第8章变频调速系统选择与操作课件.ppt

1、变频器原理与应用（第3版）第8章第8章 变频调速系统的选择与操作 8.1 变频器的选择变频器的选择 8.1.1 变频器电压等级的选择变频器电压等级的选择 国内外变频器制造商提供了多种电压等级的国内外变频器制造商提供了多种电压等级的产品，低压产品有产品，低压产品有200V、400V（380V）、）、440V、460V、480V、500V、525V、550V、575V、600V、660V、690V和和950V等系列。低等系列。低压产品中功率范围很大，电压型变频器目前最大压产品中功率范围很大，电压型变频器目前最大可做到可做到630kW，电流型变频器可以做到，电流型变频器可以做到6000kW。对于高（

2、中）压变频器，设有对于高（中）压变频器，设有2.3kV、3kV、4.16kV、6kV、10kV等电压等级。等电压等级。变频器原理与应用（第3版）第8章8.1.2变频器容量的选择变频器容量的选择 变频器的容量以千伏安（kVA）值表示，同时也标明它所适配的电动机功率（kW）值。变频器容量的选择主要依据以下几个方面。 1）根据原有的电动机功率。在大多数情况下，电动机功率已经确定，并且认为是合适的，选择变频器容量大于电动机功率的1.1倍即可。 2）根据电动机的实际功率。对于明显“大马拉小车”的电动机，可根据电动机实际负载功率的大小选择功率相当的变频器. 3）根据代换后的功率。 变频器原理与应用（第3版

3、）第8章8.1.3 依据电动机的类型选用变频器依据电动机的类型选用变频器 1.1.笼型电动机笼型电动机 1 1)依据负载电流选择变频器依据负载电流选择变频器 2 2)考虑低速转矩特性考虑低速转矩特性 3 3)考虑短时最大转矩考虑短时最大转矩 4 4)考虑容许最高频率范围考虑容许最高频率范围 2 2 绕线式异步电动机绕线式异步电动机 绕线式异步电动机采用变频器控制运行，绕线式异步电动机采用变频器控制运行，大多是对老设备进行改造，利用已有的电机。大多是对老设备进行改造，利用已有的电机。改用变频器调速时，可将绕线式异步机的转子改用变频器调速时，可将绕线式异步机的转子短路，去掉电刷和起动器。考虑电机输

4、出时的短路，去掉电刷和起动器。考虑电机输出时的温度上升的问题，所以要降低容量的温度上升的问题，所以要降低容量的1010以上。以上。应选择比通常容量稍大的变频器。应选择比通常容量稍大的变频器。变频器原理与应用（第3版）第8章 3 变频器专用电机变频器专用电机 普通电机是按工频电源下能获得最佳特性而设计的，普通电机是按工频电源下能获得最佳特性而设计的，所以使用通用变频器时，根据用途在特性、强度等方所以使用通用变频器时，根据用途在特性、强度等方面受到限制。因此，为变频器传动而设计的各种专用面受到限制。因此，为变频器传动而设计的各种专用电机已有系列化产品。电机已有系列化产品。 变频器专用电机的分类有以

5、下几种：变频器专用电机的分类有以下几种： 1) 在运转频率区域内低噪声、低振动。在运转频率区域内低噪声、低振动。 2) 在低频区内提高连续容许转矩在低频区内提高连续容许转矩(恒转矩式电机恒转矩式电机)。 3) 高速用电机。高速用电机。 4) 用于闭环控制用于闭环控制(抑制转速变动抑制转速变动)的带测速发电机的电的带测速发电机的电机。机。 5) 矢量控制用电机。矢量控制用电机。变频器原理与应用（第3版）第8章8.1.4 依据电动机的运行方式选择变频器依据电动机的运行方式选择变频器1一台变频器驱动一台电动机一台变频器驱动一台电动机 一台变频器驱动一台电动机，变频器的额定工作电流应满足一台变频器驱动

6、一台电动机，变频器的额定工作电流应满足 I 1.1 Im (8-1)式中式中 I 变频器的额定工作电流，变频器的额定工作电流，A； Im 电动机最大工作电流，电动机最大工作电流，A。详见电动机参数，该电流值与电。详见电动机参数，该电流值与电动机种类、极数等有关，当最大电流小于额定电流时取额定电流。动机种类、极数等有关，当最大电流小于额定电流时取额定电流。2一台变频器驱动多台电动机一台变频器驱动多台电动机1）n台电动机同时起动、停止，变频器工作电流台电动机同时起动、停止，变频器工作电流I应满足应满足 I 1.1IM (8-2)式中式中 IM n台电动机输出电流总和，台电动机输出电流总和，A。2）

