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Page1资源资源资源资源整流回整流回整流回整流回馈单馈单馈单馈单元元元元、、、、公用直流母公用直流母公用直流母公用直流母线变频调线变频调线变频调线变频调速系速系速系速系统简图统简图统简图统简图整流回整流回整流回整流回馈单馈单馈单馈单元元元元、、、、公用直流母公用直流母公用直流母公用直流母线变频调线变频调线变频调线变频调速系速系速系速系统简图统简图统简图统简图Page4电铲电铲电铲电铲电铲电铲电铲电铲上位人机界面上位人机界面上位人机界面上位人机界面+PLC+PLC+PLC+PLC现场总线现场总线现场总线现场总线+AFE+AFE+AFE+AFE变频传动变频传动变频传动变频传动人机界面人机界面人机界面人机界面2#2#2#2#提升提升提升提升1#1#1#1#提升提升提升提升2#2#2#2#AFEAFEAFEAFE1#1#1#1#AFEAFEAFEAFE司机室司机室司机室司机室ET200ET200ET200ET200回转回转回转回转推压推压推压推压MPIMPIMPIMPIPSPSPSPSCPUCPUCPUCPUDPDPDPDPPLCPLCPLCPLCPROFIBUSDPPROFIBUSDPPROFIBUSDPPROFIBUSDP（（（（通讯线通讯线通讯线通讯线））））司机室司机室司机室司机室AFEAFEAFEAFE整流回馈单元整流回馈单元整流回馈单元整流回馈单元逆变器逆变器逆变器逆变器推压推压推压推压编码器编码器编码器编码器提升提升提升提升编码器编码器编码器编码器Page5变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理什么是变频器什么是变频器什么是变频器什么是变频器变频器是由将三相工频电源变换成直流的整流器和将直流变成电压可变的逆变器组成，进行三相鼠笼或感应电机调速控制的装置。变频器是通过改变交流电机电源的频率及电压来实现调速的：电机实际转速电机实际转速n=60f(1n=60f(1--s)/ps)/p其中其中ff为频率，为频率，pp为电机级对数，为电机级对数，ss为转差率。为转差率。异步电机调速方法有：1.变级调速：改变电机级对数p2.变转差率调速：调压调速；转子串电阻；串级调速（改变转差电压）3.变频调速：改变频率fPage6变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器主电路变频器主电路变频器主电路变频器主电路给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。6SE70系列变频器主电路如下图所示，是典型的交直交电压型变频器。其主电路由三部分组成:将工频电源变换成直流功率的整流器，吸收在整流器和逆变器产生的电压脉动的滤波电路，以及将直流功率变换成交流功率的逆变器。另外，异步电动机需要制动时，有时要附加制动电路。Page7变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理整整整整流流流流器器器器DC环环环环节节节节逆逆逆逆变变变变器器器器3Φ电电电电源源源源C+-Isolation-VectorUnitsPWM控控控控制制制制器器器器用用用用户户户户界界界界面面面面CIsolation-BasicUnitsPage8变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理整流器整流器整流器整流器6SE70系列变频器尺寸规格为A-F采用二极管整流桥，尺寸规格为GX、FX采用晶闸管整流桥，它把工频电源变换为直流功率。整流得到的直流母线电压为：Ud=1.35×UINＵIN：三相工频电源的有效值；变频器的整流器其功率方向不可逆，无法进行再生运转。为了实现能量对输入电源侧的回馈，需要一组IGBT或两组反并联晶闸管整流器构成可逆整流器，实现功率方向的可逆。Page9变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压脉动。为了抑制电压波动，采用电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有裕量，可以省去直流电抗器采用简单的滤波电路。6SE70系列变频器不需要安装直流电抗器滤波。Page10变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理逆变器逆变器逆变器逆变器同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以确定的时间使6个IGBT器件导通、关断就可以得到三相交流输出，如下图所示，任意两相之间的电压波形是一些幅值相同宽窄不同的脉冲列。OtuABPage11变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理制动电路制动电路制动电路制动电路异步电动机在再生制动区域使用时（转差率为负），再生能量存储于滤波电路中的电容器中，使直流母线电压升高。一般说来，由机械系统（含电动机）惯量积蓄的能量比电容器存储的能量大，需要快速制动时，可以用可逆整流器向电源反馈电能或通过设置制动电路（由开关和电阻组成）把再生功率消耗掉，以免直流母线电压上升。Page12变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理6SE70变频器分类变频器分类变频器分类变频器分类变频器变频器变频器变频器：：：：进交流进交流进交流进交流、、、、出交流出交流出交流出交流整流器整流器整流器整流器：：：：进交流进交流进交流进交流、、、、出直流出直流出直流出直流逆变器逆变器逆变器逆变器：：：：进直流进直流进直流进直流、、、、出交流出交流出交流出交流*整流器经常与逆变器一起整流器经常与逆变器一起整流器经常与逆变器一起整流器经常与逆变器一起完成交流电机的控制完成交流电机的控制完成交流电机的控制完成交流电机的控制变频器变频器变频器变频器Converter整流器整流器整流器整流器Rectifier逆变器逆变器逆变器逆变器inverter6脉冲整流器脉冲整流器脉冲整流器脉冲整流器6P-RectifierAFE整流器整流器整流器整流器AFE－－－－Rectifier整流单元整流单元整流单元整流单元Rectifier整流整流整流整流/回馈单元回馈单元回馈单元回馈单元Rectifier/Regenerative12脉冲整流器脉冲整流器脉冲整流器脉冲整流器12P-Rectifier两台两台两台两台6PRectifier并联并联并联并联Page13变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理单电机传动是分别由电源供电的变频器，驱动一台或一组具有调速功能的电动机。