交流调速系统的发展趋势

精品范文模板 可修改删除撰写人：_日 期：_目 录内容摘要.（2）关键词.（2）绪论.（2）一 交流调速系统的发展趋势.（2）二 交流电机变频调速的基本原理.（3）1 异步电机变频调速的基本原理.（3）2 同步电机变频调速原理.（5）三 变频器的基本概念.（5）1 变频器的分类及工作原理.（5）2 变频器的换流方式.（5）3 通用变频器的操作和显示.（6）4 通用变频器运行方式.（7）四 异步电动机的变压变频调速.（7）1保持U/f恒定（7）2保持输出转矩为常数（恒转矩调速）（8）3保持输出功率为常数（恒功率调速）（8）4矢量控制（9）五 电压型变频调速系统（10）1主电路构成.（10）2换流原理.（11）六 电流型变频器调速系统（13）1 主电路构成.（12）2 电流型变频器的特点.（14）七 PWM型变频调速系统（14）1PWM型变频器的基本控制方式（14）2PWM型变频器的工作原理（15）3PWM型逆变器的发展趋势.（16）八 VF7F型变频器的使用 （16） 1 VF-7F型变频器的构成 （16）2各种方式的功能.（16） 3 通过实验设置变频器的参数.（17）总结与体会.（18）致谢词（19）附录.（20） 参考文献.（22） 变频调速方法在交流调速中的应用作者：曹连庆摘 要：介绍变频调速方法在交流电动机中的应用，变频调速就是用改变供电频率的方法来调节电动机的转速，变频调速是最有前途的一种交流调速方式，也是交流调速的基础。因为变频调速是交流电动机各种调速中比较理想合理的一种。其特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。关键词：变频 交流调速绪论交流电动机诞生于19世纪末，由于它具有控制方便适应性强维护便利等优点，很快成为工业社会的核心，传动系统中的主力。电动机的调速最早始于机械系统。在在半导体技术得到实际应用之前，电动机的控制主要是通过简单的继电器和接触器进行启动停机及有级调速等控制。为了提高电动机调速性能，人们在不断的寻求更好的调速方法。近十年来，随着电力电子技术微电子技术及现代控制理论的发展，变频器已广泛应用于交流电机速度控制上，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能良好的控制特性。在风机水泵压缩机等流体机械上应用变频器可取代传统挡板而节省巨额电费；在纺织花扦塑料化学等工业领域，变频器的自动控制性能可以大大提高产品质量和数量；机械行业中应用变频器是改造传统产业实现机电一体化的重要手段。在当前发展变频器的应用技术，可以有效的提高经济效益和产品质量。变频器不仅可以代替工业市场上的变速机械，而且已逐渐进入家电产品中，如电冰箱空调等。变频器以其操作方便占地面积小控制性能高而获得广泛应用。一 交流调速系统的发展趋势现代工业生产过程中，各种设备的传动部件主要为电动机，且电动机的传动在许多场合要求能够调速。电动机的调速运行方式很多，以电动机的类型大致可以分为直流调速与交流调速两种，而交流调速变频调速为运行效果和节能效果最佳。70年代，当现代控制理论、新型大功率电力电子器件、新兴变频技术等在实际应用中相继取的了重要进展的时候,才为交流电动机调速技术的飞越创造了一个坚实的基础,今后的交流调速技术将在以下几个方面进一步发展。(一) 高性能化.产品将普遍采用矢量控制技术,提高调速性能,达到和超过直流调速系统水平。矢量变换控制是一种新的控制理论和控制技术,他的想法是设法模拟直流电动机的控制特点来进行交流电动机的控制。(二) 全控型大功率快速电力电子器件的发展为现代化的变频装置提供物质保证.交流电动机调速技术的发展是和电力电子技术的发展是分不开的,1957年世界上出现了电力半导体器件的晶闸管,为交流电动机调速系统的发展开辟了道路。(三)脉宽调制技术的发展与应用使变频装置性能优化,可以适用于各类交流电机。1964年德国的A.Schonung等率先提出了脉宽调制变频的思想,即把通讯系统的脉宽调制技术(简称PWM技术)应用于交流电气传动.PWM型逆变器具有输入功率因数高和输出波形好的特点。正炫波脉宽调制(SPWM)是最常用的一种调制方法,共调制脉冲的特点是在半周期内等距、等幅、不等宽,并且是中间宽两边窄,各脉冲面积之和与正弦波的下的面积成比例.