1變頻器結(jié)構(gòu)與原理

1、1,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,內(nèi)容提要： 1、理解變頻調(diào)速的基本控制方式 2、了解變頻器的基本構(gòu)成。 3、了解變頻器的分類方式。 4、理解正弦脈寬調(diào)制基本原理。 5、了解變頻器的控制方式并掌握其應(yīng)用范圍。 6、了解高性能通用變頻器的基本性能。,2,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,變頻調(diào)速原理同步轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)差率:電機(jī)轉(zhuǎn)速:,3,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.1變頻器調(diào)速的基本控制方式

2、【知識(shí)目標(biāo)】理解變壓變頻控制方式的原理 掌握恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速的概念。 交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，一個(gè)重要的因素是希望保持電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不變。若要保持電磁轉(zhuǎn)矩不變，只有保持主磁通量?m為額定值不變。 三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為： E1=4.44f1N1?m,4,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,由式2-1所知，

3、只要控制E1f1，便可以達(dá)到控制磁通量?m的目的。基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速 保持?m不變，當(dāng)頻率f1從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須降低 E1，使 即采用恒定電勢(shì)頻率比的控制方式。這種控制又成為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 低頻時(shí)U1和E1都很小，定子的阻抗不可忽略， 我們?nèi)藶榈貙㈦妷篣1抬高一些，以便近似地補(bǔ) 償定子壓降，使氣隙磁通基本保持不變。,,,常數(shù),5,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工

4、作原理,6,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,2基頻從上弱磁變頻調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以向上增高，但是電壓U1卻不能增加，這是由于受電源電壓的制約，定子電壓不可能比 電源電壓還高，最多只能保持U1=U1N不變。這樣，必然會(huì)使 磁通隨著f1上升而減

5、 小，相當(dāng)于弱磁調(diào)速 的情況，屬于近似的 恒功率調(diào)速方式。,7,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須通過(guò)變頻裝置獲得電壓、頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF調(diào)速控制。1.2變頻器的基本結(jié)構(gòu) 【知識(shí)目標(biāo)】了解交—直—交變頻器和交—交變頻器的

6、 基本構(gòu)成1.直接變頻裝置（交—交變頻器裝置） 直接式變頻器是將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱交—交變頻器，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。它實(shí)質(zhì)上是一套三相橋式無(wú)環(huán)流反并聯(lián)的可逆整流裝置。 交—交變頻器的特點(diǎn)如下： （1）原理基于可逆整流，工作可靠，可,8,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,以直接套用成熟的直流可逆調(diào)速技術(shù)。 （2）流過(guò)電機(jī)的電流近似于三相正弦，附加損耗小，脈動(dòng)轉(zhuǎn)

7、矩小。 （3）當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，最大輸出頻率不超過(guò)20Hz,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速小于600r/min，（對(duì)應(yīng)4極電機(jī)），只能在工頻以下調(diào)速，調(diào)速范圍窄。 （4）主回路較復(fù)雜，所用器件多（橋式線路需36個(gè)晶閘管）。 交—交變頻器一般只用于低轉(zhuǎn)速、大容量的調(diào)速系統(tǒng)，例如軋鋼機(jī)，球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等。2.間接變頻裝置（ 交— 直—交變頻裝置） 當(dāng)前最廣泛使用的交— 直—交變頻器，,9,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)

8、及工作原理,其基本結(jié)構(gòu)由主電路和控制電路組成如圖2—7所示. （1）整流器：整流器又稱電網(wǎng)側(cè)變流器。其作用是把三相交流電整流成直流電流。 （2）逆變器：逆變器又稱負(fù)載側(cè)變流器。最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是由六個(gè)主開(kāi)關(guān)器件組成三相橋式逆變電路，有規(guī)律地控制主開(kāi)關(guān)器件的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流電輸出。 （3）中間直流環(huán)節(jié)：中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間有無(wú)功功率的交換，這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容或電感）來(lái)緩沖，

9、所以中間直流環(huán)節(jié) 又稱中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。 （4）控制電路：控制電路常由運(yùn)算電路，,10,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,檢測(cè)電路，控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等1.3變頻器的分類 【知識(shí)目標(biāo)】熟悉變頻器的各種分類方法 了解各類變頻器的特點(diǎn)和應(yīng)用條件1.3.1按直流電源的性質(zhì)分類1.電流型

