变频器知识讲解
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变频器基础知识变频器基础知识引言随着现代工业的不断发展,变频器作为一种电力传动装置,已经成为许多行业中必不可少的设备。
本文将介绍变频器的基础知识,包括变频器的工作原理、组成部分、常见应用领域以及使用注意事项。
一、工作原理变频器是一种将固定频率(通常为50Hz或60Hz)的电源电压通过电子技术转换为可调节频率和电压的设备。
其工作原理主要基于斯托克斯定理和电磁感应定律。
通过变频器可以将电机的电源电压和频率进行调整,实现电机的调速、调转和定位等功能。
二、组成部分1.整流器和滤波器:整流器用于将交流电转换为直流电,滤波器则用于平滑直流电流,以减小电流的脉动。
2.逆变器:逆变器将直流电转换为交流电,并且可以调节输出频率和电压。
3.控制器:控制器是变频器的核心部分,其中包括微处理器、运算控制器和其他电路。
控制器根据输入的信号和控制指令,通过调节整流器和逆变器的工作方式,控制变频器的输出频率和电压。
三、常见应用领域1.工业自动化:变频器广泛应用于工业生产线中,用于调节电机的转速和负载,实现生产过程的自动化控制。
特别是在需要对转速和运动进行精确控制的行业,如冶金、化工、纺织等领域。
2.电梯及自动扶梯:变频器在电梯和自动扶梯中的应用,可以实现平稳的启停和多速调节功能,提高乘客的乘坐舒适度和安全性。
3.空调和通风系统:变频器在空调和通风系统中的应用,可以根据室内环境的需求,调节供电电压和频率,控制风机的转速和风量,实现节能效果。
4.泵和风机控制:变频器能够根据水流或气流的需求,调节电机的转速和功率输出,实现泵和风机的控制。
这在水处理、给排水系统和工农业用途中有广泛应用。
四、使用注意事项1.选择合适的变频器:根据不同应用领域和工作环境的需求,选用适合的变频器型号和规格。
考虑到功率、电压、频率、保护等要素,确保变频器的稳定和可靠运行。
2.电气安全:变频器工作时产生的高压和高温要注意防护,避免触电和短路等事故。
3.接线和布线:正确连接变频器、电机和电源等设备,采取恰当的线路布置和屏蔽措施,避免电磁干扰和信号干扰。
变频器知识点一、知识概述《变频器知识点》①基本定义:变频器呢,简单说就是一种能改变电动机工作电源频率的设备。
电动机一般接在电源上就按照固定的频率转,有了变频器,就可以自由改变这个频率了。
就好比是汽车的调速器,本来车按照一个速度跑,这个调速器能让车想快就快,想慢就慢。
②重要程度:在电机控制领域,它的地位可是相当重要。
可以精确控制电机的转速、转矩等关键参数。
在工业生产、建筑行业的电梯控制,甚至家里的变频空调都离不了。
③前置知识:得先对电路知识有点了解,像电压、电流这些概念得知道。
还得知道电机是怎么工作的,最起码得知道电机转速和电源频率有关系。
④应用价值:实际应用场景超级多。
在工厂里,那些需要精确控制速度的生产机械,像车床。
假如不精确控制速度,生产出来的零件可能就不合格。
还有大型的通风设备,根据实际需求调节风速,节省能源。
二、知识体系①知识图谱:在电气学科里,变频器属于电机控制这一块的重要组成部分。
它与电机学、电力电子技术等知识都有密切联系。
②关联知识:和电机知识关联紧密,因为它是用来控制电机的。
还和电力电子电路知识有关,变频器内部就是靠各种电力电子元件来实现变频功能的。
③重难点分析:掌握的难点在于理解变频原理。
像逆变电路、整流电路在变频器里怎么协同工作的,说实话挺绕的。
关键点在于把变频的控制逻辑搞清楚,知道怎么根据需求设置参数。
④考点分析:在电气相关的考试里,可能会让你画变频器的主电路结构,或者写简单的控制程序逻辑。
一般会结合电机的运行情况一起考查。
三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析:变频器核心就是能把恒压恒频的交流电变成可变频率可变电压的交流电。
比如说家里插座的电是220V、50Hz的交流电,变频器进去这样的电,出来的电频率和电压可以按照设定变化。
②特征分析:它能实现电机的软启动,就像慢慢地给汽车踩油门一样,电机启动的时候不会一下子就很大电流。
还可以实现无级调速,不像有级调速只能固定几个速度。
③分类说明:按变频方式分,有交- 交变频和交- 直- 交变频。
21个变频器入门基础知识近年来,随着工业技术和科学的发展,变频器在工业生产和居民生活中的应用越来越广泛,了解和掌握变频器的基础知识是每一个电力作业人员所必须的。
