（1）励磁装置投励。
（2）同步电机的电枢绕组会受到变频器施加的直流电压，产生一定的定子电流。
（3）变频器按照电机运行的转动方向缓慢旋转其施加在电枢绕组上的电压矢量。最终使同步电机进入同步运行状态，工序完成。
（4）变频器按照预先设定的加速度和v/f曲线（即磁通给定），调节输出电压，逐渐加速到给定频率。
变频器驱动同步电动机的稳态运行与运行时的励磁调节
由于变频器驱动同步电机时使用无需安装速度/位置传感器的控制方法，而变频器输出波形为多电平pwm波形，与控制异步电机时的波形相同，变频器类似于正弦电压源，无转矩脉动，具有较高的可靠性。
在工况下，手动调节其励磁电流，使变频器的输出电流最小，保持电流一直不变即可。实时调整励磁电流工况时，变频器可以实测其输出给同步电机的无功功率，向励磁装置下达励磁给定信号及调整励磁电流。
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变频器远程控制及调速原理 -----唐玉龙 一、变频器的远程控制 什么是变频器远程控制器在许多变频器的应用现场，电机与操作室距离较远。如将变频器安装在现场，不便于工人的观察与操作；如安装在操作室内，则动力线拉的距离太远，成本高，且对变频器本身及系统中其他设备造成干扰。针对上述应用情况，我们开发研制了变频器远程控制器产品。变频器远程控制器是一种实现变频器远程操作的智能仪表，通过RS485网络远程控制变频器的启动、停止、加速、减速、正反转，并实时显示变频器的工作频率、转速等运行状态信息。单机通讯距离可达1200米(9600bps)，有效减少变频器的干扰。这样就可将变频器安装在电动机附近，通过屏蔽通讯线接到远端操作室内仪表盘上的变频器远程控制器上，在操作室内就能观察和操作变频器的运行状态。另外，变频器远程控制器还可接外置操作按钮，有手动/自动切换及监听等功能,可接入计算机控制系统，便于工程使用。二、变频器远程控制器的种类和功能我们研发的变频器远程控制器根据变频器的不同可分为标准型和加强型；根据通讯方式的不同可分为有线通讯、无线通讯；根据不同的通讯协议也分别有相应的产品。如果没有通讯接口或无法知道其通讯协议的变频器，可在变频器一端接上我们的远端转换器，将模拟信号和开关信号通过485网络传送到远程控制器上。这样对没有通讯口或无法知道通讯协议的变频器也都能使用，真正实现变频器万能远程控制器的功能。 二、交流异步电动机变频调速原理 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。 现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流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。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。
变频器常用光耦驱动PC923和PC929详解在变频器驱动芯片中，PC923与PC929算是比较常见的了。在知名品牌如台安变频器，安川变频器，富士变频器中都有使用到。两者可谓是黄金搭档。本文将对这两个驱动芯片的原理和应用进行详细的剖析！ 图2 配对应用的驱动IC：PC923（8引脚）、PC929（14引脚） PC923用于上三臂IGBT管的驱动，PC929则用于驱动下三臂IGBT管，同时承担对IGBT导通管压降的检测，对IBGT实施过流保护和输出OC报警信号的任务。PC929与普通驱动IC的不同，在于内部含有IGBT保护电路和OC信号输出电路，将驱动和保护集于一体。 PC923的相关参数：输入IF电流5∽20mA，电源电压15∽35V，输出峰值电流±0.4A，隔离电压5000V，开通/关断时间0.5μs。可直接驱动50A/1200V以下的IGBT模块。PC923的电路结构同TLP250等相近，但输出引脚不一样。5、8脚之间可接入限流电阻，限制输出电流以保护内部V1、V2三极管。常规应用，是将5、8脚短接，接入供电电源的正极。如果将输出侧引线改动一下，也可以与TLP520、3120等互为代换。