1、變頻技術(shù)原理及應(yīng)用目錄一、論文目的及意義 .11、目的 . .12、意義 . .1二、變頻器基礎(chǔ) .11、變頻器的結(jié)構(gòu) . .12、變頻的作用 . .33、變頻器控制方式 . .44、變頻器調(diào)速方式 . .4三、通用變頻器 .51、概述 . .52、特點(diǎn)： . .5四、通用變頻器控制舉例（西門子變頻器面板控制方法） .51、西門子變頻器部分常用參數(shù)功能介紹.52、變頻器出廠值恢復(fù) . .63、變頻器常用參數(shù)設(shè)置 . .64、快速調(diào)試參數(shù)設(shè)置 . .6五、心得 .6變頻技術(shù)原理及應(yīng)用一、論文目的及意義1、目的變頻是一種用來(lái)改變交流電頻率的電氣設(shè)備。此外，它還具有改變交流電電壓的輔助功能。隨著半導(dǎo)

2、體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨(dú)立的變頻器。變頻器控制技術(shù)也就成了從事變頻調(diào)速設(shè)計(jì)和應(yīng)用工程技術(shù)人員必須掌握的工程技術(shù)之一。所以本文通過(guò)介紹變頻器基本原理來(lái)更深刻理解變頻原理及變頻器構(gòu)成；由于通用變頻器適用范圍廣有利于變頻器批量化生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化控制所以本文通過(guò)介紹西門子通用變頻器的基本操作希望可以舉一反三清楚其他類型變頻器的基本操作，可以在操作其它變頻器時(shí)可以更快更好的上手操作。2、意義變頻器主要研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種：高壓、大電流技術(shù)、新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)、全數(shù)字自動(dòng)化控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)。變頻器近年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用，不管是工業(yè)設(shè)備上還是家用電器上都

3、會(huì)使用到變頻器，變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。但是隨著半導(dǎo)體電子設(shè)備的出現(xiàn)，人們已經(jīng)可以生產(chǎn)完全獨(dú)立的變頻器，進(jìn)而變頻逐漸進(jìn)入了各行各業(yè)。我國(guó)工業(yè)技術(shù)雖然有了較大的發(fā)展，但目前仍是處于一個(gè)工業(yè)化中期社會(huì)，技術(shù)發(fā)展還不平衡，在很多企業(yè)生產(chǎn)中，表現(xiàn)出來(lái)最明顯的特征依舊是能源消耗多，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；能效比不高，陳、舊、老設(shè)備在國(guó)民生產(chǎn)中仍舊占較大的比重。變頻調(diào)速的應(yīng)用，就是要改造這些設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。了解通用變頻器的基本工作原理，可以更好的學(xué)習(xí)使用工業(yè)變頻器完成對(duì)機(jī)械執(zhí)行器件的變頻控制達(dá)到節(jié)能效果。二、變頻器基礎(chǔ)1、變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器主要是由主電路、控制電路組

4、成，如圖1。1變頻技術(shù)原理及應(yīng)用圖 11.1 、 主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類: 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器” ，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”即直流中間環(huán)節(jié)，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。1）整流器：整流電路的功能是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流模塊 . 大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變

5、流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，所以可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖2為 PWM整流器原理圖，圖中VT1 VT6為主開(kāi)關(guān)管 IGBT，構(gòu)成整流電路。圖 2（ 2）平波回路：平波電路在整流器、整流后的直流電壓中含有電源6倍頻率脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓 ( 電流 ) 。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。一般通用變頻器電源的直流部分對(duì)主電路而言有余量，故省去電感而采用簡(jiǎn)單電容濾波平波電路。如圖中Ld為直流側(cè)濾波電感，主要作用是存儲(chǔ)電能變換過(guò)程中的無(wú)功能量。（3）逆變器：逆變電路同整流電路相

