通用变频器

通用变频器的设计通用变频器是一种重要的电力传动装置，在现代工业中得到广泛应用。

其主要功能是将交流电动机的输入频率变换为可调节的输出频率，从而实现电动机转速调节。

通用变频器的设计涉及到电路设计、控制算法设计等方面，下面将对通用变频器的设计进行详细介绍。

首先，通用变频器的设计需要考虑的一个重要因素是功率因数校正。

功率因数是指电路中的有功功率与视在功率的比值，其数值范围在-1到1之间。

在实际应用中，功率因数通常要求尽量接近1，以提高电网的功率利用率。

为了实现功率因数校正，可采用有源功率因数校正电路。

该电路由功率因数校正电流采样电路和功率因数控制电路组成，通过对反馈信号的调整，使电路的功率因数接近1其次，通用变频器的设计还需要考虑到其输出电压和电流的调节。

通用变频器通过电路调节器件的开关控制来改变输出电压和电流的大小和波形。

其中，电压调节主要涉及到PWM技术的应用，通过调节开关器件的占空比来改变输出电压；电流调节主要涉及到电流反馈回路的设计，通过对电流进行采样和比较，控制开关器件的导通时间，从而调节输出电流的大小。

此外，通用变频器的设计还需要考虑到保护功能的实现。

保护功能可以通过设计过流保护、过压保护、过温保护等来实现，以保证变频器正常运行并保护电机免受损害。

过流保护主要通过电流采样和比较，当电流超过设定值时，及时切断电路以防止电机烧坏。

过压保护可以通过电压检测电路来实现，当输出电压超过设定值时，切断输出电路以防工作电机电压过高。

过温保护主要通过温度传感器来实现，当变频器温度过高时，及时切断电路以防止设备过热。

此外，通用变频器的设计还需要考虑到调速算法的选择和实现。

常见的调速算法有串级PID调速算法、模糊PID调速算法、自适应控制算法等。

选择合适的调速算法取决于具体的应用场景和要求。

例如，对于要求响应速度快且高精度的应用，在调速算法上可以选择模糊PID算法实现，可以快速响应变频器的输出频率调整。

最后，通用变频器的设计还需要考虑到EMC（电磁兼容）设计。

通用变频器选型一、通过变频器的控制方式选择变频器类型通用变频器根据其性能、控制方式和用途的不同，习惯上可分为通用型、矢量型、多功能高性能型和专用型等。

（一）风机、水泵、空调专用型通用变频器是一种以节能为主要目的的通用变频器，多采用U/f控制方式（电压频率控制），主要在转矩控制性能方面是按降转矩负载特性设计，零速时的起动转矩相比其他控制方式要小一些。

（二）高性能矢量控制型通用变频器采用矢量控制方式（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和产生转矩的电流分量分别加以控制）或直接转矩控制方式（把磁通和转矩直接作为被控量直接控制转矩），并充分考虑了通用变频器应用过程中可能出现的各种需要，其中重要的一个功能特性是零速时的起动转矩和过载能力，通常起动转矩在150%-200%范围内，甚至更高，过载能力可达150%以上，一般持续时间为60S。

这类通用变频器的特征是具较硬的机械特性和动态性能，广泛应用于各类生产机械装置，如机床、塑料机械、生产线、传送带、升降机械以及电动车辆等对调速系统性能和功能有较高要求的场合。

（三）专用变频器是为了满足某些特定应用场合的需要而设计生产的，基本上采用矢量控制方式，主要应用于对异步电动机控制性能要求较高的专用机械或系统。

例如，在机床主轴驱动专用的高性能变频器中，为了便于和数控装置配合完成各种工作，变频器的主电路、回馈制动电路和各种接口电路等被做成一体，。

另外还有电梯专用变频器、中频专用变频器、伺服控制专用变频器、抽油机专用变频器、塑料专用变频器等。

（四）中、高压变频器也就是我们常说的高压变频器，对应的电压等级为1500V、3KV、6KV、10KV，这类变频器通常采用GTOPWM控制方式（变频器的输出频率与逆变器换流器件的开关频率不同），输出频率可达120 Hz，在风机、水泵、矿山机械、电力设备等领域中广泛应用。

（五）单相变频器是指单相进、三相出，是单相交流220V输入，三相交流200-230V输出，主要用于输入为单相电源的三相交流电动机场合。

对于通用型变频器来说，其主要参数和设置可以从以下几个方面来考虑:频率信号参数设定变频器运行频率:通用型变频器可以从以下几个方面来获得运行频率。

(1) 操作面板在变频器的显示面板上，都有频率增加和频率减少按键，通过它可以改变变频器的运行频率，这是一种数字设定频率的方式，由于这种方式不能在现场实时修改变频器的运行频率，因此，其应用范围受到一定的限制。

