交流變頻調速基本知識第一頁，共99頁。1.三相異步電動機結構及工作原理三相感應電動機定子氣隙轉子機座端蓋轉子鐵心軸轉子繞組定子鐵心定子繞組鼠籠型繞線型第二頁，共99頁。機座端蓋風扇接線盒定子繞組鼠籠轉子端環(huán)散熱筋軸軸承圖

三相感應電機的結構圖第三頁，共99頁。圖1.2三相感應電機的結構圖第四頁，共99頁。旋轉磁場旋轉磁場的轉速（同步速）電網(wǎng)頻率電機的極對數(shù)第五頁，共99頁。轉差定義為：

即轉子與旋轉磁場之間存在相對運動，是感應電動機穩(wěn)定運行的必要條件。轉差率定義為：

其大小反映了電機的轉速，即

轉差率第六頁，共99頁。根據(jù)三相異步電動機的轉速公式為

調節(jié)三相異步電動機的轉速有三種方案。

1）轉差率調速

2）改變電動機的極對數(shù)

3）變頻調速2.1三相異步電動機的調速方法

任務1三相異步電動機的調速方法

第七頁，共99頁。異步電動機的調速原理變頻

(他控式、自控式）變極調壓串電阻串級電磁轉差離合器耗能型有級調速設備費用高三相異步電動機的調速方式

第八頁，共99頁。2.1.1轉差率調速

1.三相異步電動機的降定子電壓調速

圖2-1

異步電動機降壓調速機械特性

第九頁，共99頁。2.1.1轉差率調速

2.繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速

圖2-2串電阻調速的機械特性第十頁，共99頁。2.1.2變極調速

因為異步電動機磁極對數(shù)只能成倍改變，因此變極調速是有級調速而不是平滑無級調速。改變磁極對數(shù)有兩種方法，一種是在定子上裝兩套各具有不同級數(shù)的獨立繞組，另一種是在一個繞組上用改變繞組的連接來改變磁極對數(shù)。變極調速中，當定子繞組的連接方式改變的同時，還需要改變定子繞組的相序；即倒換定子電流的相序，以保證變極調速前后電動機的轉向不變，即要求磁通旋轉方向不變。第十一頁，共99頁。2.1.3變頻調速

在進行電動機調速時，常須考慮的一個重要因素就是：希望保持電動機中每極磁通量為額定值不變。如果磁通太弱，沒有充分利用電動機的鐵心，是一種浪費，如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電動機。

三相異步電動機運行時，忽略定子阻抗壓降時，定子每相電壓為第十二頁，共99頁。開關或接觸器變頻器異步電動機轉速可調第十三頁，共99頁。2.1.3變頻調速

由上式知只要控制好E1和(或U1和)，便可達到控制磁通的目的，對此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況?；l以下變頻調速為了防止磁路的飽和，當降低定子電源頻率f1時，保持U1/f1為常數(shù)，使氣隙每極磁通φm為常數(shù)，應使電壓和頻率按比例的配合調節(jié)。

a）基頻以下調速（U1/f1=常數(shù)）第十四頁，共99頁。3.變頻調速的特點

1）變頻調速設備（簡稱變頻器）結構復雜，價格昂貴，容量有限。但隨著電力電子技術的發(fā)展，變頻器向著簡單可靠、性能優(yōu)異、價格便宜、操作方便等趨勢發(fā)展；

2）變頻器具有機械特性較硬，靜差率小，轉速穩(wěn)定性好，調速范圍廣（可達10：1），平滑性高等特點；可實現(xiàn)無級調速；

3）變頻調速時，轉差率較小，則轉差功率損耗較小，效率較高；

4）頻調速時，基頻下的調速為恒轉矩調速方式；基頻調速以上時，近似為恒功率調速方式。第十五頁，共99頁。

變頻器的分類有五種方式：按變流環(huán)節(jié)不同分類，按直流電路的濾波方式分類，按電壓的調制方式分類，按控制方式分類，按輸入電流的相數(shù)分類。2.2.1按變流環(huán)節(jié)不同分類從結構上看，變頻器可分為間接變頻器和直接變頻器兩類。目前應用較多的是間接變頻器。1.交-直-交變頻器。任務2變壓變頻調速裝置的類型與特點