7、先投入）先投入n1台，后投入台，后投入n2台，变频器工作电流台，变频器工作电流I应满足应满足 I (8-3)式中式中 Ist 电动机的起动电流，电动机的起动电流，A。12nM1 . 1nstII变频器原理与应用（第3版）第8章3）电动机周期性运行 多台电动机周期性地加速或减速，电流变化有一定的规律，则变频器的额定电流应满足 (8-4)式中 I1、I2、In 1周期内各电动机电流，A； t1、t2、tn 1周期内各电动机的运行时间，s； K 系数，通常取1.2。nnnttttItItIKI212211变频器原理与应用（第3版）第8章4）电动机非周期运行 变频器的工作电流取 I KIM (8-5)

8、式中 IM 电动机可输出的最大电流，A； K 系数，通常取1.05。变频器原理与应用（第3版）第8章3. 电动机快速加速或快速减速 在实际生产中为了提高效率，常常要求电动机在很短时间里骤加速和骤减速，此时变频器容量不能按常规方法确定，其功率要适当放大，否则会因瞬间峰值电流过大或持续过载而跳闸，致使变频器无法正常工作。容量需放大的倍数与加速时间或减速时间的长短有关，通常情况需放大23倍为宜。另外要求快速响应的变频调速系统，加速和减速时间也是越短越好，因此原则上都应以电动机的实际加速电流的大小来确定变频器的容量。同样，骤减速必须通过内置或外置与变频器容量相匹配的制动单元，以此获得足够大的制动电流来

9、实现。变频器原理与应用（第3版）第8章8.1.5依据负载的机械特性选择变频器依据负载的机械特性选择变频器 在电力拖动系统中，存在着两个主要转矩，一个是生产机械的负载转矩TL，一个是电动机的电磁转矩T。这两个转矩与转速之间的关系分别叫做负载的机械特性nf (TL)和电动机的机械特性nf (T)。由于电动机和生产机械是紧密相连的，它们的机械特性必须适当配合，才能得到良好的工作状态。 变频器原理与应用（第3版）第8章1 恒转矩负载变频器的选择恒转矩负载变频器的选择 (1)恒转矩负载特性 恒转矩负载是指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小无关的负载。带式输送机和起重机械都是恒转矩负载

10、的典型例子。 a) b) 图8-4 恒转矩负载的机械特性和功率特性 a) 机械特性 b) 功率特性变频器原理与应用（第3版）第8章 (2) 恒转矩负载的基本特点 1) 恒转矩 由于F和r都和转速的快慢无关，所以在调节转速nL的过程中负载的阻转矩TL保持不变，即具有恒转矩的特点： TL 常数 2) 负载功率与转速成正比 根据负载的机械功率PL和转矩TL、转速nL之间的关系，有： (8-7) (3) 恒转矩负载下变频器的选择 1）依据调速范围。 2）依据负载转矩的变动范围 。 3）考虑负载对机械特性的要求。 9550LLLnTP 变频器原理与应用（第3版）第8章2 恒功率负载变频器的选择恒功率负载

11、变频器的选择 恒功率负载是指负载转矩TL的大小与转速n成反比，而其功率基本维持不变的负载。属于这类负载的有： 1）各种卷取机械 2）轧机在轧制小件时用高速轧制，但转矩小；轧制大件时轧制量大需较大转矩，但速度低，故总的轧制功率不变。 3）车床加工零件，在精加工时切削力小，但切削速度高；相反，粗加工时切削力大，切削速度低，故总的切削功率不变。 a）机械特性 b)功率特性 图8-6 恒功率负载的机械特性和功率特性变频器原理与应用（第3版）第8章(1) (1) 恒功率负载的特点恒功率负载的特点 1）功率恒定 恒功率负载的力F必须保持恒定，且线速度v保持恒定。所以，在不同的转速下，负载的功率基本恒定：

12、PL = F v常数 2）负载阻转矩的大小与转速成反比 负载阻转矩的大小决定于： TL = F r (8-8)式中 F 卷取物的张力； r 卷取物的卷取半径。 根据负载的机械功率PL和转矩PL、转速nL之间的关系，有： (8-9)即，负载阻转矩的大小与转速成反比。LLL9550nPT 变频器原理与应用（第3版）第8章 ( 2) 恒功率负载变频器的选择 对恒功率负载，一般可选择通用型的，采用U/f控制方式的变频器。但对于动态性能有较高要求的卷取机械，则必须采用具有矢量控制功能的变频器。变频器原理与应用（第3版）第8章3 二次方律负载变频器的选择二次方律负载变频器的选择 二次方律负载是指转矩与速度

