第一篇：交流調(diào)速系統(tǒng)講義

課程名稱(chēng)：調(diào)速系統(tǒng)

班級(jí)：電氣 09－5 班

時(shí)間：2012.9.25 三、四節(jié) 第一章

交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 定義：改變異步電動(dòng)機(jī)定子供電電壓的大小以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的系統(tǒng)，稱(chēng)為交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，這屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)。

1.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的原理 1.1.1 調(diào)壓調(diào)速的原理 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式：（也可以叫機(jī)械特性方程）

])()/ [(2/ 32 “20 12 ”2 1 1“221X X s r r fs r U nTpe? ? ???

（1－1）

式中可變的參數(shù)只有轉(zhuǎn)差率 s 和定子電壓 U 1，當(dāng) s 一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 T e 與定子電壓 U 1正比。一般在一工況下負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，改變 U 1，s 隨之變化，而同步轉(zhuǎn)速pnfn1160? 是不變的，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 發(fā)生了變化。這就是調(diào)壓調(diào)速的原理。

1.1.2 調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 根據(jù)式（1－1）可得調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性如圖 1－1

圖 1－1 異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性 根據(jù)圖 1－1 曲線可得出異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的特點(diǎn)：

1、不同電壓時(shí)，空載轉(zhuǎn)速 n 0 不變；pnfn n11 060? ?

2、不同電壓時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率 s m 不變；2 ”20 121“2)(X X rrs m? ??

3、調(diào)壓調(diào)速屬于一種弱磁調(diào)速;根據(jù)公式N smK N fU1144.4? ?

0風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載特性011N7.0 U1NU1N5.0 U0nECABDSnmSFeTmax

eT圖5-1

異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性

4、調(diào)壓調(diào)速的穩(wěn)定工作范圍為 0

1.1.3 力矩電機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 如何解決異步電機(jī)調(diào)速范圍小的問(wèn)題：只有增大 s m。根據(jù)2 ”20 121“2)(X X rrs m? ?? 可得，只有增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，才能使 s m 增大。這種轉(zhuǎn)子電阻很大的電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為力矩電動(dòng)機(jī)。它的調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性如圖 1－2 所示。

圖 1－2 力矩電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的機(jī)械特性 力矩電機(jī)高壓調(diào)速機(jī)械特性很軟,調(diào)速范圍較大,開(kāi)環(huán)應(yīng)用不多。

1.1.4 調(diào)壓調(diào)速的方法 ? 1、自耦變壓器調(diào)壓（TU）；－對(duì)小容量電機(jī),體積重量大。

? 2、帶直流磁化繞組的飽和電抗器調(diào)壓（LS）；－控制鐵心電感的飽和程度改變串聯(lián)阻抗，體積重量大。

? 3、晶閘管交流調(diào)壓（TVC）。用電力電子裝置調(diào)壓調(diào)速，體積小，輕便。

圖 1－3 調(diào)壓器調(diào)壓

飽和電抗器調(diào)壓

晶閘管交流調(diào)壓 1.1.5 晶閘管交流調(diào)壓電路的控制方式 對(duì)電力電子電路中的晶閘管器件，有兩種控制方式,現(xiàn)以晶閘管單相交流調(diào)壓器電路如圖 1－4 為例來(lái)加以說(shuō)明:

圖 1－4 晶閘管單相調(diào)壓電路

1、相位控制方式

通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變輸出交流電壓。電壓輸出波形如圖 1-5 所示。

特點(diǎn)：輸出電壓較為精確、快速性好；但有諧波污染。

圖 1－5 單相交流調(diào)壓電路相位控制方式時(shí)輸出電壓波形

2、開(kāi)關(guān)控制方式

把晶閘管作為開(kāi)關(guān)，將負(fù)載與電源完全接通幾個(gè)半波，然后再完全斷開(kāi)幾個(gè)半波。交流電壓的大小靠改變通斷時(shí)間比 t 0 / tp 來(lái)調(diào)節(jié)。輸出電壓波形如圖 1-6 所示。

圖 1－6

單相交流調(diào)壓電路開(kāi)關(guān)控制方式時(shí)輸出電壓波形 特點(diǎn)：是有級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，不產(chǎn)生諧波污染，通常用于電加熱設(shè)備中。

~RU1U1VT2VT圖5-3

晶閘管單相調(diào)壓電路U0?? ? ?? ? 2 ? t ?圖5-4

晶閘管相位控制下的負(fù)載電壓波形U00t 通 pt 斷t ?圖5-5

晶閘管開(kāi)關(guān)控制下的負(fù)載電壓波形

1.2 晶閘管三相交流調(diào)壓電路 1.2.1 三相交流調(diào)壓電路的接線形式 晶閘管三相交流調(diào)壓器有多種接線形式，這里列舉五種：

圖 1－7 三相全波星形聯(lián)接的調(diào)壓電路

圖 1－8 帶零線的三相全波星形聯(lián)接調(diào)壓電路

圖 1－9 三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路

圖 1－10

晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路

圖 1－11 晶閘管與負(fù)載接成內(nèi)三角形的調(diào)壓電路

1、三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路 三相半控星形聯(lián)接的調(diào)壓電路如圖 1－7 所示。

特點(diǎn)：每相電壓和電流波形正、負(fù)不對(duì)稱(chēng)，負(fù)載電路中有偶次諧波，不存在直流分量，輸出轉(zhuǎn)矩小，效率低。

應(yīng)用：要求不高的小容量場(chǎng)合。

2、晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路

晶閘管三角形聯(lián)接的調(diào)壓電路如圖 1－10 所示 特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧波成分復(fù)雜，運(yùn)行效率低。

應(yīng)用：小容量電動(dòng)機(jī)。

3、帶零線的三相全波星形聯(lián)接調(diào)壓電路

帶零線的三相全波星形聯(lián)接調(diào)壓電路如圖 1－8 所示 特點(diǎn)：零線電流大，諧波對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)影響大。

應(yīng)用：很少應(yīng)用。

第二篇：交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)-本科論文(精)

XXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文電機(jī)交流調(diào)速軟件設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名: 學(xué)生學(xué)號(hào): 院(系: 年級(jí)專(zhuān)業(yè): 指導(dǎo)教師:教授 助理指導(dǎo)教師:副教授 二〇一一年六月

Xxx大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文摘要 摘要

本文主要介紹基于意法公司STM32處理器的三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。詳細(xì)闡述異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)和電壓空間矢量PWM(SVPWM調(diào)制技術(shù)原理及軟件實(shí)現(xiàn)。使用IAR公司的EWARM開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā),同時(shí)嵌入μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。然后通過(guò)MATLAB/Simulink 軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小,輸出電流波形好,系統(tǒng)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞三相異步電動(dòng)機(jī),矢量控制,SVPWM,STM32,μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),MATLAB仿真

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ABSTRACT 目錄 緒論 矢量控制的基本原理 電壓空間矢量PWM(SVPWM的基本原理 4 STM32簡(jiǎn)介 μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 基于STM32的μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植 7 MATLAB/Simulink仿真軟件簡(jiǎn)介 8 調(diào)速系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 9 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型及仿真 1 緒論

當(dāng)前,三相交流異步電動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域,其調(diào)速系統(tǒng)顯然成為應(yīng)用的關(guān)鍵,而調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有很多種方式。20世紀(jì)70年代德國(guó)學(xué)者Blaschke等人提出了矢量控制方法。這種控制方法就是采用矢量變換使交流異步電機(jī)定子電流勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間實(shí)現(xiàn)解耦,交流異步電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行獨(dú)立控制,從而使交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)具有了直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。因此,近幾年來(lái)得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

矢量控制采用脈寬調(diào)制(PWM技術(shù)控制輸出電壓,PWM技術(shù)主要有正弦PWM(SPWM、消除指定次數(shù)諧波的PWM(SHEPWM、電流滯環(huán)跟蹤PWM(CHBPWM、電壓空間矢量PWM(SVPWM等控制技術(shù)。其中經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波,并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流,使之在正弦波附近變化,這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。然而交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目標(biāo)是在電

動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩,這正是電壓空間矢量PWM(SVPWM控制技術(shù)的控制目標(biāo)。如此,SVPWM控制技術(shù)具有系統(tǒng)逆變器直流端母線電壓利用率高、開(kāi)關(guān)損耗小、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小等優(yōu)越性能,應(yīng)用更為廣泛。

本文詳細(xì)闡述異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)和電壓空間矢量PWM(SVPWM調(diào)制技術(shù)原理及基于意法公司STM32處理器的軟件實(shí)現(xiàn),同時(shí)嵌入μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,然后通過(guò)MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)的三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小,輸出電流波形好,系統(tǒng)響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。矢量控制的基本原理 2.1矢量控制的基本思路

通過(guò)坐標(biāo)變換,使異步電動(dòng)機(jī)等效成直流電動(dòng)機(jī),模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略,得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量,然后經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)。即通過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)(VC 系統(tǒng)?；Y(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。

2.2坐標(biāo)變換 2.2.1坐標(biāo)變換引出

由于異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型復(fù)雜,即是一個(gè)多變量(多輸入輸出,并且電壓(電流、磁通、轉(zhuǎn)速、頻率之間相互影響的高階、強(qiáng)耦合、非線性系統(tǒng),因此,要分析和求解這樣的數(shù)學(xué)模型所列的方程顯然是十分困難的。在實(shí)際應(yīng)用中必須設(shè)法予以簡(jiǎn)化,而簡(jiǎn)化的基本方法就是坐標(biāo)變換。

2.2.2坐標(biāo)變換的基本思路

坐標(biāo)變換的基本思路是能把異步電動(dòng)機(jī)的物理模型等效的變換為類(lèi)似直流電動(dòng)機(jī)的模式,所依據(jù)的原則是:在不同的坐標(biāo)下所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)完全一樣。