10、變頻器：其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能元件。直流電源的內(nèi)阻較大，近 似于電流源，此類變頻器一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn) 是：當(dāng)電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，回饋到 直流側(cè)的再生電能可以方便地回饋到交流,11,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,電網(wǎng)。這種電流型變頻器可用于頻繁急加、減速的大容量電機(jī)的傳動(dòng)，在大容量風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能調(diào)速中也有應(yīng)用。2.電壓型變頻器：此類變頻器的中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無(wú)功功率將由它來(lái)緩沖

11、，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源。對(duì)負(fù)載而言，變頻器是一個(gè)交流電壓源，在不超過(guò)容量限度的情況下，可以驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，具有不選擇負(fù)載的通用性。缺點(diǎn)是電機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，回饋到直流側(cè)的無(wú)功能量難于回饋給交流電網(wǎng)。1.3.2按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類1.PAM方式: 脈沖幅值調(diào)節(jié)方式，是通 過(guò)改變直流電壓的幅值進(jìn)行調(diào)壓方式，此種 方式。此種方式當(dāng)系統(tǒng)低速運(yùn)行時(shí)，諧波與,12,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,噪聲都比較

12、大。2.PWM方式：脈沖寬度調(diào)制方式，調(diào)壓時(shí)利用參考電壓波UR與載頻三角波UC互相比較來(lái)決定主開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，利用脈沖寬度的改變來(lái)得到幅值不同的正弦基波電壓。這種參考信號(hào)為正弦波，輸出電壓平均值近似正弦波的PWM方式，稱為正弦PWM調(diào)制，簡(jiǎn)稱SPWM。采用SPWM方式調(diào)壓，這是一種最常采用的方式。3.高載波變頻器的PWM方式 此種方式主開(kāi)關(guān)器件的工作頻率較高，常采用IGBT或MOSFET作為主開(kāi)關(guān)器件，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)

13、 10～20KHZ，達(dá)到所謂“靜音”水平。1.3.3按控制方式分類,13,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.U/f控制: 即VVVF控制，主電路中逆變器采用IGBT，用PWM方式進(jìn)行控制。U/f控制是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)須速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，通用性好！經(jīng)濟(jì)性好！2.轉(zhuǎn)差頻率控制根據(jù)速度傳感器的檢測(cè)可以求出轉(zhuǎn)差頻率△f，再把它S速度設(shè)定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設(shè)定值f1，就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。這種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)拈]

14、環(huán)控制方式稱為轉(zhuǎn)差頻率控制方式。此種控制方式精度雖然提高了，但通用性較差。3.矢量控制 采用矢量控制方式的目的，主要是為了提高 變頻器調(diào)速動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)交流電機(jī)的動(dòng)態(tài),14,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,數(shù)字模型，利用坐標(biāo)變換的手段，將交流電機(jī)的定子電流分解成磁場(chǎng)分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流，并分別加以控制，以獲得類似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。1.3.4按電壓等級(jí)分類1.低壓型變頻器。單項(xiàng)變頻器的額定輸入電壓220～24

15、0V三相變頻器的輸入電壓220V或380～400V，容量為0.2～280 ～500KW。2.高壓大容量變頻器。額定電壓為3KV以上（3KV、6KV、10KV等）的中、高壓變頻器在拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)各種大型機(jī)械功率在10000KW以上 的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行有著極大的現(xiàn)實(shí)意 義，本章專設(shè)一節(jié)來(lái)深入討論。,15,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.3.5按用途分類1.通用變頻器: 其特點(diǎn)就是通用性，對(duì)通用標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)進(jìn)

16、行傳動(dòng)，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及民用的各個(gè)領(lǐng)域中。2.高性能專用變頻器：高性能專用變頻器是為了滿足某些特定產(chǎn)業(yè)或區(qū)域的需要，使變頻器在該區(qū)域中具有最好的性價(jià)比而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。3.高頻變頻器：專門為驅(qū)動(dòng)高速電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的，這類變頻器的輸出頻率可以達(dá)到3KHZ。4.小型變頻器：為適應(yīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的需求，產(chǎn)生了許多“迷你”型變頻器，例如，安川公司 生產(chǎn)的VS—mini—J7型變頻器，高度只 有128 mm，且功能齊全通用性好。,1