13、的二次方成正比例变化的负载，例如：风扇、风机、泵、螺旋桨等机械的负载转矩，机械特性和功率特性如图8-8所示。 a)机械特性 b)功率特性 图8-8 二次方律负载的特性 变频器原理与应用（第3版）第8章(1) 二次方律负载的特点二次方律负载的特点 二次方律负载机械在低速时由于流体的流速低，所以负载转矩很小，随着电动机转速的增加，流速增快，负载转矩和功率也越来越大，负载转矩TL和功率PL可用下式表示： (8-10) (8-11) 式中 T 0、P 0 分别为电动机轴上的转矩损耗和功率损耗； KT、KP 分别为二次方律负载的转矩常数和功率常数2LT0LnKTT30LPLnKPP变频器原理与应用（第3

14、版）第8章(2) 二次方律负载变频器的选择二次方律负载变频器的选择可以选用“风机、水泵用变频器”。这是因为：1) 风机和水泵一般不容易过载，所以，这类变频器的过载能力较低。为120，1min (通用变频器为150，1min)。因此在进行功能预置时必须注意。由于负载转矩与转速的平方成正比，当工作频率高于额定频率时，负载的转矩有可能大大超过变频器额定转矩，使电动机过载。所以，其最高工作频率不得超过额定频率。2) 配置了进行多台控制的切换功能。3) 配置了一些其他专用的控制功能，如“睡眠”与“唤醒”功能、PID调节功能。变频器原理与应用（第3版）第8章4 直线律负载变频器的选择直线律负载变频器的选择

15、 轧钢机和辗压机等都是直线负载。 1. 直线律负载及其特性 (1) 转矩特点。负载阻转矩TL与转速nL成正比： (8-12) (2) 功率特点。负载的功率PL与转速nL的二次方成正比。 （8-13） 式中， 和 直线律负载的转矩常数和功率常数。 LTLnKT2LPLLTL9550nKnnKPTKPK变频器原理与应用（第3版）第8章其机械特性曲线如图8-9所示。 a) 辗压机示意图 b) 机械特性 c) 功率特性 图8-9 直线律负载及其特性 变频器原理与应用（第3版）第8章 2变频器的选择 直线律负载的机械特性虽然也有典型意义但在考虑变频器时的基本要点与二次方律负载相同，故不作为典型负载来讨论

16、。变频器原理与应用（第3版）第8章5 特殊性负载变频器的选择特殊性负载变频器的选择 大部分金属切削机床属于混合特殊性负载。大部分金属切削机床属于混合特殊性负载。 (1)混合特殊性负载及其特性混合特殊性负载及其特性 金属切削机床中的低速段，由于工件的最大加工金属切削机床中的低速段，由于工件的最大加工半径和允许的最大切削力相同，故具有恒转矩性半径和允许的最大切削力相同，故具有恒转矩性质；而在高速段，由于受到机械强度的限制，将质；而在高速段，由于受到机械强度的限制，将保持切削功率不变，属于恒功率性质。保持切削功率不变，属于恒功率性质。变频器原理与应用（第3版）第8章特殊性负载特殊性负载机械特性和功率

17、特性则如图8-10所示。 a) 机械特性 b) 功率特性 图8-10 混合负载的机械特性和功能特性 变频器原理与应用（第3版）第8章 (2)变频器的选择变频器的选择 金属切削机床除了在切削加工毛坯时，负载大小金属切削机床除了在切削加工毛坯时，负载大小有较大变化外，其他切削加工过程中，负载的变有较大变化外，其他切削加工过程中，负载的变化通常是很小的。就切削精度而言，选择化通常是很小的。就切削精度而言，选择Uf 控控制方式能够满足要求。但从节能角度看并不理想。制方式能够满足要求。但从节能角度看并不理想。 矢量变频器在无反馈矢量控制方式下，已经能够矢量变频器在无反馈矢量控制方式下，已经能够在在05H

18、z时稳定运行，完全可以满足要求。而且时稳定运行，完全可以满足要求。而且无反馈矢量控制方式能够克服无反馈矢量控制方式能够克服Uf控制方式的缺控制方式的缺点。点。 当机床对加工精度有特殊要求时，才考虑有反馈当机床对加工精度有特殊要求时，才考虑有反馈矢量控制方式。矢量控制方式。变频器原理与应用（第3版）第8章8.1.6 变频器控制方式的选择变频器控制方式的选择 变频器控制方式的选择是依据电动机特性的以下几个主要指标。 1）机械特性的硬度。即负载的轻重改变时，转速的波动程度。当负载加大时，转速降落小，则说明机械特性硬，反之为机械特性软。 2）低频时带负载能力。即低频时，能否具有足够大的电磁转矩。 3）

