换为均可调的一种 电能控制装置。 5. 变频器的组成可分为和。 6. 变频调速过程中，为了保证电动机的磁通恒定，必须保证。 7. 变频器的制动单元一般连接在和之间。 8. 变频器的主电路由、滤波与制动电路和所组成。 9.变频调速时，基频以下调速属于，基频以上属于。 10.变频器的PID功能中，P指，I指，D指。 二、单选题（每题1分，共11分） 1.为了提高电动机的转速控制精度，变频器具有（）功能。 A 转矩补偿 B 转差补偿 C 频率增益 D 段速控制 2. 风机类负载属于（）负载。 A 恒功率 B 二次方律 C 恒转矩 D 直线律 3.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400V改变到约（）V。 A 400 B 100 C 200 D 250 4.电动机与变频器之间距离远时，电机运行不正常，需采取（）措施解决。 A 增加传输导线长度B减少传输导线长度C增加传输导线截面积D减少传输 导线截面积 5.变频器调速系统的调试，大体应遵循的原则是（）。
A 先空载、继轻载、后重载 B 先重载、继轻载、后空载 C 先重载、继空载、后 轻载 D 先轻载、继重载、后空载 6.采用一台变频器控制一台电动机进行变频调速，可以不用热继电器，因为变频器的热 保护功能可以起到（）保护作用。 A 过热 B 过载 C 过压 D 欠压 7.下面那种原因可能引起欠压跳闸（）。 A 电源电压过高 B 雷电干扰 C 同一电网有大电机起动 D 没有配置制动单元 8.变频器在工频下运行，一般采用（）进行过载保护。 A 保险丝 B 热继电器 C 交流接触器 D 电压继电器 9. 变频器安装要求（） A 水平 B 竖直 C 与水平方向成锐角 D 都可以 10.高压变频器是指工作电压在（）KV以上变频器。 A 10 B 5 C 6 D 1 11. 变频器主电路的交流电输出端一般用（）表示。 A R、S、T B U、V、W C A、B、C D X、Y、Z 三、多选题（每题2分，共12分） 1.电动机的发热主要与（）有关。 A 电机的有效转矩 B 电机的温升 C 负载的工况 D 电机的体积 2. 中央空调采用变频控制的优点有（）。 A 节能 B 噪声小 C 起动电流小 D 消除了工频影响 3.变频器按直流环节的储能方式分类为（）。 A 电压型变频器 B 电流型变频器 C 交-直-交变频器 D 交-交变频器 4．变频器的控制方式分为（）类 A U/f控制 B 矢量控制 C 直接转矩 D 转差频率控制 5．变频器具有（）优点，所以应用广泛。 A 节能 B 便于自动控制 C 价格低廉 D 操作方便 6. 高（中）压变频调速系统的基本形式有（）种。 A 高-高型 B 高-中型 C 高-低-高型 D 高-低型
摘要：介绍四象限运行高压变频器的矢量控制原理，在煤矿副井绞车中的运用，改造。以及节能等效果 关键词：高压变频器煤矿运用 一、概述 目前矿用交流提升机普遍使用绕线式电机转子串电阻调速控制系统。在减速和重物下放时能量通过转子电阻释放，能量不能回馈回电网，随着变频调速技术的发展，交-直-交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机中应用。HIVERT-YVF06/077大功率变频器是北京合康亿盛科技有限公司研发和生产的高压交流电机调速驱动装置。该变频器采用了先进成熟的低压变频技术，以及功率单元串联叠波、矢量控制技术、有源逆变能量回馈技术等。 二、矢量控制原理 HIVERT-YVF采用转子带速度反馈的矢量控制技术。在转子磁场定位坐标下电机定子电流分解成励磁电流与转矩电流。维持励磁电流不变，控制转矩电流也就控制电机转矩。电机转速采用闭环控制。实际运行中给定转速与实际转速的差值通过PID调节生成转矩电流IT。经过矢量变换将IT、IM变换为电机三相给定电流Ia*、Ib*、Ic*，它们与电机运行电流相比较生成三相驱动信号。控制原理框图如图1 图1 控制原理图 1、主回路 HIVERT系列高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。HIVERT变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。
