西安西门子变频器代理
公司名称、上海庆惜自动化设备有限公司 一律 质量保证 价格公道合理
调速系统控制方式可分为前馈控制和反馈控制。
变频器对于前馈控制，确定作为目标的控制对象的值，其因素即使有若干个，只要用其中的一个因素就可基本上确定对象的值，其他因素的采用对控制对象的影响不太大，或者即使存在影响大的因素，由控制系统内的某一个值可以基本上预测修正其影响。控制原来控制对象以下的值（对于变频器主要是输出频率），再根据需要预测性地修正其控制量，间接地使控制对象保持目标值。由此工作原理，前馈控制也称为预测控制。
反馈控制用于决定控制对象的值的因素多、预测修正困难的场合，或者用于仅用前馈控制准确度不能满足要求的场合。控制对象的值用传感器直接检出，为了使此值经常与目标值一致，调整直接的操作量（主要是输出频率），而不是控制对象。
前者不需要传感器和复杂的控制电路，对于准确度不成问题被广泛使用。后者则用于需要高准确度的用途和复杂的控制系统。为了把检出的终控制量同目标值进行比较，要把它返回到控制电路的初始段，因而形成一个闭合的环路，称为闭环控制。与此相反，前者控制信息的流传不返回，所以称为开环控制。
以前，前馈控制不能作为高准确度控制使用，但是近，由于控制理论的进步，被控机器的正确模型化也取得了进展，基于此的复杂运算也可以用微机和LSI简单地进行处理，因此预测的质量提高了，开始应用于高准确度的、新的控制中（与以前相比）。
一般电动机的转速决定于120f/p，但有时还需要齿轮配合调速。
通常，在下列场合可考虑使用齿轮。
a)机械的额定转速比标准电动机的极数与50Hz所决定的转速低时puGD²（使用减速齿轮）。
b)机械的高转速比2极电动机与变频器高频率决定的转速高时（使用增速齿轮）。
c)仅使用变频器低频率到50Hz额定频率的范围，电动机转速的高/低的比不足时（利用变频器工业频率以上的增速特性，此时多维持原来的低频率不变，使用相应的减速齿轮以达到高速度与原来的额定速度一致）。
d)增大起动转矩时（使用减速齿轮，此时为使高速度与原来的额定速度相一致，变频器的高频率要选高些）。
对于上述情况a），如果降低输入变频器频率指令的上限，以适应机械的额定转速，不用齿轮也不是不可，但额定速度/低速度的比下降，速度控制范围变窄，因而变频器和电动机的利用率变坏（换句话说，就是需要选取用大一些的变频器和电动机）。另外，通用变频器在工频以上输出频率区域为恒功率特性，随着频率的上升，转矩下降，所以像上面c）、d）那样使用齿轮时，要注意在高速区转矩是否不足。
为了参考，使用齿数比G1：G2（电动机侧：机械侧）的齿轮时，电动机侧与负载侧的物理关系由下式给出（假设齿轮效率为）
根据负载的不同，起动后在达到常规状态之前'有的要求长时间过载运转（冷冻机等），有的由于运转中负载侧的外界干扰，常常要求额定以上的转矩（在粉碎机等机械混入异物等）。还有，即使不要求这样的过载，电动机的输出转矩也不仅是负载的常规转矩，还包含电动机、负载的惯性系统加速用转矩。对于负载转矩的常规大值，如果电动机转矩的额定值选择时没有一定裕量，那么加速用转矩就要变频器和电动机的过载容量范围内得到供给。
即使在这样的状态下，为了运转能正常地继续进行，或者为了确保所需的加减速时间，也必须选择变频器和电动机使它们具在与此相应的过载容量。如果仅用变频器和电动机的过载容量（大小、持续时间）不能满足这些要求时，就需要选择更大的额定容量。
变频器的工作原理与变频器的工作方式有关。通用变频器按工作方式分类如下：
(1) U/f控制。U/f控制即电压与频率成比例变化控制，又称恒压频比控制。由于通用变频器的负载主要是电动机，出于电机磁场恒定的考虑，在变频的同时都要伴随着电压的调节。U/f控制忽略了电机漏阻抗的作用，在低频段的工作特性不理想。因此实际变频器中常采用E/f(恒电动势频比)控制。采用U/f控制方式的变频器通常被称为普通功能变频器。
(2)转差频率控制。转差频率控制是在E/f控制基础上增加转差控制的一种控制方式。从电机的转速角度看，这是一种以电机的实际运行速度加上该速度下电机的转差频率确定变频器的输出频率的控制方式。更重要的是在E/f常数条件下，通过对转差频率的控制，可以实现对电机转矩的控制。采用转差频率控制的变频器通常属于多功能型变频器。
