1、第三章交直流調(diào)速技術(shù)培訓(xùn)學(xué)習(xí)目標(biāo) 熟悉開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理；熟悉雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本原理；掌握PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用；掌握交流調(diào)壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用；熟悉變頻器的基本工作原理；掌握變頻器的安裝、接線及參數(shù)設(shè)定方法；熟悉變頻器的應(yīng)用及維護(hù)方法。 第三章 交直流調(diào)速技術(shù)第二節(jié) 交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用 一、交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 二、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng) 三、變頻調(diào)速技術(shù)復(fù)習(xí)思考題第一節(jié) 直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí) 一、自動(dòng)控制基本概念 二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng) 三、電壓負(fù)反饋加電流正反饋 直流調(diào)速系統(tǒng) 四、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)電流截止負(fù)反饋 五、速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 六、

2、脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)目 錄第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)一、自動(dòng)控制基本概念1.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 這種控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n只受控制量Usn的控制，轉(zhuǎn)速n對(duì)控制量Usn沒(méi)有反控制作用。2）系統(tǒng)對(duì)干擾產(chǎn)生的誤差不能自動(dòng)修正。3）系統(tǒng)為了保證一定的控制精度，系統(tǒng)必須采用高精度元器件。4）系統(tǒng)不存在穩(wěn)定問(wèn)題。 圖3-1第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)一、自動(dòng)控制基本概念2.閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：1）具有較強(qiáng)的抗干擾能力，控制精度高。2）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)有反饋網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。3）系統(tǒng)存在穩(wěn)定問(wèn)題。圖3-2第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)1.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)圖3-3圖

3、3-4第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)圖36采用了PI調(diào)節(jié)器的無(wú)靜差調(diào)節(jié)器圖3-6第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)2.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)圖37比例-積分調(diào)節(jié)器電路及其輸出特性a）比例積分調(diào)節(jié)器電路b）輸出特性圖3-7第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)三、電壓負(fù)反饋加電流正反饋直流調(diào)速系統(tǒng) 1.電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)圖3-82.電流正反饋和補(bǔ)償控制規(guī)律圖3-9第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)四、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)電流截止負(fù)反饋1.電流截止負(fù)反饋2.有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析圖3-11圖3-10第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)四、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)

4、的限流保護(hù)電流截止負(fù)反饋2.有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例分析圖3-12（1）主電路（2）觸發(fā)電路（3）放大電路（4）控制電路（5）電流截止保護(hù)（6）抗干擾、消振蕩環(huán)節(jié) （7）系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)五、速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)1.雙閉環(huán)系統(tǒng)分析圖3-16圖3-17第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)五、速度、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)2.雙閉環(huán)系統(tǒng)的大、小信號(hào)起動(dòng)問(wèn)題 1）由于存在積分環(huán)節(jié)，一旦達(dá)到飽和,除非U變?yōu)樨?fù)值，否則不會(huì)自動(dòng)退出。 2）一旦達(dá)到飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)器所在系統(tǒng)就進(jìn)入非線性狀態(tài)，失去調(diào)節(jié)能力。 3）當(dāng)U=0，即使未達(dá)到飽和值，輸出電壓Uout也必趨向一恒定值，這時(shí)系統(tǒng)仍保持著調(diào)節(jié)能力。3.有電流

5、約束條件的理想起動(dòng)過(guò)程（大信號(hào)起動(dòng)） 在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，把Id限制在最大允許值Idm，使之既不超越，亦不減小，實(shí)行“恒流調(diào)節(jié)”。4.在擾動(dòng)作用下的恢復(fù)過(guò)程（1）在電源電壓波動(dòng)情況下雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用 （2）突加負(fù)載擾動(dòng)之下雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程 第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)六、 脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)1.直流脈寬（PWM）調(diào)制原理 圖3-18圖3-19第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)六、 脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)1.直流脈寬（PWM）調(diào)制原理 圖320PWM驅(qū)動(dòng)裝置控制原理框圖圖3-20第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)六、 脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)2.雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)原理 圖321雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理（1）脈寬調(diào)制