图2 HIVERT-YVF06/077高压变频器6kV系列主电路图 主隔离变压器原边为Y型接法，直接与高压相接。组数量依变频器电压等级及结构而定，6kV系列为18，延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。输入侧隔离变压器二次线圈经过移相，为功率单元提供电源，对6KV而言相当于36脉冲不可控整流输入，消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，大大抑制了网侧谐波（尤其是低次谐波）的产生。 变频器输出是580VAC功率单元六个串联时产生3450V相电压，线电压6000V，输出Y接，中性点悬浮，得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。 图3为6kV六单元变频器输出的Uab线电压波形实录图，图4即为输出电流Ia的实录波形图，峰值电流130A。
变频器的V/F控制与矢量控制 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，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。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 矢量控制（VC）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，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，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。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 V/F控制与矢量都是恒转矩控制。U/F相对转矩可能变化大一些。而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。对普通用途。两者一样。 1、矢量控制方式 矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。 矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。 在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。 2、V/F控制方式 V/F控制，就是变频器输出频率与输出电压的比值为恒定值或成比例。例如，50HZ时输出电压为380V的话，则25HZ时输出电压为190V。 变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，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
《变频器原理及应用》模拟试卷1答案 一、填空题 1.面板控制，外接模拟量控制，电位器控制，通讯控制。 2.交-交型，交-直-交型，通用型，专用型。 3.段速控制，加减速 4.电力电子器件，工频交流电，频率和电压 5.主电路，控制电路 6. V/f=常数 7.整流电路，逆变电路 8.整流电路、逆变电路 9.恒转矩调速，恒功率调速 10.比例，积分，微分 二、单选题 1. A 2. B 3. C 4. C 5. A 6. B 7. C 8. B 9. B 10.D 11. B 三、多选题 1.A、B、C 2. A、B、C
3.A、B 4．A、B、C、D 5． A、B、C、D 6. A、B、C 四．简答题 1．说明IGBT的结构组成特点。 答：IGBT是一种新型复合器件。输入部分为MOSFET，输出部分为GTR，它综合了MOSFET 和GTR的优点，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大的优点。 2．交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分？说明各部分的作用。 答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波电路或制动作用；逆变电路可将直流电转换为交流电。 3. 变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤？ 答：变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤。 1) 查功能码表，找出需要预置参数的功能码。 2) 在参数设定模式(编程模式)下，读出该功能码中原有的数据。 3) 修改数据，送入新数据。 4.异步电动机变频调速时，在额定频率以下调节频率，必须同时调节加在定子绕组上 的电压，即恒V／f控制，为什么？ 答：在额定频率以下调节频率，同时也改变电压，通常是使V／f为常数，是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。 5. 矢量控制有什么优越性？ 答：矢量控制系统的优点：1）动态的高速响应；2）低频转矩增大；3）控制灵活。 6. 变频器主电路的电源输入侧连接断路器有什么作用？ 答：连接断路器的作用：1）接通和分断负载电路；2）隔离作用；3）保护作用。 7.变频器安装时周围的空间最少为多少？ 答：变频器在运行中会发热，为了保证散热良好，必须将变频器安装在垂直方向，切勿倒装、倾斜安装或水平安装。其上下左右与相邻的物品和挡板(墙)必须保持足够的空间，左右5cm以上，上下15cm以上。 8.变频器运行为什么会对电网产生干扰？如何抑制？