新的脉宽调制(NPWM)上把半个周期分成三等份,前60脉冲P与后60脉冲判断调制方法同SPWM,但中间60脉冲等于前面及后面脉冲之和,即P2=P1+P,这样变提高了开关频率,成份也随之降低.(四) 控制系统硬件由模拟技术转向数字技术,微型计算机在性能、速度、降格、体积等方面的发展为交流电动机调速理论的现实化提供了最重要的保证从发展趋势看,交流数字调速有以下两个发展方向:1.采用专用的硬件、大规模集成电路(IC);2.采用通用计算机硬件,软件模块化、可编程。由于我国的第二代电力电子器件的研制工作起步较晚，因此建立在电力电子技术和微电子控制基础上的静止变频交流调速技术 的发展受到了一定的限制。由于交流变频调速方式在性能上和 效益上都远远优越与其他调速方式，从80年代起我国已把变频调速技术的应用作为电力传动改革的主攻方向，从电力电子器件电动机到控制系统开展了全面的应用研究。鉴于电动机本身是变频调速系统中的重要组成部分，因此针对变频器供电时的特点，对电动机的电磁计算结构设计强度计算通风冷却振动和噪音等方面进行了大量的实验，积累了许多经验，已经开始在轧钢机风机水泵矿用卷扬机等大中型传动领域中已开始应用。二 交流电机变频调速的基本原理作为一种动力机械,电动机最主要特性是它的转距-转速特性.交流电机的变频调速就是用改变供电频率的方法来调节电动机的转速并且满足一定的转距要求。(一) 异步电机变频调速的基本原理 有电机学已知,异步电机的转速为: (r/min)式中 fs-电机定子频率(Hz); np-电机定子绕组极对数; s-转差率 其中 fr-转子旋转频率(Hz) fst-转差频率(Hz)ns-同步转速(r/min). 在变频调速时,如果使fst 与 fs成线性变化,既保s不变,则转速n与定子频率f成线形变化.但有时需要使fst 保持为常数或者使fst随fs按某一非线性函数关系变化,这时转差率s就不是常数,转速n与定子频率fs也就不是严格的成正比变化。异步电动机的电磁转距为: (N.m) 式中 KT- 转距常数 其中 m-定子绕组常数 W-定子绕组每相匝数 KW-绕组系数 M-每极气隙磁通Ir折算到定子侧的转子每相电流 cos-转子电路的功率因数 图1-1中曲线I表示定子频率使异步电机的转距-转速特性.转差率s=0时转距T=0;在小转差率范围,转差率增大时转子电流增大,因而转距 随转差率的增大而近似线形地 增大.但当转差率增大到一定数值后,一方面转子电流I的增大有使转距增加的的趋势,另一方面,转差率增大使漏抗明显增大 cos 减小,使转距减小.图1-1中曲线2为负载的阻转距特性.曲线1和曲线2的交点既为时的稳定工作点. 图11 负载曲线如果 变频调速传动系统为频率开环系统,即对电机的转差频率 不加控制,则提高定子频率时,由于机械惯性原因,转子旋转频率几乎不变,因而转差频率和转差率均将增大,从而转距增大.例如,定子频率由提高到时,电机所产生的转距将由1增到2.于是电机加速,最后达到新的稳定工作点2.同样,当迅速降低定子频率时,例如有降到时,电机所产生的转距将由1变到3,出现电机的 轴转速高于同步转速的情况.由上述分析可知,在转差频率不加控制的频率开环系统中,定子频率的调节不能过快,(二) 同步电机变频调速的基本原理同步电动机的转速只决定于电源的基波频率 (r/min)因此,在同步电动机变频调速系统中不必设置速度反馈控制电路,只要精确的控制变频电源的频率就能精确地控制转速. 三 变频器的基本概念 交流电机进行变频调速,自然需要一个能够变频的装置,而变频器则是交流电机变频调速的控制装置,而在生产实践中,需要不同频率的交流电源.例如熔炼加热与淬火的中频电源交流调速系统的变频电源等.(一) 变频器得分类及工作原理按能量变换情况可将变频器分为两类:交交变频器和交直交变频器.前者是将50HZ的交流电直接转换成所需频率的交流电,后着是将50HZ的交流电先经过晶闸管装置整流成直流电,然后再将直流电逆变成所需频率的交流电(二)变频器的换流方式再变频器中采用的换流方式有:1自然换流:利用变频器的外部条件,不需要附加专门的换流环节a 电网电压换流;在交交变频器中,利用电网电压自动过零变负的特点使晶闸管换流,仅适用于交流电网供电的电路.B负载换流; 在直流供电的负载回路中,只要负载能提供超前电流,均可以实现负载换流.2强迫换流:利用专门的换流电路使晶闸管在任何需要的时刻关断.