17、6,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.4正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器 【知識(shí)目標(biāo)】理解正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的基本原理 熟悉正弦脈寬調(diào)制技術(shù)的基本概念 了解正弦脈寬調(diào)制的控制技術(shù)和采樣方式 1964年，德國(guó)人率先提出了脈寬調(diào)制變頻的思想，他們把通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)推廣應(yīng)用于交流變頻器。利用PWM控制技術(shù)，即可以控制逆變器輸出電壓的頻率，

18、也可以控制輸出電壓的波形及其基波的幅值，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)變壓和變頻。1.4.1正弦脈寬調(diào)制原理 在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論， 即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有,17,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相 同。沖量即指窄脈沖的面積，

19、 上述結(jié)論是PWM控制的主要理 論基礎(chǔ)。 所謂的正弦脈寬調(diào)制（SPWM） 波形，就是與正弦波等效的一系 等幅不等

20、寬的矩形脈沖波形，如 圖2-16所示，等效電路的原則 是每一區(qū)間的 面積相等。,18,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,圖2-18 單極式SPWM電壓波形,19,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1

21、.4.3諧波分析與輸出電壓調(diào)節(jié) 1. SPWM變頻器輸出的諧波分析 產(chǎn)生諧波的主要原因是： ① 在工程應(yīng)用中采用規(guī)則采樣方法或集 成電路器件并不能保證脈寬調(diào)制序列波的 波形面積與各段正弦波面積完全相等。 ② 在實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，為了防止直流側(cè),20,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,短路，設(shè)置了一個(gè)導(dǎo)通時(shí)滯環(huán)節(jié)。時(shí)滯的出現(xiàn)不可避免地造成逆變器輸出的SPWM波形有所失真。 2.關(guān)于諧波含量得出

22、的結(jié)論 ① 只要載頻比N足夠大，較低次諧波就可以被有效地抑制。 ② 深調(diào)節(jié)時(shí)，較高次諧波反而增加。 ③ 用于三相對(duì)稱系統(tǒng)中時(shí)，3的整數(shù)倍次諧波可以自行消失，不必考慮。,21,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,異步電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)時(shí)，變頻器可以根據(jù)電機(jī)的特性對(duì)供電電壓、電流、頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，不同的控制方式所得到的調(diào)速性能、特性以及用途是不同的。 1.5.1變頻器的U/f控制 作為變頻器調(diào)速控制方式，U

23、/f控制比較簡(jiǎn)單，多用于通用變頻器、風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械的節(jié)能運(yùn)行及生產(chǎn)流水線的工作臺(tái)傳動(dòng) 。 圖2-29所示為一種典型的全數(shù)字U/f控 制IGBT——SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖。 它包括主電路、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、保,22,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,護(hù)信號(hào)采集與綜合 電路。,23,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工

24、作原理,U/f控制變頻器分為兩大類，一類是價(jià)格比較便宜的普通功能型U/f控制通用變頻器，另一類則是新一代的高功能型U/f控制通用變頻器。 普通功能型的U/f控制通用變頻器屬于第一代產(chǎn)品，近似的恒磁通控制方式，是一種頻率開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。其U/f模式，可以在控制面板上進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。具有瞬停再啟動(dòng)功能；變頻器和電網(wǎng)間的自動(dòng)切換功能；控制信號(hào)的設(shè)定、調(diào)整功能；保護(hù)功能；故障信息的存儲(chǔ)和顯示功能等。 新一代高功能型通用變

25、頻器，是指具有轉(zhuǎn)矩控制功能的（無(wú)速度傳感器）U/f控制式通用變頻器。 此類采用32位DSP或雙16位CPU進(jìn)行控制， 運(yùn)算速度大幅度提高；采用了磁通補(bǔ)償器、,24,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,轉(zhuǎn)差補(bǔ)償器和電流限制控制器，用以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制功能。 采用這種控制方式，可使極低速度下的轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力達(dá)到或超過(guò)150%；頻率設(shè)定范圍達(dá)到1:30；電機(jī)的靜態(tài)機(jī)械特性的硬度高于在工頻電網(wǎng)上運(yùn)行的自然機(jī)械特性的硬度，具有“