(3)矢量控制。矢量控制是受调速性能优良的直流电机磁场电流及转矩电流可分别控制的启发而设计的一种控制方式。矢量控制将交流电机的定子电流采用矢量分解的方法，计算出定子电流的磁场分量及转矩分量并分别控制，从而大大提高了变频器对电机转速及力矩控制的精度与性能。采用矢量控制的变频器通常称为高功能变频器。
通用变频器按工作方式分类的主要工程意义在于各类变频器对负载的适应性。普通功能型变频器适用于泵类负载及要求不高的反抗性负载，而高功能变频器适用于位能性负载。
在变速传动中，存在两种类型的能量，需要在动力（能耗）制动过程中进行处理：
(1)惯性或动能负载：典型的运动（转动或直线运动）机械属于此类。此类机械可以自然地降速到停止，但制动可以加速该过程，以提高生产率。
(2)质量或势能负载：典型的如升降机和电梯等，它会连续运行或均匀加速。当负载下降时，必须满功率制动，以维持恒速运行。
传动损耗、机械阻力、传递效率均将减少对制动功率的需求，从而有利于减速。势能型负载再生的能量取决于大功率及速时间和减速时间。
制动时间和工作循环时间根据加工系统的要求来确定，但应特别注意改变制动工作循环时间和减速时间所造成的影响。对于直流制动而言，电动机负载系统的动能被转化为电动机转子中的热能。对于快速和频繁的发电（再生）制动，电力变频器必须通过控制动力（能耗）制动斩波器（伴有制动电阻）的工作或双向功率潮流来控制再生功率。变频器的功耗同样有利于动力（能耗）制动。
为了实现快速响应，在电动机和电力变频器允许的条件下，现代变频调速传动系统可以在基速以下范围提供大的瞬态转矩，并可一直持续到大转速输出大的瞬态功率。一个200kW的测功计要求传动系统可以在10ms以内快速实现从满正转矩转换为满负转矩。
结
变频器内部有很多电路，但都是围绕着主电路展开的，当主电路不工作或出现故障时，往往不是主电路本身的原因，而是其他电路引起的。当变频器出现故障时，要站在系统的角度上来分析故障原因，了解变频器电路的工作流程对分析变频器故障有非常大的帮助。
变频器接通输入电源后，输入电源经主电路的整流电路对储能电容充电，在储能电容两端得到500多伏的直流电压，该电压即为主电路电压。主电路电压一方面送到逆变电路，另一方面送到开关电源，开关电源将该电压转换成各种电压供给主电路以外的其他电路，CPU获得供电后开始工作，当用户操作面板给CPU输入运行指令后，CPU马上输出驱动脉冲，经驱动电路放大后送到逆变电路6个IGBT的G、E极，逆变电路在驱动脉冲的控制下开始工作，将主电路电压转换成三相交流电压从U、V、W端子输出，驱动电动机运转。
变频器在运行过程中，CPU通过检测电路检测主电路电压、逆变电路输出电流和整流逆变电路的温度，一旦发现主电路电压过高或过低、逆变电路输出电流过大或模块工作温度过高．CPU会停止输出驱动脉冲让逆变电路停止工作，变频器无U、V、W相电压输出，同时CPU还会在面板显示器上显示相应的故障代码（如过压、欠压、过流和过热等）。
三相交流电压经R、S、T端子送入变频器，经3个晶闸管和3个二极管构成的三相半控桥式整流电路对滤波电容（由电容C10～C15串并联组成）充电，在电容上得到很高的直流电压。与此同时，驱动电路送来6路驱动脉冲，分别加到逆变电路6个IGBT的栅、射极，6个IGBT工作，将直流电压转换成三相交流电压，从U、V、W端子输出，去驱动三相电动机运转。
R1、R2、R3为压敏电阻，用于抑制过高的输入电压。C1～C9为抗干扰电容，用于将三相交流电压中的高频干扰信号旁路到地，防止它们窜入主电路。R2、R3、DSP1为主电路电源指示电路，当主电路中存在电压时，发光二极管DSP1会导通发光。C10～C15通过串并联组成滤波电容，每个电容容量、耐压均为1500μF/400V，6只电容串并联后容量/耐压为2250μF/800V，由于电容容量大，在电动机减速或制动时，电动机再生电流短时间对电容充电仅会使电容两端电压略有上升，这就像是装相同量的水，大杯子水位上升较小杯子更少一样，滤波电容容量大，它对再生电流阻碍小，这样返回到电动机的再生电流较大（再生电流途径：电动机一逆变电路上半部二极管一滤波电容一逆变电路下半部二极管一电动机），再生电流产生的制动力矩可满足电动机制动要求，因此主电路中未采用专门的制动电路。C16～C18容量越小，主要用于滤除主电路中的高频干扰信号。CS1、CS2、CS3为电流检测器件，当逆变电路输出电流过大时，这些元件会产生过流信号送至电流检测电路处理，再送给控制系统，使之作出相应的保护控制。