它的上电检测方法也同于TLP250，在此不予赘述。 PC929的相关参数与PC923相接近，在电路结构上要复杂的多。1、2脚为内部发光二极管阴极，3脚为发光管阳极，1、3脚构成了信号输入端。4、5、6、7脚为空端子。输入信号经内部光电耦合器、放大器隔离处理后经接口电路输入到推挽式输出电路。 10、14脚为输出侧供电负极，13脚为输出侧供电正端，12脚为输出级供电端，一般应用中将13、12脚短接。11脚为驱动信号输出端，经栅极电阻接IGBT或后置功率放大电路。PC929的9脚为IGBT管压降信号检测脚，9、10脚经外电路并联于IGBT的C、E 极上。IGBT在额定电流下的正常管压降仅为3V左右。异常管压降的产生表明了IGBT运行在过流状态下。PC929的8脚为IGBT管子的OC（过载、过流、短路）信号输出脚，由外接光耦合器将故障信号返回给CPU。
关于1.5KW永磁同步电机控制器的初步方案 基于永磁同步电机自身的结构特点，要实现对转速及位置的伺服控制，采用矢量控制算法结合SVPWM技术实现对电机的精确控制，通过改变电机定子电压频率即可实现调速，为防止失步，采用自控方式，利用转子位置检测信号控制逆变器输出电流频率，同时转子位置检测信号作为同步电机的启动以及实现位置伺服功能的组成部分。 矢量控制的基本思想是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流 电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流iq分量，并使两分量互相垂直，彼此独立。当给定Id=0，这时根据电机的转矩公式可以得到转矩与主磁通和iq乘积成正比。由于给定Id=0，那么主磁通就基本恒定，这样只要调节电流转矩分量iq就可以像控制直流电动机一样控制永磁同步电机。 根据这一思想，初步设想系统的主要组成部分为：主控制板部分，电源及驱动板部分，输入输出部分。 其中主控制板部分即DSP板，根据控制指令和位置速度传感器以及采集的电压电流信号进行运算，并输出用于控制逆变器部分的控制信号。 电源和驱动板部分主要负责给各个部分供电，并提供给逆变器部分相应的驱动信号，以及将控制信号与主回路的高压部分隔离开。 输入输出部分用来输入控制量，显示实时信息等。
原理框图如下： 基本控制过程：速度给定信号与检测到的转子信号相比较，经过速度控制器的调节，产生定子电流转矩分量Isq_ref，用这个电流量作为电流控制器的给定信号。励磁分量Isd_ref由外部给定，当励磁分量为零时，从电机端口看，永磁同步电机相当于一台他励直流电机，磁通基本恒定，简化了控制问题。另一端通过电流采样得到三相定子电流，经过Clarke变换将其变为α-β两相静止坐标系下的电流，再通过park变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流Isq，Isd，分别与两个调节器的参考值比较，经过控制器调节后变为电压信号Vsd_ref 和Vsq_ref，再经过park逆变换，得到Vsa_ref和Vsb_ref作为SVPWM
《616G3-55kW安川变频器》主电路 HI-35E2T2CU-U/70A R r/R U V W 3CN/4 16CN 风扇故障检测端子 2.3开路时跳FAN故障 开路时跳FU故障 开路时跳OH故障 14CN/15CN 开路时跳OH故障
《616G3-55kW安川变频器》主电路图说 所有变频器主电路的结构都是相似的，乃至于是相同的。而安川变频器的主电路和台湾东元变频器的主电路更是如出一辙。稍后我观察到两机的控制面板是一样的，控制面板和参数的设置也是相似的。发现两种从硬件到软件都相似甚至于是相同的机器，给安装调试与维修，都会带来很多的方便。只要手头有一种技术资料参考，就可以调试和维修二种设备了。 打开这两种大功率变频器的外壳，检查主电路时，安装于逆变模块上方（与模块并联的）的六只长方形盒体状的大东西，首先会引起我们的兴趣——与每相上臂IGBT管子并联的是型号为MS1250D225P，与下臂IGBT管子并联的型号为MS1250D225N。用句网络上的话说：这究竟是个什么东东？安装于此处意欲何为呢？ 