6、器UPW 1）用鋸齒波作調(diào)制信號(hào)的脈寬調(diào)制器。2）用三角波作調(diào)制信號(hào)的脈寬調(diào)制器。3）用多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的脈寬調(diào)制器。4）數(shù)字式脈寬調(diào)制器。圖3-21第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)六、 脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)2.雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)原理 （2）基極驅(qū)動(dòng)器（3）直流脈寬調(diào)速主電路 圖3-25圖3-24第一節(jié)直流調(diào)速基礎(chǔ)知識(shí)六、 脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù)2.雙閉環(huán)可逆直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)原理 圖3-26第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用一、交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)1.交流調(diào)壓調(diào)速2.閉環(huán)控制的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)圖3-28圖3-27第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用二、串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)1.異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的工作2.附加電動(dòng)勢(shì)的

7、獲得與電氣串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)圖3-30圖3-29第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)1.通用變頻器的基本工作原理（1）交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理 n=（1-s）60f/p（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式 E1=4.44kr1f1N1m 1）基頻以下調(diào)速 2）基頻以上調(diào)速（3）SPWM控制技術(shù)2.通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)（1）通用變頻器的外形結(jié)構(gòu) 圖3-34第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)2.通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)1）主電路接線端 圖3-352）控制端子 圖3-36第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)2.通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)3）操作面板 圖3-37（2）變頻器的類(lèi)別 1）按照變換環(huán)節(jié)分類(lèi) 交交變

8、頻器。 交直交變頻器。2）按照濾波方式分類(lèi) 電壓源型變頻器。 電流源型變頻器。第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)2.通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)（3）變頻器的額定值和頻率指標(biāo)1）輸入側(cè)的額定值2）輸出側(cè)的額定值 輸出電壓UN 輸出電流IN 輸出容量SN 配用電動(dòng)機(jī)容量PN 超載能力3）頻率指標(biāo) 頻率范圍 頻率精度 頻率分辨率3.通用變頻器的控制電路原理1）普通型U/f通用變頻器 主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，使用通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，通用性強(qiáng)，性價(jià)比高。 主要缺點(diǎn)2）具有恒定磁通功能的Uf通用變頻器。3）矢量控制的通用變頻器。4）直接轉(zhuǎn)矩控制的通用變頻器。 直接轉(zhuǎn)矩控制

9、的基本原理： 直接轉(zhuǎn)矩控制的主要特點(diǎn)： 第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)4.變頻器運(yùn)行頻率的設(shè)定方法（1）給定頻率設(shè)定方法 1）面板給定2）預(yù)置給定3）外接給定4）通信給定（2）變頻器的外接給定配置 1）外接電壓給定信號(hào)控制端2）外接電流給定信號(hào)的控制3）輔助給定5.變頻器運(yùn)行頻率范圍的設(shè)定 （1）基本頻率和最高頻率（2）上限頻率和下限頻率（3）回避頻率（4）載波頻率設(shè)定（5）瞬停再起動(dòng)第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)6.變頻器的起動(dòng)（1）變頻器的起動(dòng)1）起動(dòng)頻率2）起動(dòng)前直流制動(dòng)（2）升降速1）升速時(shí)間2）降速時(shí)間3）升降速方式 線性方式 S形7.變頻器的制動(dòng) （1）直流制動(dòng)

10、直流制動(dòng) （2）外接制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元制動(dòng) （3）整流回饋制動(dòng) 第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)8.微機(jī)設(shè)置變頻器的參數(shù)和功能 （1）接口與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 要實(shí)現(xiàn)變頻器網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)控制，首先要有完善的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)與變頻器之間的串行通信。（2）三菱變頻器設(shè)置 1）啟動(dòng)VFD Setup Softuare軟件。 圖3-53第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)8.微機(jī)設(shè)置變頻器的參數(shù)和功能2）設(shè)置變頻器型號(hào)和容量。圖3-543）通信設(shè)置。圖3-55第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)9.變頻器的安裝（1）變頻器的安裝環(huán)境 1）環(huán)境溫度2）環(huán)境濕度3）安裝場(chǎng)所4）安裝空間5）其他條

11、件（2）變頻器的安裝1）變頻器的發(fā)熱與散熱 變頻器的發(fā)熱 變頻器的散熱2）變頻器的接線： 主電路的接線 控制電路的接線第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)10.變頻器的調(diào)試（1）通電前的檢查1）外觀、構(gòu)造檢查。2）電源電壓、絕緣電阻的檢查。（2）變頻器的通電和預(yù)置1）熟悉鍵盤(pán)。2）進(jìn)行功能預(yù)置。3）接好外部輸入控制線。（3）電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn) 1）先將頻率設(shè)置為0位，合上電源，微微提升工作頻率，觀察電動(dòng)機(jī)的起轉(zhuǎn)情況及旋轉(zhuǎn)方向是否正確。如方向相反，則予以糾正。2）將頻率上升到額定頻率，讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間。如一切正常，再選若干個(gè)常用的工作頻率，也使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間。3）將給定頻率信號(hào)突降至0