首先看看直流電動(dòng)機(jī)的物理模型,如圖2-1中所示。圖中F 為勵(lì)磁繞組,A 為電樞繞組,其中F 在定子上,A 在轉(zhuǎn)子上。這里把F 的軸線稱(chēng)作d 軸,主磁通Ф的方向就是沿著d 軸的方向;A 的軸線則稱(chēng)為q 軸,由于換向器電刷的作用,電刷兩側(cè)每條支路中導(dǎo)線的電流方向總是相同的,因此,電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線始終被電刷限定在q 軸位置上,其效果好象一個(gè)在q 軸上靜止的繞組一樣,即電樞繞組。由此可描述直流電動(dòng)機(jī)的物理模型是建立在兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)系上的,其中d 軸勵(lì)磁繞組A 的勵(lì)磁電流a i 決定主磁通Ф,而q 軸電樞繞組F 的電樞電流f i 在主磁通Ф下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,與主磁通Ф無(wú)關(guān)。

在交流電動(dòng)機(jī)三相對(duì)稱(chēng)的靜止繞組A、B、C 中,通以三相平衡的正弦電流A i ,B i ,C i 時(shí),所產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)是旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F ,它在空間呈正弦分布,以同步轉(zhuǎn)速 1 順著 A-B-C 的相序旋轉(zhuǎn)。其物理模型如圖2-2(a 所示。

依據(jù)坐標(biāo)變換的原則,要建立與直流電動(dòng)機(jī)的物理模型等效的物理模型,可由下面的方法進(jìn)行坐標(biāo)變換:一是將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系(3/2變換,二是將兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(3s/2r 變換,如圖2-2。如

此得到與直流電動(dòng)機(jī)的物理模型的等效的坐標(biāo)系。2.2.3坐標(biāo)變換之三相二相變換(2s/2r 變換

2s/2r 變換即二相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換,α、β軸為靜止的, d,q 軸是以轉(zhuǎn)速 1ω旋轉(zhuǎn)的,α軸與d 軸的夾角為?,根據(jù)文獻(xiàn)[8]知,(式2-4 ??????????????????????---=??????C B A β232302121132αi i i i i

????????????---=2323021211322/3C ??????? ?????????---=2321232110322/3C ?? ????=??

??????????-=??????q d s 2/r 2q d βαcos sin sin cos i i C i i i i ???? 則兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到二相靜止坐標(biāo)系的變換的變換陣為,(式2-5 由(式2-4兩邊左乘以變換陣的逆矩陣,可得(式2-6 則二相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換的變換陣為,(式2-7 2.3異步電動(dòng)機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的數(shù)學(xué)模型 2.3.1磁鏈方程

在dq 坐標(biāo)系的磁鏈方程為,(式2-8 其中, —— dq 坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感;

—— dq 坐標(biāo)系定子等效兩相繞組的自感;——dq 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感;sd ψ、sq ψ、rd ψ、rq ψ分別表示d、q 軸上定子磁鏈,d、q 軸上轉(zhuǎn)子磁 鏈;??????-=????cos sin sin cos s 2/r 2C ??

??????????-=??????βαq d cos sin sin cos i i i i ??????????-=????cos sin sin cos r 2/s 2C ??????????????????????????=??????????????rq rd sq sd r m r m m s m s rq rd sq sd 00000000i i i i L L L L L L L L ψψψψr m r l L L L +=ms m 23L L =s m s l L L L += sd i、sq i、rd i、rq i 分別表示d、q 軸方向定子繞組電流,d、q 軸方向轉(zhuǎn)子繞組電流;2.3.2電壓方程

在dq 坐標(biāo)系的電壓方程為,(式2-9 其中, s R 為轉(zhuǎn)子內(nèi)電阻,r R 為定子內(nèi)電阻;1ω為同步角轉(zhuǎn)速,其等于定子頻率;s ω為轉(zhuǎn)差,ωωω-=1s ,ω為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;sd u、sq u、rd u、rq u 分別表示d、q 軸方向定子繞組電壓,d、q 軸方向轉(zhuǎn)子繞組電壓。

2.3.3轉(zhuǎn)矩與運(yùn)動(dòng)方程 在dq 坐標(biāo)系的電轉(zhuǎn)矩方程為，(式2-10 運(yùn)動(dòng)方程為,(式2-11 2.3.4異步電動(dòng)機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)上的狀態(tài)方程 由于鼠籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)部是短路的,故有 rd u = rq u = 0 ,由代數(shù)變換可知,其狀 態(tài)方程,即s r i--ψω狀態(tài)方程, ??????????????????????????+-+-+--+=??????????????rq rd sq sd r r r s m m s r s r r m 1m m m 1s s s 1m 1m s 1s s rq rd sq sd i i i i p L R L p L L L p L R L p L p L L p L R L L p L L p L R u u u u ωωωωωωωω(rq sd rd sq m p e i i i i L n T-=t n J T T d d p L e ω+=(式2-12(式2-13(式2-14(式2-15(式2-16 其中, ——電機(jī)漏磁系數(shù);——轉(zhuǎn)子電磁時(shí)間常數(shù)。2.4按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制 2.4.1按轉(zhuǎn)子定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系

現(xiàn)令d 軸沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶糠较?并稱(chēng)之為M 軸,而q 軸再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°,即垂直于轉(zhuǎn)子總磁鏈?zhǔn)噶?稱(chēng)之為T(mén) 軸。即有

r rm rd ψψψ==, 0==rt rq ψψ(式2-17 2.4.2按轉(zhuǎn)子定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的狀態(tài)方程 轉(zhuǎn)矩方程為(式2-18 L p rq sd rd sq r m 2p(d d T J n i i JL L n t--=ψψωsd

r m rq 1rd r rd(1d d i T L T t +-+-=ψωωψψsq r m rd 1rq r rq(1d d i T L T t +---=ψωωψψs sd sq 1sd 2r s 2m r 2r s rq r s m rd r r s m sd d d L u i i L L L R L R L L L T L L L t i σωσωψσψσ+++-+=s sq sd 1sq 2r s 2m r 2r s rd r s m rd r r s m sq d d L u i i L L L R L R L L L T L L L t i σωσωψσψσ+-+--=r r r R L T =r s 2m 1L L L-=σr st r m p e ψi L L n T = 轉(zhuǎn)差方程為(式2-19 d、q 解耦方程(式2-19 2.4.3按轉(zhuǎn)子磁鏈模型(計(jì)算 ? 按轉(zhuǎn)子磁鏈模型如下圖圖2-3, 2.4.4按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制 矢量控制的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2-4，r r st m s 1ψωωωT i L ==-sm r m r 1i p T L +=ψ 電壓空間矢量PWM(SVPWM的基本原理 4 STM32簡(jiǎn)介

4.1基于CORTEX-M3內(nèi)核的STM32 CORTEX-M3是ARM公司最新推出的基于ARM v7體系架構(gòu)的處理器核,具有高性能、低成本、低功耗的特點(diǎn),專(zhuān)門(mén)為嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)。ARM v7架構(gòu)采用了Thumb.2技術(shù)。保持了對(duì)現(xiàn)存ARM解決方案完整的代碼兼容性,比單純 ARM代碼少使用3l%的內(nèi)存,減少了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo),同時(shí)能夠比Thumb技術(shù)高出38%的性能。在中斷處理方面,CORTEX-M3集成了嵌套向量中斷控制器 NVIC。NVIC可以配置 1~ 240 個(gè)帶有256個(gè)優(yōu)先級(jí)、8級(jí)搶占優(yōu)先權(quán)的物理中斷。同時(shí),搶占(Pre-eruption、尾

鏈(Tail-chaining、遲到技術(shù)(Late-arriving的使用,大大縮短了異常事件的響應(yīng)事件。CORTEX-M3異常處理過(guò)程中由硬件自動(dòng)保存和恢復(fù)處理器狀態(tài),進(jìn)一步縮短了中斷響應(yīng)時(shí)間,降低了軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

STM32是意法公司基于CORTEX-M3內(nèi)核的一款高性能單片機(jī),在具有與其它單片機(jī)相同功能的同時(shí),在電機(jī)控制方面尤為突出,可產(chǎn)生高精度的可控6路PWM 波,其可設(shè)置死區(qū)時(shí)間與故障輸出保護(hù),并且設(shè)有正交編碼器速度反饋接口,實(shí)現(xiàn)高精度速度檢測(cè)。并且意法公司針對(duì)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了應(yīng)用程序庫(kù),方便使用者二次開(kāi)發(fā)。ARM是目前嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的 R I S C微處理器結(jié)構(gòu),它以低成本、低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

C o r t e x-M3內(nèi)核是 A R M新型 V 7架構(gòu)系列的微控制器版本,廣泛應(yīng)用于企業(yè)、汽車(chē)系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線技術(shù)領(lǐng)域,特別在電機(jī)數(shù)字控制領(lǐng)域的性能尤為突出。

4.2STM32的高級(jí)定時(shí)器 4.2.1高級(jí)定時(shí)器的結(jié)構(gòu)圖 參考文獻(xiàn)[11],其結(jié)構(gòu)如下圖4-1, 4.2.2高精度PWM產(chǎn)生

時(shí)鐘可為APB總線頻率的2倍,最大72MHz,可提供13.8ns 定時(shí)精度。有邊沿或中心對(duì)稱(chēng)模式,方便PWM波的結(jié)構(gòu)調(diào)整。在更新率倍頻模式,中心對(duì)稱(chēng)模式下無(wú)精度損失,每個(gè)PWM周期可產(chǎn)生兩次中斷或DMA連續(xù)傳輸。

4.2.2高精度PWM管理

可編程的死區(qū)產(chǎn)生是其最大的特點(diǎn),由8位寄存器控制死區(qū)時(shí)間,在時(shí)鐘為

72MHz時(shí)13.8ns 最大精度(從0 到14μs, 非線性。有專(zhuān)門(mén)的故障停機(jī)輸入控制,由關(guān)閉6路PWM輸出且發(fā)出中斷請(qǐng)求來(lái)實(shí)現(xiàn),且異步操作(無(wú)須時(shí)鐘同步,更適合實(shí)時(shí)控制。

