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简述变频器的工作原理适用场合与参数调节
变频器是一种能够改变交流电动机转速的电气设备,其主要工作原理是利用PWM(脉宽调制)技术控制电动机的输入电压,从而改变电动机的转速。
变频器的工作原理是通过改变电源的电压或频率,来改变电动机的转速。
当变频器向电动机提供PWM信号时,电动机接收到的信号会发生改变,从而改变其转速。
变频器还可以根据需要调节电动机的输出功率,从而实现对电动机的控制。
变频器适用场合广泛,可以应用于各种需要调节电动机转速的行业。
例如,变频器可以被用于工业生产中,如输送带、造纸厂、自动化生产线等,还可以被用于商业领域中,如办公室、商场、酒店等。
变频器的参数调节也是其重要的应用之一。
通过调整变频器的参数,可以实现对电动机的转速、输出功率、电压等参数的调节,从而满足不同的应用需求。
例如,如果想让电动机的转速更快,可以增加变频
器的输出电压;如果想要实现更快的响应速度,可以减小变频器的周期。
除了调节电动机的参数外,变频器还可以根据需要对其进行控制。
第五章功能详细说明0：G型机，适用于恒转矩负载1：P型机，适用于变转矩负载（风机、水泵负载）EV500系列变频器采用G/P合一方式，即用于恒转矩负载（G型）适配电机比用于风选择频率指令的输入通道：0:面板电位器由操作面板上的电位器来设定运行频率。
1：P0.03设定当选择[P0.01]=1 ，通过操作面板上的上、下按键，可以改变P0.03参数中的频率值，并且设定运行频率。
2：V1由外部模拟电压输入端子V1 （0〜10V ）来设定运行频率。
3：V2由外部模拟电压输入端子V2 （0〜10V ）来设定运行频率。
4：II由外部模拟电流输入口II （0〜20mA）来设定运行频率。
5：UP/DW端子递增、递减控制运行频率由外部控制端子UP/DW设定（UP、DW控制端子由参数P3.01〜P3.07选择），当UP-COMB合时，运行频率上升，DW-CO闭合时，运行频率下降。
UP、DW司时与COM端闭合或断开时，运行频率维持不变。
频率的上升、下降按设定的加减速时间进行。
6:外部脉冲信号运行频率由外部脉冲信号设定，脉冲输入端子由参数P3.07选取（X7）。
7：RS485接口通过RS485接口接收上位机的频率指令，当采用上位机设定频率或在联动控制中本机设置为从机时，应选择此方式。
8:组合给定运行频率由各设定通道的线性组合确定, 组合方式由参数P4.34 确9:外部端子选择由外部端子来选择频率设定通道(选择端子由参数P3.01〜P3.07确定)，端子状态与频率设定通道的对应关系见下表：P0.02运转指令通道选择设定范围：0 ~ 40 :运转指令由操作面板控制1:运转指令由外部端子控制，键盘STOP无效2 :运转指令由外部端子控制，键盘STOP有效3 :运转指令由RS485通讯控制，键盘STOP无效4 :运转指令由RS485通讯控制，键盘STOP有效当输入频率通道选择面板数字设定([P0.01]=1),变频器的输出频率由该值增加转差补偿后确定。
变频器原理及其应用
变频器（Variable Frequency Drive，简称VFD）是一种电力电
子装置，用于控制交流电动机的转速和扭矩。
其原理是通过改变输入电源的频率和电压来控制电机的转速。
变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
输入电源先经过整流器将交流电转换为直流电，然后经过滤波器获取平滑的直流电。
接下来，直流电通过逆变器将其转换为可调的交流电，其中逆变器的输出频率和电压可根据控制信号进行调节。
最后，控制电路监测和调整逆变器的输出，确保电动机按照预设的转速和扭矩工作。
变频器的应用非常广泛，常见的应用包括：
1. 工业控制：变频器可用于控制工业设备的转速和运行状态，如风机、泵、压缩机等。
通过调整电动机的转速和负载，可以达到节能、降噪和延长设备寿命的目的。
2. 交通运输：变频器可用于电动车辆或轨道交通中的控制系统，通过控制电机的转速和扭矩以实现驱动力的调节和能量回收。
3. HVAC系统：变频器可用于调整暖通空调系统中的风机和
水泵的运行速度，以节约能源和提高控制精度。
4. 风能和太阳能发电：变频器可用于调节风力涡轮机或光伏发电装置中发电机的转速，以适应不同的风速或光照强度。
总之，变频器的原理和应用使得电动机的转速和扭矩可以根据实际需求进行灵活控制，从而提高能效、降低能耗，并实现自动化和智能化控制。
变频器提升类负载及相关应用今天和大家谈谈变频器驱动提升类负载的相关问题。
提升类负载实际上是位能性恒转矩负载的一种通俗说法，大家都能直观想到这类负载的实际应用场所，比如：起重机的主钩副钩，卷扬机、电梯，扶梯，堆垛机升降机构，矿井罐笼，上料小车，斗提机，塔机，港口的装卸桥，门机，车厂的搬运设备等等。