浅谈变频器U／f控制与矢量控制应用 【摘要】交流变频调速系统主要用于控制异步电动机的转速和转矩，具有动态响应好、工作效率高、输出特性好、使用方便等优点。本文主要介绍变频调速系统中常用的两种控制方式：U/f控制和矢量控制，并结合生产实际描述分析这两种控制模式在现场生产中的应用，提高大家对变频调速系统控制模式的认识。 【关键词】变频调速系统；U/f控制；矢量控制 1 变频调速系统U/f控制 1.1 U/f控制的概念 U/f控制即恒压频比控制方式，它是采用SPWM正弦脉宽调制技术控制半导体器件开通和关断，将直流电压转变为一定形状的电压脉冲序列，实现频率和电压的控制，在调节输出频率?的同时，调节输出电压U的大小，通过U和?配合实现不同类型的调频调压来进行调速。解决了只改变频率进行调速：频率上升时，主磁通下降，拖动转矩下降，电动机的拖动能力降低，对于恒转矩负载因拖不动而堵转；频率下降时，主磁通上升，引起主磁通饱和，励磁电流急剧升高，使通过定子绕组的电流大于定子绕组额定电流，电机发热严重。在变频调速中基频以下常采用U/f恒磁通（恒转矩）调速，基频以上调速由于变频器输出电压无法大于额定输入电压因此只能恒功率调速。 1.2 U/f控制特性及应用 U/f控制是变频调速系统应用最普遍的调速模式，它通过调节电机供电电源电压和频率来进行调速因此该调速系统的机械特性可平滑地上下移动，转差率不变，调速时有很高的运行效率，但在基频下U/f（等于常数）调速并不是真正的恒磁通（恒转矩）调速，当电机在低频、低速运行时，由于变频器输出电压成正比地下降，电机满负荷运行时定子绕组电阻上产生的压降在电机输入电压中占的比例增大，反电动势比例减小，用于形成主磁通的电压不足，造成主磁通下降，使拖动转矩不足，带负载能力下降。 应用U/f控制模式时，首先根据变频器所带负载的特性选用合适的U/f曲线，U/f曲线是描述变频器输出电压与频率关系的曲线，一般通用性变频器U/f曲线有：直线形U/f曲线（适用于恒转矩负载如传送带），1.5次形U/f曲线（适用于风机，泵类变转矩性负载）及自定义形U/f曲线；其次根据设备在生产过程中是否需要低速满负荷运行来考虑是否采用适量补偿输出电压即是否设置变频器转矩提升量。正确预置转矩提升量十分重要，预置太小，可能电机磁通不足，电机输出转矩过小而无法带动设备运转，预置太大，又可能在电机轻载时引起电机磁路饱和，变频器因输出过电流而跳闸。在现场预置时，应以电机负荷率作为初步设定依据；最后根据生产设备惯性的大小及对电机启动加减速时间的要求来预置
变频器矢量控制与VF控制区别 一、V/F控制方式 变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。 一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。空载电流很大，励磁也越大。 何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。 变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。 V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。三菱变频器资讯 上图中有个公式，描述转矩、转速、功率之间的关系。变频器在基频以下运行时，随着速度增快，可以输出恒定的转矩，速度增大不会影响转矩的输出；变频器在基频以上运行时，只能保证输出额定的功率，随着转速增大，变频器不能很好的输出足够大的力；有时候变频器速度更快，高速运行时，处于弱磁区，我们必须设置相应的参数，以便让变频器适应弱磁环境。 速度与出力，高速或者低速时，两者不可兼得，这里有个数据概念：调速范围，指满足额定转矩出力的最低频率与最高频率的比值。以前一般的VF控制方式调试范围为1：20~1：40，我司产品V/F控制调速范围可以达到1：100，能够满足更多范围的行业应用。在开环矢量时可以达到1：200，闭环矢量时达到1：1000，接近伺服的性能。 变频器V/F控制系统运行时，有两种方式进行转矩的提升： 1、自动转矩提升： 必须在P0.16=0且P4.00=0时，自动转矩提升才有效。