是利用储能元件积蓄的能量,再换流时刻产生一个短暂的脉冲,使原来导通的晶闸管电流下降到零在使它承受一段时间反向电压.(三)通用变频器的操作和显示通用变频器的操作方式有三种:（1）数字操作器和数字显示器,数字操作器有若干个操作键，即运行键停止键上升键和下降键。运行键控制电机的启动，停止键控制电机的停止，上升键/下降键可以改变设定功能，亦可以改变功能的设定。再操作器的 上方是数字显示器，通常是有6位或4位的数字显示，可以显示变频器的的功能代码，及各功能代码的设定值。图31是一种数字操作器和发光二极管作成的显示器的示意图，图中显示部分有6位数字显示，高2位显示功能代码，低4位显示数据。在显示器的右侧是 6个显示单位的指示二极管，分别在显示频率电流电压转速时间等量时使用。数字操作部分有8个键，除运行键停止键下降键外，还有复位键设定键转换键控制键。图31 数字操作器的键盘和显示器 （2）远程操作；远程操作是一个独立的操作单元，利用计算机的串行通信功能不仅可以完成数字操作器所具有的操作功能，还可以实现一些数字操作器不能实现的功能操作。在变频器中使用的串行通信接口通常为标准485接口，这种接口具有控制距离远抗干扰能力强等优点。（3）端子操作；变频器的端子包括电源接线端子控制端子。其中电源端子有三相输入电源端子RST，逆变器三相输出端子UVW，直流侧外接制动电阻用端子PN以及变频器本体接地端子G等。控制端子有20多个，分4类：输入与监视信号端子频率模拟设定端子输出信号端子报警信号端子。（四）通用变频器的运行方式（1）正反转运行；对具有正反转控制功能的变频器，用变频器的正转或反转控制信号直接控制电机正反转。对不具备正反转控制功能的变频器，利用接触器切换变频器输出的相序。（2） 多级速度运行；多级速度运行主要用于生产过程中对应不同状况要求不同转速的场合。（3） 自动频率调整运行；变频器的频率随着系统的运行条件自动调整。调节器常采用PID控制，检测控制对象的变化，将调节器的输出作为变频器的频率设定信号。（4） 多电机运行；如果多台电机是同时由低频启动，那么变频器的容量应大于或等于各台电机的容量和。在加速时要防止变频器过载。如多台电机是顺序启动，首先将一台 电机从低频启动，其余则全压启动。如容量不同，应尽量先启动容量大的电机，然后再启动小的电机。四 异步电动机的变压变频调速异步电动机的转速有电源频率和级数决定,所以频率电动机就可以调速运转.变频器是异步电机变频调速的控制装置,他的主电路方式有电压型变压器电流型变压器等.但现在的变频器大多为VF比恒定控制.V/F控制是改变频率的同时控制逆变器输出的电压, 使电动机磁通保持一定,在广范围内调速运转电动机的效率功率因数不下降.(一)保持U/f恒定保持VF恒定控制是异步电动机变频调速的最基本控制方式, 它在控制电动机的电源频率变化的同时控制变频器的输出电压, 并使而者之比U/f为恒定, 从而使电动机的磁链基本保持恒定.电机定子的感应电势 (4-1)式中Kw1为绕组系数;m为每极最大磁通;f0为电源频率;W1为定子绕组匝数.由式(41)可以看出, 当电机电源频率变化时, 若电压不随着改变, 那么电机的磁链将会出现饱和或欠励磁. 例如当电机的频率f降低时, 若继续保持电机的端电压不变, 即继续保持电机的感应电势E不变, 那么, 由式(41)可知, 电机的磁链将增大. 由于电机设计时电机的磁链常处于饱和值, 磁链的进一步增大将导致电机出现饱和. 磁链出现饱和后将回造成电机中流过很大的励磁电流, 增加电机的铜损耗和电机的铁损耗. 而当电机出现欠励磁时, 将会影响电机的输出转矩. 在改变电机频率时应对电机的电压或电势进行控制, 以稳定电机的磁链恒定. 显然, 在对电机进行变频控制时, 若能保持E/f为恒定, 可以维持磁链恒定,图(41)是采用恒定E/f控制的异步电机动机变压变频调速的转矩特性曲线, 图中横作标为转速, 纵坐标为转矩. 有图可以看出, 随着频率的变化, 转矩特性的直线段近似为一组平行线, 电机的最大转矩相同, 但产生最大转矩的转差率不同, 所对应的转差率不变.