圖2-5交-直-交變頻裝置的主要環(huán)節(jié)第十六頁，共99頁。交-直-交變頻裝置按不同的控制方式又分三種：

1）用可控整流器整流改變電壓、逆變器改變頻率的交-直-交變頻器在圖中，調節(jié)電壓與調節(jié)頻率分別在兩個環(huán)節(jié)上進行，通過控制電路協(xié)調配合，使電壓和頻率在調節(jié)過程中保持壓頻比恒定。這種結構的變頻器結構簡單、控制方便。其缺點是由于輸入環(huán)節(jié)采用可控整流形式，當電壓和頻率調得較低時，功率因數(shù)較小，輸出諧波較大。圖2-6可控整流器變壓、逆變器變頻第十七頁，共99頁。2）用不控整流器整流、斬波器變壓、逆變器變頻的交-直-交變頻器

這種電路的整流電路采用二極管不控整流，直流環(huán)節(jié)加一個斬波器，用脈寬調壓、逆變環(huán)節(jié)調頻。恒壓恒頻的交流電經(jīng)過整流環(huán)節(jié)轉變?yōu)楹愣ǖ闹绷麟妷海詈蠼?jīng)過逆變環(huán)節(jié)逆變?yōu)殡妷汉皖l率都可調、壓頻比恒定的交流電源，作為電動機的交流電源，實現(xiàn)交流變頻調速。從電路結構上看多了一個直流斬波環(huán)節(jié)，但輸入側采用不控整流控制方式，使輸入功率因數(shù)提高了。但輸出仍存在諧波較大的問題。第十八頁，共99頁。3）用不控整流器整流、PWM逆變器同時變壓變頻的交-直-交變頻器

用不控整流，可使功率因數(shù)提高，用SPWM逆變，可使諧波分量減少，由于采用可控關斷的全控式器件，開關頻率大大提高，輸出波形幾乎為非常逼真的正弦波。這種交-直-交變頻裝置已成為當前最有發(fā)展前途的一種。第十九頁，共99頁。2.交-交變頻器

第二十頁，共99頁。2.交-交變頻器

交-交變頻器雖然在結構上只有一個變換環(huán)節(jié)，但所用的元器件數(shù)量多，總設備較為龐大，最高輸出頻率不超過電網(wǎng)頻率的1/3~1/2，交-交變頻器一般只用于低轉速、大容量的調速系統(tǒng)，例如軋鋼機、球磨機、水泥回轉窯等。

圖2-11正弦波交-交變頻器的輸出電壓波形

第二十一頁，共99頁。3.交-直-交變頻器與交-交變頻器主要特點比較

類別比較項目交-直-交變頻器交-交變頻器換能形式兩次換能，效率略低一次換能，效率較高換流方式強迫換流或負載諧波換流電源電壓換流裝置元器件數(shù)量元器件數(shù)量較少元器件數(shù)量較多調頻范圍頻率調節(jié)范圍寬一般情況下，輸出最高頻率為電網(wǎng)頻率的1/3~1/2電網(wǎng)功率因數(shù)用可控整流調壓時，功率因數(shù)在低壓時較低；用斬波器或PWM方式調壓時，功率因數(shù)高較低適用場合可用于各種電力拖動裝置、穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源和不停電電源特別適用于低速大功率拖動第二十二頁，共99頁。逆變器輸出側的負載為交流電動機時，在負載和交流電源之間將有無功功率的交換，在直流環(huán)節(jié)可加電容或電感儲能元件用于緩沖無功功率。按照直流電路的濾波方式不同，變頻器分成電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類。1.電壓型變頻器當采用大電容濾波時，直流電壓波形比較平直，相當于一個理想情況下的內阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波。對負載電動機而言，變頻器是一個交流電源，可以驅動多臺電動機并聯(lián)運行。

2.2.2按直流電路的濾波方式分類第二十三頁，共99頁。2.2.2按直流電路的濾波方式分類電壓型變頻器

在電壓型變頻器中，由于能量回饋給直流中間電路的電容，并使直流電壓上升，應有專用的放電電路，以防止換流器件因電壓過高而被破壞。2.電流型變頻器電流型變頻器的優(yōu)點是，當電動機處于再生發(fā)電狀態(tài)時，回饋到直流側的再生電能可以方便地回饋到交流電網(wǎng)，不需要在主電路內附加任何設備。這種電流型變頻器可用于頻繁急加減速的大容量電動機的傳動。