其作用为：变频器V/F控制低频运行时，提高输出电压，抵消定子压降以产生足够的转矩，保证电机正常运行。自动转矩提升与变频器设置“空载电流”和静止学习的“定子电阻”有关系，变频器必须作电机参数静止自整定，才能更好的控制电机运行。变频器作自动转矩提升控制电机时，见上图所示输出电压和频率的线性关系，运行中因为负载变化对电压输出作适当的增减，由于响应时间的快慢，所以会出现出力不稳定因素。 2、手动转矩提升 设置P0.16为某一数值时，或者设置P4.00为非零时，手动转矩提升才有效。手动转矩提升只与变频器设置“空载电流”有关系，受电机其他参数设置影响较小。如下图所示，为手动转矩提升曲线图。变频器输出作手动转矩提升，其转矩出力在原来基础上成线性增加，所以出力稳定，不受负载变化的影响，出力稳定。但是转矩提升不益太大，转矩提升的幅度应根据负载情况适当设定，提升过多，在启动过程中将产生较大的电流冲击。 自动转矩提升只能满足一拖一的输出情况，当涉及一台变频器拖动多台电机时，V/F控制时必须采用手动转矩提升，即设置P0.16为非0值。 V/F控制时的有关性能参数调试： PA.02为V/F控制转差补偿增益，设置此参数时，可以参考电机额定转速P9.02来设定参数。该功能有助于变频器在负载波动及重载情况下保持电机转速恒定，即补偿由于负载波动而导致的电机转速增减，但是由于补偿本身的响应时间问题，导致系统出现不稳定因素增多，在系统波动较大的情况下，此功能码设置为0有一定效果。
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
单元串联型高压变频器工作原理是什么故障处理方法有哪些利用变频技术驱动电动机可以实现节能，符合我国有关节能减排的要求和社会需求。为了使变频装置应用在高电压等级、大容量的场合，通常会采用高压大容量的开关器件和多电平的拓扑结构；级联型变流器是一种有很好应用前景的多电平变换器，级联型变频器的具体应用如级联型高压变频器拖动风机、水泵等负载，大多工作在比较重要的场合，在生产或生活中的作用和影响较大，对可靠性要求高，一般要求系统能够连续运转，即使在故障后适当降低容量运行，也不能随时停机。在利用高压变频装置驱动电动机实现节能目标的同时，为了保证系统的可靠性，需要高压变频装置具有一定的容错功能，即在发生器件或者单元故障时，能够自动将其屏蔽，通过调整控制方式，使系统继续运行。 单元串联型高压变频器利用若干低压功率单元串联实现高压输出，这种结构使其具有良好的容错性能；将发生故障的单元屏蔽后，通过一定的故障处理方法，可以使系统继续降低容量运行，保证生产的稳定运行。传统的故障处理方法是采用屏蔽掉故障单元与另外两相中相应的非故障单元，以保持变频器的平衡运行，这样势必会造成非故障单元的浪费，因此对级联型变频器正常工作及故障时处理方法的研究很有必要。本文设计的基于PCI-9846的变频器输出性能测试系统主要针对采用三种不同的故障处理方法时，对单元串联型高压变频器输出电能质量的各项指标进行实时监测和分析，尤其是单元发生故障后，系统输出电压的性能指标，应尽量与故障前保持一致，以减小故障对系统工作的影响。该测试系统利用LabVIEW虚拟仪器软件平台搭建系统主控界面，设计了相应的故障处理方法，可以得到不同故障处理方法时的参考波。在多单元级联型变频器仿真模型上进行测试，通过凌华PCI-9846数字化仪采集三相电压信号后进行分析处理，获得三相线电压的幅值，频率，总谐波含量，三相电压相位等主要性能指标，从而检查控制算法在系统正常运行及带故障运行时的输出情况。 一单元串联型高压变频器结构及工作原理 单元串联型高压变频器采用若干个低压功率单元串联的方式实现直接高压输出，采用的变
1.矢量控制的给定 现在大部分的新型通用变频器都有了矢量控制功能，如何选择使用这种功能，多用下面两种方法： 1）在矢量控制功能中，选择“用”或“不用”。 2）在选择矢量控制后，还需要输入电动机的容量、极数、额定电流、额定电压、额定功率等。 由于矢量控制是以电动机的基本运行数据为依据，因此电动机的运行数据就显得很重要，如果使用的电动机符合变频器的要求，且变频器容量和电动机容量相吻合，变频器就会自动搜寻电动机的参数，否则就需重新测定。很多类型的变频器为了方便测量电动机的参数都设计安排了电动机参数自动测定功能。通过该功能可准确测定电动机的参数，且提供给变频器的记忆单元，以便在矢量控制中使用。 2．矢量控制的要求 若选择矢量控制模式，对变频器和电动机有如下要求： 1）一台变频器只能带一台电动机。 2）电动机的极数要按说明书的要求，一般以4极电动机为最佳。 3）电动机容量与变频器的容量相当，最多差一个等级。例如，根据变频器的容量应选配11kW的电动机，使用矢量控制时，电动机的容量可是11kW或7.5kW，再小就不行了。 4）变频器与电动机间的连接线不能过长，一般应在30m以内。如果超过30m，需要在连接好电缆后，进行离线自动调整，以重新测定电动机的相关参数。 3．使用矢量控制的注意事项 在使用矢量控制时，一些需要注意的问题如下： 1）使用矢量控制时，可以选择是否需要速度反馈。对于无反馈的矢量控制，尽管存在对电动机的转速估算精度稍差，其动态响应较慢的弱点，但其静态特性已很完美，如果对拖动系统的动态特性无特殊要求，一般可以不选用速度反馈。 2）频率显示以给定频率为好。矢量控制在改善电动机机械特性时，最终是