但采用VF比恒定控制, 在频率降低后, 电机的转矩有所下降.VF比恒控制常用在通用变频器上.VF比恒定控制存在的问题上低速性能较差.除了定子漏阻抗影响外,变频器桥臂上下开关元件的互锁时间是影响电机低速性能的重要原因. 对电压型变频器, 考虑到电力半导体器件的导通和关断均句需一定时间, 为防止桥臂上下元件在导通和关断切换时出现直通, 造成短路而损换, 再控制导通时设置一段开关导通延迟时间.再开关导通延时时间内, 桥臂上下电力半导体器件均处于关断状态,. 互锁时间的长短与电力半导体器件的种类有关.对磁链进行闭环控制是改善VF比恒定控制性能的十分有效的方法.图(42)是采用磁链闭环的通用变频器的控制原理图.图中虚框内的 计算由数字信号处理器(DSP)晚成. 变频器的主电路的开关状态和开关持续的时间即电压矢量选择由磁链设定值和磁链实值决定.通过检测的定子电流和定子电压, 并经过坐标变换, 使用电机的数学摸型计算实际磁链, 磁链设定值由频率设定值f加减速时间等设定.系统中还包括转矩限幅电流限幅转差补偿等. 图41异步电动机变压变频调速的转矩特性曲线 图(42) 采用磁链闭环的VF比恒定控制 (二) 保持输出转矩为常数(恒转矩调速)所谓转矩调速有两种含义:(1) 负载具有恒转矩特性. 例如起重机械之类的位能性负载需要电机提供与速度基本无关的恒定转矩转速特性, 即在不同转速时负载不变. 负载转矩转速特性随负载自身的变化而变化. 对于恒转矩负载进行调速时, 即使电机的转速下降或上升, 电动机仍然可以输出恒定转矩.(2) 在速度变化过程中, 电动机具有输出恒定转矩的能力.在电机加速或减速过程中, 为缩短过度过程时间, 在电机机械强度和电机温升等条件容许的范围内使电动机产生足够大的加速或制动转矩, 只有在控制E/f比为恒定才能控制电机的 转矩为恒定.(三)保持输出功率为常数(恒功率调速)恒功率调速亦包含两种含义:(1) 电机具有输出恒功率的能力. 当电机的电压随着频率的增加而升高时, 若电机的电压已达到电机的额定电压, 继续增加电压有可能破坏电机的绝缘. 为此, 在电机达到额定电压以后, 即使频率增加仍维持电机电压不变.(2) 负载具有恒功率的转矩转速特性. 恒功率的转矩转速特性指的是负载在速度变化时需要电动机提供的功率为恒定. 异步电动机变压变频调速时, 通常在基频以下采用恒转矩调速, 基频以上时采用恒功率调速.在进行恒转矩调速时, 若负载为恒转矩负载, 电动机冷却方式为自通风冷却, 因低速时冷却条件恶化, 有时电机不能长时间使用. 如果负载为风机类负载, 减速时电流随之减少 电机可以连续使用.(四)矢量控制 矢量控制。也称磁场定向控制。它以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。但是，由于转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果，这是矢量控制技术在实践上的不足。 矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式, 矢量控制的基本出发点是将异步电机构造上不能分离的转矩电流和励磁电流分离成相位差90 的转矩电流和励磁电流分别进行控制, 从而改善异步电动机的动态控制性能.矢量控制系统由电机磁场检测力矩电流检测环励磁电流调节环速度调节环磁链调节环加上主回路及电动机构成.如图(43)示, 图(4-3)矢量控制系统框图矢量量控制的特点: 控制特性比其他控制方式优越,能实现同直流电机同等以上的控制特性. 可以转矩控制. 控制运算中要使用电动机的参数,所以要求给定每一台电动机等作为专用机使用的性质增强. 五 电压型变频调速系统在交-直-交变频调速系统中, 首先由整流器将电网中的交流电流整流流成直流电,经滤波, 在由逆变器将直流电逆变成交流电供给负载.串联电感式电压型变频器(一)主电路的构成电压型逆变器的主电路包括三部分:整流器滤波器及逆变器. 作用: 整流器就是将电网的交流电变成直流电; 滤波器是将整流器输出的脉动直流变成平稳的支流电; 逆变器是将直流电变成交流电供给负载, 是变频器的核心;(图51)逆变器有包括逆变电路和换流电路两部分。