19、起动转矩值。即起动时的转矩大小。 4）调速范围。 5）动态响应能力。 变频器原理与应用（第3版）第8章 风机、水泵等呈平方转矩特性的负载，一般没有动态响应能力的要求，可选用性能比较一般的变频器或直接选用专门用于风机、水泵的变频器。 车床、刨床等恒功率负载加工设备，从速度精度和动态要求出发，尽可能选用输出特性好的矢量控制型变频器。 传送带、运输机械、搅拌机、喂料机等恒转矩负载设备，应选择恒转矩输出的通用型变频频器（Uf 型、矢量控制型或直接转矩控制型均可，但后两种性能更优）。 起重机等位能负载设备，应选用转矩动态响应快，能经受负载冲击的变频器，通常是矢量控制型或直接转矩控制型变频器，当需要一台变

20、频器同时驱动多台电动机并实现转矩控制时，要选用直接转矩控制型变频器，因为矢量控制型变频器通常只允许带驱动一台电动机。 电动汽车、轨道车辆等用于牵引的场合，应该选择矢量控制型或直接转矩控制型变频器。变频器原理与应用（第3版）第8章8.2 8.2 变频调速系统的主电路及电器选择变频调速系统的主电路及电器选择 变频调速系统变频调速系统比较完整的主电路，如图比较完整的主电路，如图8-11所示。所示。 图8-11 森兰SB70G变频调速系统的完整主电路 变频器原理与应用（第3版）第8章8.2.1 8.2.1 断路器断路器 变频调速系统的主电路是指从交流电源到负载之间的电路变频调速系统的主电路是指从交流电

21、源到负载之间的电路 。1. 断路器的功能断路器的功能 1) 隔离作用隔离作用; 2) 保护作用保护作用2. 2. 断路器的选择断路器的选择 低压断路器的额定电流低压断路器的额定电流IQN应选：应选： IQN （1.3 1.41.4）IN （8-15）式中式中 IN 变频器的额定电流。变频器的额定电流。 在电动机要求实现工频和变频的切换控制的电路中，断路器应按电动机在在电动机要求实现工频和变频的切换控制的电路中，断路器应按电动机在工频下的起动电流来进行选择：工频下的起动电流来进行选择： IQN 2.5 IMN （8-16）式中式中 IMN 电动机的额定电流。电动机的额定电流。变频器原理与应用（第

22、3版）第8章8.2.2 8.2.2 电磁接触器电磁接触器 电磁接触器的功能是在变频器出现故障时切断主电源，并防止掉电及故障电磁接触器的功能是在变频器出现故障时切断主电源，并防止掉电及故障后的再起动。后的再起动。 图图8-15 电磁接触器电磁接触器 1) 1) 输入侧接触器的选择输入侧接触器的选择 I IKNKN I IN N （8-178-17） 2) 2) 输出侧接触器的选择输出侧接触器的选择 I IKNKN 1.1 1.1 I IMNMN （8-188-18） 3 3）工频接触器的选择）工频接触器的选择 工频接触器的选择应考虑到电动机在工频下的起动情况，其触点电流通常工频接触器的选择应考虑

23、到电动机在工频下的起动情况，其触点电流通常可按电动机的额定电流再加大一个挡次来选择。可按电动机的额定电流再加大一个挡次来选择。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.2.3 传感器传感器 传感器的定义是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。”它能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的输出，满足信息的传输、存储、显示、记录和控制要求。图8-16所示为霍尔电流传感器。 图8-16 霍尔电流传感器变频器原理与应用（第3版）第8章 1.传感器的种类传感器的种类 常用传感器的分类方法有以下四种： 1）按传感器的物理量分类 按传感

24、器的物理量可分为位移、力、速度、温度、流量和气体成分等传感器。 2）按传感器工作原理分类 按传感器工作原理可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅和热电偶等传感器。 3）按传感器输出信号的性质分类 按传感器输出信号的性质可分为：输出为开关量(“1”和“0”)的开关型传感器；输出为模拟量的模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。变频器原理与应用（第3版）第8章 4）按其用途分类 压力检测。压力传感器、触力传感器、微压传感器、压差传感器等； 温度检测。热电阻温度传感器、热电偶温度传感器等； 液位检测。光电式液位传感器、机械浮子液位传感器、伸缩液位传感器等； 电流检测。电磁式电流传感器、