6、反，逆變電路是將直流電壓變換為所要頻率的交流電壓，以所確定的時(shí)間使上橋、下橋的功率開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷。從而可以在輸出端U、V、 W三相上得到相位互差120電角度的三相交流電壓。以電壓型PWM逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形。如圖3為三相逆變電路2變頻技術(shù)原理及應(yīng)用圖 31.2 、控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，如圖 4所示即為控制電路一般原理圖。控制電路由頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路” ，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成?，F(xiàn)在變頻調(diào)速器基本是用16位、 3

7、2位單片機(jī)或 DSP為控制核心，從而實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制。圖 41）運(yùn)算電路： 將外部的速度、 轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、 電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。4）速度檢測(cè)電路 : 以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。5）保護(hù)電路 : 檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。2、變頻的作用2.1 、調(diào)

8、速：普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，加裝變頻后可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。即任意地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，本公司變頻器的頻率范圍是：0-650HZ2.2 、節(jié)能：變頻器調(diào)速比傳統(tǒng)的電磁調(diào)速可以節(jié)電25%-80%，具體節(jié)電的多少就要在看客戶的設(shè)備的不同而不同；2.3 、軟啟動(dòng)：變頻器啟動(dòng)對(duì)機(jī)械設(shè)備沒(méi)有危害，而硬啟動(dòng)則反之。3變頻技術(shù)原理及應(yīng)用3、變頻器控制方式根據(jù)不同的變頻控制理論，其常用非智能控制模式主要有以下幾種。3.1 、 V/f 控制： V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩- 速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。3.2 、 轉(zhuǎn)差頻率

9、控制：轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動(dòng)機(jī)具有對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。3.3 、 矢量控制：矢量控制是通過(guò)矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)在d、 q、 0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，又可以形成各種PWM波，達(dá)到各種不同的控制目的。3.4 、其他非智能控制方式：在實(shí)際應(yīng)用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn)，例如直接轉(zhuǎn)矩控制、最優(yōu)控制

10、、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。4、變頻器調(diào)速方式變頻調(diào)速就是通過(guò)改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。 交流異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速由下式確定：n=60f(1S)/p（1）式中： n 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速；輸入的電源頻率；S電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。由公式 (1) 可知，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入的電源頻率、轉(zhuǎn)差率、電機(jī)的極對(duì)數(shù)有關(guān)系，因而交流電動(dòng)機(jī)的直接調(diào)速方式主要有變極調(diào)速( 調(diào)整 p) 、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速或串級(jí)調(diào)速或內(nèi)反饋電機(jī) ( 調(diào)整 S) 和變頻調(diào)速 ( 調(diào)整 f) 等。4變頻技術(shù)原理及應(yīng)用三、通用變頻器1、概述能夠適用于所有

11、負(fù)載的變頻器，就是通用型變頻器。電力電子器件的自關(guān)斷化、模塊化，變流電路開(kāi)關(guān)模式的高頻化和控制手段的全數(shù)字化促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化、多功能化、高性能化。尤其是控制手段的全數(shù)字化，利用了微型計(jì)算機(jī)的巨大的信息處理能力，其軟件功能不斷強(qiáng)化，使變頻裝置的靈活性和適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。目前中小容量的一般用途的變頻器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了通用化。采用大功率自關(guān)斷開(kāi)關(guān)器件（GTO、 BJT、 IGBT）作為主開(kāi)關(guān)器件的正弦脈寬調(diào)制式（SPWM）變頻器，已成為通用變頻器的主流。2、特點(diǎn)：低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% ，低頻運(yùn)行特性良好；輸出頻率最大600Hz，可控制高速電機(jī)；全方位的偵測(cè)保護(hù)功能( 過(guò)壓、欠壓、過(guò)載) 瞬間停電再