1、什么是变频器?变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换为频率连续可调的电能控制装置。
2、电压型与电流型有什麽不同?变频器的主电路大体上可分为两类:电压型变频器和电流型变频器。
电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。
3、为什麽变频器的电压与频率成比例的改变?非同步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下, 如果电压一定而只降低频率, 那么磁通就过大, 磁回路饱和, 严重时将烧毁电机。
因此, 频率与电压要成比例地改变, 即改变频率的同时控制变频器输出电压, 使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种控制方式多用於风机、泵类节能型变频器。
4、按比例地改变V 和f 时,电机的转矩如何变化?频率下降时完全成比例地降低电压,那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变, 将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向,因此, 在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些, 以便获得一定的起动转矩, 这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现, 有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
5、对于一般电机的组合是在60Hz 以上也要求转矩一定,是否可以?通常情况下时不可以的。
在60Hz 以上(也有50Hz 以上的模式) 电压不变,大体为恒功率特性,在高速下要求相同转矩时,必须注意电机与变频器容量的选择。
6、所谓开环是什么意思?给所使用的电机装置设速度检出器(PG),将实际转速反馈给控制装置进行控制的,称为“ 闭环” , 不用PG 运转的就叫作“ 开环” 。
通用变频器多为开环方式, 也有的机种利用选件可进行PG 反馈。
7、实际转速对于给定速度有偏差时如何办?开环时, 变频器即使输出给定频率, 电机在带负载运行时, 电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。
变频器基础知识变频器是一种用于改变交流电频率的电子设备,也被称为变频调速器或电机调速器。
其主要作用是将来自电源的交流电转换为所需的频率和电压以驱动电机运行。
变频器在工业生产和日常生活中起着重要作用,本文将介绍变频器的基础知识。
一、变频器的工作原理变频器通过将交流电转换为直流电,再将直流电转换为所需的频率和电压信号来控制电机运行。
其基本构成由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
首先,交流电通过整流器将交流电转换为直流电。
然后通过滤波器去除电流中的谐波和干扰,使电流更加稳定。
接下来,逆变器将直流电转换为所需的交流电频率和电压信号。
最后,控制电路根据设定的参数来调整逆变器的输出信号,以实现电机的精确控制。
二、变频器的优势和应用领域1. 节能降耗:变频器可以根据实际负载条件智能调整电机的转速和运行状态,实现节能降耗的效果。
通过减少机械设备的启停次数和降低设备的运行速度,可以降低电机的能耗,并减少电机的磨损和故障率,延长设备的使用寿命。
2. 调速控制:变频器具有精确的调速控制能力,可以根据实际需要灵活地调整电机的转速和运行方式。
无论是低速运行、中速运行还是高速运行,变频器都可以满足不同的工业生产和设备驱动需求。
3. 软启动和平稳运行:变频器具有软启动功能,可以使电机在启动过程中渐进加速,避免了电机启动时的冲击和压力。
此外,变频器可以实现电机的平稳运行,减小了机械设备的振动和噪音。
4. 提高生产效率:变频器可以根据工艺要求和实际需要调整电机的转速,从而实现生产过程的精确控制。
例如,在纺织、化工、食品等行业,通过合理地调整电机的转速和材料的输送速度,可以提高生产效率并减少产品质量缺陷。
变频器广泛应用于各个领域,如冶金、化工、食品、建筑、纺织、电力等。
无论是驱动机械设备,还是控制生产过程,都可以借助变频器来实现需要的电机调速和精确控制。
三、变频器的选型和安装注意事项1. 负载特性:在选择变频器时,需要考虑电机的负载特性和工作环境。