大凡并联在IGBT管子上的东西，或电容或阻容网络，均是为保护IGBT管子而设置的。即当该管子截止时，快速消耗掉反向电压所形成的能量，提供一个反向电流的通路，以保护IGBT管子不承受（实质上是使其承受得少一点罢了）反压的冲击。众所周知，无论是双极型或是场效应器件，在承受正向电压上往往有一定的富裕量，但对于反向电压的耐受能力却是极其脆弱的。所以在IGBT管子上并联的一嘟喽一嘟喽的东西，可以说都是完成此一消耗反压任务的。 需要说明的是：MS1250D225P和MS1250D225N的内部电路，笔者并未打开实物进行验证，模块损坏后，这两种器件往往都是完好的，所以也不便将其破坏后拆解。上图的内部电路是据测量揣摩画出的，仅为读者朋友提供一个参考。我查找了大量资料和在网络上进行了搜寻，均未找到此元件的资料。从揣测电路的基础上进行原理上的分析，显然容易产生误导。故暂时省略对其原理的解析。 但在模块上并联了此类元件后，将在检修上给我们带来新的体验。见下述。 按照常规的检修方法，我们在更换损坏的模块后，进行通电试验前，须将上图中的P点切断，串入两只25W（或40W）灯泡，再行上电，这样万一逆变模块回路或驱动电路异常，造成上、下臂两只IGBT管子共通对直流电源的短路时，因灯泡的限流作用，使昂贵的IGBT模块免遭损坏。其它品牌的变频器，在管子两端并联皮法级的小容量电容，在通电或变频器启动后，只要U、V、W输出端子空载，灯泡是不会亮的。但安川变频器在检修中的表现就有所不同了。在P点串入灯泡，上电，灯泡不亮，是对的，我松了一口气；按操作面板启动变频器，灯泡变为雪亮！坏了，输出模块有短路现象！这是我的第一判断。停电检查模块和驱动电路，均无异常。回头查看电路结构，在拆除掉MS1250D225P和MS1250D225N后，启动变频器后灯泡不亮了。测空载输出三相电压正常。这两只元件与外接10Ω80W电阻，提供了约百毫安的电流通路，使25W灯泡变为雪亮。以几十瓦的功耗的牺牲换来IGBT管子更高的安全性，这是安川变频器的模块保护电路的特色。 变频器空载启动后，由于MS1250D225P和MS1250D225N等元件的关系，逆变电路自身形成了一定的电路通路，并非为逆变模块不良造成。该机是一个特例。有了电路通路，也并一定是模块已经损坏了，观察一下，是哪些元件提供了此电流的通路？当新鲜的经验固化成思维定式，对故障的误判就在所难免了。 整机控制电源是由图下方一只多抽头变压器来取得的。插座3CN和4CN的短接线不同，可调整输入电压的级别，以保证次级绕组AC220V电压的精确度。散热风机是采用AC220V电源的，此电源又经整滤波做为开关电源的输入。单独检修驱动板时，须将风扇端子的2、3；接触器端子的3、4；14CN，15CN，16CN的端子均短接，人为消除欠压（FU/LU）、过热（OH）、风扇坏（FAN）等故障信号，才能使CPU输出六路脉冲信号，便于对驱动电路进行检查。
变频器驱动电路详解 测量驱动电路输出的六路驱动脉冲的电压幅度都符合要求，如用交流档测量正向激励脉冲电压的幅度约14V左右，负向截止电压的幅度约7.5V左右（不同的机型有所差异），对驱动电路经过以上检查，一般检修人员就认为可以装机了，此中忽略了一个极其重要的检查环节——对驱动电路电流（功率）输出能力的检查！很多我们认为已经正常修复的变频器，在运行中还会暴露出更隐蔽的故障现象，并由此导致了一定的返修率。 变频器空载或轻载运行正常，但带上一定负载后，出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。 故障原因：A、驱动电路的供电电源电流（功率）输出能力不足；B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效，输出内阻变大，使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足；C、IGBT低效，导通内阻变大，导通管压降增大。 C原因所导致的故障比例并不高，而且限于维修修部的条件所限，如无法为变频器提供额定负载试机。但A、B原因所带来的隐蔽性故障，我们可以采用为驱动增加负载的方法，使其暴露出来，并进而修复之，从面能使返修率降到最低。