圖2-13電流型變頻器第二十四頁，共99頁。3.電壓型、電流型交-直-交變頻器主要特點比較

類別比較項目電壓型電流型直流回路濾波環(huán)節(jié)（無功功率緩沖環(huán)節(jié)）電容器電抗器輸出電壓波形矩形波決定于負載，對異步電動機負載近似為正弦波輸出電流波形決定于負載的功率因數(shù)，有較大的諧波分量矩形波輸出阻抗小大回饋制動須在電源側設置反并聯(lián)逆變器方便，主電路不需附加設備調速動態(tài)響應較慢快對晶閘管的要求關斷時間要短，對耐壓要求一般較低耐壓高，對關斷時間無特殊要求適用范圍多電動機拖動，穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源單電動機拖動，可逆拖動第二十五頁，共99頁。在變頻調速過程中，為保證電動機主磁通恒定，需要同時調節(jié)逆變器的輸出電壓和頻率。對輸出電壓的調節(jié)主要有兩種方式：一種是脈沖幅值調制方式（PulseAmplitudeModulation），簡稱PAM方式；另一種為脈沖寬度調制方式（PulseWidthModulation），簡稱PWM方式。1.脈沖幅值調制方式（PAM）這種調制方式是通過改變直流電壓的幅值來實現(xiàn)調壓的。在變頻器中，逆變器只負責調節(jié)輸出頻率，而輸出電壓的調節(jié)是由直流斬波器通過調節(jié)直流電壓來實現(xiàn)的。

2.2.3按電壓的調制方式分類第二十六頁，共99頁。2.脈沖寬度調制方式（PWM）

通用變頻器中，采用正弦脈沖寬度調試方式調壓是一種最常用的方案，這種方式簡稱SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）

圖2-15SPWM變頻器主電路原理圖第二十七頁，共99頁。圖2-16PWM調制原理

以正弦波作為逆變器輸出的期望波形，以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波并用頻率和期望波相同的正弦波作為調制波，當調制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得在正弦調制波的半個周期內呈兩邊窄中間寬的一系列等幅不等寬的矩形波，如圖2-16。按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調制方法稱作正弦波脈寬調制（SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波。第二十八頁，共99頁。2）SPWM控制方式如果在正弦調制波的半個周期內，三角載波只在正或負的一種極性范圍內變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內，叫做單極性控制方式。如果在正弦調制波半個周期內，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負之間變化，叫做雙極性控制方式

第二十九頁，共99頁。3）變頻器的三相橋式SPWM逆變電路

第三十頁，共99頁。3）變頻器的三相橋式SPWM逆變電路（1）調頻原理（2）調壓原理

第三十一頁，共99頁。4）SPWM交-直-交變頻器的特點

SPWM交-直-交變頻器具有以下特點：（1）主電路只有一個可控的環(huán)節(jié)，結構簡單。（2）使用了不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無關，功率因數(shù)接近于1.

（3）逆變器在調頻的同時實現(xiàn)調壓，與中間的直流環(huán)節(jié)的元器件參數(shù)無關，加快了系統(tǒng)的動態(tài)響應。（4）可獲得更好的輸出電壓波形，能抑制或消除低次諧波，使負載電動機可在近似正弦波的交變電壓下運行，轉矩脈動小，調速范圍寬，提高了系統(tǒng)的性能。