变频器基础知识1、什么是变频器?变频器的基本功能?变频器是利用电力半导体器件(IGBT、IPM)的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的基本功能就是,将频率固定(工频通常为50Hz)交流电源(三相或单相)转换成频率在一定范围内连续可调(通常0-400Hz)三相交流电源。
2、变频器常用的控制方式有哪几种?V/F 控制、V/F+PG、无感矢量、矢量+PG。
3、变频器可以驱动哪几类电机?三相异步电机(包括普通鼠笼式电机和变频电机)、永磁同步电机。
4、三相异步电机的转速公式?N=60f/p —旋转磁场转速,n=60f(1-s)/P —电机转速N:同步转速(2 极电机3000r,4 极1500r,6 极1000r,8 极750r);f:输入交流电源的频率(一般50Hz);p:极对数(1、2、3、4);n:电机转速(r/min);s:异步电机的滑差率(无单位)。
二、目前在售产品系列1、产品系列有:PI9000:9100(9100A、9100B)、9200、9200Z、9300、9400;PI7800;PI8100。
2、简述9000 与130 的区别:A、电压等级:9000 有G1\G2\G3\G4,130 只有G1\G2\G3;B、控制方式:9000 有V/F、无PG 矢量控制、带PG 矢量控制,130 只有V/F、无PG 矢量控制;C、外围选件:9000 可以接PG 卡、485 通讯,130 不能接PG 卡、单有内置485 通讯;D、可拖动电机类型:9000 可拖动异步电机、同步电机(永磁电机),130 只能拖动异步电机。
E、功能方面:高速脉冲输入、输出9000 有,130 没有;定长和计数9000 有,130 没有;比例联动9000 有,130 没有;简易PLC功能9000 有,130 没有;参数拷贝9000 有,130 没有;按键锁定9000 没有,130 有。
休眠功能9000 有,130 没有;红外功能9000有,130 没有。
变频器控制电路知识点总结一、变频器的基本原理变频器是一种能够改变交流电机转速的设备,通过调节输入的电源频率来实现对电机的转速控制。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等组成。
其中控制电路是变频器的核心部分,它负责调节逆变器的输出频率,从而控制电机的转速。
二、变频器控制电路的基本组成1. 控制芯片:控制芯片是变频器控制电路的核心部分,它负责接收外部的控制信号,经过处理后输出给逆变器。
目前常用的控制芯片有DSP和FPGA等,它们具有运算速度快、控制精度高的特点。
2. 传感器:传感器用于检测电机的转速、电流、温度等参数,将这些参数反馈给控制芯片,以便控制芯片能够及时调节逆变器的输出频率。
3. 逆变器:逆变器是变频器的核心部件,它能够将直流电源转换为交流电源,并通过调节输出频率来实现对电机的转速控制。
4. 滤波器:滤波器用于对逆变器输出的交流电源波形进行滤波处理,以保证输出的电源波形质量,减少对电机的干扰。
5. 控制电路板:控制电路板是控制芯片、传感器、逆变器等部件的集成电路板,它负责实现各部件之间的连接和通讯,并对外提供控制接口。
三、变频器控制电路的工作原理1. 输入信号处理:变频器控制电路首先接收外部的控制信号,通过控制芯片处理得到要输出的频率和电压值。
2. 传感器反馈:控制电路通过传感器监测电机工作状态,得到电机的转速、电流、温度等参数,将这些参数反馈给控制芯片。
3. 控制信号输出:控制芯片经过处理后,输出相应的调制信号给逆变器,调节逆变器的输出频率和电压值。
4. 输出波形滤波:逆变器输出的交流电源波形经过滤波器进行滤波处理,保证输出的波形质量。
5. 反馈控制:控制电路通过监测电机的运行状态,不断调整输出频率和电压值,实现对电机的精确控制。
四、变频器控制电路的常见问题及解决方法1. 过载保护:当电机负载过大时,会导致电机电流增大,变频器控制电路通过传感器监测到电流异常后,会自动切断电源,以避免电机受到损坏。
变频器基本知识一、变频器基本概念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,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
二、变频器的结构•主要由主电路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制电路组成。