4.3STM32的速度檢測(cè)

STM32可直接與增量式正交編碼器相連而無(wú)需外部邏輯電路,其中正交編碼器的第三個(gè)輸出口,可連至外部中斷口來(lái)觸發(fā)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器復(fù)位。當(dāng)自動(dòng)重載寄存器的值配置為正交編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的計(jì)數(shù)脈沖時(shí),則計(jì)數(shù)器的值直接為轉(zhuǎn)子的角度/位置,非常方便速度檢測(cè)。

4.4STM32的ADC ADC轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1MHZ,精度為達(dá)12位,采樣時(shí)間可編程(1.5-239.5個(gè)時(shí)鐘周期,最小采樣時(shí)間達(dá)107ns,滿足高性能異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的采樣頻率要求。有多通道基于定時(shí)器的掃描采樣功能,且每個(gè)ADC通道可被來(lái)自定時(shí)器的6個(gè)事件觸發(fā),或由外部事件和軟件觸發(fā),由此可將ADC與定時(shí)器并聯(lián)控制,得到更好的調(diào)速性能。μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介

μC/OS-II是著名的源代碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)內(nèi)核,是一個(gè)完整的,易移植、易固化、易裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II是用ANSI C編寫(xiě)的,包含一小部分與微處理器類(lèi)型相關(guān)的匯編語(yǔ)言代碼,使之可供不同架構(gòu)的微處理器使用。雖然μC/OS-II是在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)和測(cè)試的,但μC/OS-II的實(shí)際對(duì)象是嵌入式系統(tǒng),并且很容易移植到不同架構(gòu)的微處理器上。至今,從8位到64位,μC/OS-II已在超過(guò)40中不同架構(gòu)的微處理器上運(yùn)行?；赟TM32的μcos-ii實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植 7 MATLAB/Simulink仿真軟件簡(jiǎn)介 8 調(diào)速系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

8.1調(diào)速系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)圖 調(diào)速系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)圖如圖8-1，磁場(chǎng)定向控制(FOC 軟件的流程圖如圖8-2, 8.2 9 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型及仿真 電流采樣

(A i ,B i ,C i =得到相電流(αi ,βi = Clarke(A i ,B i ,C i(d i ,q i = Park(αi ,βi *d V = PID 調(diào)節(jié)(d i ,*d i *q V = PID 調(diào)節(jié)(q i ,*d i(q V ,d V = 飽和處理(*q V ,*d V(αV ,βV = 反Park(q V ,d V SVPWM(αV ,βV

結(jié) 束 結(jié)論

參考文獻(xiàn)

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第三篇：《交流調(diào)速》實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目及要求

1、matlab集成仿真環(huán)境simulink的了解熟悉。

圖文說(shuō)明顯示模塊、子系統(tǒng)封裝

2、熟悉simulink的15個(gè)常用模塊，了解電氣系統(tǒng)工具箱SimPowerSystems3、熟悉基本電路元件和典型電機(jī)與變壓器的仿真模型。

4、熟悉基本電力電子器件的仿真模型。

5、熟悉電力電子變流器典型驅(qū)動(dòng)裝置和典型測(cè)量元件的仿真模型。

以上五個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

1、文字說(shuō)明熟悉了解的對(duì)象。

2、圖文說(shuō)明重點(diǎn)對(duì)象和模塊。

6、交流電機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真。

7、交流電機(jī)速度反饋調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真。

8、交流電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的仿真。

以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

1、實(shí)驗(yàn)原理

2、仿真模型主圖和子系統(tǒng)模型圖

3、仿真參數(shù)設(shè)置說(shuō)明

4、仿真結(jié)果

第四篇：交流變頻調(diào)速技術(shù)復(fù)習(xí)考試總結(jié)

1、交流電動(dòng)機(jī)的變頻交流調(diào)速技術(shù)：用半導(dǎo)體電力電子器件構(gòu)成的變頻器，把50或60Hz的交流電變成頻率可調(diào)的交流電，供給交流電動(dòng)機(jī)，用以改變交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的技術(shù)。

2、轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速n0與定子轉(zhuǎn)速n之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率S。額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率sn在0.01~0.06之間；空載時(shí)，sn在0.05以下。

3、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：調(diào)頻調(diào)速、改變磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。

4、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：三個(gè)主要特征點(diǎn)?理想空載點(diǎn)（N0）：負(fù)載轉(zhuǎn)矩T為零，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n最大，達(dá)到同步轉(zhuǎn)速n0。?啟動(dòng)點(diǎn)（S）：異步電動(dòng)機(jī)接通電源瞬間，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n為零，此時(shí)的和轉(zhuǎn)矩為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts，稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。?臨界點(diǎn)（K）：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有一個(gè)拐點(diǎn)K，此時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速nk。

5、異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載的機(jī)械特性主要是指負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。常見(jiàn)的有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和二次方率負(fù)載。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成正比）、恒功率負(fù)載（轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩成反比）、二次方率負(fù)載（負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比）。

6、變頻器的分類(lèi)：⑴按變換環(huán)節(jié)：①(間接變頻)交-直-交變頻器②(直接變頻)交-交變頻器 ⑵按電壓的調(diào)制方式：①PAM(脈幅調(diào)制)②PWM(脈寬調(diào)制)⑶按濾波方式：①電壓型變頻器②電流型變頻器 ⑷按輸入電源的相數(shù)：①三進(jìn)三出變頻器②單進(jìn)三出變頻器⑸按控制方式：①v/f控制變頻器②轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器③矢量控制變頻器④直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器⑹按用途：①通用變頻器②高性能專(zhuān)用變頻器③高頻變頻器⑺按變頻器的供電電壓的高低分類(lèi)：①低壓變頻器②高壓變頻器

7、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。為什么直流電動(dòng)機(jī)有優(yōu)越的調(diào)速特性！

答：直流電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)獨(dú)立的繞組：定子和轉(zhuǎn)子。定子繞組通入直流電，產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子繞組通入直流電，產(chǎn)生穩(wěn)恒電流；定子的穩(wěn)恒磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子的電流相互作用，產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。并且，此機(jī)械轉(zhuǎn)矩分別為和定子的穩(wěn)恒磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流成正比。

因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路彼此獨(dú)立，互不干擾；可以分別調(diào)節(jié)定子磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和轉(zhuǎn)子電流的大小。二者相互作用產(chǎn)生的機(jī)械轉(zhuǎn)矩分別和定子的穩(wěn)恒磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流成正比。所以，直流電動(dòng)機(jī)有優(yōu)越的調(diào)速性能。

8、三相異步交流電動(dòng)機(jī)的工作原理和機(jī)械特性，畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線！答：三相異步交流電動(dòng)機(jī)的工作原理是：定子繞組通過(guò)相位差為120°的三相對(duì)稱(chēng)的交流電，產(chǎn)生大小不變的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)又和感生電流相互作用，產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。其特性：一只有定子回路從外界供電，電樞電路中的電流是由轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)而來(lái)的，兩者并不相互獨(dú)立。二兩個(gè)磁場(chǎng)值相差很小的度數(shù)，也不相互獨(dú)立，電樞感應(yīng)磁場(chǎng)不能單獨(dú)存在，很難從外部進(jìn)行控制。

9、功率晶體管（GTR）的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)分為二級(jí)或三級(jí)達(dá)林管模塊化結(jié)構(gòu)。其工作特點(diǎn)是電流控制型器件，其優(yōu)點(diǎn)：控制方便，大大簡(jiǎn)化了控制電路，提高了工作的可靠性；能較好地實(shí)現(xiàn)正弦脈寬調(diào)制技術(shù)；具有自關(guān)斷能力。主要用于高電壓、大電流的場(chǎng)合。GTR有三種工作狀態(tài)：放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)、截止?fàn)顟B(tài)。GTR的主要參數(shù)：?開(kāi)路阻斷電壓UCEO?集電極最大持續(xù)電流ICM?電流增益hFE④開(kāi)關(guān)頻率。

10、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）的結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的模塊，是單極性的。工作特點(diǎn)：其是電壓控制型器件，優(yōu)點(diǎn)：控制方便，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單；自關(guān)斷能力強(qiáng)，開(kāi)關(guān)頻率高（≦20MHz）；輸入阻抗極高。

11、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)由場(chǎng)效應(yīng)晶體管和功率晶體管模塊組合而成。工作特點(diǎn)：其是電壓控制型器件，優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高，開(kāi)關(guān)速度快；電流波形比較平滑，電動(dòng)機(jī)基本無(wú)電磁噪聲，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩增大；驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，已經(jīng)集成化；通態(tài)電壓低，能承受高電壓；能耗??；增強(qiáng)了對(duì)故障的自處理能力，故障率大為減小。

12、MOS控制晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作特點(diǎn)：其結(jié)構(gòu)是由MOSFET和晶閘管復(fù)合而成的器件。工作特點(diǎn)：其是電壓型器件，優(yōu)點(diǎn)：其具有高電壓、大電流、高電流密度、低導(dǎo)通壓降；可以承受極高的電流、電壓的變化率；開(kāi)關(guān)速度高，損耗小。

13、智能電力模塊（IPM）的結(jié)構(gòu)與工作特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)由逆變的半導(dǎo)體器件和其配套的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、檢測(cè)、以及接口電路集成在一起的模塊。其優(yōu)點(diǎn)：具有過(guò)電流、短路、欠壓和過(guò)熱等保護(hù)電路。

14、變頻調(diào)速的基本原理：只要平滑地調(diào)節(jié)三相交流電的頻率，就能實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，就有可能使三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能趕超直流電動(dòng)機(jī)。變頻調(diào)速最大的特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)從高速到低速，其轉(zhuǎn)差率始終保持最小的數(shù)值，因此變頻調(diào)速時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)都很高。但其需要由特殊的變頻裝置供電，以實(shí)現(xiàn)電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制。