26、挖土機(jī)”特性和“無(wú)跳閘”能力。 具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型通用變頻器，其原理圖如圖2-30所示。,25,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,26,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,③函數(shù)發(fā)生器GF存在一定的誤差 。 ④在測(cè)速環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)中存在誤差和干擾，都會(huì)以正反饋形式毫無(wú)衰減地傳遞到頻率控制信號(hào)上來(lái)。1.5.2矢量控制 1.交、直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型的差異 直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型只有一個(gè)輸入變量—電樞電壓

27、，一個(gè)輸出變量—轉(zhuǎn)速，控制參數(shù)有：機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm、電磁時(shí)間常數(shù)T1，滯后時(shí)間常數(shù)Ts?？梢悦枋龀蓡巫兞咳A線性系統(tǒng)。 異步電機(jī)兩個(gè)獨(dú)立的輸入變量—電壓和 頻率；兩個(gè)獨(dú)輸出變量—轉(zhuǎn)速和磁通。如 果要考慮三相交流電輸入、輸出的變量還,27,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,要多。在控制參數(shù)中，電壓（電流）、頻率、磁通轉(zhuǎn)速之間相互都有影響，是強(qiáng)耦合多變量系統(tǒng)，另外在數(shù)學(xué)模型中有兩個(gè)變量的

28、乘積項(xiàng)，所以是非線性的。 異步電機(jī)的模型是高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。2.交、直流電機(jī)物理模型的比較 在忽略次要因素的條件下，交流異步電機(jī)的物理模型如圖2 —34所示。,28,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,圖2-34 三相異步電機(jī)的物理模型,29,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,直流電機(jī)的物理模型則比較簡(jiǎn)單，如圖2—35所示。,圖2-35 二極直流電機(jī)的物理模型,30,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原

29、理,3.坐標(biāo)變換 用等效的觀點(diǎn)，經(jīng)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換，將三相交流異步電機(jī)的物理模型簡(jiǎn)化為旋轉(zhuǎn)的直流電機(jī)物理模型。4.矢量控制系統(tǒng) 目前常用的矢量控制系統(tǒng)為按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)，即采用坐標(biāo)變換方式，將定子電流解耦，分解為定子磁通矢量和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩矢量分別來(lái)進(jìn)行控制。其控制效果和雙閉環(huán)直流調(diào)速控制效果相媲美。5.采用PWM變頻器的矢量控制系統(tǒng) 按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制系統(tǒng)是許多 年來(lái)實(shí)際應(yīng)用最為

30、普遍的、高性能交流調(diào) 速系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)方便，動(dòng)態(tài)性能好，,31,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,調(diào)速范圍變化采用一般的轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)可達(dá)1:100。 1.5.3直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是近10余年來(lái)繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來(lái)的另一種高動(dòng)態(tài)性能的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。 1.直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理和特點(diǎn) 直接轉(zhuǎn)矩控制分別控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁鏈，而且采用在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的方法，以抑制磁鏈變化對(duì)轉(zhuǎn)

31、子系統(tǒng)的影響。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)： ① 轉(zhuǎn)矩和磁鏈都采用直接反饋的雙位式砰 —砰控制，免去了坐標(biāo)變換，定子電流解 耦等過(guò)程。,32,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,② 選擇定子磁鏈作為被控制的磁鏈，使控制性能不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響。 ③ PWM逆變器采用磁鏈跟蹤控制方式，性能優(yōu)越。2.直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)的比較表2-2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與性能比較

32、,33,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.6高性能通用變頻器 【知識(shí)目標(biāo)】了解高性能通用變頻器的分類及適用范圍。 了解使用高性能變頻器時(shí)的注意事項(xiàng)。1.6.1高性能通用變頻器的類型 高性能通用變頻器主要有三種： 第一種是有速度傳感器的矢量控制變頻器； 第二種是無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器； 第三種是無(wú)速度傳感器的直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。1.高性能通用變頻器

33、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 高性能通用變頻器在硬件結(jié)構(gòu)上有三種 類型：獨(dú)立式變頻器、公共直流母線式變 頻器和帶能量回饋單元的變頻器。,34,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,獨(dú)立式變頻器將整流單元和逆變單元放置在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，是目前應(yīng)用最多的變頻器 。 公共直流母線式變頻器將變頻器的整流單元和逆變單元分離開(kāi)來(lái)，分別裝置在各自的機(jī)殼內(nèi)。整流單元的功能是將電壓和頻率不變的交流電轉(zhuǎn)換成電壓恒定的直流電，形成公共直流母線；逆