•整流器:将交流电变换成直流的电力电子装置,其输入电压为正弦波,输入电流非正弦,带有丰富的谐波•中间直流环节:中间直流储能环节,在它和电动机之间进行无功功率的交换。
•逆变器:将直流电转换成交流电的电力电子装置,其输出电压为非正弦波,输出电流近似正弦•控制电路:常由运算电路、检测电路、控制信号输入/输出电路和驱动电路组成。
主要任务是完成对逆变器的开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等,其控制方法可以采用模拟控制或数字控制。
通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的三、变频器的分类按工作原理分•V/F控制对变频器的频率和电压同时进行调节•转差频率控制为V/F控制的改进方式•矢量控制将交流电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流并分别加以控制的方式•直接转矩控制把转矩作为控制量,直接控制转矩,是继矢量控制变频调速技术之后的一种新型的交流变频调速技术。
四、变频器选型—选型原则•考虑变频器运行的经济性和安全性,变频器选型保留适当的余量是必要的。
•要准确选型,必须要把握以下几个原则:•充分了解控制对象性能要求。
一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器,否则选用通用变频器即可•了解负载特性,如是通用场合,则需确定变频器是G型(重载型)还是P型(轻载型)•了解所用电机主要铭牌参数:额定电压、额定电流。
•确定负载可能出现的最大电流,以此电流作为待选变频器的额定电流。
如果该电流小于适配电机额定电流,则按适配电机选择对应变频器,考虑成本因素•以下情况要考虑容量放大一档:1、长期高温大负荷2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场3、目标负载波动大4、现场电网长期偏低而负载接近额定5、绕线电机、同步电机或多极电机(6极以上)•充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。
变频器基础知识变频器基础知识一、变频器的定义通常所说的变频器,是指将频率固定的电源(如50Hz三相交流电)变成频率可变的电源(如在0~50Hz之间随意变换)的转换设备。
如果原有电源的频率为0(即为直流电源供电),则变频器可以省去直流变换环节,退化成单一的逆变器(DC→AC)。
二、变频器的分类从不同的角度,可以对变频器进行不同的分类。
1、按电压等级不同,变频器可分为:高压变频器、中压变频器、低压变频器按照国际惯例,电压≥10kV时称高压,1-10kV为中压,小于1kV 时称低压,与其电压范围相对应的变频器分别称为高压变频器、中压变频器、低压变频器。
在我国,习惯上把10KV、6kV或3kV的电机称为高压电机,相应的电压为10KV、6kV或3kV的变频器均称高压变频器。
平常所说的“高-高”、“高-低-高”、“高-低”只是变频器的不同应用形式。
2、按主回路结构不同,变频器可分为:交-直-交变频器,交-交变频器。
交-直-交变频器1)交-直-交变频器先将电网交流电用整流电路整成直流电,再用逆变电路将直流电转换为频率可变的交流电。
整流电路、直流回路、逆变电路是交-直-交变频器的三个基本组成部分。
整流电路可以是不控的(二极管全波整流)、也可以是可控的,如果是可控整流,则它也能工作在逆变状态,将直流回路的能量逆变回电网。
逆变电路肯定是可控的,主要功能是将直流回路电能变成交流电输出给电机。
如果电机工作在发电工况时(比如制动场合),逆变电路工作在整流状态,将电机的能量送到直流回路。
交-交变频器2)交-交变频器没有直流回路,每相都由两个相互反并联的整流电路组成,正桥提供正向相电流,反桥提供负向相电流。
3、按储能方式不同,变频器可分为:电流源型、电压源型。
电流源型变频器1)电流源型:电流源变频器输入采用可控整流,控制电流的大小。
中间采用大电感,对电流进行平滑。
逆变桥将直流电流转换为频率可变的交流电流,供给交流电机。
在电流源变频器中,直接受控量是电流。