之前我们曾经介绍过机械负载的分类，其中包含位能性恒转矩负载，这里再次回顾一下这种负载类型的特点：1、负载转矩恒定。
2、负载转矩方向始终向下。
3、特性曲线位于第一、第四象限。
4、重物下放，存在能量回馈情况。
针对这种负载特性，无论哪个行业，什么工况的提升机设备，对于变频器和电机构成的电气传动系统来讲，最核心的两个问题就是：(1)位能的处理(2)抱闸的控制一、位能的处理1、重物下放过程中能量的转换过程a.重物下放时，重力势能转化为动能。
b.重物通过钢丝绳、减速机等机械机构反拖电机(电机转子速度超过变频器输出的速度)，使得电机处于发电状态，重物所具有的动能转化成电能。
c.电能通过变频器逆变桥中的二极管流向直流回路。
d.由于直流环节的电容容量所限，电能不可能无限制地被吸收。
2、直流环节电能的处理：a.如果变频器配备了制动单元和制动电阻，可以通过CU单元控制制动单元的开通将制动电阻接入，使电能转换成电阻发热的热能。
b.如果变频器的整流桥具备能量回馈功能，可以通过CU单元控制整流单元，将能量回馈到电网。
c.电机回馈能量的及时处理，确保变频器不发生过电压故障。
d.直流环节的电能是通过发热消耗掉还是回馈电网再利用，需要综合考虑设备的工况和变频器的投入预算。
二、抱闸的控制：电机抱闸的控制，西门子变频器提供了抱闸控制方式，比如顺序控制，通过BICO 互联参数进行控制。
当电机的控制方式为矢量控制时，开闭抱闸条件为设定输出扭矩的门限值;如果电机的控制方式为V/F方式，开闭抱闸条件设定为速度的百分比。
对于西门子的S120、G130、G150系列变频器，还提供了扩展抱闸功能，扩展抱闸的控制功能更强大一些，可以加入一些更复杂的状态参量去控制抱闸。
变频器在各类负载中的应用1.风机水泵负载类风机水泵变频调速的节电原理：如图示为离心风机水泵的风压、（水压）H-风量（流量）Q曲线特性图：n1-代表风机水泵在额定转速运行时的特性；n2-代表风机水泵降速运行在n2转速时的特性；R1-代表风机水泵管路阻力最小时的阻力特性；R2-代表风机水泵管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。
风机水泵在管路特性曲R1工作时，工况点为A，其流量压力分别为Q1、H1，此时风机水泵所需的功率正比于H1与Q1的乘积，即正比于AH1OQ1的面积。
由于工艺要求需减小风量（流量）到Q2，实际上通过增加管网管阻，使风机水泵的工作点移到R2上的B点，风压（水压）增大到H2，这时风机水泵所需的功率正比H2Q2的面积，即近比广BH2OQ2的面积。
显然风机水泵所需的功率增大了。
这种调节方式控制虽然简单、但功率消耗大，不利于节能，是以高运行成本换取简单控制方式。
若采用变频调速，风机水泵转速由n1下降到n2，这时工作点由A 点移到C点，流量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后风机（水泵）所需的功率正比于H3与Q2的乘积，即正比于CH3OQ2的面积，由图可见功率的减少是明显的。
风机水源节能的计算：风机水泵流量变化量，如前所述，采用变频调速是节电之有效的措施。
如下的计算公式。
采用档板调节流量对应电动机输入功率P1V与流量Q的关系为：P1V≈[0.45+0.55(Q/QN)2]P1e（1）式中：P1e——额定流量时电动机输入功率（kW）。
Q N——额定流量变频调速时电机功率与流量关系为P1V≈(Q/QN)3P1e需要注意的是水泵静压不为零时功率与流量不在保持比例而且为了保持最小需要的压力，转速不能随意降低，应该以最小需要的压力确定最低频率，防止频率过低引起的压力不足问题。
在串联风道的情况下，风机会被吹的自己旋转，启动过程容易过压保护，故变频器应设置成飞车启动模式。
在恒压供水系统中，功率只和流量的一次方成正比，不和转速的3次方成正比。
第5章变频器在各类负载中的应用5．1带式输煤机的变频调速5．1．1负载的特点图5－1带式输煤机――――――――――――――――――――――――――――――――――拖动系统：变频拖动系统。
负载：带式输煤机。
图5－2 恒转矩负载及其特性a）带式输煤机b）机械特性c）负荷工况――――――――――――――――――――――――――――――机械特性：T L＝F·r＝C→恒转矩负载。
工况：连续变动负载。
5．1．2变频器选型1．变频器型号负载要求硬机械特性，但对动态响应无要求。
可选富士G11系列变频器。
2．变频器容量∵电动机可能短时间过载运行。
∴变频器容量加大一挡，选22kV A（配15kW电动机），30A。
图5－3变频器容量的选择a）拖动系统b）电流曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵电动机是允许短时间过载的，而变频器不行。
∴变频器容量须加大一挡。