25、霍尔磁平衡式电流传感器等； 速度检测。脉冲编码速度传感器、水磁发电速度传感器等； 位置检测。电位计位置传感器、编码器位置传感器等。变频器原理与应用（第3版）第8章 2.传感器选用的一般原则传感器选用的一般原则 1)根据测量对象与测量环境确定传感器类型。即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件加以考虑。 2)灵敏度的选择。通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声就容易混入，也

26、会被传感器放大，影响测量精度。 3)频率响应特性。传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量。 变频器原理与应用（第3版）第8章4)线性范围。传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。 5)稳定性。传感器投入使用后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。 6)精度。精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的个重要环节。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.2.4 8.2.4 输入交流电抗器输入交流电抗器 输入交流电抗器可抑制变频器输入电流的高次谐输入交流电抗器可抑制变频器输入电流的高次谐波，明显改善功率因数。输入交流电抗器为另购波，明

27、显改善功率因数。输入交流电抗器为另购件，在以下情况下应考虑接入交流电抗器：件，在以下情况下应考虑接入交流电抗器：变变频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为10101 1以上；以上； 同一电源上接有晶闸管变流器负同一电源上接有晶闸管变流器负载或在电源端带有开关控制调整功率因数的电容载或在电源端带有开关控制调整功率因数的电容器；器； 三相电源的电压不平衡度较大（三相电源的电压不平衡度较大（3%3%）；变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，这些高次谐波电流都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到这些高次谐波电流都

28、是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到0.750.75以下以下变频器的功率变频器的功率30kW30kW。 表表8-3 常用交流电抗器的规格常用交流电抗器的规格 变频器原理与应用（第3版）第8章8.2.5 8.2.5 电源滤波器电源滤波器 滤波器就是用来削弱较高频率的谐波电流，以防止变频器对其他设备滤波器就是用来削弱较高频率的谐波电流，以防止变频器对其他设备的干扰。滤波器主要由滤波电抗器和电容器组成的干扰。滤波器主要由滤波电抗器和电容器组成 。 a) a) 输入侧滤波器输入侧滤波器 b) b) 输出侧滤波器输出侧滤波器 c) c) 滤波电抗器的结构滤波电抗器的结构 图图8-18 8-18 无

29、线电噪声滤波器无线电噪声滤波器 各相的连接线在同一个磁心上按相同方向绕各相的连接线在同一个磁心上按相同方向绕4圈圈(输入侧输入侧)或或3圈圈(输出侧输出侧)构构成。需要说明的是：三相的连接线必须按相同方向绕在同一个磁心上，这成。需要说明的是：三相的连接线必须按相同方向绕在同一个磁心上，这样，其基波电流的合成磁场为样，其基波电流的合成磁场为0，因而对基波电流没有影响。，因而对基波电流没有影响。变频器原理与应用（第3版）第8章8.2.6 8.2.6 制动电阻及制动单元制动电阻及制动单元 制动电阻及制动单元的功能是当电动机因频率下降或重物下降制动电阻及制动单元的功能是当电动机因频率下降或重物下降(

30、(如起重如起重机械机械) )而处于再生制动状态时，避免在直流回路中产生过高的泵生电压。而处于再生制动状态时，避免在直流回路中产生过高的泵生电压。 1. 1. 制动电阻制动电阻R RB B的选择的选择 1 1）电阻值大小的选择）电阻值大小的选择 R RB B= =U UDHDH/2/2I IMNMNU UDHDH/ /I IMN MN （8-198-19）式中式中 U UDH DH 直流回路电压的允许上限值直流回路电压的允许上限值(V)(V)，在我国，在我国，U UDHDH600V600V。 2) 2) 电阻的功率电阻的功率P PB B （8-208-20）式中式中 修正系数。修正系数。 3)

31、常用制动电阻的阻值与容量的参考值。如表常用制动电阻的阻值与容量的参考值。如表8-4所示。所示。BDHBRUP/2变频器原理与应用（第3版）第8章 2. 制动单元VB 对于大容量的电动机在调速刹车时往往会产生较大的再生电能，采用制动电阻进行能耗制动就很不经济，常采用具有能量回馈功能的制动单元。 IPC-PF系列回馈制动单元，是采用加拿大技术生产的高性能回馈式制动单元，它可以把电机在调速过程中所产生的再生电能回馈到电网，无需再使用制动电阻，节能环保。该产品自带电抗器和噪声滤波器，可直接与电网驳接使用，保证变频器正常运行在最大节能状态。 一般情况下，只需根据变频器的容量进行配置即可。变频器原理与应用