逆变电路的作用是按照一定规律导通或关断, 使负载获得交流电。换流电路的作用是保护晶闸管在适当时后可靠关断图5-1 串联电感式电压型变频器主电路图52 逆变电路 (二) 换流原理 首先分析逆变电路的工作过程, 如图(52)假设VT1VT2和VT3是导通的, 在过60电角时,应该触发, 受一定偏置电压,具备触发导通的条件,而这时VT1仍受一正向电压,若给VT4触发脉冲势必造成短路.因此, 这样的电路是不能正常工作的, 必须采取措施, 使的触发之前已可靠关断, 这就是在逆变电路中加入换流电路的原因. 所谓换流就是同一桥臂上的两个晶闸管, 再后一个导通前, 另一个要可靠关断,显然只有逆变电路是不能满足着一要求的,那么就要加入一定的电路和元件, 采用强制的方法使晶闸管可靠关断. 图31中的电感电容及二极管和起来构成强迫换流电路.为反馈用的二极管, 为换流电容,为换流电感.下面以一桥臂上的元件的换流过程为例说明电路的工作原理,其他的两个桥臂的工作原理相同.设原来导通的晶闸管为 ,经过60电角度后, 要换流到上, 以导通后换流到上的换流过程来说明整个逆变器的工作过程.在晶闸管导通后,相当短路, 因此VT4两端电压相当于整流输出的直流电压,两端就充一电压, 只要适当时候给VT4触发脉冲,就导通了,在中就产生一感应电动势,来弥补电压的下降, 中感应出的电动势近似与;假设负载为异步电动机感性负载, 工作电流为I0再换流过程中,各电参量变化如图(53)示.下面分别对各元件上电流和电压的 变化进行分析.t1以前: 为导通的原始状态,中流有负载电流 . 若忽略晶闸管压降及L1上压降, 则U点电位接近与P点电位, 电容C1上的电压为零, 电位C4上的充电电压为电源电压, 极性为上正下负, 为换流做准备。t1t2: 这是换流过程的主要区间,在这个区间要完成由VT1-VT4的换流。VT4触发导通, Y点与电源负端N点接通因为电容上电压不能突变, 故在L4绕组上DY两端的电压为, 由于L4与L1紧密耦合,于是X点的电位为2UD(相对于N点), 使VT1 承受反向电压UD而关断。原来流经VT1和绕组L1的电流I0, 这时有电容C1、C4提供, 同时 C4放电电流经C4L4VT4C4闭合回路, 初 始值也为I0, 以维持电感回路中电流不能突变,因此电容C1、C4此时必须给2 I0的电流以供给负载和 VT4。 图53 VT1到VT4 的换流过程随着电感电压的下降, C4电流逐渐上升, 当X电位下降到UD时, VT1恢复了正相阻断能力, 这段时间t0 称为允许最大关断时间(即给VT1加反压的时间)。 当X点电位及U点电位降到零时, 电感上的电压为零, 此时VT4中电流s4达到最大值Im, 而C4上电压降为零, 从t1t2这段时间称为换流时间, 它对逆变器的换流工作是主要的。当X点或U 点电位降到零而s4达到最大值Im以后, 电流s4便开始下降, 电感L4上的电压开始反向, 为下正上负, 此电压达到一定值后, VD4开始导通并反馈能量。 t2-t3: 反馈二极管VD4导通, 提供电感电流放能通道, 将能量反馈到直流电源。随着电感中的能量释放, s4在这段时间内也下降为零。再次时间内VD4通过两个电流, 其一是沿着路径VD4电感L中心抽头VT4形成的所谓的换流”,使L4中能量消耗在电路电阻中。其二是沿着路径VD4UW相负载VD5电源正极P负极形成通路, 即向直流电源反馈能量。 t3-t5:环流下降到零, 但由于VD4导通, 反馈电流继续下降到零,这区间是电动机电感电流继续释放一直到零的时间。 在负载电流降到零以后, VT4中电流可能减小到低于维持电流值而关断, 因此要求给VT4的 触发脉冲要有足够的宽度或采用双脉冲触发。t4-t5:VD4关断, 负载电流反向, 电流s4上升。t5 -t6:当s4达到负载电流后, 进入新状态,换流结束。六 电流型变频调速系统电流型逆变器的发展晚于电压型逆变器。但是电流型逆变器电路简单; 限流能力强,短路保护可靠性高;大容量的矢量控制, 能在宽范围内精确控制转矩和速度等优点,受到越来越多的重视。（一）主电路构成 如图(61)为电流型变频器的主电路, 由三相桥式半控整流电路直流滤波电抗器及逆变器三部分组成.各部分的作用;三相桥式半控整流电路: 将三相交流电整流成直流电.