变频器知识总结一、名词解释:1、VVVF (变压变频)2、CVCF(恒压恒频)V:Variable 变量 C:Constant 常量V:Voltage 电压 V:Voltage 电压V:Variable 变量 C:Constant 常量F:Frequency 频率 F:Frequency 频率3、变频器定义:把电压和频率固定不变的工频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”4:inverter 逆变器5、VFD(Variable-Frequency- Drive):变频器V:Variable 变量 F:Frequency 频率 Drive 驱动器6、IGBT(Insulated Gate Bipolar Trabsistor):绝缘栅双极型晶体管-由BJT(双极型 I: Insulated 绝缘三极管)和MOS(绝缘型场效应管) G: Gate 门组成的复合全控型电压驱动式功率半?B:Bipolar 双极导体器件。
T:Trabsistor 三极管7、MOS(MOSFET):金属-氧化物半导体场效应晶体管。
Metal(金属)-Oxide(氧化)-Semiconductor (半导体)Field(领域)-Effect(影响) Transistor(三极管)8、GTR:电力晶体管(巨型晶体管)-耐高压大电流的双极结型晶体管。
9、GTO:可关断晶闸管10、@11、Motor:电动机、马达。
12、PWM(Pulse Width Modulation):脉冲宽度调制P:Pulse 脉冲 W:Width 宽度 M:Modulation 调制12、PAM(Pulse Amplitude Modulation):脉冲幅度调制P:Pulse 脉冲 A:Amplitude 振幅M:Modulation 调制二、变频器常规知识:1、一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
#对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
33个变频器入门基础知识1、为了防止或者削弱干扰信号,变频器接收反馈信号时,要进行滤波,滤波时间(采样时间)可以根据现场情况来定。
2、恒转矩负载的启动、停止时间,可以先全速运行,然后切断电源,看自由制动的总时间是多少,然后可以按照这个时间的1/3来设置。
3、预制转差补偿(负载变化时让转速不变)和改变载波频率,能解决在负载出现变化时,容易堵转的问题。
4、制动电阻的选择,制动电流为额定电流的一半。
5、恒功率负载所配用的电机要远大于负载。
6、二次方律负载时不允许转速超过额定转速的。
在额定频率以上运行时,有效转矩将下。
功率P与转速的3次方成正比,转矩和转速的2次方成正比。
7、鼓风机的效率是0.88,那么损失功率是P=P*(1-0.88),也是他空载功率。
8、离心风机是二次方律负载,罗茨风机是恒转矩负载。
9、异步电动机处于大马拉小车的情况下,功率因素和效率都下降较多.10、风量小,风压也小,当风量增大时,风压也增大,当风量再增大时,风压减小。
11、IGBT的直通,死区时间变窄(温度变大,逆变管老化),逆变管进入放大区(驱动电源电压下降,逆变管老化)。
12、变频器输出电流决定了变频器的输出转矩,如果是恒转矩负载,电流和频率下降没有关系。
变频器直流部分将随频率下降而减小,输入电流将随频率下降而减小。
13、变频器加输出电抗器,可以有效的抑制DU/DT的变化,因为变频器输出都是PWM 波,距离较远也存在分布电容,这样就可能会出现很大的漏电流。
14、增加电容器也不能改变电动机的功率因素,只是说电容器可以向电机提供部分无功电流,不需要电机从电路中获取。
15、降低载波频率也是可以减小干扰。
16、偏置频率和频率增益:举例:原先是0-10V,现在变成了0-5V,这样就可以说偏置频率是-12.5HZ,频率增益是225%。
17、变频轻载时出现过电流保护是什么原因造成:通常VF曲线都设定好后,在重载情况下运行,当在轻载时会出现补偿过度,这样容易磁饱和,这样励磁电流就会发生畸变。
变频器基础知识一、什么是变频器变频器,也称为交流调速器,是一种用于控制交流电动机转速的装置。
它通过改变电源电压的频率和大小,来控制电机的转速和运行状态。
变频器广泛应用于工业生产中的风机、水泵、压缩机等设备中。
二、变频器的工作原理1. 变频器的输入端接收三相交流电源,并将其转换成直流电源;2. 变频器内部的逆变器将直流电源转换成高频交流电源;3. 高频交流电源经过控制模块进行调整,输出给驱动模块;4. 驱动模块根据控制信号来控制输出功率,从而实现对电机转速的控制。
三、变频器的优点1. 节能:通过调整负载要求来降低负载功率,从而达到节能效果;2. 增加设备寿命:通过减少启停次数和降低设备运行温度来延长设备寿命;3. 提高生产效率:可以根据需要随时调整设备运行状态,提高生产效率;4. 降低噪音:通过减少启停次数和降低设备运行温度来降低噪音。