本电路除了未采用专门的制动电路外，也没有采用类似于图4-11一样的开机充电限流电路，它以开机预充电方式保护整流电路。R1、FU1、VD1组成开机预充电保护整流电路，在开机时，三相整流电路中的3个晶闸管无触发脉冲不能导通，整个三相整流电路不工作，而R端输入电压经R1、FU1、VD1对滤波电容C10～C15充电，充电电流途径为：R端→R1、FU1、VD1→P0、P1之间短路片→滤波电容C10～C15→分作两路，一路经整流二极管到S端，另一路经整流二极管到T端。开机预充电保护整流电路对滤波电容预充得较高的电压，然后给三相整流电路中的3个晶闸管送触发脉冲，三相整流电路开始工作，由于滤波电容两端已充得一定电压，故不会再有冲击电流流过整流电路的整流元件。
本电路的整流电路采用三相半控桥式整流电路，它由3个晶闸管（可控整流元件）和3个整流二极管（不可控整流元件）组成。晶闸管工作时需要在G、K极之间加触发信号，该触发信号由DU2（1455，555时基集成电路）、VDQ2、DPH2和VDQ3等元件构成的晶闸管触发电路产生。
晶闸管触发电路工作原理：开机后，变频器的开关电源工作，它一路电压经变压器DT1送到二极管VD7、DC31构成的半波整流电路，在DC31上得到直流电压，该电压经电阻DR11送到DU2的电源脚(VCC)，DU2与外围元件组成多谐振荡器，从OUT脚（3脚）输出脉冲信号，送到光电耦合器DPH2。当控制系统通过端子排24脚送一高电平到DPH2时，DPH2内部发光二极管发光，内部光敏管随之导通，DU2输出的脉冲信号经DPH2送到三极管VDQ2放大，再由VDQ3进一步放大后输出，一分为三，分别经二极管VDD24、VDD23、VDD74等元件处理后，得到3路触发脉冲，送到三相整流电路的3个晶闸管的G、K极，触发晶闸管导通，三相整流电路开始正常工作。DU2外围未使用可调元件，故其产生的触发脉冲频率和相位是不可调节的，因此无法改变3个晶闸管的导通情况来调节整流输出的直流电压值。
MM440变频器既支持和主站的周期性数据通信，也支持和主站的非周期性数据通信，也就是说S7-300 PLC可以使用功能块SFC14/SFC15读取和修改MM440的参数值，调用一次可以读取或者修改一个参数。同时也可以使用功能块SFC58/SFC59或者SFB52/SFB53读取或者修改MM440的参数，一次多可以读取或者修改39个参数。
有效的数据块分成两个区域即PKW区（参数识别ID-数值区）和PZD区（过程数据），有效数据字符如图8-15所示。
图8-15 有效数据字符
PKW区说明（参数识别ID-数值区）PKW接口的处理方式。PKW接口并非物理意义上的接口，而是一种机理。这一机理确定了参数在两个通信伙伴之间（例如控制装置与变频器）的传输方式，例如参数数值的读和写。
PKW区的结构。PKW区前两个字（即PKE和IND）的信息是关于主站请求的任务识别标记ID或应答报文的类型(应答识别标记ID) PKW区的第三、第四个字，规定报文中要访问的变频器参数号( PNU)的编号与MICROMASTER4的参数号相对应例如1082=P1082= Fmax。个字PKE见表8-8，第二个字IND见表8-9。
功率单元串联多电平变频器采用若干个独立的低压功率单元串联的方式来实现高压输出，其原理如图10-37所示。6kV输出电压等级的变频器主电路结构如图10-38所示。电网电压经过二次侧多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输．出的交一直一交PWM电压源型逆变器结构(见图10-37)，将相邻功率单元的输出端串接起来，形成Y联结结构(见图10-38)，实现变频的高压直接输出，供给高压电动机。每个功率单元分别由输入变压器的一组二次绕组供电，功率单元之间及二次绕组之间相互绝缘。