第三十二頁，共99頁。按控制方式不同變頻器可分為U/f控制、轉差頻率控制和矢量控制三種類型。

1.U/f控制

U/f控制變頻器雖然結構比較簡單，但是，由于這種變頻器用的是開環(huán)控制方式，其精度和動態(tài)特性并不是十分理想，尤是在低速區(qū)電壓調整比較困難，難以得到較大的調速范圍。2.轉差頻率控制變頻器利用速度傳感器的速度閉環(huán)控制，并可在一定程度上對輸出轉矩進行控制，所以和U/f控制方式相比，在負載發(fā)生較大變化時仍能達到較高的速度精度和較好的轉矩特性。但是，由于采用這種控制方式時需要在電動機上安裝速度傳感器，并需要根據(jù)電動機的特性調節(jié)轉差，通常多用于廠家指定的專用電動機，通用性較差。2.2.4按控制方式分類第三十三頁，共99頁。3.矢量控制變頻器矢量控制的基本思想是將異步電動機的定子電流分為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵磁電流）和與其相垂直的產(chǎn)生轉矩的電流分量（轉矩電流）并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時控制異步電動機定子電流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式稱為矢量控制方式。目前在變頻器中得到實際應用的矢量控制方式主要有基于轉差頻率控制的矢量控制方式和無速度檢測器的矢量控制方式兩種。第三十四頁，共99頁。4.各種控制方式特點雖然U/f控制變頻器采用的是開環(huán)控制方式，在速度控制方面不能給出滿意的控制性能，但是，由于這種變頻器有著很高的性能價格比，在以節(jié)能為目的和對速度精度要求不太高的各種用途中得到了廣泛的應用。與采用了開環(huán)控制方式的U/f控制相比，轉差頻率控制采用的是一種進行速度反饋控制的閉環(huán)控制方式，因此其動、靜態(tài)性能都優(yōu)于U/f控制，可以應用于對速度和精度有較高要求的各種調速系統(tǒng)。但是，由于采用這種控制方式的變頻器的控制性能不如矢量控制變頻器，而且二者在硬件電路的復雜程度上相差不大，目前采用轉差頻率控制方式的變頻器已基本上被矢量控制變頻器所取代。第三十五頁，共99頁。4.各種控制方式特點U/f控制轉差頻率控制矢量控制加減速特性急加減速控制有限度，四象限運轉時在零速度附近有空載時間，過電流抑制能力小急加減速控制有限度（比U/f控制有提高），四象限運轉時在零速度附近有空載時間，過電流抑制能力中急加減速控制無限度，可以進行連續(xù)四象限運轉，過電流抑制能力大速度控制范圍1：101：201：100以上響應——5~10rad/s30~100rad/s控制精度根據(jù)負載條件轉差頻率發(fā)生變動與速度檢測精度、控制運算精度有關模擬最大值的0.5℅數(shù)字最大值的0.05℅轉矩控制原理上不可能除車輛調速等外，一般不適應適用可以控制靜止轉矩通用性基本上不需要因電動機特性差異進行調整需要根據(jù)電動機特性給定轉差頻率按電動機不同的特性需要給定磁場電流、轉矩電流、轉差頻率等多個控制量控制構成最簡單較簡單稍復雜第三十六頁，共99頁。按輸入電流的相數(shù)分為三進三出變頻器和單進三出變頻器。1.三進三出變頻器變頻器的輸入側和輸出側都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬于此類。2.單進三出變頻器變頻器的輸入側為單相交流電，輸出側是三相交流電。家用電器里的變頻器均屬此類，單進三出變頻器通常容量較小。2.2.5按輸入電流的相數(shù)分類第三十七頁，共99頁。

2.3.1變頻器的基本結構交-直-交通用變頻器由主電路和控制電路組成。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器?？刂齐娐酚蛇\算電路、檢測電路、控制信號的輸入/輸出電路和驅動電路組成。任務3中小容量通用變頻器

第三十八頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路

圖2-22交-直-交電壓型通用變頻器主電路第三十九頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路

1.整流電路整流電路的主要作用是把三相（單相）交流電轉變成直流電，為逆變電路提供所需的直流電源，在電壓型變頻器中整流電路的作用相當于一個直流電源。

2.濾波及限流電路濾波電路通常由若干個電容并聯(lián)成一組，如圖2-22中CF1和CF2。由于電解電容的電容量有較大的離散性，可能使各電容承受的電壓不相等，為了解決電容均壓問題，在電容旁各并聯(lián)一個阻值相等的均壓電阻。3.直流中間電路整流電路可以將電網(wǎng)的交流電源整流成直流電壓或直流電流，但這種電壓和電流含有頻率為電源頻率六倍的電壓和電流紋波，將影響直流電壓或電流的質量。為了減小這種電壓或電流的波動，需要加電容器或電感器作為直流中間環(huán)節(jié)。第四十頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路

4.逆變電路逆變電路是變頻器最主要的部分之一，它的功能是在控制電路的控制下將直流中間電路輸出的直流電壓，轉換為電壓頻率均可調的交流電壓，實現(xiàn)對異步電動機的變頻調速控制。在圖2-22中，由開關器件V1~V6構成的電路稱為逆變橋，由VD7~VD12構成續(xù)流電路，續(xù)流電路的作用如下：

1）為電動機繞組的無功電流返回直流電路提供通路；

2）當頻率下降使同步轉速下降時，為電動機的再生電能反饋至直流電路提供通路；

3）為電路的寄生電感在逆變過程中釋放能量提供通路。第四十一頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路