15、變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式：在基頻以下調(diào)速(屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速)和在基頻以上調(diào)速（屬于恒功率調(diào)速）。

16、通用變頻器五部分組成：整流、逆變單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、中央處理單元、保護(hù)與報(bào)警單元、參數(shù)設(shè)定和監(jiān)視單元。

17、濾波電路中的電容除了具有濾波外，還具有在整流與后面的逆變電路之間起去耦作用，消除兩電路之間的互相干擾；為整個(gè)電路的感性負(fù)載提供容性無(wú)功補(bǔ)償；電容還具有儲(chǔ)能的作用。

18、交頻器主回路的外置硬配件：斷路器、主接觸器、交流電抗器、進(jìn)線與電機(jī)側(cè)濾波器、直流電抗器、外接制動(dòng)單元與外接電阻。

19、V/F控制型通用變頻器的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需速度傳感器，控制電路比較簡(jiǎn)單；電動(dòng)機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，因此通用性比較強(qiáng)，性?xún)r(jià)比比較高。缺點(diǎn)：?不能恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，不能補(bǔ)償適應(yīng)轉(zhuǎn)矩的變化。?無(wú)法準(zhǔn)確地控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。?轉(zhuǎn)速極低時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩不足而無(wú)法克服較大的靜摩擦力。

20、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制思想：當(dāng)轉(zhuǎn)差頻率fs較小時(shí)，如果E1/f1為常數(shù)，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)差頻率fs成正比，即在進(jìn)行E1/f1控制的基礎(chǔ)上，只要對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率fs進(jìn)行控制，就可以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的目的。

21、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的控制原理：在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝測(cè)速發(fā)電機(jī)等測(cè)速檢測(cè)裝置，轉(zhuǎn)速檢測(cè)器可以測(cè)出fn,并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩f1，就可以輸出電動(dòng)機(jī)具有設(shè)定的轉(zhuǎn)差頻率fs0，即使電動(dòng)機(jī)具有的輸出轉(zhuǎn)矩，就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理。優(yōu)點(diǎn)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率還可以達(dá)到控制和限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的，從而起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的作用。而且過(guò)電流的限制效果也更好。

22、矢量控制的基本思想：仿照直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)，使異步交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能通過(guò)控制兩個(gè)相互獨(dú)立的直流磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。矢量控制的核心：是等效變換，變換分別為坐標(biāo)變換矢量旋轉(zhuǎn)變換。

23、試述異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思路：直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)之后的一種新型的交流變頻調(diào)速技術(shù)。他用空間矢量的調(diào)速方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號(hào)，把轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)值和轉(zhuǎn)矩給定值做比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲取轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。

24、直流轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：電動(dòng)機(jī)的定子電流、母線電壓由電壓、電流檢測(cè)單元測(cè)出后，經(jīng)坐標(biāo)變換器變換到模型所用的d、q坐標(biāo)系下，計(jì)算出模型磁通和轉(zhuǎn)矩。它與轉(zhuǎn)速信號(hào)n一起作為電動(dòng)機(jī)模型的參數(shù)，同給定的磁通、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩值等輸入量比較后送入各自的調(diào)節(jié)器，經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)，輸出相應(yīng)的磁通和轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)量。這個(gè)量作為開(kāi)關(guān)信號(hào)選擇單元的輸入，以選擇適當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)完成直接轉(zhuǎn)矩控制。

25、簡(jiǎn)答：變頻技術(shù)的發(fā)展方向：①、高水平的控制。②、開(kāi)發(fā)清潔電能的變流器。③、縮小裝置的尺寸。④、高速度的數(shù)字控制。⑤、模擬器與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

26、交-直-交變頻器的主電路包括哪些組成部分：整流電路、中間直流電路、逆變器。

27、高壓變頻為什么不采用雙電平控制方式？簡(jiǎn)述其工作原理：在高電壓、大電容、交-直-交電壓源型變頻調(diào)速系統(tǒng)中，為了減少開(kāi)關(guān)損耗和每個(gè)開(kāi)關(guān)承受的電壓，不采用雙電平控制方式，人們提出了三電平或五電平逆變器。進(jìn)而還可以改善輸出電壓波形，減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。1變頻器的額定數(shù)據(jù)和性能指標(biāo)有哪些？額定數(shù)據(jù)有：輸入側(cè)的額定值：電壓、頻率、相數(shù)；輸出側(cè)的額定值；輸出電壓的最大值Un;輸出電流的最大值In；輸出功率容量Sn=(√3Un*In)；配用電動(dòng)機(jī)功率Pn；超載能力；性能指標(biāo)有：頻率指標(biāo)；在0.5HZ時(shí)能輸出多大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；速度調(diào)節(jié)范圍的控制精度；轉(zhuǎn)矩控制精度；低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)；噪聲及諧波干擾；發(fā)熱量

2變頻器的選擇主要考慮哪些方面？負(fù)載情況；工作環(huán)境；選擇變頻器的特性和根據(jù)需要選擇附件

3變頻器所帶負(fù)載的主要類(lèi)型有哪些？各個(gè)負(fù)載的機(jī)械特性及功率特性是什么？恒轉(zhuǎn)矩類(lèi)負(fù)載；其機(jī)械特性為轉(zhuǎn)矩恒定；其功率特性為功率正比于轉(zhuǎn)速N。恒功率負(fù)載；其機(jī)械特性為功率恒定；其功率特性為轉(zhuǎn)矩反比于轉(zhuǎn)速N。風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載；其機(jī)械特性為轉(zhuǎn)矩TL正比于轉(zhuǎn)速n的平方；其功率特性為功率正比于轉(zhuǎn)速n的三次方。

4變頻器的容量用所配備的電動(dòng)機(jī)功率（KW)、輸出功率容量（KV*A）、額定輸出電流（A）表示。額定輸出電流是指變頻器連續(xù)運(yùn)行時(shí)輸出的最大交流電流的有效值。輸出容量決定于額定輸出電流與額定輸出電壓下的三相視在輸出功率。

5根據(jù)控制功能變頻器分：普通功能型V/F控制變頻器；具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型V/F控制變頻器；矢量控制高性能型變頻器

6電網(wǎng)與變頻器的切換？一旦斷開(kāi)工頻電網(wǎng)，必須等電動(dòng)機(jī)完全停止以后，再切換到變頻器側(cè)啟動(dòng)；即使不使電動(dòng)機(jī)完全停止就能切換到變頻器側(cè)，一般是先斷開(kāi)電網(wǎng)后，再使自由運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)與變頻器同步，然后再使變頻器輸出功率。

6變頻器的外圍設(shè)備：1電源變壓器2避雷器3電源側(cè)斷路器4電源側(cè)交流接觸器5電動(dòng)機(jī)側(cè)電磁接觸器和工頻電網(wǎng)切換用接觸器6熱接觸器

7外圍設(shè)備的目的？1保證變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠正常工作2提供對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)3減少對(duì)其他設(shè)備的影響

8構(gòu)建變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本要求：1負(fù)載的機(jī)械特性，要確定異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)施了變頻調(diào)速之后，能在整個(gè)頻率范圍內(nèi)都能帶動(dòng)負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行2電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速后的有效轉(zhuǎn)矩線 9構(gòu)建變頻調(diào)速系統(tǒng)在機(jī)械特性方面的要求：1對(duì)調(diào)速范圍的要求2對(duì)機(jī)械特性硬度的要求3對(duì)升、降速過(guò)程及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求4負(fù)載對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求

10構(gòu)建變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行可靠性方面的要求：1對(duì)于過(guò)載能力的要求2對(duì)于機(jī)械震動(dòng)和壽命的要求

什么是有效轉(zhuǎn)矩線？它對(duì)變頻調(diào)速有什么作用？1電動(dòng)機(jī)在某一頻率下允許連續(xù)運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為有效轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)在某一頻率下工作時(shí)，對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性曲線只有一條，而有效轉(zhuǎn)矩只有一個(gè)點(diǎn)，將所有頻率下的有效轉(zhuǎn)矩點(diǎn)連接起來(lái)，即可得到電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速范圍內(nèi)的有效轉(zhuǎn)矩線。2要使拖動(dòng)系統(tǒng)在全調(diào)速過(guò)程中都能正常運(yùn)行，必須使有效轉(zhuǎn)矩線把負(fù)載的機(jī)械特性曲線包圍在內(nèi)。如果負(fù)載的機(jī)械特性曲線超越了電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線，則超越的部分不能正常工作

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇要點(diǎn)？對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，必須注意工作頻率范圍、調(diào)速范圍和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化范圍能否滿足要求，以及電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇

恒功率負(fù)載，在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇要點(diǎn)？恒功率負(fù)載在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，必須注意的主要問(wèn)題是如何減小拖動(dòng)系統(tǒng)的容量

風(fēng)機(jī)和水泵負(fù)載，在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇要點(diǎn)？電機(jī)：絕大多說(shuō)的風(fēng)機(jī)水泵在出廠時(shí)都已經(jīng)不配上了電動(dòng)機(jī)，采用變頻器調(diào)速后沒(méi)有必要另配。變頻器：1風(fēng)機(jī)和水泵一般不容易過(guò)載，所以，這類(lèi)變頻器的過(guò)載能力較低，最高工作頻率不得超過(guò)額定頻率2配置了進(jìn)行多臺(tái)控制的切換功能3 配置了一些其他專(zhuān)用于能耗控制的功能，如睡眠與喚醒功能，PID調(diào)節(jié)功能等

當(dāng)Fx≦Fn時(shí)，電動(dòng)機(jī)的散熱效果將因轉(zhuǎn)速下降而變差。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而損壞，能夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的實(shí)際有效轉(zhuǎn)矩下降。若能充分改善散熱條件，如外加強(qiáng)迫通風(fēng)或拖動(dòng)短時(shí)負(fù)載，電動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩線可以是恒轉(zhuǎn)矩