只能在单电机拖动且不经常修改运行频率的场合中使用。

(2) 模拟端子通用型变频器模拟端子基本都有电压输入和电流输入两种，电压输入有0~5VDC，0~10VDC，-5~5VDC，-10~10VDC等几种;电流输入基本上有0~20mA和4~20mA两种，可以任意设定其中的一种或多种输入，变频器内部用10位以上的A/D 把它转换成数字量。

应用这种方式设定变频器的运行频率可以实现外控操作，且在现场可以实时修改，但是众所周知模拟量在传输过程中易受干扰，特别是电压信号，更易受干扰，造成系统运行不稳定，这里建议用电流信号;另外用模拟量设定运行频率，在纸机传动控制系统中还要解决速度同步问题。

(3) 数字端子这种设定频率的方式，各种品牌的变频器叫法不一，如ABB变频器叫电动电位器，而富士变频器叫上升/下降功能等，其实际上就是利用变频器本身的多功能数字输入端子来改变变频器的运行频率，且升/降速的速率可调。

这种方式在纸机传动系统中以八缸纸机应用最为典型。

(4) 通讯方式这种以串行通讯的方式设定变频器的运行频率在大型纸机传动系统中应用最为广泛。

常见的有RS-485或CAN总线等。

当然，在通用型变频器的频率设定方式中，常见的是以上4种，这4种方式也并非独立存在，它们可以组合使用，例如ABB800系列变频器在设定频率时就可以用模拟量的代数和，多个模拟量的最大值，多个模拟量的最小值，模拟量的乘积，模拟量与通讯量的和等多种组合方式，在使用中，应根据实际情况，灵活运用。

2.2 控制命令它包括控制电机的起动/停止，电机的运行方向等。

通用变频器标准
范围
本标准规定了通用变频器的范围、规范性引用文件、术语和定义、分类与命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等内容。

本标准适用于通用变频器的设计、制造和验收。

规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2008 包装储运图示标志
术语和定义
3.1 变频器：一种将固定频率的交流电转换为可变频率和可变电压的交流电的电气设备。

3.2 负载电动机：连接在变频器输出端的电动机，用于驱动机械负载。

3.3 控制电路：用于控制变频器的工作方式和输出特性的电路。

3.4 保护电路：用于检测和处理变频器异常情况的电路。

变频器的分类与命名
4.1 变频器按控制方式可分为以下几类：
a) V/f控制变频器；
b) 矢量控制变频器；
c) 直接转矩控制变频器。

4.2 变频器按用途可分为以下几类：
a) 通用变频器；
b) 专用变频器；
c) 高频变频器。

4.3 变频器的命名可采用以下规则：
a) 型号由字母和数字组成，字母表示类型，数字表示额定输出容量（单位为kV）。

例如，型号GFC500表示额定输出容量为500 kV的通用变频器。

b) 对于专用变频器和高频变频器，可以在型号后加字母来表示用途，例如：型号SVC500表示额定输出容量为500 kV 的专用变频器。

5. 技术要求
5.1 通用要求：变频器应符合国家相关标准的要求，并经过国家认证机构的认证。

通用变频器使用概述一、MM420系列变频器的使用MM420（MICROMASTER420）系列变频器是西门子公司的通用变频器产品，属于第2代通用变频器。

该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W 到三相电源电压，额定功率11KW 可供用户选用。

例如，YL-335B实训设备中，所用的变频器为三相380V电源电压，额定功率750W的MM420机型，其外形尺寸为A型，采用基本操作板（BOP）作为操作面板，外观如图1所示。

图1 变频器外观图 MM420系列变频器具有如下特点：• 采用IGBT作为功率输出器件，其脉冲宽度调制的开关频率从2kHz～16kHz分级可选， 额定值为4 kHz。