5.能耗制動電路

1）制動電路的作用目的：使電動機減速

對于電流型變頻器來說，當負載的異步電動機作為異步發(fā)電機工作時，由于直流電路電壓的極性將發(fā)生變化，電能將按照異步電動機到變頻器到供電電源的方向流動，可以通過適當控制直接將電能饋還給電源，而不需要專門設置制動電路。而對于電壓型變頻器來說，上述回饋能量則主要經(jīng)饋還二極管整流后送至直流中間電路，并使平滑電容的電壓上升。因此，在電壓型變頻器中必須根據(jù)電動機減速的需要專門設置制動電路。這種制動方式是通過消耗能量而獲得制動轉矩的，屬于能耗制動，對應的電路就是能耗制動電路。第四十二頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路

5.能耗制動電路

2）制動電路的構成3）制動電路的工作原理當檢測到直流電壓US超過規(guī)定的電壓上限時，功率管VB導通，并以IB=US/RB放電電流進行放電；而當檢測到直流電壓US達到事先設定的某一電壓下限時，則功率管關斷，電容重新進入充電過程，從而達到限制直流電壓上升過高的目的。

第四十三頁，共99頁。2.3.2變頻器的主電路6.主電路的外部接線在做變頻器主電路外部接線時，應注意以下幾點：

1）對輸入側，在電源和變頻器之間，通常應接入斷路器和接觸器。斷路器的作用是在安裝與維修變頻器時，起隔離作用。接觸器主要是為了便于控制，同時當變頻器發(fā)生故障時，能迅速切斷變頻器的電源。

2）變頻器輸出側通常直接接電動機，在變頻器和電動機之間，一般不允許接入接觸器。

3）由于變頻器內具有熱保護功能，所以一般情況下，可以不接熱繼電器。

4）變頻器的輸出側不允許接電容器。第四十四頁，共99頁。2.3.3控制電路

控制電路指為主電路提供控制信號，以完成電路輸出調節(jié)、各種保護，實現(xiàn)輸出指示的弱電電路。不同品牌的變頻器控制電路差異較大，但其基本結構大致相同，主要由主控板、操作界面、控制電源等組成。

1．主控板變頻器的主控板是一個高性能的微處理器，它通過A/D、D/A轉換等接口電路接收檢測電路和外部接口電路送來的各種檢測信號和參數(shù)設定值，利用事先編制好的軟件進行必要的處理，并為變頻器的其他部分提供各種必要的控制信號和顯示信息。其主要功能有：

1）接收來自于鍵盤輸入的各種信號。

2）接收來自于外接控制電路輸入的各種信號。第四十五頁，共99頁。2.3.3控制電路1．主控板

3）接收內部采樣信號。內部采樣信號包括主電路中電壓與電流的采樣信號、各部分溫度的采樣信號和各逆變管工作狀態(tài)的采樣信號。

4）完成PWM調制。將接受的各種信號進行判斷和綜合運算，發(fā)出PWM調制指令，并分配給各逆變管的驅動電路。

5）向顯示板和顯示屏發(fā)出各種顯示信號。

6）當發(fā)現(xiàn)異常時，立即發(fā)出保護指令進行保護。

7）向外電路提供控制信號及顯示信號。2．操作面板包括鍵盤及顯示屏等。第四十六頁，共99頁。2.3.3控制電路2．操作面板鍵盤：運行鍵、模式轉換鍵、讀出、寫入鍵讀出、寫入鍵、數(shù)據(jù)增減鍵、復位鍵、數(shù)字鍵。2)顯示屏：顯示控制面板提供的各種顯示數(shù)據(jù)，有兩種類型LED數(shù)碼顯示屏：顯示無單位的數(shù)字量和簡單的英文代碼；液晶顯示屏：顯示數(shù)字和文字。顯示屏顯示的數(shù)據(jù)類型包括：運行數(shù)據(jù)：運行時的各種輸出數(shù)據(jù)。功能參數(shù)碼：編程時的功能代碼和數(shù)據(jù)。故障代碼：故障狀態(tài)下的故障代碼。第四十七頁，共99頁。2.3.3控制電路3．電源為控制電路提供直流電源。其內部電源具有電壓穩(wěn)定性好，抗干擾能力強等優(yōu)點，并與主電路有很好的電氣隔離。4．外部端子主電路的端子包括輸入端子（R、S、T）和輸出端子（U、V、W）。控制電路的輸入端子包括輸入模擬控制端子和輸入接點控制端子。模擬控制端子用于接收模擬信號調節(jié)運行頻率；接點控制端子用于接收開關信號進行運行控制?？刂齐娐返妮敵龆俗影ㄝ敵霰O(jiān)視端子和輸出指示端子。監(jiān)視端子輸出開關信號用于報警或運行狀態(tài)指示；指示端子用于輸出與頻率成正比的模擬信號，用于指示各種輸出數(shù)據(jù)。第四十八頁，共99頁。