四、变频器的分类1. 按控制方式分:开环控制和闭环控制;2. 按输出电压分:低压变频器和中高压变频器;3. 按功率分:小功率变频器和大功率变频器。
五、变频器的选型在选型时需要考虑以下因素:1. 电机类型和额定功率;2. 工作环境温度和湿度;3. 控制方式和要求;4. 负载特性和要求。
六、常见问题及解决方法1. 变频器故障:可以通过检查电源线路、信号线路、驱动模块等进行排查;2. 变频器过热:可以通过增加散热设备、降低负载要求等进行解决;3. 变频器电容老化:可以定期检查并更换电容来解决。
七、注意事项1. 在使用前需要对设备进行检查,确保各部件正常运行;2. 在使用过程中需要注意安全,避免触电等危险情况发生;3. 在停机前需要将负载逐渐降低,避免突然停机对设备造成损害。
八、总结变频器作为一种重要的控制装置,在工业生产中发挥着重要的作用。
通过了解其基础知识、工作原理、优点、分类、选型等方面的内容,可以更好地应用和维护变频器设备,提高生产效率和设备寿命。
同时需要注意安全和维护,确保设备正常运行。
变频器知识点总结一、变频器的基本概念变频器,又称为变频调速器,是一种用来控制电动机转速的设备。
它能够通过改变电源频率来控制电动机的转速,从而实现对机械设备的精确调速和控制。
变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制电路等部分组成,利用电子技术实现对电动机的精确控制。
二、变频器的工作原理1.整流器:将交流电源转换为直流电源,为后续的逆变器提供稳定的直流电源。
2.滤波器:用来滤除电网中的谐波和杂波,保证逆变器工作的稳定性和可靠性。
3.逆变器:将直流电源转换为可调输出频率和电压的交流电源,通过改变逆变器输出的频率和电压来实现对电动机的调速控制。
4.控制电路:用来监测和控制变频器的运行状态,实现对电动机的精确控制。
三、变频器的优点1. 节能:变频器通过调整电动机的转速,使其始终运行在最佳工作状态,从而实现节能效果。
2. 精确控制:变频器能够精确控制电动机的转速和扭矩,满足不同工况下的需求。
3. 降低起动电流:变频器能够通过控制电动机的起动电流,减小对电网的冲击,延长电动机的寿命。
4. 减少噪音:通过调整电动机的转速,减少了机械设备的噪音和振动。
5. 增加设备寿命:通过精确控制电动机的运行状态,延长了机械设备和电动机的使用寿命。
6. 提高生产效率:通过精确控制设备的转速,提高了生产线的生产效率和品质。
四、变频器的应用领域1. 电梯调速:变频器能够实现对电梯的平稳启停和精确控制,提高了电梯的舒适性和安全性。
2. 冷却水泵:变频器能够根据冷却负荷的实际需求,调整水泵的运行速度,实现节能和精确控制。
3. 通风系统:变频器能够通过调整通风系统的转速,实现对室内空气质量的提升和能耗的节约。
4. 制造业:变频器在各种制造设备中的应用非常广泛,能够实现对生产线的高效控制和节能效果。
5. 应用于风电、水泵、通风设备、空调设备、输送设备等领域。
五、变频器的选型1. 根据实际负荷和运行条件来选择适用的变频器,更好的满足设备的运行需要。
变频器控制功能的参数选择与典型应用一、相关参数1、加减速时间变频器加速时间、减速时间分别对应电机在启动过程从0Hz到最大输出频率所需要的时间、停止过程中从最大输出频率到0Hz所需要的时间。
加减速时间的大小将直接影响频率给定跃变到实际最终输出频率响应时间的长短。
对于诸如风机类大惯量平方特性负载,时间值的过长或过短都将容易引发变频器在启动、停止过程中的过压、过流故障的发生。
需要在实际调试中通过不断的启停操作的尝试来寻找合理的时间设定值。
2、与电机保护直接相关的参数变频器不仅是一个变频、变压装置,更是一个电机综合保护装置,通常都有以下保护功能参数:输入/输出缺相保护、电子热保护、热敏保护、过载保护、过流保护、堵转保护等。
除输入缺相保护是对进线电源因素的保护外,后5种保护都是针对电机的直接保护,区别在于热敏保护是一种直接的电机温度信号检测结果的保护,而其它保护则是一种基于电机铭牌数据(包括额定功率、电流、电压、频率、转速,以及定子电阻与电抗)而进行的电流热效应计算的理论保护。
电机的铭牌数据可以手动设置,在大多数主流变频器中,也可以利用一个被称为“自动马达适配”(AMA:Auto Motor Adapter)的参数帮助我们自动设置电机的部分特征参数。
另外,需要指出的是堵转保护功能的使能作用,经常会导致电机启动过程中实际加减速时间将不再严格按照加减速时间参数的设定值进行,通常会导致实际启停过程的时间延长。