为逆变提供直流电源电感器L: 使晶闸管导通时间延长,使电流波形连续脉动小接近与一条直线.逆变器: 将直流电调制成可变的交流,供给交流电动机的变频电源. 为120通电型换流电路,任意瞬间只有两个晶闸管导通,电动机轮流形成两相通电.C 为换向电容: 给欲关断的晶闸管施以反压,以时强迫关断.VD 为隔离二极管: 防止充电电压经负载放掉,并把换流电路与负载隔离.这种电流型电路的特点是中间环节采用电抗器滤波.逆变器输出电流比较平直,为矩形波.输出电压波形由电动机感应电动势决定,电压波形类似与正玄波. 图61 电流型变频器的主电路 这种系统的缺点是当突然降低逆变器输出频率时,电动机会有电动状态自动进入再生发电状态. 下面来说明不同工作系统的工作状态.图62 电流型变频调速系统的两种运行状态 (a)电动状态 (b)发电状态 由图(62)可知; 在电动机正常运转下,电动机定子电压频率大于异步电机旋转频率,转差S的变化范围为0S1, 电动机转速落后于旋转磁场转速,电动机的功率因数cosa,a90,电动机运行于电动状态,逆变器工作在逆变状态,整流器工作在整流状态,电压和电流波形如6-2a所示. 当定子频率突然降低时,f1fn(n1n),滑差S0,旋转磁场转速小于电动机转速, cosa0,a90电动机运行于再生发电状态.由于电流不能反向而逆变器输出的电压反向,逆变器工作在整流状态,整流器工作在逆变状态.系统把电动机的机械能转变成电能,反馈到电网,其波形如4-2b所示.电流型变频调速系统的控制特性如图63所示. 图63 电流型变频调速系统的控制特性 (二) 电流型变频器的特点:(1) 主回路简单,便于实现四个象限运行.(2) 由于中间滤波环节采用的不是电容器而是电抗器,因而快速响应性及动态性能好.(3) 由于系统设有电流内环进行调节的电流源,增强了限流能力,提高了保护性能.(4) 由于采用强迫换相,最高工作频率不受电网工频限制,调速范围宽.(5) 晶闸管利用率高.(6) 晶闸管耐压要求高,系统调整工作比较困难,电流方波带来高次谐波影响.电流型变频器适用于要求快速加减速调速范围宽的地方. 七 PWM型变频调速系统PWM控制是交流调速系统的控制核心，任何控制算法的最终实现几乎都是以各种PWM控制方式完成的。PWM是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲, 使各脉冲的等值电压为正玄状态,所获得的输出平滑且低次高次谐波少.而异步电动机变频调速总是希望逆变器的输出波谐波成分少,尽可能接近正玄波,以便提高效率.(一) PWM型变频器的基本控制方式PWM型变频器一般采用电压型逆变器.由供给逆变器的直流电压是可变还是恒定的,可以分为:1 变幅PWM型变频器, 是对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式.电路如图71示.有晶闸管整流器中间环节逆变器组成.整流器将交流电整流成直流电,为逆变器提供直流电源. 中间环节为滤波电容器. 逆变器只作输出频率控制,有6个开关器件组成,按脉冲调制方式工作. 图71 变幅PWM型变频器2 恒幅PWM型变频器, 恒幅脉宽调制(PWM)式变频器如图73示, 由二极管整流桥滤波电容和逆变器组成.二极管整流器对逆变器提供恒定的直流源,提高了变频电源对交流电电网的功率因数. 图73 PWM 型变频器(二） WM型变频器的工作原理 如图74所示为单相逆变器的主电路,波形如图75所示.图74 单相逆变器 图75电路的波形 a)180通电型输出方波电压波形 b)脉宽调制(PWM)型逆变器输出波形PWM控制方式是通过改变电力电子晶体管T1T4和T2T3交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率; 改变每半个周期内T1T4和T2T3开关器件的通断时间比,即通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压值的大小.如果使开关器件在半个周期内反复通、断多次,使每个输出矩形脉冲波电压下的面积接近于正玄波电压下的面积,则逆变器输出电压几将接近于基波电压, 高次谐波电压将大为消减.