1.頻率給定功能頻率給定有三種方式供用戶選擇：

1）面板給定方式。由操作面板上的鍵盤設置給定頻率。

2）外接給定方式。通過外部的模擬量或數(shù)字輸入給定端口，將外部頻率給定信號輸入變頻器。

3）通信接口給定方式。由計算機或其他控制器通過通信接口進行給定。2.3.4變頻器主要功能

第四十九頁，共99頁。2.控制方式的選擇功能1）U/f控制方式U/f控制方式有三種形式可供用戶選擇：（1）基本U/f線。

（2）任選U/f線。

2.3.4變頻器主要功能第五十頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能2.控制方式的選擇功能1）U/f控制方式（3）U/f線的自動調整功能。變頻器可根據(jù)負載的具體情況自動調整轉矩補償程度，自動調整的U/f線是相互平行的，如圖2-26所示。

第五十一頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能2.控制方式的選擇功能

2）矢量控制方式（1）帶速度反饋的矢量控制。這種控制方式具有很好的動態(tài)和靜態(tài)性能指標，是性能最好的控制方式。（2）無速度反饋的矢量控制。這種控制方式不需要速度反饋，適用于對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求不太高的場合，其應用十分廣泛。3．與頻率有關的功能設置與頻率有關的功能包括：極限頻率、加速時間、減速時間、加速曲線、減速曲線、回避頻率、段速頻率、頻率增益、頻率偏置等。第五十二頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置（1）最高頻率fmax：變頻器允許輸出的最高頻率，一般為電動機的額定頻率；（2）基本頻率fb：又稱基準頻率或基底頻率，只有在U/f模式下才設定。

（3）上限頻率fH和下限頻率fL第五十三頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

2）加速時間和減速時間（1）加速時間和減速時間的理論定義(兩種定義方法)

其一：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時間，稱為減速時間。如圖2-29所示。其二：變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時間，稱為減速時間。（2）變頻器的實際加減速時間一般小于等于理論設定的加減速時間。如圖2-30所示。第五十四頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

2）加速時間和減速時間第五十五頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

2）加速時間和減速時間（3）加速時間設定的原則及方法加速時間設定原則：兼顧起動電流和起動時間，一般情況下負載重時加速時間長，負載輕時加速時間短。加速時間設置方法：用試驗的方法，使加速時間由長而短，一般使起動過程中的電流不超過額定電流的1.1倍為宜。有些變頻器還有自動選擇最佳加速時間的功能。（4）減速時間設定的必要性及設置原則重負載制動時，制動電流大可能損壞電路，設合適的減速時間，可減小制動電流；水泵制動時，快速停車會造成管道“空化”現(xiàn)象，損壞管道。減速時間的設定原則：兼顧制動電流和制動時間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。（5）變頻器在不同的段速可設置不同的加減速時間。第五十六頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

3）加速曲線和減速曲線（1）加速曲線

a)線性上升方式頻率隨時間呈正比的上升，適用于一般要求的場合。

b)S型上升方式先慢、中快、后慢，起動、制動平穩(wěn)，適用于傳送帶、電梯等對起動有特殊要求的場合。

c)半S型上升方式正(下)半S型上升方式：適用于大慣性負載。反(上)半S型上升方式：適用于泵類和風機類負載。第五十七頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

3）加速曲線和減速曲線（1）加速曲線（2）減速曲線與加速曲線類似（3）組合曲線的設置根據(jù)不同的機型可分為三種情況：

a.只能預置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內定，用戶不能自由設置。

b.用戶可選擇不同加、減速時間的S區(qū)（如0.2S、1S等）。

c.用戶可在一定的非線性區(qū)內設置時間的長短。

第五十八頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

4）回避頻率（跳躍頻率、跳轉頻率）（1）回避頻率的概念：變頻器跳過而不運行的頻率，一般情況下一個系統(tǒng)可設三個以上。（2）設置回避頻率的必要性：避免系統(tǒng)共振。（3）設置回避頻率的方法設定回避頻率的上端和下端頻率：如43Hz、39Hz，則回避39Hz~43Hz；設定回避頻率值和回避頻率的范圍：如41Hz、3Hz，則回避38Hz~44Hz；只設定回避頻率：回避頻率范圍由變頻器內定。