3、与启停操作和频率给定方式相关的参数撇开RS-485串行通讯方式,变频器的启停操作方式和频率给定方式一般都各自有2种:操作面板和端子。
因此,我们可以得出变频器如表1所述的4种组合运行方式:表1 启停操作与频率给定方式的组合其中,“0”代表该方式无效,“1”代表该方式有效。
它们各代表的意义是,编号0:全端子操作与频率给定方式;编号1:端子启停+面板频率给定方式;编号2:面板启停+端子频率给定方式;编号3:全面板操作与频率给定方式。
在集中控制系统应用中以编号0方式(下文会常用到)使用的最多。
在对变频器的主要基本参数做出介绍后,下面让我们来介绍一下变频器中都有哪些常用的控制方式,针对这些控制方式都应用在哪些比较典型的应用场合,以及相应需要设置哪些相关参数。
本文把以下将要介绍的开环与闭环控制方式、工艺过程控制方式、开环转矩控制方式、速度反馈转矩控制方式统称为常规控制方式,而把专用变频器或通过选件卡实现的为某个特定行业应用而采用的控制方式称为特殊控制方式。
二、控制方式典型应用1、开环与闭环速度控制方式对变频器控制而言,所谓开环就是变频器的运行输出频率只受频率给定值大小变化的影响,而没有与外部反馈信号作用建立数学关系或根本就不存在外部反馈信号。
可见开环控制方式在概念上是一种只顾“命令”而不顾“实际结果”的控制方式(之所以说是概念上,是因为现在有些变频器产品,诸如通过滑差补偿等参数的设定可以达到命令与结果之间有一定程度的关联),因此,开环速度控制方式的速度精度不够精确,对需要追求高精度速度准确性或实际速度追踪调节的控制应用场合,就需要采用闭环速度控制方式。
需要申明的是,我们在这里讲的开环与闭环都是站在变频器设备的角度而不是控制系统角度进行判定的。
比如,在我们经常看到的变频恒压供水系统中,那些通过数字PID仪表来设定压力给定值和接收现场压力变送器的实际压力反馈信号的控制方式,若站在控制系统角度,这个系统就是闭环控制方式,但若站在变频器角度看,在这里仍然被称为开环控制方式,因为对变频器而言它的运行频率给定来自PID仪表的输出,整个给定、反馈、调节等功能全部又PID仪表来完成的,变频器只是被作为一个驱动执行设备在使用。
1.1 开环速度控制方式● 问题1的提出假设有这样一个印刷业务用户,希望通过变频驱动实现对收卷过程的恒定线速度控制,具体要求如下:(1)启停操作和调速都在现场操作箱上进行,并可通过电位器在控制箱上调节收卷的线速度;(2)收卷电机的线速度要始终与牵引电机的线速度保持一致(放卷由刹车片控制,张力由张力架调节);(3)限定速度调节范围。
针对用户的机械设备和提出的这个需求,我们将其控制驱动对象分为2个部分:牵引辊道电机驱动和收卷筒电机的驱动。
● 问题1的分析首先,让我们看看用户对牵引电机控制的要求,针对用户的需求,可以把其中对牵引电机的需求收集为表2所示的具体子项,并将这些子项对应给出所需求的变频器功能。
很显然,按照表2中的参数,在牵引电机上只需要采用开环速度控制方式就可以满足用户对牵引电机变频驱动的要求。
同时,按照表2中的各项“需求对应的变频器功能”,我们也很容易去寻找到具备这样功能的变频器,那么,我们也就能相当轻松地完成用户对牵引电机的控制需求了。
当然,除了表2中的需要功能外,变频器的一些基本参数功能,诸如:电机参数、频率参数、加减速时间参数等,无论在什么样的控制方式应用系统中都是必不可少需要设置的。
表2 开环速度控制方式的功能需求与参数选择通过以上分析,可以得出如表2所示的分析结果。
再按照表2中的归类后的功能需求,逐个分解为对变频器某些特定的、具体的参数的设置。
1.2 闭环速度控制方式● 问题2的提出同问题1的提出,如图2(a),略。
● 问题2的分析首先,由于用户需要收卷电机的运行线速度与牵引电机保持一致,为达到这个目的,我们只要将牵引电机与收卷电机用同一个速度给定就可以实现这2台电机角速度的一致(当然,也可以将牵引电机实际运行速度的输出信号DC4~20mA或DC0~5V/10V作为收卷电机的速度给定信号,这2种方式的差异在于:前者为同步速率给定方式;而后者为主从随动给定方式,存在一定的响应延迟,具体差异分析,略);其次,由于收卷滚筒在运行过程中,随着纸张等物体被不断地缠绕在滚筒上,导致滚筒的半径在不断地增大,如果收卷电机的角速度保持不变,那么,收卷过程中的线速度也同样在不断地加快,为满足用户对收卷过程中线速度恒定的需求,必须想办法让收卷电机的角速度随滚筒半径的增长而降低,以实现线速度恒定的目的。
为此,需要一个检测线速度的传感器信号,以此来作为变频器的速度反馈,告诉变频器要做出角速度的实时调整。