32、（第3版）第8章8.2.7 8.2.7 直流电抗器直流电抗器 直流电抗器除了提高功率因数外，还可削弱在电源刚接通瞬间的冲击电流。直流电抗器除了提高功率因数外，还可削弱在电源刚接通瞬间的冲击电流。如果同时配用交流电抗器和直流电抗器，则可将变频调速系统的功率因数提高如果同时配用交流电抗器和直流电抗器，则可将变频调速系统的功率因数提高至至0.95以上。以上。 图图8-19 直流电抗器的外形直流电抗器的外形 表8-5 常用直流电抗器的规格变频器原理与应用（第3版）第8章 8.2.8 输出交流电抗器输出交流电抗器 输出交流电抗器用于抑制变频器的辐射干扰和感应干扰，还可以抑制电动机的振动。输出交流电抗器是

33、外选购件，当变频器的干扰严重时或电机振动时，可考虑接入。 交流输出电抗器的输出端通过电缆与电动机连接。电抗器的工作频率为变频器的PWM载波频率，因此交流输出电抗器可采用相当于1电压降(即1阻抗)或更低的电感量，就可达到抑制dudt的要求。电感量确切数值，还取决于电动机的参数和电缆类型和长度、变频器的开关频率、电动机的运行频率和系统的杂散参数，因此有必要向制造商提出。工程上也可以用简单估算的方法来确定输出电抗器的电感量L =5.25I (mH)，式中I为变频器额定电流(A)。变频器原理与应用（第3版）第8章8.3 8.3 变频器系统的控制电路变频器系统的控制电路 8.3.1 8.3.1 变频器控

34、制电路的主要组成变频器控制电路的主要组成 为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路。其主要任务是完成对逆变器开关器件的开关控制电路。其主要任务是完成对逆变器开关器件的开关控制和提供多种保护功能。控制方式有模拟控制和数字控制和提供多种保护功能。控制方式有模拟控制和数字控制两种。目前已广泛采用了以微处理器为核心的全数字制两种。目前已广泛采用了以微处理器为核心的全数字控制技术，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件完控制技术，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件完成各种控制功能，以充分发挥微处理器计算能力强和软成各种控制功能，以充分发挥微处理器

35、计算能力强和软件控制灵活性高的特点。件控制灵活性高的特点。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.3.2 8.3.2 正转控制电路正转控制电路 图图8-23 8-23 由继电器控制的正转运行电路由继电器控制的正转运行电路 变频器原理与应用（第3版）第8章8.3.3 8.3.3 正、反转控制正、反转控制 图图8-24 8-24 三位旋钮开关控制正、反转电路三位旋钮开关控制正、反转电路 变频器原理与应用（第3版）第8章 图图8-25 8-25 继电器控制的正反转电路继电器控制的正反转电路 变频器原理与应用（第3版）第8章8.3.4 8.3.4 升速与降速控制升速与降速控制 以森兰以森兰BT40BT4

36、0系列变频器为例，系列变频器为例，通过对频率给定方式的功能通过对频率给定方式的功能进行设定后，可使进行设定后，可使“X4”X4”和和“X5”X5”控制端子具有如下功能：控制端子具有如下功能： “ “X5-CMX5-CM”接通接通频率上升；频率上升； “ “X5-CMX5-CM”断开断开频率保持。频率保持。 “ “X4-CMX4-CM”接通接通频率下降；频率下降； “ “X4-CMX4-CM”断开断开频率保持。频率保持。 图图8-26 8-26 变频器升速、降速控制变频器升速、降速控制变频器原理与应用（第3版）第8章8.3.5 8.3.5 变频与工频切换的控制电路变频与工频切换的控制电路 图图8

37、-27 8-27 变频与工频切换的控制电路变频与工频切换的控制电路 变频器原理与应用（第3版）第8章8.4 8.4 变频器的程序控制变频器的程序控制 变频器的程序控制方式主要有两种：变频器的程序控制方式主要有两种：1 1用变频器的编程功能进行程序控制用变频器的编程功能进行程序控制 (1) (1) 基本要求的预置基本要求的预置 以森兰以森兰SB61SB61系列变频器为例，有：系列变频器为例，有：1) 1) 程控功能选择程控功能选择(F700)(F700)“0 0”程控功能无效；程控功能无效； “1 1”循环循环N N个周期后停止；个周期后停止； “2 2”循环循环N N个周期后，个周期后，以第以