IGBT的正常开通既需要幅值足够的激励电路，如+12V以上，更需要足够的驱动电流，保障其可靠开通，或者说保障其导通在一定的低导通内阻下。上述A、B 故障原因的实质，即由于驱动电路的功率输出能力不足，导致了IGBT虽能开通但不能处于良好的低导能内阻的开通状态下，从而表现出输出偏相、电机振动剧烈和频跳OC故障等。 让我们从IGBT的控制特性上来做一下较为深入的分析，找出故障的根源所在。 一、IGBT的控制特性： 通常的观念，认为IGBT器件是电压型控制器件——为栅偏压控制，只需提供一定电平幅度的激励电压，而不需吸取激励电流。在小功率电路中，仅由数字门电路，就可以驱动MOS型绝缘栅场效应管。做为IGBT，输入电路恰好具有MOS型绝缘栅场效应管的特性，因而也可视为电压控制器件。这种观念其实有失偏颇。因结构和工艺的原因，IGBT管子的栅-射结间形成了一个名为Cge的结电容，对IGBT管子开通和截止的控制，其实就是Cge进行的充、放电控制。+15V的激励脉冲电压，提供了Cge的一个充电电流通路，IGBT因之而开通；-7。5V的负向脉冲电压，将Cge上的“已充电荷强行拉出来”，起到对充电电荷的快速中和作用，IGBT因之而截止。 假定IGBT管子只对一个工作频率为零的直流电路进行通断控制，对Cge一次性充满电后，几乎不再需要进行充、放电的控制，那么将此电路中的IGBT管子说成是电压控制器件，是成立的。而问题是：变频器输出电路中的IGBT管子工作于数kHz的频率之下，其栅偏压也为数kHz频率的脉冲电压！一方面，对于这种较高频率的信号，Cge的呈现出的容抗是较小的，故形成了较大的充、放电电流。另一方面，要使IGBT可靠和快速的开通（力争使管子有较小的导通内阻），在IGBT的允许工作区内，就要提供尽可能大的驱动电流（充电电流）。对于截止的控制也是一样，须提供一个低内阻（欧姆级）的外部泄放电路，将栅-射结电容上的电荷极快地泄放掉！
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）。
科沃—工控维修的120 .gzkowo. 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）保护电路科沃—电梯维修的120 .gzkowo. 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，部都具有保护功能。
第2章永磁同步电机结构及控制方法 2.1 永磁同步电机概述 永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。 永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起绕组，可分为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某以频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。 永磁同步伺服电动机的定子与绕组式同步电动机的定子基本相同。但根据转子结构可分为凸极式和嵌入式两类。凸极式转子是将永磁铁安装在转子轴的表面，如图 2-1(a)。因为永磁材料的磁导率十分接近空气的磁导率，所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上的电感基本相同。嵌入式转子则是将永磁铁安装在转子轴的内部，如图 2-1(b)，因此交轴的电感大于直轴的电感。并且，除了电磁转矩外，还有磁阻转矩存在。 为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形，其转子磁钢形状呈抛物线状，其气隙中产生的磁通密度尽量呈正弦分布；定子电枢绕组采用短距分布式绕组，能最大限度地消除谐波磁动势。永磁体转子产生恒定的电磁场。当定子通以三相对称的正弦波交流电时，则产生旋转的磁场。两种磁场相互作用产生电磁力，推动转子旋转。如果能改变定子三相电源的频率和相位，就可以改变转子的转速和位置。