5．1．3变频器的功能预置1．基本功能图5－4基本功能的预置a）基本频率b）最高频率与上、下限频率――――――――――――――――――――――――――――――――――――起动频率：为克服静磨擦力而设置。
起动频率保持时间：在此时间内，使皮带从松弛状态逐渐绷紧。
下限频率：为试车频率，实际最低运行频率为35Hz。
2．频率给定的相关功能1．转矩提升图5－5频率调节电路――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：先画出控制电路。
第二步：决定各可编程控制端子的功能。
3．转矩提升功能4．加、减速时间图5－6富士变频器的转矩提升功能a）二次方律特性b）一次方律特性c）恒转矩特性――――――――――――――――――――――――――――――――――――第一步：测定在低频运行时的最大负荷率ξ＝80%。
（低频运行仅用于调试）第二步：决定转矩提升量：U C%＝0.1ξ＝8%（＃16.0）。
图5－7加、减速时间的预置a）加速时间b）主电路接线c）减速时间―――――――――――――――――――――――――――――――――――∵带式输煤机并不经常起动和停机，加、减速时间不影响生产率。
∴加、减速时间的预置以变频器不跳闸为原则。
5．保护功能功能码功能含义数据码数 据 码 含 义F10电子热继电器11 适用于通用电动机 2适用于变频专用电动机F11 动作电流设定值（I F ） 75% 电动机的电流取用比F12 发热时间常数3minI M ／I F ＝150%时的动作时间表中I F ＝N MN I I ＝306.22＝0.75图5－8 富士变频器的过载保护a ）动作电流与输出频率的关系b ）反时限曲线――――――――――――――――――――――――――――――――――――∵ 是通用电动机， ∴ F10＝1。
∵ 电动机容量较小， ∴ F12＝3。
5．2提升机的变频调速5．2．1重力负载及其特点1．重力负载的四象限运行（1）重物上升（2）空钩（包括轻载）下降图5－10 重物上升时的工作点a）重载上升b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――――稳态上升运行：工作点在第Ⅰ象限。
频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅱ象限，又转移到第Ⅰ象限。
图5－11 空钩下降时的工作点a）空钩下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――轻载稳态下降运行：工作点在第Ⅲ象限。
频率减小的过渡过程：工作点跳转到第Ⅳ象限，又转移到第Ⅲ象限。
（3）重载下降图5－12 重载下降时的工作点a）重载下降b）工作点―――――――――――――――――――――――――――――――――重载下降稳态运行：工作点在第Ⅳ象限。
2．变频器选型（1）型号∵具有四象限运行特点。
∴采用无反馈矢量控制方式，选用三菱FR－540A系列变频器。
（2）容量∵P MN＝11 kW；I MN＝24.6A∴选S N＝23.6 kV A（15 kW）；I N＝31A5．2．2变频调速特点1．电动机和变频器接法图5－13电动机和变频器接法――――――――――――――――――――――――――――――――――绕线转子异步电动机：转子绕组短接，电刷举起或取消。
2．功能预置功能码功能名称数据码数据码含义Pr.3 基底频率50Hz 即基本频率Pr.4 高速频率设定50Hz 由RH端子控制Pr.5 中速频率设定30Hz 由RM端子控制Pr.6 低速频率设定10Hz 由RL端子控制Pr.7 加速时间5sPr.8 减速时间5sPr.19 基底频率电压380V3．电动机参数的自测定功能码功能名称数据码数据码含义Pr.80 电动机容量11kW 预置了这两个功能，就选择了矢量控制方式Pr.81 电动机的磁极数 6Pr.71 适用电动机 3 非三菱标准电动机Pr.9 电子过载保护28A 作用相当于电流取用比Pr.83 电动机额定电压380VPr.84 电动机额定频率50HzPr.95 自动调整设定/状态 1 电动机不旋转自动测量图5－14自动测量a）编程模式b）运行模式c）外接端子控制――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）变频器通电（2）变换模式：变频器从编程模式切换成运行模式。
（3）“起动”电动机：在运行状态下，维持约25s，至显示屏显示“3”或“103”时，自动测量结束。
5．2．3 起升装置的防溜钩1．电磁制动器的接法2．提升机变频控制电路图5－15 电磁制动器的接法 a ）工频运行时 b ）变频运行时―――――――――――――――――――――――――――――――――注意：KM2断开时，MB 仍有续流电流。
