DRV21201_变频器基础

Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.DRV21201变频器基础远程学习模块Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.课程与目标课程：•理解马达启动的方法和固态马达控制的优点。•变频器的基本操作。•PowerFlex元件级与架构级变频器的特性与优势•通讯选件与编程软件目标：•了解应用固态马达控制的优势。•了解变频器的典型应用。•理解PowerFlex变频器的主要特性及优点。Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.在应用中，哪种马达控制是最佳选择短路保护设备SMCDOLDriveAC/DC/AC转换器MMM直接启动•起动器–NEMA/IEC•电压直接作用于接触器或起动器的线圈（bulletin500或100C）。线圈闭合触点，并以满载电压（三相都是满载电压）的形式启动马达，马达以额定转速运行（如：1800rpm)。固态马达控制•通过固态设备（如：晶体管）控制3相电压。通过这些设备（晶体管）的打开/关断，来控制马达上的电压（3相），以实现马达逐步运行到全速状态。调速控制固态马达控制•通过整流器（如：二极管）将3相AC电压转换为直流电压。再通过逆变器，如IGBT(绝缘栅双极型晶体管）等固态设备，把直流转换为3相交流，并作用于马达。这种方式使得变频器可以控制马达的频率和电压，从而实现对马达速度的最大控制（从零速到最大速度）。短路保护设备短路保护设备Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.SMC与变频器的不同SMC•控制马达的起动与停止•降低电压的同时，也降低转矩•易于调节与设置•费用–低于15HP–和变频器类似–高于15HP–较低的费用变频器•在生产过程的任何时候都可以改变马达的速度•连续控制•在任何速度下，都能够产生高转矩•设置与安装较复杂•费用–低于5HP，具有很好的竞争力–费用随HP快速增长当比较或评估应用哪一种方式进行控制马达时，记住SMC仅用于马达的起动与停止。同时记住，SMC在降低电压的同时也降低了转矩。如果要求调速或需要高转矩应用的场合，变频器将是更好的解决方案。Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.固态马达控制器的优点•机械损害最小化–可以进行平滑的加速与减速–没有急速运动满压起动时，对机械设备和生产而言，都希望将机械振动降低到最小。如：一个传送系统的频繁停止或启动将对其机械连接产生沉重负担。•应用需要–软启动或软停止–在空闲时，速度变化–或连续变化–急停标准：对于可重复和精准的“位置”应用带负载或空载的启动或停止需要不同的转矩条件；满压启动时，往往需要逐渐加速，不然会因机械振动而产生故障。比如：随着负载速度的增加，起动转矩也需要逐渐提高的情况下，需要使用软启动。•减少线路电源干扰–有效启动马达的原则：减少浪涌电流和其他对系统的影响。马达起动时所产生的电压突变会对电压/电流偏差敏感的固态设备产生不利的影响。这些设备包括计算机和可编程控制器。此外，大型马达起动时，由于设施线路的反馈，常常会引起灯光闪烁和系统扰动。Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.固态马达控制器的优点•降低能耗–在重载应用中，降低能源消耗。–在离心泵和鼓风机中，应用变频器可以降低能源消耗。•智能马达控制–需要本地I/O–诊断、故障、警报•网络通讯–DeviceNet–Ethernet–ControlNetCopyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.变频器的工作原理–首先，整流器（通常是二极管整流器）把3相交流转换成直流。–然后，直流母线系统通过大电容，对直流进行存储和滤波。–最后，逆变器（通常是一个由六个IGBT组成的元件）把直流以脉宽调制的方式转换成交流，并送给马达。Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PWM-脉宽调制•逆变器在每相产生输出脉冲•脉冲的高度等于+/-直流母线电压的数值•变频器调节脉冲的宽度和间隙，以此控制马达电压•马达电流类似于交流正弦波直流母线电压(650VDC)Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PWM-脉宽调制•变频器通过调节脉冲的数量和宽度来改变输出频率•以此调节马达运行速度的快慢Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.调速控制的典型应用•高速包装应用•空调与通风系统–抽风机、吹风机•工业机械–高速钻机、切割设备等•自动升降门•自动洗车洗车•自动仓储设备•食品加工设备–食品切片机、混合机、面食机等•干衣机、烤箱•搅拌机、水泵•传送带、卸垛机、裙板送料器•电缆电线跟踪器•印刷机、喷涂机•车床、刨机•横切链机•混合搅拌机•卷帘机Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex变频器的分类架构级–针对灵活性的应用和系统集成有要求的场合•在电源和性能上，提供了广泛的选择•从简单到复杂的灵活应用•内置电磁兼容（EMC）、电源质量和系统噪音的解决方案•Force™技术的矢量控制元件级–针对单机应用的场合•大多数Allen-Bradley经济型产品•易于设置与操作•简单的网络通信•需外置EMC、电源质量和系统噪声的解决方案Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.