12、起動(dòng)；加速、減速、動(dòng)轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能；電機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性；高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快；豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng)；采用 SMT全貼裝生產(chǎn)及三防漆處理工藝，產(chǎn)品穩(wěn)定度高；全系列采用 IGBT功率器件，確保品質(zhì)的高質(zhì)量。四、通用變頻器控制舉例（西門子變頻器面板控制方法）1、西門子變頻器部分常用參數(shù)功能介紹電動(dòng)機(jī)的可變狀態(tài)信息都以固定參數(shù)的形式固化在變頻器的內(nèi)部，我們通過(guò)變頻器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)改變內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定值來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。采用面板操作模式控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，其核心在于通過(guò)操作面板對(duì)變頻器內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行修改。西門子變頻器的5變頻技術(shù)原理及

13、應(yīng)用參數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)級(jí)、擴(kuò)展訪問(wèn)級(jí)、 專家訪問(wèn)級(jí)和維修級(jí)個(gè)用戶訪問(wèn)級(jí)。訪問(wèn)等級(jí)由參數(shù)P0003來(lái)選擇。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用對(duì)象，只要標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)級(jí)（P0003設(shè)置為 1）和擴(kuò)展訪問(wèn)級(jí)（P0003設(shè)置為 2 ）參數(shù)就足夠了。2、變頻器出廠值恢復(fù)當(dāng)初次拿到變頻器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制時(shí)，首先要將變頻器內(nèi)部的全部參數(shù)復(fù)位為工廠缺省值，以避免由于上次使用對(duì)本次操作造成的影響。其具體方法是使用操作面板將參數(shù)P0010設(shè)置為 30，參數(shù) P0970設(shè)置為 1 ，完成復(fù)位一般需要10s。3、變頻器常用參數(shù)設(shè)置西門子變頻器參數(shù)P0004為參數(shù)過(guò)濾功能，一般情況下設(shè)置為0，顯示所有參數(shù)。 參數(shù) 0005為 LCD顯示選擇，可以顯示

14、頻率、輸出電壓、輸出電流等，一般設(shè)置為21，顯示當(dāng)前電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率。 P0700為操作模式選擇，如果要采用面板操作的控制模式，需要將內(nèi)部參數(shù)設(shè)置為1。P1000為頻率及設(shè)定選擇，采用面板操作時(shí)需要將參數(shù)設(shè)置為，就可以使用數(shù)值增加鍵和減少鍵來(lái)控制頻率大小。P1080 和 P1082為最大和最小頻率，P1120和 P1121為加速和減速時(shí)間，在設(shè)定好上述兩組參數(shù)后，電動(dòng)機(jī)將在指定的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行，并按照設(shè)定好的時(shí)間運(yùn)行到相應(yīng)的頻率。4、快速調(diào)試參數(shù)設(shè)置西門子變頻器驅(qū)動(dòng)西門子標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，如無(wú)特殊控制要求，可直接連接使用。因?yàn)槲鏖T子變頻器出廠時(shí)已按西門子標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的常規(guī)控制對(duì)象進(jìn)行編程。如果用戶采用

15、的是其他型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，使用西門子變頻器控制時(shí)，就必須輸入電動(dòng)機(jī)銘牌上的規(guī)格數(shù)據(jù)。P0304和P0305分別為電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流。P310是電動(dòng)機(jī)的額定頻率，P311是電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。五、心得首先，通過(guò)改變交流電頻率的方式實(shí)現(xiàn)交流電控制的技術(shù)就叫變頻技術(shù)，變頻技術(shù)是應(yīng)6變頻技術(shù)原理及應(yīng)用交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的，但是現(xiàn)在變頻技術(shù)已經(jīng)深入到我們生產(chǎn)生活的方方面面例如家電、電機(jī)控制、照明、電源等。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部電力電子器件的開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)外部負(fù)載的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。其次，在變頻技術(shù)這門課程中通過(guò)對(duì)變頻器原理的分析更加深刻的了解到變頻技術(shù)原理，電力電子元器件的使用更大大擴(kuò)大了變頻的功能，隨著電力電子技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展變頻逐漸趨向與集成化智能控制。同時(shí)通過(guò)對(duì)變頻應(yīng)用于在工業(yè)生產(chǎn)方面的也更加明白了變頻器在節(jié)能方面的巨大潛力。對(duì)變頻器的