变频调速器系统培训教材.doc

变频调速器系统培训教材 上海川丰自动化设备有限公司 地址：上海市浦东新区茂兴路86号仁恒广场4座9C 电话：021 传真：021 邮编：200127 培训提纲 变频器的基本原理 异步电动机的基本原理 交流电机弱磁调速的概要 V/F 矢量控制调速方式 安川变频器的结构形式 1．一般变频器的基本构成与功能 2．安川变频器主回路及控制回路构成 3．维修注意事项 4．参数设置说明（参见用户手册） 5．常见故障分析及处理 6．维修与保养 三．安川吊机用PLC 1．CP-316H PLC特点及主要性能指标 2．CP-316H.CP-317.指令简介 3．安川DWG梯形图构成 四．安川RTG岸桥系统程序说明 1．HL主要程序说明 2．故障检测系统 五．CP-717编程软及编程器的使用方法 变频器的基本原理 异步电动机的调速原理 异步电动机的同步转速,也即旋转磁场的转速为: 异步电动机的轴转速为: s称为异步电动机转差率: 可见,改变电动机定子侧供电电源频率f1 ,即可以改变其同步转速,实现无级调速的目的。 异步电机调速时，希望尽量保持主磁通Φm 不变： 磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电机负载能力下降。 磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电流的负载分量，电机负载能力下降。 主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势产生的，保持磁通恒定的方法： 三相异步电动机定子每相电动势的有效值为： N1～定子相绕组有效匝数 Φm ～每极磁通量(Wb). 可见, 是由E1和f1共同决定的,对E1和f1进行适当的控制,就可以使Φm 保持最佳额定值不变。 交流电动机弱磁调速的概念 基频以下的恒磁通变频调速 由上节分析可知,基频(电机额定频率)以下调速时,为保证电机负载能力,应尽量保持主磁通Φm 不变,这就要求在降低供电电源频率f1的同时,也应降低感应电动势E1,使E1/f1等于常数,这种恒磁通控制属于恒转矩控制方式。 由于感应电动势E1难于检测和直接控制，且当E1和f1值较高时，定子漏阻抗压降相对较小，可近似认为E1/f1≈v1/f1。因此，按恒定比例控制v1/f1，即可以达到恒磁通目的。 基频以上的弱磁调速 由于V1受电机额定电压限制不能继续升高，只能通过减小来获得基频以上的调速特性，这种定子电压不变，而减小 Φm 的调速区段 称为弱磁调速，也叫恒功率调速。此时随着速度的不断升高，电机输出转矩是在逐渐减小的。 v/f、矢量控制调速原理 以上分析的调压又调频的方法称为VVVF(Variable Voltage Variable Frequency). v/f控制基本实现方法 PWM脉冲宽度调制方式(Pulse Width Moduiation) 利用参考电压UR与载频三角波UC互相比较，来决定主功率器件的导通时间，实现调压。脉冲宽度调制是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制，达到调节输出脉冲度的一种方法。 2〕v/f控制方式的缺点 v1 v1 Φm v1N 0 f1 f1N f1 在低频时，由于V较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不在能忽略。②当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。③最大转矩随着f1的降低而减少。 尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为v/f控制的下限频率应不小于0.3HZ。 矢量控制 由于v/f控制是基于异步电动机的静态数学模型，因此，其动态指标不高，对于轧钢、造纸等行业，还需要高品质动态指标的控制方式。 矢量控制是根据交流电动机的动态数学模型，利用坐标变换手段，将电机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电流的大小、频率及相位进行适当的控制，可实现矢量分解及控制。 4〕IGBT功率器件的迅速发展，使得变频器的诸优越性能得以实现。 IGBT电于其开关损耗低，可使载波频率大幅度提高到20K左右。 使电机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和电机内部因脉动而造成的损耗。③IGBT为压控器件，门极触发功率很小，使驱动回路简单及体积小。④由于开关频率高，di/dt、dv/dt、通态电阻、阻断电流（漏电流）等内部参数差异小，容易实现并联扩容。 四种控制模式的特点 控制模式 V/f控制 带PG v/f控制 开环矢量控制 闭环矢量控制 控制模式 电压/频率控制(Open loop) 电压/频率控制带