38、第1515挡频率运行；挡频率运行； “3 3”连续循环运行；连续循环运行； “4 4”程序控制优先；程序控制优先；2) 2) 计时单位选择计时单位选择(F701)(F701)“0 0”计时单位为计时单位为s s； “1 1”计时单位为计时单位为minmin。(2)(2)各程序段的预置各程序段的预置1) 1) 运行时间运行时间 功能码如功能码如F703F703、F705F705、F707F707等。等。2) 2) 运行频率运行频率 第一程序的频率为多挡转速的第一挡运行频率第一程序的频率为多挡转速的第一挡运行频率(F616)(F616)、第二程序的、第二程序的频率为多挡转速的第二挡运行频率频率为多

39、挡转速的第二挡运行频率(F617)(F617)，以此类推。，以此类推。3 3）运行方向及加减速时间）运行方向及加减速时间 功能码如功能码如F704F704、F706F706、F708F708等。等。2. 2. 多挡转速控制电路多挡转速控制电路几乎所有的变频器都具有多挡转速的功能，各挡转速间的转换是由外接开关几乎所有的变频器都具有多挡转速的功能，各挡转速间的转换是由外接开关的通断组合来实现的。三个输入端子可切换的通断组合来实现的。三个输入端子可切换8 8挡转速挡转速( (包括包括0 0速速) )。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.5 8.5 外接给定电路外接给定电路 8.5.1 8.5.1

40、频率给定信号的种类和电路频率给定信号的种类和电路 1. 1. 数字量给定方式数字量给定方式 （1 1）面板给定）面板给定 （2 2）通讯接口给定）通讯接口给定 2. 2. 模拟量给定方式模拟量给定方式 （1 1）电位器给定）电位器给定 （2 2）直接电压）直接电压( (或电流或电流) )给定给定 由外部仪器设备直接向变频器的给定端输出电压或电流信号，端子由外部仪器设备直接向变频器的给定端输出电压或电流信号，端子“VRFVRF”为为给定电压信号输入端，端子给定电压信号输入端，端子“IRFIRF”为给定电流信号输入端。为给定电流信号输入端。 变频器原理与应用（第3版）第8章 8.5.2 选择给定方

41、法的一般原则选择给定方法的一般原则 在选择给定方法时应优先选择面板给定方法，因为面板给定不需要外部接线，方法简单，频率设置精度高。 在实际工程应用中，当受连接线长度的限制时则可选择外部给定方法，此时应优先选择数字量给定。因为数字量给定时频率精度高，抗干扰能力强。 如果选择模拟信号给定方式时应优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中不受线路电压降、接触电阻、杂散的热电效应及感应噪声的影响，抗于扰能力较强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。变频器原理与应用（第3版）第8章8.5.3 8.5.3 频率给定线频率给定线 1 1频率给定线的定义频率给定线的定义

42、 由模拟量进行外接频率给定时，变频器的给定频率由模拟量进行外接频率给定时，变频器的给定频率f fx x与与给定信号给定信号x x之间的关系曲线之间的关系曲线f fx x = = f f( (x x) )，称为频率给定线。，称为频率给定线。 2 2基本频率给定线基本频率给定线 在给定信号在给定信号x x从从0 0增大至最大值增大至最大值x xmaxmax的过程中，给定频率的过程中，给定频率f fx x线性地从线性地从0 0增大到增大到f fmaxmax的频率给定线称为基本频率给定线。的频率给定线称为基本频率给定线。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.6 8.6 变频器与变频器与PLCPLC的联

43、结的联结8.6.1 PLC概述概述1PLC的分类（1）根据容量分类 PLC的容量主要是指PLC的输入输出(IO)点数。按照PLC的输入输出点数可将PLC 分为微型(64点及以下)、小型(64256点)、中型(2562 048点)、大型(2 048点以上)四种。（2）按结构形式分类 按结构形式不同，PLC可分为整体式结构和模块式结构两类。变频器原理与应用（第3版）第8章2可编程序控制器的基本结构 PLC实质是一种工业控制计算机，它的组成基本上与微机系统相同，从硬件结构上看，一般由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(IO)接口、电源、编程器等五部分组成。变频器原理与应用（第3版）第8章3PLC

44、的程序设计 PLC控制系统是以程序形式来体现其控制功能的，一般是将硬件设计和软件设计同时进行，在程序设计上，可分为以下几个步骤：1)确定被控制系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。2)分配输入输出设备，即确定哪些外围设备是送入到PLC的信号，哪些外围设备是接收来自PLC的信号，并将PLC输入输出口与之对应进行分配。3)设计PLC梯形图，梯形图要按照正确的顺序编写，并要体现出控制系统所要求的全部功能及其相互关系。4)将梯形图符号编写成可用编程器键入PLC的指令代码。5)通过编程器将上述程序指令键入PLC，并对其进行编辑。6)调试并运行程序(模拟和现场)。7)保存已完成的程序。变频器原理与应用（