变频器驱动电路的结构 15KW以下的驱动电路，则由PC923和PC929经栅极电阻直接驱动IGBT，中、大功率变频器，则由后置放大器将驱动冗输出的驱动脉冲进行功率放大后，再输入了的C、E极。 驱动电路的电源电路，是故障检测的一个重要环节要求，而且要求其具有足够的电流（功率）输出能力一不但要求其输出电压范围满足正常-带负载能力。每一相的上、下化IGBT驱动电路，因IGBT的触发回路不存在共电位点，驱动电路也需要相互隔离的供电电源。由开关电源电路中的开关变压器绕组输出的交流电压，经整流滤波成直流电压后，又由R68、 VS1（10V稳压二极管）简单稳压电路处理成正和负两路电源，供给驱动电路。电源的0V（零电位点）线接人了PC2的2、3极，驱动化的供电脚则接人了 28V的电源电压。 光耦合器的输入、输人侧应有独立的供电电源，以形成输入电流和输出电流的通路。PC2的2、 3脚输入电流由+5V*提供。此处，供电标记为十5V*，是为了和开关电源电路输出的+V5相区分。+5V*供电电路如图4-10所示。该电路可看作一简单的动态恒流源电路，R179为稳压二极管的限流电阻，稳压二极管的击穿电压值为 3.5V左右。基极电流回路中稳压电路的接入，使流过发射结的Ib 维持一恒定值，进而使动态Ic也近似为恒定值。忽略VT8的导通压降，电路的静态输出电压为+5V，但动态输出电压值取决于所接负载电路的“动态电阻值”，而动态输出电流总是接近于恒定的，这就使得驱动电路内部发光二极管能维持一个较为恒定的光通量，从而使传输脉冲信号的“陡峭度”比较理想，使传输特性大为改善。 变频器驱动电路的原理 由CPU主板来的脉冲信号，经R66加到PC2的3脚，在输人信号低电平期间，PC2形成由+5V*、 PC2的2、 3脚内部发光二极管、信号源电路到地的输入电流通路，〔2内部输出电路的晶体管VU导通，PC2的6脚输出高电平信号18V峰值），经R65为驱动后置放大电路的VT10提供正向偏流，VT10的导通将正供电电压经栅极电阻引人到IGBT的G极，IGBT开通；在输人信号的高电平期间，PC2的3脚也为+5V高电平，因而无输人电流通路，PC2内部输出电路的晶体管VT2导通，6脚转为负压输出（10V峰值），经R65为驱动后置放大电路的VT11提供了正向偏流，VT11的导通将供电的负电压——IGBT的截止电压经栅极电阻R91引人到IGBT的G极，IGBT关断。在待机状态，PC2的3脚输入信号一直维持在+5V高电平状态，则驱动电路一直输出-10V的截止电压，加到CN1出触发端子上，IGBT—直维持于可靠的截止状态上。 因IGBT栅-射极间结电容的存在，对其开通和截止的控制过程，实质上是对IGBT栅-射极间结电容进行充、放电的过程，这个充、放电过程形成了一定的峰值电流，故功率较大的IGBT模块须由VT10、 VT11组成的互补式电压跟随放大器来驱动。
高压变频器在同步电动机上的应用知识 内容来源于 https://www.doczj.com/doc/b06854695.html,/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/i tem/1e9a82156c0e724df919b84c.html 1.引言 大功率低速负载，如磨机、往复式压缩机等，使用多极同步电动机可以提高系统功率因数，更可以省去变速机构，如齿轮变速箱，降低系统故障率，简化系统维护。 同步电机物理过程复杂、控制难度高，高压同步电机调速系统必须安装速度/位置传感器，增加了故障率，系统可靠性较低。 单元串联多电平型变频器具有成本低，网侧功率因数高，网侧电流谐波小，输出电压波形正弦、基本无畸变，可靠性高等特点，高压大容量异步电机变频调速领域取了非常广泛应用。将单元串联多电平型变频器应用于同步电动机将有效提高同步电机变频调速系统可靠性，降低同步电机变频改造成本，提高节能改造带来效益，同时也为单元串联多电平型变频器打开一个广阔新市场。利德华福技术人员大量理论分析、计算机仿真和物理系统实验，解决了同步电机起动整步等关键问题，已于2006年4月底成功将单元串联多电平型高压变频器应用于巨化股份公司合成氨厂1000k W/6k V同步电动机上。