驱动电路的功能是将CPU送来的6路驱动脉冲进行放大，去驱动逆变电路6个IGBT，使之将主电路直流电压转换成三相交流电压输出。逆变电路工作在高电压、大电流状态下，而驱动电路与逆变电路联系紧密，为了避免检修驱动电路时损坏逆变电路，应注意下面一些事项。
(1)在上电检测驱动电路时，必须断开逆变电路的供电。因为在检测驱动电路时，测量仪器可能会产生一些干扰信号，如果干扰信号窜到逆变电路IGBT的G极，可能会使IGBT导通，如果正好是上、下桥IGBT导通，逆变电路的供电会被短路，而烧坏IGPT和供电电路。
(2)若给逆变电路正常供电，则严禁断开驱动电路。IGBT的G、E极之间存在分布电容Cge，C、G极之间存在分布电容Ccg，当上、下桥IGBT串接在P、N电源之间且IGBT的G极悬空时，如图5-24 (a)所示，电源会对上、下桥IGBT的分布电容Ccg、Cge充电，在Cge上充得上正下负的电压，IGBT的G、E极之间为正电压，若Cge电压达到开启电压，IGBT会导通，两个IGBT同时导通会将P、N电源短路，不但IGBT会烧坏，还会损坏供电电路。如果在逆变电路正常供电时，让IGBT保持与驱动电路连接，如图5-24 (b)所示，则Cge上的电压会通过与之并联的电阻R1和驱动末级电路释放，IGBT无法导通。
变频器是通过改变输出交流电的频率来控制电动机转速的。当需要电动机减速时，变频器的逆变电路输出交流电频率下降，由于惯性原因，电动机转子转速会短时高于定子绕组产生的旋转磁场转速（该磁场由交频器提供给定子绕组的已降频的交流电源产生），电动机处于再生发电状态，它会产生电动势通过逆变电路中的二极管对滤波电容反充电，使电容两端电压升高。为了防止电动机减速再生发电时对电容充得电压过高，同时也为了提高减速制动速度，通常需要在变频器的中间电路中设置制动电路。
制动电路的作用是在电动机减速时为电动机产生的再生电流提供回路，提高制动速度，同时减少再生电流对储能电容的充电，防止储能电容被充得过高电压损坏电容本身及有关电路。典型的变频器制动电路如图5-23所示。
对于彩色电视机、计算机等电子设备，其开关电源直接将220V市电整流获得直流电压，再处理得到其他各种更低的直流电压供给内部电路使用。
作为一种工业电气设备，变频器的开关电源取电方式有所不同，其取电方式主要有三种，如图5-5所示。图5-5(a)开关电源的输入电压取电路储能电容（滤波电容）两端，即取自P(+)、N(-)两端，输入电压达530V；图5-5(b)开关电源的输入电压取电路两只储能电容的中点电压，输入电压为265V；图5-5(C)采用变压器将380V电压降为220V供给开关电源，开关电源再利用整流电路将220V交流电压整流成300V左右的直流电压。
变压器耦合型开关电源
220V的交流电压经整流电路整流和C1滤波后，在C1上得到+300V的直流电压，该电压经开关变压器T1的一次绕组L1送到开关管VT的集电极。
开关管VT的基极加有控制脉冲信号，当脉冲信号高电平送到VT的基极时，VT饱和导通，有电流流过VT，其途径是：+300V→L1→VT的c、e极→地，电流在流经线圈L1时，L1会产生上正下负的电动势阻碍电流，L1上的电动势感应到二次绕组L2上，由于同名端的原因，L2上感应的电动势极性为上负下正，二极管VD不能导通；当脉冲信号低电平送到VT的基极时，VT截止，无电流流过线圈L1，L1马上产生相反的电动势，其极性是上负下正，该电动势感应到二次绕组L2上，L2上得到上正下负的电动势，此电动势经二极管VD对C2充电，在C2上得到上正下负的电压Uo，该电压供给负载RL。
稳压过程：若220V的电压上升，经电路整流滤波后在C1上得到300V电压也上升，在VT饱和导通时，流经L1的电流大，L1中储存的能量多，当VT截止时，L1产生的上负下正电动势高，L2上感应得到的上正下负电动势高，L2上的电动势经VD对C2充电，在C2上充得的电压Uo升高。为了保证在市电电压上升时，C2两端的电压不会上升，可让送到VT基极的脉冲信号变窄，VT导通时间短，电流流过L1的时间短，L1储能减小，在VT截止时，L1产生的电动势低，L2上感应得到的电动势低，L2上电动势经VD对C2充电减少，C2上的电压下降，回到正常值。
