变频技术的原理与功能应用.ppt

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1、变频器基础知识交流LTTL13142008-09-01提纲变频器的发展和主要相关技术变频器的主要构成及其工作原理变频器各种功能和应用变频器的发展和主要相关技术第一节：变频器的发展和主要相关技术电气传动系统概述以交流（直流）电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流（直流）电气传动系统，也称交流（直流）电气拖动系统。大致构成中间传动机构交流电源输入终端机械交流电机直流调速装置直流输出皮带轮、齿轮箱等直流电机交流调速装置交流输出执行机构变频器变频器的发展和主要相关技术变频器的工作原理我们知道，交流电动机的异步转速表达式位：n＝60f(1－s

2、)/p(1)其中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。由公式(1)可知，电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系，因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整P)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整s)和变频调速(调整f)等。而我们现在运用最广泛的就是变频调速，由转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性

3、能的调速手段。交流电动机的同步转速表达式位：n＝60f/p故也可以用变频调速。变频器的发展和主要相关技术变频器的发展史变频器相关技术（即发展基础）电力电子技术半导体功率器件从GTO（门极可关断晶体管）、GTR（大功率晶体管）、BJT（双及型晶体管）、MOSFET（金属氧化硅场效应管）到今天的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的实用化，使得开关高频化的PWM技术成为可能。微处理器技术随着微电子技术的发展，数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高，这使得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。目前适于交流传动系统的微处理器有单片机

4、、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC)等。现在又出现了多个CPU协同工作：管理，核心，键盘，上位机等。核心控制算法的实时完成、功率器件驱动信号的产生以及系统的监控、保护功能都可以通过微处理器实现，为交流传动系统的控制提供很大的灵活性，且控制器的硬件电路标准化程度高，成本低，使得微处理器组成全数字化控制系统达到了较高的性能价格比。控制理论的不断进步应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论。网络技术局域网，

5、互联网，远程监控；ProfibusBUS,Interbus-S,DeviceNET,I/OInterface变频器的发展和主要相关技术变频器控制方式的发展变频器的发展和主要相关技术V/F控制空间矢量调制矢量变换控制变结构控制直接转矩控制人工智能控制变频技术在以下几个方面得到发展：1、网络智能化2、专门化和一体化3、环保无公害4、适应新能源V/F控制及U/f=C的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

6、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。电压空间矢量(SVPWM)控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消

7、除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。变频器的发展和主要相关技术矢量控制变频器的发展和主要相关技术1）基本思想(1)对直流电动机的分析在变频调速技术成熟之前，直流电动机的调速特性被公认为是最好的。究其原因，是因为它具有两个十分重要的特点:(a)磁场特点它的主磁场和电枢磁场在空间是互相垂直的，如图(a)所示;(b)电路特点它的励磁电路和电枢电路是互相独立的，如图(b)所示。在调节转速时，只调节其中一个电路的参数。2）变频器的矢量控制模式仿照

8、直流电动机的控制特点，对于调节频率的给定信号，分解成和直流电动机具有相同特点的磁场电流信号i*M和转矩电流信号i*T，并且假想地看作是两个旋转着的直流磁场的信号。当