用户可根据运行要求、环境情况选择不同的开关频率（参数P1800），达到降低电动机运行的噪声，或减少变频器的损耗，或降低射频干扰发射的强度等目的。

• 变频器由微处理器控制，控制功能和保护功能较为全面且完善，即具有功能的多样性和很高的运行可靠性，并且为变频器和电动机提供了良好的保护。

• 控制方式都是基于U/F 控制特性，包括普通U/F控制，用于如风机和水泵等类型负载的抛物线（平方）U/F 控制，带磁通电流控制（FCC）的高性能型U/F控制。

根据不同的应用对象可选择不同的控制关系。

1、MM420变频器的接线接线端子在变频器机壳下盖板内，拆卸盖板后可以看到变频器的接线端子如图2所示。

图2 MM420变频器（A型）的接线端子变频器主电路和控制电路的接线图如图3所示。

图3 MM420变频器方框图2、BOP 操作面板MM420 变频器在标准供货方式时装有状态显示板（SDP），对于一般用户来说，利用SDP 和制造厂的缺省设置值，就可以使变频器成功地投入运行。

但如果工厂的缺省设置值不适合设备情况，则可利用基本操作板（BOP）或高级操作板（AOP）修改参数，使之匹配起来。

图4是这三种操作面板的外形。

BOP 和AOP 都是作为可选件供货的，下面仅介绍国内用户使用最多的BOP 操作面板。

通用变频器和专用变频器的区别对于用户来说，为关心的是的用途。

根据用途的不同，变频器可分为通用变频器和专用变频器。

1．通用变频器通用变频器是变频器家族中数量多、应用为广泛的一种。

顾名思义，通用变频器的特点是通用性。

随着变频技术的发展和市场需求的不断扩大，通用变频器正在朝着两个方向发展：一是以节能为主要目的而简化了一些系统功能的低成本简易型通用变频器，它主要应用于水泵、风扇、鼓风机等对于系统调速性能要求不高的场合，并具有体积小、价格低等方面的优势；二是在设计过程中充分考虑了应用中各种需要的高性能、多功能通用变频器，在使用时，用户可以根据负载的特性选择算法对变频器的各种参数进行设定，也可以根据系统的需要选择厂家所提供的各种备用选件来满足系统的特殊需要。

高性能的多功能通用变频器除了可以应用于简易型变频器的所有应用领域外，还可以广泛应用于、、电动车辆等对调速系统的性能有较高要求的场合。

过去，通用变频器基本上采用的是电路结构比较简单的U/f控制方式，与VC 方式相比，在转矩控制性能方面要差一些。

但是，随着变频技术的发展，目前一些厂家已经推出采用VC的通用变频器，以适应竞争日趋激烈的变频器市场的需求。

这种多功能通用变频器可以根据用户需要切换为“U/f控制运行”或“VC运行”方式，但价格方面却与U/f方式的通用变频器持平。

因此，随着技术和计算机技术的发展，今后变频器的性价比将不断提高。

2．专用变频器(1)高性能专用变频器。

随着控制理论、交流调速理论和电力电子的发展，异步的VC得到发展，VC 变频器及其专用电动机构成的交流伺服系统已经达到并超过了直流伺服系统。

此外，由于还具有环境适应性强、维护简单等许多直流伺服所不具备的优点，在要求高速、高精度的控制中，这种高性能交流伺服变频器正在逐步取代直流伺服系统。

(2)高频变频器。

在超精密机械加工中常采用高速电动机。

为了满足其驱动要求的需要，出现了采用PAM控制的高频变频器，其输出主频高达3kHz，驱动两极异步电动机时的转速为18000r/min。

前言感谢您购买江苏吉泰科电气股份有限公司的GK500系列通用变频器产品。

本用户手册详细介绍了GK500系列通用变频器的产品特征、结构特点、功能、安装、调试及维护等方面的内容。

使用前请务必认真阅读本手册中的安全注意事项，在确保人身及设备安全的前提下使用该产品。

目录前言 (1)第一章安全注意事项 (1)1.1安全事项 (1)1.2其它注意事项 (3)第二章产品信息 (4)2.1产品型号命名规则 (4)2.2产品铭牌说明 (4)2.3产品系列说明 (5)2.4产品技术规格 (5)2.5产品部件图 (7)2.6产品外形和安装尺寸及重量 (7)2.7操作面板外形尺寸 (8)2.8操作面板托板外形尺寸 (9)第三章安装及配线 (10)3.1安装环境 (10)3.2安装方向和空间 (10)3.3操作面板拆装及翻盖开合 (11)3.4产品外围器件 (12)3.5产品端子配置 (12)3.6主回路端子及配线 (13)3.7控制端子配线 (14)3.8控制端子功能说明 (15)3.9控制端子应用说明 (15)3.10信号切换跳线功能说明 (18)3.11配线中的EMC问题 (18)第四章操作和运行说明 (20)4.1操作面板的使用 (20)4.2操作面板按键功能 (20)4.3操作面板指示灯说明 (21)4.4面板电位器给定说明 (21)4.5提示信息状态 (21)4.6功能码参数设置方法 (22)第五章功能参数表 (23)第六章故障诊断及异常处理 (41)6.1故障原因及其对策 (41)第七章日常保养及维护 (44)7.1日常检查和保养 (44)7.2定期维护 (44)7.3易损部件的更换 (45)7.4变频器的存贮 (45)第一章 安全注意事项安全定义：本手册所涉及的安全标记说明：危险：由于没有按要求操作，可能导致火灾或人身严重伤害，甚至死亡的情况。