额定功率(HP@460V)PowerFlex系列产品概述性能/功能502002500PowerFlex700SPowerFlex700LPowerFlex700PowerFlex70PowerFlex700H1000PowerFlex400PowerFlex40/PowerFlex40PPowerFlex4PowerFlex4MPowerFlex变频器提供了多种性能与功能。下面，让我们进一步了解一下元件级变频器…...Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.元件级变频器–优点•可提供5种元件级变频器•PowerFlex4•PowerFlex4M•PowerFlex40•PowerFlex40P•PowerFlex400易于选型、设置与操作标准的RS-485通讯标准的电源结构特征与安装选件400性能/功能PowerFlex40P额定功率(HP@460V)5102050PowerFlex400PowerFlex40100PF4MPowerFlex4•Allen-Bradley变频器在电源、性能与特征方面提供最佳性价比的产品Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex4目录号:22A相关文档:22A-UM001,22A-QS001,22-TD001,22-PP001马达控制算法:–带滑差补偿的V/Hz(更好的满足低性能的应用，像离心式鼓风机、抽水机)变频器额定值–115V,1Ø,0.2-1.1kW(0.25-1.5Hp)–230V,1Ø,0.2-2.2kW(0.25-3Hp)–230V,3Ø,0.2-3.7kW(0.25-5Hp)–460V,3Ø,0.37-3.7kW(0.5-5Hp)过载额定值–150%，1分钟–200%，3秒钟机壳类型和安装选件:•标准是IP20DIN导轨或面板安装•可选择IP30组件(NEMA1)•可选择IP20法兰式安装集成键盘，提供盒外操作通讯–集成RS485通讯端口–可通过外部DSI通讯组件连接DeviceNet™,EtherNet/IP™,ControlNet™,Lonworks®,PROFIBUSDP,BACnet®或Bluetooth®Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex4M•PowerFlex4M不仅与PowerFlex4具有同样的性能，而且还包括以下特性：–馈通式接线（位于顶端的电源接线端子和位于底部的马达接线端子），方便更换。–额外的功率等级•200-240V最高为7.5kw•400-480V最高为11kw•开放式IP20机壳(不提供NEMA1或法兰类安装)Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex4交流变频器–典型应用•简单V/Hz控制的理想选择，如：–鼓风机–食品加工设备–机床–抽水机–混合器–传送设备–包装机械–木工机械–自动和升降门设备Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex40目录号:22B相关文档:22B-UM001,22B-QS001,22-TD001,22-PP001马达控制算法：–带滑差补偿的V/Hz(更好的满足低性能的应用，像离心式鼓风机、抽水机）–带滑差补偿和自整定的无传感器矢量控制(对于传送、混合、锯、切的应用，这种控制提供了很好的低速转矩性能和响应负载变化)额定值:–100-120V,1Ø,0.4-1.1kW(0.5-1.5Hp)–200-240V,1Ø,0.4-2.2kW(0.5-3Hp)–200-240V,3Ø,0.4-7.5kW(0.5-10Hp)–380-480V,3Ø,0.4-11kW(0.5-15Hp)–480-600V,3Ø,0.75-11kW(1-15Hp)过载额定值–150%，1分钟–200%，3秒钟机壳选件–DIN导轨安装在结构A和B上–ZeroStacking允许环境温度高达40ºC–IP20/敞开式–IP30/NEMA/UL类型1–法兰式安装–NEMA/UL类型4X/12,IP66/54Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.PowerFlex40通讯–集成RS485–内置通信适配器：DeviceNet™,EtherNet/IP™,ControlNet™,Lonworks®,PROFIBUSDP,BACnet®或Bluetooth®特有属性–PID控制–步序逻辑®–快速起动Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.可组态的I/O，定时计数器和逻辑功能•定时计数器功能–通过数字量输入指令激活–变频器将执行定时器或计数器功能，并以用户自定义的时间或数字控制输出•基本逻辑功能–可编程的数字输入（逻辑输入）状态控制继电器或光电输出–当AND、OR和专有逻辑条件为真时，改变输出状态优势•通过使用简单的逻辑功能可以消除和控制器之间的布线。•为其他的功能节省I/O。•无需单独的延时继电器或计数器。•是批量处理和局部计算应用的理想之选。Copyright©2007RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.步序逻辑功能•步序逻辑功能需要预设定速度参数•每一步都可以按如下编程：–基于数字输入指令（变频器可以执行AND、OR、NOT基本逻辑)–基于指定的时间–控制速度、方向、加减速的速率–控制输出状态–执行确定性的跳转0Hz20Hz40Hz60Hz-20Hz-40Hz3-WireStartPLCInput1PLCInput2PLCOutput20sStep0Step1St