优点：优点：变频器的运转不受其它变频器和逆变器的影响，独自控制与之相连接的一台或一组电动机。因此单电机传动可通过控制器独自启动运行或停止运行。当多电机传动时，使用接到直流电压母线上的逆变装置。直流电压母线由交流三相电网通过整流单元，整流/回馈单元或AFE变流器供电。优点：优点：·如果有传动装置工作于发电状态时，可通过中间回路进行能量交换·如果有时出现很大的发电功率时，如所有传动装置同时停车时，则可以采用一个附加的总制动单元·同单台变频器传动比较，它有较小的安装尺寸，因为网侧元件，如熔断器，接触器和开关，及网侧进线电抗器等可以集中采用一次····单电机传动单电机传动单电机传动单电机传动····多电机传动多电机传动多电机传动多电机传动Page14变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理书本型装机装柜型2.2-37kW45-400kW柜式可到可到可到可到6000KWSIEMENS6SE7016-1EA30WR2,2kWNr.467321SIMOVERTSC输出范围及结构形式输出范围及结构形式输出范围及结构形式输出范围及结构形式Page15变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理成柜示意图成柜示意图成柜示意图成柜示意图Page16变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理典型配置典型配置典型配置典型配置Page17变频器控制方式变频器控制方式变频器控制方式变频器控制方式变频器对电机的调速控制，是针对电机自身的特性、负载机械的特性、运行速度对变频器的输出电压（电流）、频率进行最优控制。伴随着现代控制理论的应用发展，变频器控制方式大体有三种：变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理Page18V/FV/FV/FV/F（（（（恒压频比恒压频比恒压频比恒压频比））））控制控制控制控制V/F控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率、功率因数不下降。保持磁通恒定保持磁通恒定保持磁通恒定保持磁通恒定U1U1U1U1≈≈≈≈E1=4.44f1w1k1E1=4.44f1w1k1E1=4.44f1w1k1E1=4.44f1w1k1φφφφ→→→→U1/f1=C1U1/f1=C1U1/f1=C1U1/f1=C1φφφφM=CmM=CmM=CmM=CmффффI2cosI2cosI2cosI2cosψψψψ从以上两公式可以作如下分析:U1不变时,f1↑→φ↓→M↓U1不变时,f1↓→φ↑→磁路饱和→铁损增加,绕组过分发热功率因素降低故,只调节f不行,需同时调节U1和f1才可以保持磁通的恒定.保持电压为额定值保持电压为额定值保持电压为额定值保持电压为额定值在额定频率以上调速，受到电机绕组绝缘强度的限制，定子电压不可能与频率成比例地升高，只能保持在额定电压，此时气隙磁通将随频率的升高而反比例地下降，进入弱磁调速范围。这种控制属于开环控制，控制方式比较简单，多用于节能型变频器，如风机、泵类机械的节能运转及生产流水线的工作台等。V/F控制的主要问题是低速性能较差，需要采用定子电压补偿措施，以提高电动机在低频时转矩输出。通常把定子电压补偿称之为转矩提升。变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理Page19变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理为了确保电动机在低频运行时，反电动势和频率之比保持不变，真正实现Φ=常数，适当提高U/f比，使KU＞Kf，从而使转矩得到补偿，提高电动机在低速时的带负载能力。如图中之曲线②所示(曲线①是KU＝Kf的U/f线)。这种方法称为转矩补偿或转矩提升，这种控制方式称为v/f控制。P318选择提升模式：0=电流提升；1=电压提升（默认）。P319：提升电流P325：提升电压提升电流/电压都在自动参数设定（P115=1,2）过程中自动计算。根据不同的负载，可以通过P330选择：P330=0：线性特性（恒转矩特性）P330=1：抛物线特性（用于风机、水泵等）Page20变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理变频器基本原理矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制在DC电机中,磁场是一个独立的绕组产生(激磁绕组)因此电机电枢电流和磁通电流可以单独控制.在AC电机中,定子绕组电流包含励磁和转矩部分，因此很难单独控制电机的力矩和磁通.仅仅控制电流幅值，不能实现电机的力矩和磁通的单独控制，所以矢量控制必须同时控制电流的幅值和相位分别控制电机的磁通和力矩可以实现优化的控制性能－零速时的高输出力矩，负载变化时的快速响应.为了控制交流电机的力矩和磁通，定子电流必须同时控制幅值和相位即矢量控制而不是标量控制.为了控制定子电流的相位，所以必须知道转子的位置。所以全矢量控制,必须采用一码盘来检测电机转子的位置.Page21矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，它基于电动机的动态数学模型，按转子磁链定向的方式实现了转矩电流和励磁电流的完全解耦，对电动机转矩电流和励磁电流分别控制，具有直流电动机相类似的控制性能。矢量控制的主要优点：·低频转矩大即使运行在低频时,也能产生足够大的转矩,且不会产生在v/f控制方式中容易遇到的磁路饱和现象。·机械特性好在整个频率调节范围内，都具有较硬的机械特性，所有机械特性基本上都是平行的。·动态响应好尤其是有转速反馈的矢量控制