第五十九頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置

4）回避頻率5）段速頻率設置功能（1）段速控制功能（2）段速運行控制必須的參數(shù)（3）段速功能的設置與執(zhí)行

a.按程序設置

b.由外端子控制第六十頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置6）頻率增益和頻率偏置功能（1）頻率增益頻率增益指上限輸出頻率對應的輸入電壓與最大外輸入模擬控制信號的比率，即f/X，如圖2-33所示。第六十一頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能3．與頻率有關的功能設置6）頻率增益和頻率偏置功能（2）頻率偏置頻率偏置是指輸入模擬控制信號和輸出頻率不同時為0的現(xiàn)象，分為正向偏置和反向偏置兩種情況。如圖2-34所示。

正向偏置：輸入模擬信號為0時輸出頻率大于0；反向偏置:輸入模擬信號大于某一值時才有輸出頻率。

設置頻率偏置的目的：配合頻率增益調整多臺變頻器聯(lián)動的比例精度，也可作為防止噪聲的措施。第六十二頁，共99頁。2.3.4變頻器主要功能4.變頻器的主要保護功能

1）過電流保護功能

2）主器件自保護功能

3）過電壓保護功能

4）欠電壓保護功能

5）變頻器過載保護功能

6）防止失速保護功能

7）外部報警輸入保護第六十三頁，共99頁。2.4.1變頻器的外接主電路

1．變頻器的輸入主電路任務4變頻調速系統(tǒng)的控制

第六十四頁，共99頁。2.4.1變頻器的外接主電路

2．變頻器的輸出主電路1）在一臺變頻器驅動一臺電動機的情況下，建議不要接輸出接觸器2）必須接入輸出接觸器的場合3）熱繼電器第六十五頁，共99頁。2.4.1變頻器的外接主電路

2．變頻器的輸出主電路

4）變頻器輸出端需要接入電抗器的場合（1）電動機和變頻器之間的距離較遠（2）輕載的大電動機配用容量較小的變頻器第六十六頁，共99頁。2.4.2主要電器的選擇1．空氣斷路器和熔斷器第六十七頁，共99頁。1．空氣斷路器和熔斷器

1）需要注意的幾個方面（1）變頻器接通電源時有較大的充電電流。對于容量較小的變頻器，有可能使斷路器或快速熔斷器誤動作。（2）變頻器的輸入電流具有大量的高次諧波成分。因此，電流的峰值有可能比基波分量的振幅值大很多，導致斷路器和快速熔斷器誤動作。（3）變頻器本身具有150%，1Min的過載能力。如果斷路器和快速熔斷器的動作電流過小，將使變頻器的過載能力不能發(fā)揮作用。

2）選擇原則 斷路器： ＩQN≥（1.3～1.4）ＩN

熔斷器： ＩFN≥（1.5～1.6）ＩNＩQN————斷路器的額定電流（A）ＩFN————快速熔斷器的額定電流（A）ＩN————變頻器的額定電流（A）第六十八頁，共99頁。2．接觸器

1）輸入接觸器因為接觸器本身并無保護功能，故不必考慮誤動作的問題。只要其主觸點的額定電流大于變頻器的額定電流就可以了。

ＩKM≥ＩN

2）輸出接觸器由于變頻器的輸出電流中含有頻率與載波頻率相同的諧波成分，故輸出接觸器的主觸點的額定電流應略大于電動機的額定電流。

ＩKM≥1.1ＩMN第六十九頁，共99頁。3．變頻器與電動機之間的導線當電動機與變頻器之間的距離較長時，須注意線路電壓降的影響。因為在低頻運行時，變頻器的輸出電壓較低，線路電壓降的影響將會變得十分明顯，影響電動機的正常運行。所以，要求將線路電壓降限制在比較小的范圍內：ΔＵ≤（2～3）％ＵN第七十頁，共99頁。3．變頻器與電動機之間的導線例：某電動機的主要額定數(shù)據(jù)如下：PMN＝37kW，UMN＝380V，IMN＝69.8A。輸電距離為：

l＝100m，導線截面為：16mm21)工頻運行由電工手冊查得：選截面積為16mm2的導線，允許長時間運行的電流為73A。工頻運行時，允許的電壓降為：

ΔU≤5%×380＝19V2)變頻運行允許的電壓降為：

ΔU≤（2%～3%）×380＝7.6V～11.4Vc)線路電壓降的計算

ΔU＝ 式中，R0—單位長度導線的電阻，mΩ／m；查手冊得： R0＝1.10mΩ／m ΔU＝＝13.3V＞11.4V可見，變頻運行時，導線應加粗。第七十一頁，共99頁。2.4.3電動機的正、反轉控制電路電動機的起動變頻器一般也可以通過電源來直接起動電動機，成為“上電起動”。但大多數(shù)變頻器不希望采用這種方式來起動電動機，原因是：