當(dāng)Fx≧Fn時(shí)有效轉(zhuǎn)矩線的特點(diǎn)：1當(dāng)Fx≧Fn時(shí)，Ux=Un.因此隨著f的上升主磁通Φm將減小2電動(dòng)機(jī)的額定電流是由電動(dòng)機(jī)的允許溫升決定的，所以不管在多大的頻率下工作，電動(dòng)機(jī)的允許工作電流是不變的

當(dāng)Fx≧Fn時(shí)有效轉(zhuǎn)矩線有哪幾類(lèi)？1功率不變的有效轉(zhuǎn)矩線2過(guò)載能力不變的有效轉(zhuǎn)矩線3全頻率范圍內(nèi)的有效轉(zhuǎn)矩線

平方律負(fù)載的特點(diǎn)：負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩與與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，負(fù)載的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比

平方律負(fù)載實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速后的主要問(wèn)題是如何得到最佳節(jié)能效果

混合特殊性負(fù)載是金屬切削機(jī)床中的低速段是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；而在高速段，將保持切削功率不變，屬于恒功率性質(zhì)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器有哪些優(yōu)點(diǎn)？電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)以其優(yōu)異的調(diào)速和啟動(dòng)、制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)，顯著的節(jié)能效果，進(jìn)而可以改善工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善工作環(huán)境，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，還有廣泛的使用范圍的優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方法

構(gòu)建恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，變頻器的選用和功能設(shè)置？1變頻器的選用：一般情況下直接選用“風(fēng)機(jī)水泵專(zhuān)用型”的變頻器；但對(duì)于雜質(zhì)或泥沙較多的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)水泵對(duì)過(guò)載能力的要求選用通用型變頻器；如果是齒輪泵，它屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)選用V/F控制方式的通用型變頻器；對(duì)于具有恒轉(zhuǎn)矩特性的齒輪泵以及應(yīng)用在特殊場(chǎng)合的水泵，應(yīng)以帶的動(dòng)的原則，根據(jù)具體工況進(jìn)行設(shè)定。2功能設(shè)置：最高頻率；上線頻率；下線頻率；啟動(dòng)頻率；加速與減速時(shí)間；睡眠與蘇醒功能

機(jī)床的變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器的選用和功能設(shè)置？變頻器的容量應(yīng)比正常的配用電動(dòng)機(jī)容量加大一檔。功能設(shè)置：1控制方式①V/F控制方式，能滿足切削精度，但節(jié)能效果不理想②無(wú)反饋矢量控制方式，能夠克服V/F控制方式的缺點(diǎn)，故是一種最佳選擇③有反饋矢量控制，需要增加編碼器等反饋控制環(huán)節(jié)，不但增加費(fèi)用而且安裝麻煩2頻率給定：無(wú)級(jí)調(diào)速頻率給定；分段調(diào)速頻率給定；配合PLC的分段調(diào)速頻率給定

溜鉤問(wèn)題？由于制動(dòng)器從抱緊到松開(kāi)以及從松開(kāi)到抱緊的動(dòng)作過(guò)程需要時(shí)間，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與消失是在通電或斷電的瞬間完成的，因此兩者在動(dòng)作的配合上極易出現(xiàn)問(wèn)題，使電動(dòng)機(jī)處于未通電且制動(dòng)器尚未抱緊的狀態(tài)，則重物必將下滑，即出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。溜鉤現(xiàn)象降低了重物在空中定位的準(zhǔn)確性，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

金屬切削機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)是切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組成。在切削運(yùn)動(dòng)中承受主要切削功率的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為主運(yùn)動(dòng)。

變頻器運(yùn)行時(shí)需要設(shè)置基本功能參數(shù)和選用功能參數(shù)?；竟δ軈?shù)是指變頻器運(yùn)行所必須具有的參數(shù)，包括：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、上下限頻率、基本頻率、加減速時(shí)間、電子熱保護(hù)等。選用功能參數(shù)是指根據(jù)選用的功能而需要預(yù)置的參數(shù)，如PID調(diào)節(jié)的功能參數(shù)等如果不需要預(yù)置參數(shù)，則變頻器參數(shù)自動(dòng)按出廠時(shí)的設(shè)定選取。

選用功能參數(shù)設(shè)置大致步驟：1查功能碼表，找出需要預(yù)置參數(shù)的功能碼2在參數(shù)設(shè)定模式下，讀出該功能碼中原有的數(shù)據(jù)3修改數(shù)據(jù)，送入新數(shù)據(jù)

基本頻率給定是指在給定信號(hào)Ug或Ig從0增加到最大值的過(guò)程中給定頻率的范圍從fmin線性的增加到最大頻率fmax。用什么方式頻率給定？數(shù)字量給定的方式；模擬量給定的方式

與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最高（低）轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為上（下）限頻率。用fh(fl)表示。上（下）限頻率不是最大（?。╊l率。上限頻率必小于最高頻率

1、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速好的原因是什么？

（1）、定子勵(lì)磁電路和電樞供電電路基本上是相互獨(dú)立的，可以分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）、兩個(gè)磁場(chǎng)（由定子勵(lì)磁電路產(chǎn)生的主磁場(chǎng)和電樞供電電路產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)）互相垂直。

2、三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理？

在定子內(nèi)由永久磁鐵形成的固定磁場(chǎng)內(nèi)放置繞有n閘線圈的轉(zhuǎn)子，線圈在感應(yīng)電流和電磁力的作用下與定子形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率S=(n0-n)/n0

1、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速好的原因是什么？

（1）、定子勵(lì)磁電路和電樞供電電路基本上是相互獨(dú)立的，可以分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）、兩個(gè)磁場(chǎng)（由定子勵(lì)磁電路產(chǎn)生的主磁場(chǎng)和電樞供電電路產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)）互相垂直。

2、三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理？

在定子內(nèi)由永久磁鐵形成的固定磁場(chǎng)內(nèi)放置繞有n閘線圈的轉(zhuǎn)子，線圈在感應(yīng)電流和電磁力的作用下與定子形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率S=(n0-n)/n0

4、分析題P38圖基頻以下與基頻以上：

一、在基頻以下調(diào)速1：在此通量最大值不變前提條件下2：控制過(guò)程中必須U1/f1等于常量3：它具有恒轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)勵(lì)磁電流I1不變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不變所以在基頻以下調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)調(diào)速機(jī)械特性具有恒轉(zhuǎn)矩特性。

二、在基頻以上調(diào)速 1：E1/f1不能是常量2：U1小于等于Un 3：變大所以基頻以上調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。

5、P45電源型交-直-交變頻電路結(jié)構(gòu)圖；各元件作用，工作情況

濾波電路 本電路濾波元件是電容器Cf,受到電解電容器的容量和耐壓能力的限制，濾波電容器通常是由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組在由Cf1和Cf2串聯(lián)而成，在電容器組Cf1和Cf2旁各并聯(lián)一個(gè)R1和R2兩者其阻值相等 起均壓作用。

電容器組Cf1和Cf2作用：濾波、在整流與后面的逆變電路之間起去耦作用，消除兩電路之間的相互干擾、為整個(gè)電路的感性負(fù)載提供容性無(wú)功補(bǔ)償、Cf1和Cf2還有儲(chǔ)能作用。限流電阻Rl作用：在變頻器接通電源瞬間濾波電容的充電電流很大，此沖擊電流可能損壞整流橋。當(dāng)電路中串入限流電阻Rl后，就限制了電容的充電電流對(duì)整流橋起保護(hù)作用。晶閘管Kl作用:當(dāng)電容器組Cf1和Cf2充電到一定程度時(shí)，限流電阻Rl就起反作用，妨礙電容器組Cf1和Cf2進(jìn)一步充電。所以在RL旁并聯(lián)一個(gè)短路開(kāi)關(guān)Kl，當(dāng)電容器組Cf1和Cf2充電到一定程度時(shí)讓Kl接通Rl短路，變頻器中Kl可用晶閘管代替。電阻R01和二極管D01的作用：R01不起作用或者限流作用。

6、續(xù)流電路是由續(xù)流二極管D7到D12構(gòu)成。主要功能1：為電動(dòng)機(jī)的感性無(wú)功電流返回直流電源提供”通道”2：當(dāng)頻率下降同步轉(zhuǎn)速也下降電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)，再生電流將通過(guò)續(xù)流二極管返回直流電源3：逆變過(guò)程中同一橋壁的兩個(gè)逆變管以很高的頻率交替“導(dǎo)通”和“截止”，在其換向過(guò)程中也需要續(xù)流二極管提供通道。

7、變頻器外圍設(shè)備選擇：1電源變壓器2避雷器3電源側(cè)斷路器4電源側(cè)交流接觸器5電動(dòng)機(jī)側(cè)電磁接觸器和工頻電網(wǎng)切換用接觸器6熱繼電器

8、電抗器的作用：輸入交流電抗器的作用1實(shí)現(xiàn)變頻器和電源的匹配，限制因電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)電壓所引起的沖擊電流，保護(hù)變頻器2改善功率因數(shù)3減少高次諧波的不良影響。輸出交流電抗器的作用1降低電動(dòng)機(jī)噪聲，降低輸出高次諧波的不良影響2限制與電動(dòng)機(jī)相連的電纜的容性充電電流，使電動(dòng)機(jī)在引線較長(zhǎng)時(shí)也能正常工作3限制電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓上升率。

9、濾波器作用，其目的在于允許特定頻率的信號(hào)通過(guò)，阻止干擾信號(hào)沿電源線傳輸并進(jìn)行阻抗變換，使干擾信號(hào)不能通過(guò)地線傳播而被反射回干擾源。