图5－16 提升机变频控制电路 a ）控制电路 b ）操作板―――――――――――――――――――――――――――――――――――RUN 端子：RUN “ON ”→X12“ON ”→Y11“ON ”→KMB 得电。
MRS 端子：SQ “ON ”→ X11“ON ”→Y7“ON ”→MRS “ON ”3．变频运行时防溜钩的方法图5－17变频器控制的防溜钩―――――――――――――――――――――――――――――――――运行：从起动频率上升到开启频率（f SD）。
同时，测量电动机运行电流→确认电流足够（t SC）时→电磁铁通电，制动器开始松开→延时“松开时间（t SD）”→频率上升至运行频率（f X）。
停止：频率下降到制动器断电频率（f BS）→电磁铁断电→频率下降到开启频率（f SD）→制动器开始抱紧→延时“抱紧时间（t BB）”→频率下降至0。
功能码功能名称数据码数据码含义Pr.60 程序制动模式8 程序制动模式有效，制动器无动作完成信号Pr.13 启动频率 1 Hz 图中之f SPr.190 RUN端子功能20 电磁制动器通电指令Pr.278 制动开启频率 3 Hz 图中之f SDPr.279 制动开启电流110% 图中之I BS（110%电动机额定电流）Pr.280 开启电流检测时间0.3s 图中之t SC（发出制动器通电信号）Pr.281 制动器松开完成时间0.3s 图中之t SD（输出频率开始上升）Pr.282 制动操作频率 6 Hz 图中之f BS（电磁制动器断电）Pr.283 制动器抱紧完成时间0.3s 图中之t BB（输出频率下降至0 Hz）休息15分钟5．3卷绕机械的变频调速图5－19卷绕机械示意图――――――――――――――――――――――――――――――――――基本要求：张力不变，线速度恒定。
5．3．1卷绕机械的特点1．机械特性图5－20 恒功率负载及其特性a）卷径很小时b）卷径增大时c）卷径最大时―――――――――――――――――――――――――――――――――――――（1）F＝C，v＝C→P L＝F·v＝C，具有恒功率性质。
（2）T L＝F·r∝r n L＝v／2πr∝1／r，卷径越大，转矩越大，转速越慢。
5．3．2卷绕机械变频调速的要害1．主要矛盾2．解决方法图5－21额频以下带卷绕机――――――――――――――――――――――――――――――――――――T MN≥T Lmax n MN≥n Lmax►P MN0≥T Lmax·n Lmax／9550图5－22提高频率带卷绕机a）最高频率为100Hz b）最高频率为150Hz c）最高频率为180Hz ――――――――――――――――――――――――――――――――――――f max＝100Hz→P MN（1）≥P MN0／2；f max＝150Hz→P MN（2）≥P MN0／3；f max＝180Hz→P MN（3）≥P MN0／3.6。
5．3．3卷绕机械变频调速要点1．闭环控制（1）选型与控制电路选森兰SB70系列：6.4kV A，9.7A，配用4 kW电动机（2）基本功能预置图5－23卷绕的闭环控制――――――――――――――――――――――――――――――――――目标信号通道：AI1（跳线选择：电压信号）。
反馈信号通道：AI2（跳线选择：电流信号）。
紧急停机按钮：用于被卷物断裂或其他故障时。
图5－24森兰变频器基本功能a）电压与频率b）有效转矩线―――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩提升量：∵起动时负载很轻∴转矩提升不宜过大。
转矩提升截止点：∵最大的负载转矩只发生在卷径最大时∴截止点可以尽量地接近实际运行的最低频率。
2．转矩控制选用安川CIMR－G7S系列变频器5．4车床的变频调速5．4．1车床的外形与特性1．主要特点图5－26车床的外形与特性a）车床外形b）车床的机械特性―――――――――――――――――――――――――――――――――低速段：为恒转矩特性。
高速段：受刀具强度和床身强度的限制，只能恒功率切削。
图5－25卷绕的转矩控制a）控制系统示意图b）转矩与转速――――――――――――――――――――――――――――――――――――转矩控制：给定信号控制的是电动机的电磁转矩，而不是转速。
转矩控制可以通过外接端子和转速控制切换。
自锁控制：∵只需正转，∴S5处不必接线，但须预置为“三线控制”。
2．实例某意大利产SAG 型精密车床，基本数据:如下：（1）主轴转速：75、120、200、300、500、800、1200、2000r/min ； （2）电动机额定数据：2.2kW ，5A ，1420 r/min 。
（3）车床的计算转速：n D ＝300 r/min即：n L ≤300 r/min 为恒转矩区；n L ≥500r/min 为恒功率区。
（4）各档转速下的负载转矩负载的实际功率按2kW 计算，则各档转速下的负载转矩如表所示。