12、（或按停止按鈕），觀察電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)情況。第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)10.變頻器的調(diào)試 （4）拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)和停機(jī) 1）起轉(zhuǎn)試驗(yàn)：使工作頻率從0Hz開(kāi)始微微增加，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)能否運(yùn)轉(zhuǎn)，在多大頻率下起轉(zhuǎn)。 2）起動(dòng)試驗(yàn)：將給定信號(hào)調(diào)至最大，按下起動(dòng)鍵，觀察起動(dòng)電流的變化及整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)在加速過(guò)程中運(yùn)行是否平穩(wěn)。 3）停機(jī)試驗(yàn)：將運(yùn)行頻率調(diào)至最高頻率，按停止鍵，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)的停機(jī)過(guò)程是否出現(xiàn)因過(guò)電壓或過(guò)電流而跳閘。第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)10.變頻器的調(diào)試 （5）拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載試驗(yàn) 1）如FmaxFN，則應(yīng)進(jìn)行最高頻率時(shí)的帶載能力試驗(yàn)。 2）在負(fù)載的最低頻率下，應(yīng)考察電動(dòng)

13、機(jī)的發(fā)熱情況，使拖動(dòng)系統(tǒng)工作在負(fù)載所要求的最低轉(zhuǎn)速下，施加該轉(zhuǎn)速下的最大負(fù)載，按負(fù)載所要求的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行低速連續(xù)運(yùn)行，觀察電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況。 3）過(guò)載試驗(yàn)，按負(fù)載可能出現(xiàn)過(guò)載情況及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，觀察負(fù)載能否連續(xù)工作。 第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)11.變頻器的維護(hù) （1）變頻器的檢查 1）檢查注意事項(xiàng)：必須熟悉變頻器的基本原理、功能特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)等，具有操作變頻器運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)；維護(hù)前必須切斷電源，主電路電容器徹底放電后再進(jìn)行作業(yè)；儀器、儀表應(yīng)符合要求，使用方法要正確。 2）日常檢查項(xiàng)目：檢查變頻器在運(yùn)行中是否有異?，F(xiàn)象；安裝地點(diǎn)的環(huán)境是否異常；冷卻系統(tǒng)是否正常；變頻器、電動(dòng)機(jī)

14、、變壓器、電抗器是否過(guò)熱、變色或有異味；電動(dòng)機(jī)是否有異常振動(dòng)、異常聲音；主電路電壓和控制電路電壓是否正常；濾波電容器是否漏液或變形；各種顯示是否正常。第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)11.變頻器的維護(hù) 3）定期檢查的主要項(xiàng)目及維護(hù)：一般的定期檢查應(yīng)一年進(jìn)行一次，絕緣電阻的檢查可以三年進(jìn)行一次。檢查的重點(diǎn)是冷卻系統(tǒng)，即冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器。電解電容器受周?chē)鷾囟燃笆褂脳l件的影響，電容量也會(huì)變小或發(fā)生老化；接觸器觸頭有無(wú)磨損或接線松動(dòng)；充電電阻是否過(guò)熱；接線端子有無(wú)松動(dòng)及控制電源是否正常。 4）零部件的更換：變頻器由多種部件組成，某些部件經(jīng)長(zhǎng)期使用后性能降低、劣化，這是故障發(fā)生的主要原因。為了長(zhǎng)期安全生產(chǎn)，某些部件必須及時(shí)更換。第二節(jié)交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用三、變頻調(diào)速技術(shù)11.變頻器的維護(hù) （2）通用變頻器的故障診斷 通用變頻器自身具有比較完善的自診斷、保護(hù)和報(bào)警功能，當(dāng)變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器大都能自動(dòng)停車(chē)保護(hù)，并顯示故障信息。檢修時(shí)可根據(jù)這些信息查找變頻器說(shuō)明書(shū)和相關(guān)資料的故障說(shuō)明，找出故障點(diǎn)并進(jìn)行維修。第三章 交直流調(diào)速技術(shù)1.比較開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的特征、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合的不 同。