10、制動(dòng)電阻的作用：當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)存在電動(dòng)機(jī)中的功能經(jīng)過(guò)PWM變頻器回饋到直流側(cè)，從而引起濾波電容電壓升高每當(dāng)電容電壓超過(guò)設(shè)定值后，就經(jīng)過(guò)制動(dòng)電阻消耗回饋的能量。

11、抑制諧波干擾常用的方法具體常用方法：

(1)變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸 入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。

(2)在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的。

(3)電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾。

(4)信號(hào)線采用屏蔽線，且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)開(kāi)一定距離(至少20cm以上)，切斷輻射干擾。

(5)變頻器使用專(zhuān)用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開(kāi)，使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。

12、變頻調(diào)速的基本原理

答：交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速No=60f1/p，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60f1(1-s)/p，由此可見(jiàn)，若能連續(xù)地改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率

f1，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。

13、電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)指的是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)Q。

14、變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）調(diào)速范圍寬，可以使普通異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；（2）啟動(dòng)電流小，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；

（3）啟動(dòng)平滑，消除機(jī)械的沖擊力，保護(hù)機(jī)械設(shè)備；（4）對(duì)電機(jī)具有保護(hù)功能，降低電機(jī)的維修費(fèi)用；（5）具有顯著的節(jié)電效果；

（6）通過(guò)調(diào)節(jié)電壓和頻率的關(guān)系方便的實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或者恒功率調(diào)速

15、試簡(jiǎn)述風(fēng)機(jī)和水泵類(lèi)負(fù)載，在構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)電動(dòng)機(jī)和變頻器的選擇要點(diǎn)。答：1 電動(dòng)機(jī)的選擇：絕大多數(shù)風(fēng)機(jī)水泵在出廠時(shí)都已經(jīng)配上電動(dòng)機(jī)，采用變頻調(diào)速后沒(méi)有必要另配。2變頻器的選擇：大多數(shù)生產(chǎn)變頻器的工廠都提供了風(fēng)機(jī)和水泵用變頻器可供選用。他們的主要特點(diǎn)有：①風(fēng)機(jī)和水泵一般不容易過(guò)載，所以，這類(lèi)變頻器的過(guò)載能力較低，為120%/1min。因此，在進(jìn)行功能預(yù)置時(shí)必須主要，由于負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當(dāng)工作頻率高于額定頻率時(shí)，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩有可能大大的超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)過(guò)載。所以，其最高過(guò)載頻率不得超過(guò)額定頻率。②配置了進(jìn)行多臺(tái)控制的切換功能。如上述，在水泵的控制系統(tǒng)中，常常需要有1臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的情況。為此，大多數(shù)變頻器都配置了能夠自動(dòng)切換的功能。③配置了一些其他專(zhuān)用于能耗控制的功能，如睡眠和喚醒功能，PID調(diào)節(jié)功能等。

16、簡(jiǎn)述構(gòu)建恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，變頻器的選用和功能設(shè)置？

答：變頻器的選型：一般情況下可直接選用“風(fēng)機(jī)，水泵專(zhuān)用型”的變頻器系列，但對(duì)于雜質(zhì)或泥沙較多的場(chǎng)合，應(yīng)根據(jù)水泵對(duì)過(guò)載能力的要求，選用通用型變頻器，如果是齒輪泵，它屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)選用V/F控制方式的通用型變頻器。大部分變頻器都給出兩條“負(fù)補(bǔ)償”的V/F線，對(duì)于具有恒轉(zhuǎn)矩特性的齒輪泵以及應(yīng)用在特殊場(chǎng)合的水泵，則應(yīng)以帶得動(dòng)為原則，根據(jù)具體工況進(jìn)行設(shè)定。變頻器的功能預(yù)設(shè)：（1）最高頻率：變頻器的工作頻率是不允許超過(guò)額定頻率的，其最高頻率只能與額定頻率相等。

（2）上限頻率：是與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最高轉(zhuǎn)速相對(duì)的頻率，它不是最高頻率，一般比額定頻率略低一些，所以上線頻率設(shè)為49.5Hz最宜。

（3）下線頻率：轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì) 出現(xiàn)水泵的全楊程小于基本楊程，形成水泵“空轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，所以一般下線頻率設(shè)為30--35Hz。

（4）啟動(dòng)頻率：水泵在啟動(dòng)前，其葉輪全部是靜止的，啟動(dòng)時(shí)存在著一定的阻力，在從0Hz開(kāi)始啟動(dòng)的一段頻率內(nèi)，實(shí)際上轉(zhuǎn)不起來(lái)，因此應(yīng)適當(dāng)預(yù)置啟動(dòng)頻率，使其在啟動(dòng)瞬間有一點(diǎn)沖力。

（5）加速和減速時(shí)間:減速時(shí)間只需和加速時(shí)間相等即可。

（6）暫時(shí)功能：在生活供水系統(tǒng)中，夜間的用水量嘗嘗是很少的，即使水泵在下限頻率下運(yùn)行，供水壓力仍可能超過(guò)目標(biāo)值，這時(shí)可使主水泵暫時(shí)運(yùn)行。

第五篇：交流變頻調(diào)速技術(shù)在天車(chē)的改造

（一）前言

1、交流電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速控制技術(shù)介紹

隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，對(duì)起重機(jī)調(diào)速性能要求在不斷提高，由于起重機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)都是三相異步繞線式電動(dòng)機(jī)，調(diào)速的方法比較單一，對(duì)起重機(jī)使用的繞線式電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)的調(diào)速方法有以下幾種：

定子調(diào)壓調(diào)速——控制加于電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓：

當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值較大的繞線式電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。在電子的調(diào)壓調(diào)速技術(shù)誕生之前，這兩種方法是在定子調(diào)壓中主要使用的方法。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻調(diào)速：

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。這種方法是使用最為廣泛的一種調(diào)速方法，目前還有很多起重機(jī)在使用這種方法。

繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，缺點(diǎn)是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有集電環(huán)和電刷，要求定期維護(hù)，由集電環(huán)和電刷引起的故障較為常見(jiàn)，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量較大，調(diào)速系統(tǒng)的故障率較高，而且調(diào)速系統(tǒng)的綜合技術(shù)指標(biāo)較差，對(duì)機(jī)械的沖擊很大，已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的特殊要求，特別是象我廠這樣的冶金企業(yè)。

2、交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件和微處理器的性能不斷的提高，交流變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作為交流調(diào)速系統(tǒng)中重要部分的變頻器技術(shù)也取得了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。目前，變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且?guī)缀鯏U(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，并且在許多的家電產(chǎn)品中也得到了廣泛的應(yīng)用，例如像變頻空調(diào)、變頻微波爐、變頻電冰箱等。

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)。而變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通

過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

利用變頻器控制對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制相對(duì)傳統(tǒng)控制有許多的優(yōu)點(diǎn)：如節(jié)能；容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制；可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制；容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換；可以高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)；可以進(jìn)行電氣制動(dòng)；可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)；可以適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境；用一臺(tái)變頻器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制；變頻器的電源功率因數(shù)大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)等。

在采用了變頻器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率實(shí)現(xiàn)的。因此，在進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，可以通過(guò)控制變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)工作在轉(zhuǎn)差率較小的范圍內(nèi)，使電動(dòng)機(jī)獲得較寬的調(diào)速范圍，并可達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。

變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速目的的，當(dāng)變頻器把輸出頻率將至電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作頻率以下時(shí)，負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換成電能，并回饋到變頻器，而變頻器則可以利用自己的制動(dòng)回路將這部分能量以熱能消耗或回饋給電網(wǎng)，并形成電氣制動(dòng)。與傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)相比，電氣制動(dòng)可靠性好、維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)機(jī)械系統(tǒng)有較好的保護(hù)。但是應(yīng)該注意到一點(diǎn)，由于在靜止?fàn)顟B(tài)下，電氣制動(dòng)并不能使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生保持轉(zhuǎn)矩，所以在某些場(chǎng)合還必須與機(jī)械制動(dòng)器配合同時(shí)使用。

在使用電網(wǎng)電源對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)是，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流會(huì)很大，通常為額定電流的3～5倍，而采用變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，由于可以將輸出頻率將至一個(gè)很低的值起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很小，對(duì)電機(jī)會(huì)起到較好的保護(hù)。

可以看出隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用，為交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的橋式起重機(jī)大范圍、高質(zhì)量地調(diào)速提供了全新的方案。它具有高性能的調(diào)速指標(biāo)，可以使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，并且高效、節(jié)能，其外圍控制線路簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，保護(hù)監(jiān)測(cè)功能完善，運(yùn)行可靠性較傳統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)有較大的提高。所以，采用交流變頻調(diào)速是橋式起重機(jī)交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的主流。

（二）起重機(jī)的簡(jiǎn)介 1、80/20T起重機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

80/20T橋式起重機(jī)是煉鋼廠經(jīng)常使用的一種適用于液體金屬的起重機(jī)，起升高度可達(dá)24m，主起升最大起吊重量為80T，副起升的最大起吊重量為20T。該車(chē)采用“四主梁結(jié)構(gòu)”，一般由起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)走行機(jī)構(gòu)、大車(chē)走行機(jī)構(gòu)組成。小車(chē)部分分為主小車(chē)