若采用快速开关器件, 使逆变器输出脉冲数增多, 即使输出低频时, 输出波形也是比较好的.PWM型逆变器适用于作为异步电动机变频调速的供电电源,实现平滑起动,高效率宽范围调速.（三）PWM逆变器发展的主要趋向是：（1）高集成化高效高可靠性；（2）现代控制理论的应用高性能化；（3）利用微机控制的灵活多功能性；（4）大功率八 VF7F型变频器的使用一 VF7F型变频器的构成：（1） 显示器：显示输出频率，输出电流，线速度，故障详情，功能设定期间的数据，以及方式符号。（2） 方式键：用于改变方式 输出显示方式 。输出频率设定方式。转动方向设定方式。功能设定方式。（3） 设定键：用于方式显示与数据显示方式之间的改变。在输出显示方式中，输出频率和输出电流显示将被改变。（4） 向上向下键：用于改变数据和输出频率。（5） 运行键：用于运行变频器（6） 停止键：用于停止变频器的运行。二 各种方式的功能VF7F型具有以下四种方式：输出频率显示方式；频率设定方式；转动方向设定方式；功能设定方式；三 通过实验设置变频器的参数实验一： 要求变频器的输出频率为50HZ，最大频率为50HZ，电动机的加减速时间为10秒，现要求电机在停车时为准确而采用直流制动，且总的制动时间为8秒。自己安要求设计参数。答：按MODE键 按SET键 频率50HZ 按SET存储数据 按MODE键三次 设P15=50 P01=10 P02=10 P12=30 P13=8 按SET键存储 按RUN键电机运行按STOP电机停止运行状态：电机开始运行，频率将会在10秒内增加到50HZ，在电机减速停止期间频率降到30HZ时电机开始制动，制动时间为8秒实验二：经检测电动机在39HZ的频率点上会出现共振现象；而且电机已4速运行，4种速度各自对应的频率为50HZ，40HZ，30HZ，20HZ各速度对应的加减速时间分别为t1=10秒 t2=5 秒t3=8 秒t4=15秒自己按要求设计参数答：按MODE三次 设P49=39HZ P50=1HZ P32=50HZ P33=40HZ P34=30HZ P35=20HZ P01=10SP02=10S P39=5S P40=5S P41=8S P42=8S P43=15S P44=15S 按RUN电机运行，按STOP电机停止运行状态：电机要达到四种速度的频率需要的时间是10秒，5秒，8秒和15秒。但是在第三速时由于电机在39HZ出现共振，所以会跨过39HZ到40HZ 或30HZ总结与体会理论和实际，这是学校与社会的区别，毕业设计就是它们之间的一座桥梁，让我们可以轻松从学校走向社会 。在六周的毕业设计时间里，我在陈老师的精心指导下，顺利的完成了此次毕业设计。在毕业设计中，我深刻地体会到毕业设计的意义和艰辛，使我对所学的专业理论知识有了进一步的深入。本次毕业设计,我学到了许多课堂上学不到的知识，同时也培养了我们的动手能力、自学能力。通过查阅大量的文献资料，我对当前的许多新技术有了一定的了解。这次毕业设计我真正体会到理论联系实际，学以致用的重要性。对与于师范类院校毕业的我们来说，这次尝试的体会是非常宝贵的，为我们在日后教学过程中出题的思路与技巧打下一个好的基础。去相信只要我们能把所掌握的专业知识融会贯通的应用在所从事的实际工作中，最终回适应社会和工作的要求。致谢词在结束毕业设计之际，我要特别感谢我的指导老师陈志亮老师，从毕业设计的准备到结束，陈老师在技术和设备上给予了我极大的支持和帮助。我的毕业设计能够圆满完成，这与陈老师治学严谨，对我严格要求是分不开的，从设计的开始和结束，他都严格要求和认真检查，真让我受益非浅，在设计过程中，陈老师对我提出的问题不厌其烦，并在百忙之中抽出时间给我进行解答和帮助，设计中出现的问题后，陈老师及时给予我明确的方向，并鼓励我自己进行独立思考并给予启发性的建议，从而使我在这次的设计中得到的锻炼，增加了我的自主学习和动手的能力，为今后走向工作岗位奠定了良好的基础。在此我还要感谢自动化系的各位领导和老师给予的指导和帮助。同时感谢学校领导的关怀。系领导为我们的毕业设计方面提供了条件便利的开放式的实验室，为我的设计创造了良好的环境。在此，我致以我衷心的谢意！我更要感谢在大学期间，教我知识和学问的所有老师，这是我以后的人生道路上一笔宝贵的财富！