我们在夹送导向辊上安装了编码器(不能安装在电机轴或收卷滚筒轴上,否则,编码器测出的信号就不是线速度反馈信号而是角速度反馈信号),以编码器的脉冲率来表示实际线速度的快慢。
这样对于2#变频器而言,它既有一个用电位器表示的给定速度,又有一个用编码器的脉冲来表示的实际速度反馈信号,因此,2#变频器就应该是一个闭环速度控制方式的应用案例。
通过以上对用户需求的分析,我们可以得出如表3所示的结果。
表3 闭环速度控制方式的功能需求与参数选择在表3中,我们略去了与闭环速度控制非直接相关的其它一些功能的列举,在实际应用中就像对基本参数的需求一样,同样需要对这些功能进行选择与相应参数的设置。
2、工艺过程闭环控制方式传统的V/F控制实际上是一种角速度的控制模式,而闭环速度控制是通过对实际角速度的检测的一种调节控制。
但是,在现实的许多应用场合,显然,我们并不只关心电机的速度,而可能更多地要关注生产工艺过程中的某些被控对象的参数测量值,这些参数包括:温度、压力、流量、液位等信号。
比如,在混配料系统中,我们可能需要关心某种配料的质量或流量,而这个量却并不直接与电机的速度成正比例或反比例关系,这是工艺闭环过程控制与上面所叙述的闭环速度控制的根本差别,当然,工艺过程闭环控制也是一种闭环控制,它关注的不是速度而是工艺过程的参数变量。
在诸如这样的一些应用场合,就需要我们采用工艺过程闭环控制方式。
● 问题3的提出假定有一个需要进行混配料比例控制的用户,他的配料A和配料B由各自的配料电机送入配料搅拌筒中进行混合均匀搅拌,其中,配料B有生产过程决定其送料的多少,而配料A需要根据配料B的变化始终保持在搅拌筒混合料中的比例恒定。
现要求对配料A的电机进行变频控制,以实现如下具体需求:(1)配料A的比例可以自由设定;(2)既使在配料B的量是变化的时候,配料A在混料搅拌筒中的比例也要维持在设定比例。
● 问题3的分析首先,用户对配料电机A的控制需求是要根据配料B的变化始终维持恒定的配料A所占比例的一种闭环控制方式,这个反馈信号是混料筒中的配料A所占的比例信号,它与电机的速度无关,因此,可以准确地定位这种控制需求为工艺过程闭环控制方式。
其次,用户要求配料比可以在生产过程中根据需要进行设定,为此,需要提供配料A所占比例的设定手段—电位器给定配料比方式。
椐此可以得到如表4所示的需求与对应功能。
表4 工艺过程闭环控制方式的功能需求与参数选择对比表4与表3,可以看见,他们之间的差异除了控制方式的选择区别外,还有一个最为明显的差异,那就是表4中作为控制对象的参考量与反馈值都是生产工艺过程中的参数(这样设定的参数与反馈的参数都更直接表达了生产过程状态,也更加直观明了),而不再是速度参数。
撇开这些表面上的差异,几乎完全可以用一个虚拟的闭环“速度”控制来实现。
从这个意义上讲,工艺过程闭环控制方式与闭环速度控制方式在本质上是没有差异的,它是闭环速度控制方式的延伸形式与变种应用。
3、开环转矩控制方式上面介绍的无论是开环与闭环速度控制,还是工艺过程闭环控制,其实质都还是变频器的矢量控制技术的一种应用。
矢量控制实现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励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量分别加以控制,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。
而转矩控制则是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。
和矢量控制不同,直接转矩控制不采用解耦的方式,从而在算法上不存在旋转坐标变换,简单地通过检测电机定子电压和电流,借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩,并根据与给定值比较所得差值,实现磁链和转矩的直接控制。
对交流电机的直接转矩控制(DTC)技术的引入,使得交流电机转矩特性像直流电机一样在应用中表现的“硬”起来了,因此,DTC可以说是变频器技术发展史上的又一个里程碑。
目前,在丹佛斯VLT2800/5000、ABB ACS6000、爱默生TD2000等产品中都有直接转矩控制功能。
开环转矩控制方式就是利用变频器本身对电机的转矩的控制来实现输出轴转矩的稳定控制,这种控制方式可广泛地应用在那些在运行过程中需要保持转矩恒定,不需要改变运行方向的场合,诸如:卷绕、挤压、皮带输送等相关行业应用。