以下将简要介绍实际应用中主要技术问题。 2.同步电动机工频起动投励过程 更好说明同步电机运行特点，先对同步电机工频起动投励过程进行简要介绍。 电网电压直接驱动同步电机工频运行时，同步电动机起动投励是一个比较复杂过程。当同步电机电枢绕组高压合闸时，高压断路器辅助触点告知同步电机励磁装置准备投励。此时，励磁装置自动同步电机励磁绕组上接入一个灭磁电阻，止励磁绕组上感应出高压，同时起动时提供一部分起动转矩。同步电机电枢绕组上电后，起动绕组和连有灭磁电阻励磁绕组共同作用下，电机开始加速。当速度到达95%同步转速时，励磁装置励磁绕组上感应电压选择合适时机投入励磁，电机被牵入同步速运行。同步电机凸极效应较强、起动负载较低，则励磁装置找到合适投励时机之前，同步电机已经进入同步运行状态。这种情况下，励磁装置将延时投励准则进行投励，即高压合闸后15秒强行投励。 3.变频器驱动同步电动机时起动整步过程 用变频器驱动同步电机运行时，使用与上述方式不同起动方式：带励起动。 变频器向同步电机定子输出电压之前，即启动前，先由励磁装置向同步电机励磁绕组通以一定励磁电流，然后变频器再向同步电机电枢绕组输出适当电压，起动电机。 同步电机与普通异步电机运行上主要区别是同步电机运行时，电枢电压矢量与转子磁极位置之间夹角必须某一范围之内，否则将导致系统失步。电机起动之初，这二者夹角是任意，必须适当整步过程将这一夹角控制到一定范围之内，然后电机进入稳定同步运行状态。，起动整步问题是变频器驱动同步电动机运行关键问题。 变频器驱动同步电动机起动整步过程主要分为以下几个步骤： 第一步，励磁装置投励。励磁系统向同步电机励磁绕组通以一定励磁电流，
变频驱动技术
绪论 以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流）调速系统，也称交流（直流）电气拖动系统。变频调速技术是交 流电气传动系统的一种。 目的 根据设备和工艺的要求通过改变电动机速度或输出转矩改变终端设备的速度或输出转矩。 意义 序号意义有代表意义的行业或设备 1节能风机、水泵、注塑机 2提高产品质量机床、印刷、包装等生产线 3改善工作环境电梯、中央空调 注：并不是所有的设备使用调速装置后都可以节能
调速系统构成 中间传动机构 交流电源输入 终端机械 交流电机 直流调速装置 直流输出 皮带轮、齿轮箱等风机、泵等 直流电机 交流调速装置 交流输出 执行机构 变频器
交、直流调速系统的特点 直流调速系统特点： ●控制对象：直流电动机 ●控制原理简单，一种调速方式●性能优良，对硬件要求不高●电机有换向电刷（换向火化）●电机设计功率受限 ●电机易损坏，不适应恶劣现场●需定期维护交流调速系统特点： ●控制对象：交流电动机 ●控制原理复杂，有多种调速方式●性能较差，对硬件要求较高 ●电机无电刷，无换向火化问题●电机功率设计不受限 ●电机不易损坏，适应恶劣现场●基本免维护
国内调速技术现状 （1）晶闸管交流器和开关断器件（DJT、IGBT、VDMOS）斩波器供电的直流调速设备。 随着交流调速的发展，该设备在缩减，但由于我国旧设备改造任务多，以及它在几百至一千多kW范围内价格比交流调速低得多，所以在短期内有一定市场。国产设备能满足需要，部分出口。自行开发的控制器多为模拟控制，近年来主要采用进口数字控制器配国产功率装置。 （2）IGBT等逆变器供电的交流变频调速设备。这类设备的市场很大，总容量占的比例不大，但台数多，增长快，应用范围从单机扩展到全生产线，从简单的V/f控制到高性能的矢量控制。约有50家工厂和公司生产，其中合资企业占很大比重。 （3）负载换流式电流型晶闸管逆变器供电的交流变频调速设备。这类产品在抽水蓄水能电站的机组起动，大容量风机、泵、压缩机和轧机传动方面有很大需求。国内只有少数科研单位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率装置国内配套，自行开发的控制装置只有模拟式的，数字装置需进口，自己开发应用软件。 （4）交-交变频器供电的交流变频调速设备。这类产品在轧机和矿井卷扬传动方面有很大需求，台数不多，功率大。主要靠进口，国内只有少数科研单位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分国产，数字控制装置进口，包括开发应用软件。