附录VF7F型变频器参数表参数号码参 数 名 称 状态值或代码出厂设定数据P01第一加速时间 （秒）01999050 P02第一减速时间 （秒）01999050 P03频率范围（V/F方式） 50 60 FF 60 P04V/F曲线 0 1 0 P05DC提升水平 040 05 P06过载功能 0 1 2 3 2 P07过载电流 （A） 0.1-100 * P08自控/外控 0-6 *0 P09自控/外控 0-4*0 P10反向锁定 0 1 0 P11停止方式选择 0 1 0 P12停止频率 （赫兹） 0.5-60 0.05 P13DC制动时间 0 0.1-120 000 P14DC制动水平 0-100 0 P15最大频率 （赫兹） 50-400 60.0 P16 基本频率 （赫兹） 45-400 60.0 P17加速频率保持 0 1 1 P18减速频率保护 0 1 1 P19复位功能选择 0 1 2 0 P20开关1功能选择 0-6 0 P21开关2功能选择 0-6 0 P22开关3功能选择 0-7 0 P23开关4功能选择 1-7 1 P24外控停止选择 0 1 0 P25输出TR功能选择 0-4 0 P26输出RY功能选择 0-6 5 P27检测频率（输出TR） （赫兹） 0 0.5-400 0.05 P28检测频率（输出TY） （赫兹）0 0.5-4000.05 P29点动频率 (赫兹）0.5-40010.0 P30点动加速时间 （秒）0 0.1-99905.0 P31点动减速时间 （秒）0 0.1-99905.0 P32预设频率2 （赫兹）0 0.5-40020.0 P33预设频率3 （赫兹）0 0.5-40030.0 P34预设频率4 （赫兹）0 0.5-40040.0 P35预设频率5 （赫兹）0 0.5-400 15 P36预设频率6 （赫兹）0 0.5-400 25 P37预设频率7 （赫兹）0 0.5-400 35 P38预设频率8 （赫兹）0 0.5-400 45 P39加速时间2 （秒）0.1-99905.0 P40减速时间2 （秒）0.1-99905.0 P41加速时间3 （秒）0.1-99905.0 P42减速时间3 （秒）0.1-99905.0 P43加速时间4 （秒）0.1-99905.0 P44减速时间4 （秒）0.1-99905.0 P45第二主频 (赫兹)45-400 60.0 P46第二DC提升水平 (%)0-4005 P47跨越频率1 (赫兹)0 0.5-400000 P48跨越频率2 (赫兹)0 0.5-400000 P49跨越频率3 (赫兹)0 0.5-400000 P50跨越频率带宽 (赫兹)0-10 0 P51限流功能0 0.19.900 P52功率损耗启动方式0 1 2 31 P53RIDE-THROUGH重新启动0 1 20 P54等待时间 (秒)0 1-10000.1 P55下限频率钳位 (赫兹)0.5-40000.5 P56上限频率钳位 (赫兹)0 -400400 P57偏置/增益功能选择0 10 P58偏置/增益 (赫兹)-99-400 00.0 P59增益频率 (赫兹) 0.05-400400 P600-5FU伏输出电压补偿 (%) 75-125100 P61监视选择 0.1 0 P62线速度系数 0.1100 03.3 P63最大输出电压 (伏) 0.1500 000 P64OCS水平 (%)1200 140 P65载波频率0.8150.8 P66密码 (KHZ)0.1999 000 P67出厂数据设定01 0 P68故障显示1最新故障 P69故障显示2倒数第一故障 P70故障显示3倒数第二故障 P71故障显示4倒数第三故障参 考 文 献1 黄立培 主编 电动机控制 清华大学出版社 2003年9月2 吴安顺 等 最新实用交流调速系统 机械工业出版社 1998年6月3 臧英杰 吴守箴 编著 交流电机的变频调速 中国铁道出版社 1984年4 高玉奎 王建国 编著 半导体变流技术 兵器工业出版社 1997年8月5 佟纯厚 主编 近代交流调速 冶金工业出版社 1997年5月第 23 页 共 23 页免责声明：图文来源于网络搜集，版权归原作者所以若侵犯了您的合法权益，请作者与本上传人联系，我们将及时更正删除。