34、變單元掛到公共直流母線上，其功能是將電壓恒定的直流電轉(zhuǎn)換成電壓和頻率均可調(diào)的交流電，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。公共直流母線式變頻器的最大特點(diǎn)是一個(gè)整流單元下可掛多個(gè)逆變單元，驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī)。 高性能通用變頻器驅(qū)動(dòng)電梯、升降機(jī)、 可逆軋機(jī)等負(fù)載時(shí)，都要求四象限運(yùn)行， 所以必須配置能量回饋單元。其功能是,35,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,將電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量回饋給電網(wǎng)。2.有速度傳感器的矢量控制變頻器

35、 此類變頻器控制精度高，其主要特點(diǎn)如下： ① 調(diào)速范圍寬，可達(dá)到1:100以上。 ② 轉(zhuǎn)速控制精度高，在n?10%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，為0.0005%；在n?5%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，為0.001%；在弱磁工作區(qū)間約為0.001%。 ③ 在全速度設(shè)定范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間約為5ms，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小于2%額定轉(zhuǎn)矩。 ④ 轉(zhuǎn)矩控制精度，在恒磁通工作區(qū)間小于 2.5%，在弱磁工作區(qū)間小于5%。3.無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器,36,

36、第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,此類變頻器與有速度傳感器的矢量控制變頻器相比較，就是去掉了速度檢測(cè)環(huán)節(jié)，通過(guò)計(jì)算來(lái)估測(cè)電機(jī)速度的反饋值，控制精度稍差，但系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。此類變頻器的主要特點(diǎn)是： ① 調(diào)速范圍可達(dá)1:10。 ② 轉(zhuǎn)速控制精度，在n?10%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，為20%fs；在n?5%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，為fs（fs為額定轉(zhuǎn)差頻率）。 ③ 轉(zhuǎn)矩控制精度，在恒磁通工作區(qū)間，n?5%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，小于2.5%

37、；在弱磁工作區(qū)間，小于5%。 ④ 在全速度設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速上升時(shí)間，在 n?10%額定速度時(shí)，約為5ms，轉(zhuǎn)矩波動(dòng) 小于2%額定轉(zhuǎn)矩。,37,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,4.直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）摒棄了矢量控制的解耦思想，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)磁通幅值和轉(zhuǎn)矩值，分別與磁通和轉(zhuǎn)矩給定值比較，由磁通和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器直接輸出所需要的電壓矢量。 DTC控制模式的主要特點(diǎn)如下。 ① 調(diào)速范

38、圍在無(wú)速度傳感器時(shí)為1:50。 ② 速度控制精度，在無(wú)速度傳感器時(shí)小于0.5%，在速度閉環(huán)時(shí)為0.001%。 ③ 在全速度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)為2%額定轉(zhuǎn)矩以下；無(wú)速度傳感器時(shí)轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間小于2ms，并且在 0.5Hz以上，轉(zhuǎn)矩可達(dá)到100%額定轉(zhuǎn)矩。 ④ 無(wú)預(yù)置開(kāi)關(guān)控制模式。,38,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,1.6.2使用高性能變頻器時(shí)的注意事項(xiàng)1.變頻器選型時(shí)的注意事項(xiàng) （1）連續(xù)工作時(shí)的額定電流

39、 （2）變頻器的過(guò)載能力 （3）單電機(jī)驅(qū)動(dòng) （4）多電機(jī)驅(qū)動(dòng) 2.變頻器系統(tǒng)組態(tài)時(shí)的注意事項(xiàng) （1）控制系統(tǒng)類型的選擇 （2）電機(jī)參數(shù)的調(diào)整 （3）組態(tài)軟件的選擇3.使用變頻器功能模板時(shí)的注意事項(xiàng) 高性能變頻器功能模板一般都很多，使用時(shí),39,第1節(jié)變頻器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理,應(yīng)注意以下問(wèn)題。 ① 西門子6SE70系列變頻器的功能模板按完成功能可分為三類：端子擴(kuò)展功