1）容易誤動作

2）電動機容易自由制動第七十二頁，共99頁。

2.常用起動方式

1）端子起動

2）鍵盤起動第七十三頁，共99頁。3．繼電器控制第七十四頁，共99頁。4．自鎖控制（三線控制）采用繼電器控制的電路顯然較為復雜。為了簡化電路，變頻器設置了自鎖功能，使電動機起動后可以“自鎖”。由于自鎖控制需要將控制線接到三個輸入控制端子，故在變頻器說明書中，常稱為“三線控制”方式。

第七十五頁，共99頁。5．電動機的反轉 1）改變相序2）改變控制端子3）改變功能預置第七十六頁，共99頁。2.4.4外接控制端子的應用

變頻器的外接輸入控制端子中，通過功能預置，可以將若干個（通常為2~4個）輸入端作為多檔（3~16檔）轉速控制端。其轉速的切換由外接開關器件的狀態(tài)組合來實現(xiàn)。第七十七頁，共99頁。

第七十八頁，共99頁。

第七十九頁，共99頁。2.4.5專用輸出控制端子的應用1．報警輸出端2．模擬量輸出端第八十頁，共99頁。2.4.6多單元拖動系統(tǒng)的同步控制1．同步控制

1）各單元的轉速必須能夠統(tǒng)一調整，即一起加速，一起減速。

2）各單元的轉速又能夠單獨進行微調。圖2-49多單元拖動系統(tǒng)第八十一頁，共99頁。2.手動同步控制

1）統(tǒng)調

2）微調第八十二頁，共99頁。3.自動同步控制

1）同步信號的取出

2）自動同步控制第八十三頁，共99頁。2.4.7變頻與工頻的切換控制

1.變頻與工頻的切換控制主要場合

2.切換控制的要點

1）主電路必須可靠互鎖

2）應該有“切換延時”對切換延時的要求是：在延時期間，生產(chǎn)機械的轉速不應下降的太多，以減小電動機與工頻電源相接時的沖擊電流。通常，大容量電動機在切換至工頻電源時的轉速，應不低于電動機額定轉速的80%。容量較小的電動機可適當放寬。

第八十四頁，共99頁。2.4.8變頻器的閉環(huán)控制

1．閉環(huán)控制的目的

第八十五頁，共99頁。2．恒壓控制的工作過程要使拖動系統(tǒng)中的某個物理量（例如壓力）穩(wěn)定在所希望的數(shù)值上，變頻器的工作過程具有兩個方面：一方面，系統(tǒng)將根據(jù)給定的目標信號來控制電動機的運行；另一方面，又必須把反饋信號反饋給變頻器，使之與目標信號不斷地進行比較，并根據(jù)比較結果來實時的調整電動機的轉速。第八十六頁，共99頁。

3.變頻器的PID功能

1）目標信號與反饋信號的接入第八十七頁，共99頁。

3.變頻器的PID功能

2）PID的控制邏輯第八十八頁，共99頁。4.閉環(huán)控制的起動問題（積分飽和）1）起動存在的問題第八十九頁，共99頁。4.閉環(huán)控制的起動問題（積分飽和）2）解決方法1－利用外接端子切換圖2-59閉環(huán)與開環(huán)控制的切換第九十頁，共99頁。4.閉環(huán)控制的起動問題（積分飽和）3）解決方法2－利用變頻器的PID起動功能有的變頻器針對PID功能有效后可能出現(xiàn)的起動問題，設置了“PID加、減速時間”功能，專用于當PID功能有效時的起動過程中。（1）安川CIMR－G7A系列預置PID加、減速時間：功能碼b5－17用于預置“PID指令用加減速時間”。當PID功能有效時，其起動過程中的加、減速時間將由b5－17功能獨立決定。（2）西門子430系列功能碼P2293為“PID上升時間”，用于起動時防止因加速太快而跳閘。（3）丹佛士VLT5000系列功能碼439為“工藝PID起動頻率”，當收到起動信號時，變頻器將轉入開環(huán)控制方式運行，按加速時間加速。在達到439功能所預置的起動頻率時，才轉為閉環(huán)工藝控制。第九十一頁，共99頁。2.5.1變頻器種類的選擇變頻