45、第3版）第8章 8.6.2 PLC8.6.2 PLC与变频器联结时注意的问题与变频器联结时注意的问题 1. 1. 开关指令信号的输入开关指令信号的输入 PLCPLC通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件元器件( (如晶体管如晶体管) )与变频器连接，获取运行状态指令。与变频器连接，获取运行状态指令。 2. 2. 数值信号的输入数值信号的输入 变频器中也存在一些数值型变频器中也存在一些数值型( (如频率、电压等如频率、电压等) )指令信指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种，数字输入多采号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种，数字输入

46、多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来设定；模拟输入则用变频器面板上的键盘操作和串行接口来设定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常是通过通过接线端子由外部给定，通常是通过0 010V10V（或（或5V5V）的）的电压信号或者电压信号或者0 0（或（或4 4）20mA20mA的电流信号输入。的电流信号输入。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.6.3 8.6.3 PLCPLC与变频器联结实现多挡速控制与变频器联结实现多挡速控制 例：某机床有例：某机床有8 8挡转速挡转速(0(0挡转速为挡转速为0)0)，由手柄的，由手柄的8 8个位置来控制，采用个位置来控制，采用PLCPLC控制是比较方便的

47、。控制是比较方便的。 变频器原理与应用（第3版）第8章8.7 8.7 变频器变频器“1 1控控X”X”切换技术切换技术 “1“1控控3”3”供水电路原理图供水电路原理图 图图8-38 BT12S8-38 BT12S系列变频器系列变频器“1 1控控3”3”供水电路原理图供水电路原理图变频器原理与应用（第3版）第8章 图图8-388-38中，中，以成都森兰以成都森兰BT12SBT12S系列变频器为例，在进行多台切换控制时，系列变频器为例，在进行多台切换控制时，须附加一块继电器扩展板，以便控制线圈电压为交流须附加一块继电器扩展板，以便控制线圈电压为交流220V220V的接触器。的接触器。接触器接触器

48、1KM1KM1 1用于接通变频器的电源，用于接通变频器的电源，接触器接触器1KM1KM2 2、2KM2KM2 2、3KM3KM2 2分别用于将各台水泵电分别用于将各台水泵电动机接至变频器；接触器动机接至变频器；接触器1KM1KM3 3、2KM2KM3 3、3KM3KM3 3分别用于将各台水泵电动机直接分别用于将各台水泵电动机直接接至工频电源。接至工频电源。目标信号可通过操作面板的功能按键设置，或使用目标信号可通过操作面板的功能按键设置，或使用电位器电位器RPRP设置。远传压力表的反馈信号设置。远传压力表的反馈信号SPSP接在变频器的接在变频器的VPFVPF端子端子 。 BT12SBT12S在对

49、在对“1 1控控3 3”在进行功能预置时，除常规的功能外，还须专门针对在进行功能预置时，除常规的功能外，还须专门针对1 1台变台变频器控制频器控制3 3台水泵设定如下功能：台水泵设定如下功能： 1) 1) 电动机台数电动机台数 ( (功能码：功能码：F53) F53) 本例中，预置为本例中，预置为“2 2”(1(1控控3 3模式模式) )； 2) 2) 启动顺序启动顺序 ( (功能码：功能码：F54) F54) 本例中，预置为本例中，预置为“0 0”(1#(1#机首先启动机首先启动) )； 3) 3) 附属电动机附属电动机 ( (功能码：功能码：F55) F55) 本例中，预置为本例中，预置为

50、“0 0”( (无附属电动机无附属电动机) ) ； 4 4）换机间隙时间）换机间隙时间 ( (功能码：功能码：F56) F56) 根据电动机的容量大小来设定，根据电动机的容量大小来设定，容量越容量越大，时间越长。一般情况下，大，时间越长。一般情况下，0.5s0.5s已经足够；已经足够； 5) 5) 切换频率上限切换频率上限( (功能码：功能码：F57) F57) 通常，以通常，以494950Hz50Hz为宜。为宜。 6) 6) 切换频率下限切换频率下限( (功能码：功能码：F58) F58) 在多数情况下，以在多数情况下，以3030 35Hz35Hz为宜。为宜。 变频器原理与应用（第3版）第8