变频器的调速控制

变频调速器分析

变频器原理图

变频器主要由模块，CPU控制板，电源驱动板组成。

L1为进线电抗器，一般需外接，L2为直流电抗器，大部份变频器需要外接，象施耐德，

丹佛斯变频器都内置了直流电抗器。

PM1为整流模块，PM2为逆变模块，一般小功率变频器是将整流和逆变整合在一起，

大功率变频器整流和逆变都是分开的，功率越大电流越大，因为单一的整流和逆变的电流有

限，所以整流和逆变可以并联使用。PM3是制动晶体，15KW以下的变频器都内置制动晶

体，外接一个制动电阻就能做能耗制动。

C1，C2是滤波电容，变频器功率越大，电容的容量就越大，滤波电容的耐压一般是4

50V，因为380V级的变频器整流滤流后的电压是600V，所以可以将两个耐压为450V的滤 波电容串联使用，总的耐压就可以达到900V。

R1是启动电阻，它的作用是在上电的时候限制滤波电容的充电电流，当电容充电完成

后接触器K1动作，R1被旁路。 R2和R3的作用有两个：一是作放电电阻，关机后将电容上的电尽放放掉，另一个是

均压，保持滤波电容上的电压相等。

CT是霍尔电流互感器，比如台安变频器的互感器型号是HY-15P，它的含义是通过互

感器初级电流为0-15A时互感器的输出电压是0-4V。互感器也有输出电流型的。大部份变

频器都是用的霍尔电流互感器，象西门子，华为等变频器用的是另一种检测方法，在输出U，

V，W分别串联一个小电阻，通过检测电阻上的压降来检测电流。

SA1-SA3是进线压敏电阻，可以抑制瞬态过电压，起到保护变频器的作用。

T1是380V/220V电源变压器，小功率变频器的风扇都是12V或24V供电的，电源取

自开关电源部份，大功率变频器的风扇是220V的，所以加了个变压器转换一下。

电源驱动板的作用：一是提供变频器所有的供电电源，二是将控制板的IGBT驱动信号

进行隔离放大。

控制板相当于变频器的大脑，通过操作面板做人机对话，实现各种控制功能。

变频器调速方式的快速转换

涂道发

大型生产装置的自动化水平较高，在正常情况下其电机的起动、停止和调速均由

DCS系统控制，而在生产装置发生事故，尤其是DCS系统发生事故时往往又需要手动操作，这就要求变频调速控制系统能迅速在手动和自动状态下切换。附图是以富士FBEP41C5000G9S系列变频器为例设计的控制系统。

手动操作系统和 DCS操作系统的切换由转换开关 SA实现，该转换开关安装在现场操作柱上，共有自动、手动、停止二档。当开关放在手动位置时，按下按钮SST，接触器K合上，变频器U送电，此时U应设置在面板键操作状态，由RUN、STOP键起动和停止U，由 V、八健实现调速；当转换开关SA放在停止位置时，K失电，U处于停电状态；SA放在自动位置时，中间继电器 KM带电，KM的辅助触点接通U的X4—CM端子和FWD—CM端子，前者将U强制在电流输入信号有效的端子操作状态，后者起动U正转，此时U接收DCS系统发出的4—20mA调速信号进行调速运行，面板操作无效。至此，U的控制状态转换完成。

《电世界》2001年第一期

变频器的控制方式及应用选型

核心提示：变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（M

变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管）的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频（PWM－VVVF）调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。

2变频器控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交?直?交电路。其控制方式经历了以下四代。

2.1U/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。

- 1 - 变频调速技术在矿山中的应用

一、概述

矿山按产品类型可分为煤矿、金属矿和非金属矿等;按采掘方式可分为露天开采和地下开采两大类。本文主要介绍变频调速器在金属矿山中的应用的现状和应用前景，对煤矿亦有参考价值，因为露天煤矿和露天金属矿开采方式和生产设备基本相同，地下矿山除需要考虑设备的防爆问题外，大部分生产设备也与金属矿大同小异。露天采矿和地下采矿所用的生产设备有很大不同。

露天矿山是以大型设备为主要特点，要求优良的电气传动系统，以保证这些大型设备的高效率运行。露天矿山的这些大型设备包括用于穿孔的牙轮钻机，用于装载矿、岩石的电铲(挖掘机)，用于运输矿、岩石的大型汽车等。它们都要求电气传动系统具有良好的调速性能，目前这些大型设备大多采用直流调速传动系统。

地下矿山生产较露天矿复杂。由于井下生产的空间窄小，使生产设备环境潮湿、阴暗，粉尘大、噪音大、振动大、并有塌方的危险，工作条件十分恶劣。因此，井下生产设备的体积受限，这些设备以小型化为主，体积小、重量轻，对电气传动的要求不高。但提升、排水、通风、压气等固定设 - 2 - 备是地下矿山的要害部门，也是耗电大户，因此，这些设备的安全运行和节能就显得至关重要。因此，在矿山应用变频调速技术对于提高矿山生产设备的效率，节约电能都是至关重要的。

本文主要介绍目前矿山应用变频器的状况，矿山设备对电气传动的特殊要求，以及如何正确地选用变频器等。

二、变频器在露天矿山设备中的应用

1、 电铲

电铲用于装载矿岩，其工作条件非常恶劣，特别是在爆破不好的情况下挖根底作业，经常出现过大的冲击载荷，甚至堵转。因此，电铲对电气传动系统就有较高的要求:要求电气传动系统的机械特性曲线的包络面积大，有足够的有用功率;要求有良好的调速性能，能四象限运行，能快速地进行加、减速和反转，动态响应速度快;要求系统制动性能好，并能回收能量;要求系统运行可靠，维修方便等。由于电铲对电气传动系统的这些特殊要求，所以，我国电铲目前应用的电气传动系统主要还是直流传动系统。