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
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
基于MTPA的永磁同步电动机矢量控制系统 1 引言 永磁同步电动机由于自身结构的优点，再加上近年来永磁材料的发展，以及电力电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的应用越来越广泛。而对于凸极式永磁同步电动机，由于具有更高的功率密度和更好的动态性能，在实际应用中越来越受到人们的重视[1]。 高性能的永磁同步电动机控制系统主要采用的矢量控制。交流电机的矢量控制由德国学者blaschke在1971年提出，从而在理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。该控制方法首先应用在感应电机上，但很快被移植到同步电机。事实上，在永磁同步电动机上更容易实现矢量控制。因为该类电机在矢量控制过程中不存在感应电机中的转差频率电流而且控制受参数(主要是转子参数)的影响也小。 永磁同步电动机的矢量控制从本质上讲，就是对定子电流在转子旋转坐标系(dq0坐标系)中的两个分量的控制。因为电机电磁转矩的大小取决于上述的两个定子电流分量。对于给定的输出转矩，可以有多个不同的d、q轴电流的控制组合。不同的组合将影响系统的效率、功率因数、电机端电压以及转矩输出能力，由此形成了各种永磁同步电动机的电流控制方法。[2]针对凸极式永磁同步
电动机的特点，本文采用最优转矩控制(mtpa)，并用一种更符合实际应用的方法进行实现，并进行了仿真验证。
图1 电流id、iq和转矩te关系曲线 2 永磁同步电动机的数学模型 首先，需要建立永磁同步电动机在转子旋转dq0坐标系下的数学模型，这种模型不仅可用于分析电机的稳态运行性能，还可以用于分析电机的暂态性能。 为建立永磁同步电机的dq0轴系数学模型，首先假设： (1)忽略电动机铁芯的饱和； (2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； (3)转子上没有阻尼绕组； (4)电动机的反电动势是正弦的。 这样，就得到永磁同步电动机dq0轴系下数学模型的电压、磁链和电磁转矩方程，分别如下所示：
同步电机变频调速 历史上最早出现的是直流电动机19世纪末，出现了交流电和交流电动机为了改善功率因数，同步电动机应运而生。同步电动机也是一种交流电机。既可以做发电机用，也可做电动机用，过去一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机等。 最初的同步电动机只用于拖动恒速负载或用于改善功率因数的场合。在恒定频率下运行的大型同步电动机又存在着容易发生失步和振荡的危险，以及起动困难等问题。 因此，在没有变频电源的情况下，很难对同步电动机的转速进行控制。 同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的。只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。 采用电力电子装置实现电压-频率协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行不能调速的面貌。起动费事、重载时振荡或失步等问题也已不再是同步电动机广泛应用的障碍。 同步电机的特点与问题： 优点： （1）转速与电压频率严格同步； （2）功率因数高到1.0，甚至超前。 存在的问题： （1）起动困难； （2）重载时有振荡，甚至存在失步危险。 问题的根源： 供电电源频率固定不变 解决办法： 采用电压-频率协调控制 例如： 对于起动问题： 通过变频电源频率的平滑调节，使电机转速逐渐上升，实现软起动。 对于振荡和失步问题： 可采用频率闭环控制，同步转速可以跟着频率改变，于是就不会振荡和失步了。 同步电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。 下图给出了最常用的同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽
内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 图中用AX 、BY 、CZ 三个 在空间错开120电角度分布的线 圈代表三相对称交流绕组。 同步电机的运行方式： 同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机的突出优点：控制励磁来调节它的功率因数，可以使功率因数高到1.0，甚至超前。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 同步调速系统的特点： （1）交流电机旋转磁场的同步转速ω1与定子电源频率 f 1 有确定的关系 同步电动机的稳态转速等于同步转速，转差 ωs = 0。 （2）异步电动机的磁场仅靠定子供电产生，而同步电动机除定子磁动势外，转子侧还有独立的直流励磁，或者用永久磁钢励磁。 目前采用的直流励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。 （3）同步电动机的气隙有隐极与凸极之分。凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁线圈。如对水轮发电机来说，由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，发电机的极数就比较多，做成凸极式结构工艺上较为简单。另外，中小型同步电机多半也做成凸极式。 隐极式同步电机转子上没有凸出的磁极，气隙均匀。凸极式则不均匀，两轴的电感系 1 1p 2f n πω=
PC817 驱动IC 的区别和OC 报警的解除方法 ——答shihong888网友的提问 一、各类驱动IC 的区别： 变频器驱动电路的核心元器件是驱动IC ，常用型号有TLP250、A3120、PC923、PC929、A316J 等。驱动IC 实质上是光耦器件的一种，采用光耦器件的目的，一是实现对耦输入、输出侧不同供电回路的隔离，二是输出侧有一定的功率驱动能力，是兼有电气隔离和功率放大两种作用的。 普通四线端光耦器件，如PC817等，内部电路由一只输入发光二极管与输出光敏三极管构成，在输入侧有了输入电流（典型应用值5—10mA ）通路后， 输出侧三极管产生被激发光电子而导通。主传输，如变频器的数字信号控制端子，多采 作为驱动IC 的光耦器件，在结构上比PC817稍微复杂一些，输出级多由射极输出到补放大器构成，如TLP250、A3120、PC923等，输出级由V1、V2两级射极互补电路组成。V1导通将VCC 正供电电压经输出6、7脚加到IGBT 的栅射结上，提供IGBT 开通的驱动电流。如果把IGBT 的栅射结看作是一只电容的话，则V1导通提供了IGBT 栅射结电容的充电电流，令其开通；而V2的导通，则将输出6、7脚拉为GND 地电平或负供电电压，提供所驱动IGBT 栅射结电容的电荷泄放通道，令其快速截止。工作中V1、V2两管交替导通，实施对IGBT 的开通与截止控制。需要说明的是，对此驱动电路的供电往往采用+15V 、-7.5V 的正负双电源，以增强其控制能力。 8 Vcc 7 Vo 6 Vo 5 GND (1).TLP250IC PC929则在TLP250、A3120、PC923等的电路结构基础上，又添加了IGBT 保护电路，又称为IGBT 导通管压降检测电路，主要承担对IGBT 的过流、短路的快速保护。大家知道，在变频器U 、V 、W 输出回路中，已经串接了两只或三只电流互感器（由霍尔元件采集电流信号并经放大电路所处理），其输出信号经后级电路分别处理成模拟和开关量信号，送入CPU ，进行电流显示、输出控制、
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