部分和副小車(chē)部分。主小車(chē)部分包括：主起升運(yùn)行系統(tǒng)和主小車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)；副小車(chē)部分包括：副起升運(yùn)行系統(tǒng)和副小車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)。起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用四機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，即大車(chē)兩側(cè)各有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)，分布在大車(chē)的四個(gè)角，每個(gè)主動(dòng)車(chē)輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用變頻器控制時(shí)就要采用一拖二的控制方式，整車(chē)共需兩臺(tái)變頻器，橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式。本車(chē)的電動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由五個(gè)基本獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)組成。①大車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)整臺(tái)起重機(jī)順著車(chē)間做“橫向”運(yùn)動(dòng)（以操作者的坐向?yàn)闇?zhǔn)）。②主小車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動(dòng)。③副小車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動(dòng)。④主吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)：拖動(dòng)重物作吊起或放下的上下運(yùn)動(dòng)。重物在空中具有位能，是位能負(fù)載。其特點(diǎn)是：重物上升，電機(jī)克服各種阻力（包括重物重力，磨擦阻力等）做功，屬于阻力負(fù)載；重物下降時(shí)，當(dāng)重物重力大于阻力時(shí)，電機(jī)是能量的接受者，此時(shí)負(fù)載屬于動(dòng)力負(fù)載，但當(dāng)重物重力小于阻力時(shí)，重物下降還要靠電機(jī)的拖動(dòng)，此時(shí)負(fù)載仍是阻力負(fù)載。⑤副吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)：同主起升部分是一樣的，只是吊運(yùn)的重量不同。

相對(duì)于提升機(jī)構(gòu)控制，橋式起重機(jī)在大車(chē)拖動(dòng)以及小車(chē)拖動(dòng)方面對(duì)于變頻器的控制要求比較低，所以本文重點(diǎn)介紹安川系列變頻器在提升（主起升系統(tǒng)）機(jī)構(gòu)控制上的應(yīng)用并且對(duì)平移（大車(chē)系統(tǒng)）機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)具有大慣性，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，與其他傳動(dòng)機(jī)械相比，對(duì)變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求。2、80/20T運(yùn)行特征

(1)橋式起重機(jī)應(yīng)具有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通常超過(guò)150%的額定轉(zhuǎn)矩，若考慮超載實(shí)驗(yàn)等因素，至少應(yīng)在起動(dòng)加速過(guò)程中提供200%的額定轉(zhuǎn)矩；

(2)由于機(jī)械制動(dòng)器的存在，為使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，必須充分研討變頻器啟動(dòng)信號(hào)與機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作信號(hào)的控制時(shí)序；

(3)當(dāng)起升機(jī)構(gòu)向下運(yùn)行或平移機(jī)構(gòu)急減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向直流電源側(cè)回饋，必須根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況研討如何處理這部分再生能量；

(4)起升機(jī)構(gòu)在抓吊重物離開(kāi)或接觸地面瞬間負(fù)載變化劇烈，變頻器應(yīng)能對(duì)這種沖擊性負(fù)載進(jìn)行平滑控制。

（三）起升機(jī)構(gòu)組成

1、起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YTSP 355M-10 110KW 轉(zhuǎn)速:600r/min；定子電流：215A

調(diào)速頻率范圍：0～50HZ 為了滿足80T變頻調(diào)速橋式起重機(jī)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足的要求:具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、高絕緣等級(jí)、寬調(diào)速范圍、高效率和高可靠性等。起升、大車(chē)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)均選用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)載荷換算和機(jī)械效率計(jì)算各運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下: 電機(jī)容量的選擇 P≧GV/6120η

該起重機(jī)的起升速度是每分鐘10米，機(jī)械效率是0.7 電機(jī)容量＝（8000KG×10m）/（6120×0.7）

＝186KW 考慮到電機(jī)的自身?yè)p耗和其他損耗，以及對(duì)變頻器選擇方面的考慮，我們選取兩臺(tái)功率為110KW的電動(dòng)機(jī)作為主起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

2、起升機(jī)構(gòu)變頻器

為了能滿足行車(chē)式起重機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，即具有高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、快速的轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間和抱閘順序控制等功能的高性能工程型變頻器，變頻調(diào)速系統(tǒng)由主令控制器或電位器作為輸入給定，通過(guò)變頻調(diào)頻電控設(shè)備、限位開(kāi)關(guān)、制動(dòng)器等配合使用，來(lái)控制起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)等交流變頻異步電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)速。我們選用的是安川CIMR-G7電流矢量控制變頻器。下面就變頻器容量的選擇做以下介紹：

變頻器的容量必須大于負(fù)載所需求的輸出，即: P0=K×PM/η×cosφ

式中:K—過(guò)載系數(shù)1.33；

PM—負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率，kW； η—電動(dòng)機(jī)效率 0.85； cosφ—電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) 0.9。

起升機(jī)構(gòu)要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.3～1.6倍的額定轉(zhuǎn)矩，考慮到需有125%的超載要求，其最大轉(zhuǎn)矩需有1.6～2倍的額定轉(zhuǎn)矩，以確保其安全使用。對(duì)于拖動(dòng)等額功率電動(dòng)機(jī)的變頻器來(lái)說(shuō)，可提供長(zhǎng)達(dá)60s、150%額定轉(zhuǎn)矩的過(guò)載能力，因此過(guò)載系數(shù)k=2/1.5=1.33。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們得出每臺(tái)變頻器的容量為175KW，故，選擇的變頻器為安川CIMR-G7 180KW變頻器，共用兩臺(tái)。

在變頻器容量選定后，還應(yīng)做電流驗(yàn)證，即:

ICN≥kIM

式中:k—電流波形修正系數(shù)(PWM調(diào)制方式時(shí)取1.05～1.1)；

ICN—變頻器額定輸出電流，A； IM—工頻電源時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定電流，A；

80T變頻調(diào)速行車(chē)式起重機(jī)是雙驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)減速機(jī)，帶動(dòng)兩個(gè)鋼絲繩卷筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)動(dòng)滑輪組多級(jí)減速提升吊鉤。該車(chē)的減速機(jī)為行星式差速減速機(jī)，在一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以單獨(dú)使用另一臺(tái)電機(jī)進(jìn)行正常的吊運(yùn)工作。圖2為安川變頻器外部接線圖；圖3為起升機(jī)構(gòu)變頻器控制回路運(yùn)行原理圖；圖4為主回路運(yùn)行原理圖。

圖2 安川變頻器外部接線圖

圖3

起升機(jī)構(gòu)控制回路運(yùn)行原理圖

圖4

起升機(jī)構(gòu)主回路運(yùn)行原理圖

3、工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均

可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成，圖5和圖6所示為典型的變頻器主回路和控制回路原理圖。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。

圖5 變頻器主回路原理圖

圖6 變頻器控制回路原理圖

變頻器選擇從控制回路端子輸入運(yùn)轉(zhuǎn)頻率指令，運(yùn)轉(zhuǎn)指令由主令控制器提供。通過(guò)主令控制器的觸點(diǎn)閉合順序，將控制信號(hào)輸入到變頻器的多段速端子1、2、5、6、7、8，其中1、2端子是正反向控制信號(hào)，5、6、7、8端子是調(diào)速信號(hào)，為了和主令控制器閉合表相對(duì)應(yīng)，選擇使用：頻率指令

1、頻率指令

2、頻率指令

4、頻率指令8 和點(diǎn)動(dòng)頻率。

之后，要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)起升機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)置，和平移機(jī)構(gòu)是有很大不同的，主要涉及到重物在吊運(yùn)過(guò)程中的零速度力矩的問(wèn)題。所以，在進(jìn)行一些必要參數(shù)設(shè)置的同時(shí)，對(duì)電動(dòng)機(jī)零速度和低速度下，重力負(fù)載曲線的設(shè)置是必不可少的。起升機(jī)構(gòu)變頻器參數(shù)的設(shè)置主要有以下幾方面：驅(qū)動(dòng)方式設(shè)置、制動(dòng)停車(chē)方式設(shè)置、多段速運(yùn)行頻率設(shè)定、電動(dòng)機(jī)的電壓和頻率選擇的設(shè)定、重力負(fù)載曲線的設(shè)置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置、低速

度高轉(zhuǎn)矩的頻率設(shè)置等。

在對(duì)參數(shù)設(shè)置完成后，由控制器給入輸入信號(hào)后，變頻器便根據(jù)設(shè)定好的頻率和參數(shù)進(jìn)行工作，起升機(jī)構(gòu)采用一拖一的開(kāi)環(huán)V/f控制方式控制方式，可以滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需要。

在圖紙可以看到這樣一個(gè)繼電器，它稱(chēng)為：固態(tài)繼電器。加裝它的原因是因?yàn)樽冾l器的多功能輸出點(diǎn)（M1、M2）功率不夠大，直接驅(qū)動(dòng)抱閘接觸器（ZDC）容易造成輸出點(diǎn)的損壞。通過(guò)它來(lái)控制制動(dòng)器接觸器，延長(zhǎng)了變頻器內(nèi)部接點(diǎn)的使用壽命。

在變頻器電源輸入端子（R、S、T）和電源之間，配有斷路器Q1和AC電抗器。其中斷路器Q1的容量為變頻器額定電流的1.8倍，感應(yīng)電流在30mA以上,可以檢出對(duì)人體有危險(xiǎn)的高頻漏電流，防止事故的發(fā)生；而其AC電抗器和變頻器內(nèi)的電抗器以及輸出側(cè)的濾波器可有效改善電源側(cè)的功率因數(shù)，降低對(duì)外界的干擾。另外，在制動(dòng)器接觸器側(cè)為了安全考慮，也安裝了斷路器Q2，來(lái)給制動(dòng)器接觸器供電。

4、起升機(jī)構(gòu)一些主要參數(shù)的設(shè)置

A參數(shù)：A1-02 速度控制模式

B參數(shù)：B1-01 選擇頻率指令；B1-02 選擇運(yùn)行指令；B1-03 選擇停車(chē)方式； C參數(shù)：C1-01 加速時(shí)間設(shè)定；C1-02 減速時(shí)間設(shè)定 D參數(shù)：D1-01~~D1-17 頻率指令設(shè)定

E參數(shù)：E1-01 設(shè)定輸入電壓；E1-03 設(shè)定V/F曲線 H參數(shù)：H1-01~~H1-10 多功能接點(diǎn)輸入設(shè)定 H2-01~~H2-05 多功能接點(diǎn)輸出設(shè)定 H3-01~~H3-12 模擬量輸入設(shè)定 H4-01~~H4-08 模擬量輸出設(shè)定