注意：由于没有按要求操作，可能导致中度伤害或轻伤，以及发生设备损坏的情况。

通用变频器的使用方法一、介绍变频器（Frequency Converter）是指通过改变电子设备的输入频率来控制输出频率从而改变设备运行的速度，是目前电气领域中使用最为广泛的电力电子设备之一。

它的应用非常广泛，可以应用于工业自动化、制造业、造纸、水泥、化工、冶金行业以及电梯、空调等家用电器的控制系统中。

二、基本原理变频器的工作原理是，它采用电源电压调整元件将电源的输入频率改变成可控制的调节频率，然后经过一系列控制电路将可控频率调到需要的输出频率，从而改变负载的工作频率从而实现调速的功能。

三、工作特点1、高可靠性：变频器采用新型的结构设计，故具有高可靠性，可以在长时间运行下，保证制造设备的运行稳定，减少故障率。

2、节能效果好：变频器采用可调速的方式，处理不同负载的条件，根据负载的变化自动进行调节，从而大大降低能耗，节省电力。

3、操作简便：变频器的操作相同简单，只要操作一系列的开关即可。

四、使用方法1、连接电源：在使用变频器前，需要将变频器连接到相应的电源上，以便获得电能，完成变频器的改变频率的功能。

2、设定频率：在操作变频器前，需要设定所需要的输出频率，然后变频器会根据设定的频率进行调节。

3、控制电路：变频器的改变频率有利于控制设备的运行速度，它可以将设定的输入频率转换为所需的输出频率，以控制设备的运行。

4、检查功能：在使用变频器前，要先检查其各个功能是否 as良好，以确保其正常工作，确保可靠性。

五、注意事项1、使用变频器时，应注意安装和接线可以确保变频器的正常工作，并且要注意将其合理安装在安全的地方。

2、使用变频器时也应注意及时检查其工作状态，及时发现变频器的故障，避免造成不必要的损失。

3、使用变频器时，要注意不要超限使用，确保变频器的安全使用。

使用范例 7110. 使用范例10.1 面板控制起、停，面板电位器设置频率，V/F 控制方式10.1.1 初始设置1. 选择运行命令通道([F0.4]=00#0)：键盘控制方式有效。

2. 选择频率输入通道（[F0.1]=3）：面板电位器设定方式有效。

10.1.2 基本接线图10.1.3 操作说明按 键启动变频器，顺时针旋动面板电位器旋钮，设定频率将逐步增大。

逆时针旋动面板电位器旋钮，设定频率将逐步减小。

按 键，变频器将停机。

10.2 外部端子起停控制、外部电压设定频率，V/F 控制方式10.2.1 初始设置1. 选择运行命令通道([F0.4]=00#1)：外部端子运行有效。

2. 选择频率输入通道（[F0.1]=5）：外部电压通道VC2（0~10V ）有效。

10.2.2 基本接线图0~10V ）0~10V）(0~10V)(0~10V)图10-2 基本接线图10.2.3 操作说明FWD-CM 闭合，电机正转（正转指令）。

REV-CM 闭合，电机反转（反转指令）。

FWD-CM 、REV-CM 同时闭合或断开，变频器停机。

设定频率由外部电压信号VC2确定。

图10-1 基本接线10.3 外部起停控制方式、外部端子选择多段速运行、V/F 控制方式10.3.1 初始设置1. 选择运行命令通道([F0.4]=00#1)：外部端子运行控制有效。

2. 设定X1-X3端子为多段速控制端子 ([F3.0]~[F3.2])。

3. 根据需要，设定各个段速运行频率（[F5.1]~[F5.15]）。

E380系列通用型变频器 使用手册使用范例7210.3.2 基本接线图10.3.3 操作说明FWD-CM闭合，电机正转（正转指令）。

REV-CM 闭合，电机反转（反转指令）。

FWD-CM、REV-CM 同时闭合或断开，变频器停机。

X1、X2、X3全部与CM端断开，多段速运行无效，变频器按设定的指令频率运行（频率设定通道由参数[F0.1]选择）。