高压变频器原理及优点 功率单元串联多电平型高压变频调速系统 多电平型高压变频器是近几年才发展起来的一种电路拓扑结构，它主要由输入变压器、功率单元和控制单元三大部分组成。采用模块化设计，可迅速替换故障模块，采用多个低压的功率单元相互串联的办法实现高压，解决了高压的难题而得名。输入侧的降压变压器采用移相方式，原边Y 形连接，副边采用沿边三角形连接，6kV 系列共18副三相绕组，分别为每台功率单元供电。它们被平均分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三大部分，每部分具有6副三相小绕组，之间均匀相位偏移10度，可有效消除对电网的谐波污染。输出侧采用多电平正弦PWM 技术，无需输出变压器，更不需要任何形式的滤波器，可适用于任何电压的普通交流电机。另外，在某个功率单元出现故障时，可自动退出系统，而其余的功率单元可继续保持电机的运行，减少停机时造成的损失。整套变频器共有18个功率单元，每相由6台功率单元相串联，并组成Y 形连接，直接驱动电机。每台功率单元电路、结构完全相同，可以互换，也可以互为备用。由此可见，单元串联多电平型变频器的市场竞争力是很明显的。 高压电机 高压电源柜高压变频器主控台 控制电源轴编码器接地端 分闸 合闸允许6kVC 6kVB 6kVA 接地端 接地端变频器电流 公共端 公共端 模拟给定 高压就绪 运行指示 故障报警 公共端 公共端 紧急停车 反向启停 正向启停 图1 高压变频调速系统结构图 图2 6kV 和10kV 变频器系列的电压叠加示意图
变频器与PLC 电控硬连接 变频器和PLC 电控采用硬连接：电控把开关量正向起停、反向起停、紧急停机、模拟量频率给定送给变频器，可以控制变频器运行；变频器把开关量运行、故障、就绪、模拟量输出电流、输出频率给电控系统，即可以正常工作。配合如下图所示。 高压电机 高压电源柜 高压变频器主控台 控制电源轴编码器接地端 分闸合闸允许6kVC 6kVB 6kVA 接地端 接地端变频器电流 公共端 公共端 模拟给定 高压就绪 运行指示 故障报警 公共端 公共端 紧急停车 反向启停 正向启停 图3 变频器与PLC 电控硬连接 实施技术方案的优点 ● 启动、制动平稳，不对设备产生冲击，延长设备寿命； ● 制动时，将能量回馈电网，节约能源； ● 低速爬行平稳，定位精度高； ● 降低了运行噪声、发热量及粉尘，改善了值班环境； ● 不需转子电阻及切换柜，减小设备占地空间； ● 自动化程度高，操作简单，降低操作人员劳动强度； ● 转子串电阻调速和变频器调速互为备用。 采用高压变频器技术先进性 矢量控制是全数字技术的，功率部分采用IGBT 的电压源型交流变频传动装置。它给传动装置带来快速性，更高的精度，更高的可靠性，同时效率也更高。 ● 统一的操作界面：该界面对所有变频器都一样，它们具有统一的操作员
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
系 列 原 理 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 iM 1 1 匚：「?斗 | f — I - 1 1 丄问f 丄 匸丄 ； 亠 ￡?「 | .—— i L L R 石丄^ J ——■ 左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后 Ude 信号给DSP 标准是母 线电压为53DVWPdS=150V 右图为软启动电路，刚通电瞬间电容相当于短路,母 ,到 电容充好电后通过继电器将琴R 92短 400V 继电器动作.右图中还有电源指示灯电路通过 * 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 误差为土 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 线电流很大-?，通过电阻■ R9 路，这里设定的是母线电压为? 电阻分压方式设计. I — -■ ] IM 川黒 92限流来消耗能量 zr I