L參數(shù)：L2-02 瞬時(shí)停電補(bǔ)償時(shí)間；L2-03 最小基極封鎖時(shí)間；

L4-01 頻率檢出值；L4-02 頻率檢出幅；L4-03 頻率檢出幅度（+/-）

5、制動(dòng)電阻

當(dāng)采用變頻器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)拖動(dòng)位能性負(fù)載下放或平移機(jī)構(gòu)急減速、順風(fēng)運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個(gè)回饋二極管將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲(chǔ)能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施，當(dāng)中間直流回路電容電壓升到保護(hù)極限值后變頻器將過(guò)電壓跳閘。

在高性能的工程型變頻器中，對(duì)連續(xù)再生能量的處理有以下兩種方案: 8

(1)在中間直流回路設(shè)置電阻器，讓連續(xù)再生能量通過(guò)電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉，這種方式稱(chēng)為動(dòng)力制動(dòng)；

(2)采用再生整流器方式，將連續(xù)再生能量送回電網(wǎng)，這種方式稱(chēng)為回饋制動(dòng)。動(dòng)力制動(dòng)方式控制簡(jiǎn)單、成本低，但節(jié)能效果不如回饋制動(dòng)?；仞佒苿?dòng)方式雖然節(jié)能效果好，能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)制動(dòng)，但控制復(fù)雜、成本較高。應(yīng)該注意的是，只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下(電網(wǎng)壓降不大于10%)，才可以采用回饋制動(dòng)方式。在再生發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電壓的故障時(shí)間大于2ms，則變頻器控制板用“低電壓”故障切斷并斷開(kāi)網(wǎng)側(cè)接觸器，退出回饋制動(dòng)運(yùn)行，從而造成制動(dòng)不能連續(xù)進(jìn)行的故障。這樣就需要進(jìn)行電氣制動(dòng)，也就是配置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，制動(dòng)單元的容量是根據(jù)變頻器的容量進(jìn)行選擇的，而制動(dòng)電阻的阻值就需要進(jìn)行計(jì)算了。

制動(dòng)電阻容量的計(jì)算：

（1）制動(dòng)電阻的容量＝電機(jī)的容量（2）制動(dòng)電阻的阻值計(jì)算： RB≦U2/PM

式中：RB－制動(dòng)電阻阻值（Ω）

U－變頻器直流回路電壓（V），選取700V

PM－電機(jī)容量（KW）

帶入各種數(shù)據(jù)，制動(dòng)電阻阻值＝700x700/110000＝4.45Ω。

（四）平移機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介

1、平移機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介

80/20T變頻調(diào)速行車(chē)式起重機(jī)的平移機(jī)構(gòu)分大車(chē)機(jī)構(gòu)、主小車(chē)平移機(jī)構(gòu)及副小車(chē)平移機(jī)構(gòu)，除了大車(chē)機(jī)構(gòu)采用一拖二的傳動(dòng)方案外，其他兩種機(jī)構(gòu)均采用一拖一的傳動(dòng)方案。由于起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，為了加速電動(dòng)機(jī)需有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此行車(chē)式起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)所需的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率Pm應(yīng)由負(fù)載功率Pj和加速功率Pa組成，即: Pm≥Pj+Pa

由于大車(chē)平移機(jī)構(gòu)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的通用V/F開(kāi)環(huán)頻率控制方式，因此在變頻器容量選擇時(shí)，還要滿足以下公式: Icn≥knIm

式中:k—電流波形修正系數(shù)(PWM調(diào)制方式時(shí)取1.05~1.1)

Icn—變頻器額定輸出電流，A

Im—工頻電源時(shí)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流，A

n—一一臺(tái)變頻器拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量

按照上述選型、計(jì)算公式進(jìn)行換算，大車(chē)變頻器選定為 安川CIMR-G7 55KW，由于大車(chē)走行機(jī)構(gòu)是四臺(tái)電動(dòng)機(jī)，所以大車(chē)變頻器為兩臺(tái)；一臺(tái)主小車(chē)變頻器選定為安川CIMR-G7 22KW；一臺(tái)副小車(chē)變頻器選定為安川CIMR-G7 15KW。

平移機(jī)構(gòu)的工作原理同起升機(jī)構(gòu)的原理基本相同，只是部分參數(shù)的設(shè)置與主起升變頻器的設(shè)置不相同，主要是重力負(fù)載曲線的設(shè)置、電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置、低速度高轉(zhuǎn)矩的頻率設(shè)置等。由于起升機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)載情況不同，所以起升機(jī)構(gòu)的參數(shù)更為復(fù)雜一些，因此，在設(shè)置平移機(jī)構(gòu)參數(shù)時(shí)，這些參數(shù)的設(shè)置沒(méi)有起升機(jī)構(gòu)那么嚴(yán)格的要求。

首先，重力負(fù)載的曲線設(shè)置，可以選擇任意的曲線，基本上就可以滿足使用的要求；其次，電動(dòng)機(jī)保護(hù)的設(shè)置，保護(hù)值的調(diào)整只需要將一些必要的保護(hù)設(shè)置好就可以，不像起升機(jī)構(gòu)設(shè)置的全面；第三，由于平移機(jī)構(gòu)的工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩不需要像起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)那么大的轉(zhuǎn)矩，因此，這部分的參數(shù)設(shè)置基本上可以忽略不計(jì)。

2、平移機(jī)構(gòu)一些主要參數(shù)的設(shè)置

A參數(shù)：A1-02 速度控制模式

B參數(shù)：B1-01 選擇頻率指令；B1-02 選擇運(yùn)行指令；B1-03 選擇停車(chē)方式； C參數(shù)：C1-01 加速時(shí)間設(shè)定；C1-02 減速時(shí)間設(shè)定 D參數(shù)：D1-01~~D1-17 頻率指令設(shè)定

E參數(shù)：E1-01 設(shè)定輸入電壓；E1-03 設(shè)定V/F曲線 H參數(shù)：H1-01~~H1-10 多功能接點(diǎn)輸入設(shè)定 H2-01~~H2-05 多功能接點(diǎn)輸出設(shè)定 H3-01~~H3-12 模擬量輸入設(shè)定 H4-01~~H4-08 模擬量輸出設(shè)定

圖5平移機(jī)構(gòu)變頻器運(yùn)行原理圖。

（五）變頻器的安裝調(diào)試

1、變頻器的安裝

(1)安裝使用環(huán)境

變頻器應(yīng)避開(kāi)油膩，風(fēng)棉，塵埃等有浮游物的環(huán)境，安裝在干燥清潔的場(chǎng)所，或安裝在浮游物無(wú)法侵入的全封閉型柜內(nèi)。安裝在柜內(nèi)時(shí)，變頻器周?chē)h(huán)境溫度要在允許溫度范圍之內(nèi)，變頻器正常使用的環(huán)境溫度容許值為0～40℃，但80/20T變頻調(diào)速起重機(jī)主要用于吊裝液體金屬（鋼水或者鐵水），環(huán)境溫度比較高，尤其是在夏季，環(huán)境溫度能夠達(dá)到50~60度，對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)不能滿足變頻器使用環(huán)境溫度的要求。由于不能把變頻器的環(huán)境溫度限制在其允許值以下，因此只能在環(huán)境溫度上進(jìn)行解決，通常采用下述方法來(lái)保證它們的正常運(yùn)行：第一，降低電控柜內(nèi)的溫升，在其頂部安裝冷卻風(fēng)扇，下方設(shè)有帶金屬絲網(wǎng)的進(jìn)氣孔，并讓大發(fā)熱量器件盡量靠近冷空氣進(jìn)風(fēng)口，提高散熱效率，使空氣對(duì)流暢通；第二，將設(shè)備安裝在電氣室內(nèi)，并在電氣室內(nèi)加裝空調(diào)器，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，以保證變頻器在適合的環(huán)境溫度下工作。

(2)電磁兼容性

現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的變頻器大多采用不可控整流電源及PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，致使變頻器輸出電流富含各種高次諧波，屬于強(qiáng)電磁干擾源。因此，消除或減弱干擾的方法針對(duì)干擾形成的三項(xiàng)因素，即干擾源、干擾途徑和敏感電路，我們采取了以下兩方面的措施。

一、是消除或降低干擾源的強(qiáng)度。變頻器屬于強(qiáng)電磁干擾源，為了減少諧波污染造成的干擾，盡量降低變頻器的載波頻率。本例中，所有變頻器的載波頻率設(shè)為2kHz。

二、是破壞干擾途徑，防止干擾侵入敏感電路。長(zhǎng)線傳輸引入的干擾是主要因素。為了在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中減小過(guò)程通道中的干擾，80/20T變頻調(diào)速行車(chē)式起重機(jī)采用了以下技術(shù)措施。變頻器的輸入信號(hào)線與動(dòng)力線在電控柜內(nèi)和主梁內(nèi)分開(kāi)走線，且沿各自的線槽進(jìn)行配線，并使二者之間保持盡可能大的距離。

2、變頻器的接線及注意事項(xiàng)

（1）.主回路接線要求

變頻調(diào)速起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式，它們要使用電動(dòng)機(jī)的一些電機(jī)常數(shù)，而數(shù)據(jù)的獲得是由變頻器的參數(shù)自檢程序來(lái)完成的，如果按常規(guī)的導(dǎo)線發(fā)熱校驗(yàn)選擇電機(jī)的配線，必然把長(zhǎng)距離線路阻抗加入到參數(shù)自檢測(cè)出的電機(jī)數(shù)據(jù)中，引起變頻器的控制精度下降，達(dá)不到控制要求。變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的電纜敷設(shè)距離過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起線路壓降大，有時(shí)產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足等問(wèn)題，特別是變頻器輸出頻率較低時(shí)其輸出電壓也低，線路壓降所占的比例增大。變頻器與電機(jī)間的線路壓降以不超過(guò)額定電壓的2%為允許值，布線時(shí)電機(jī)電纜的截面積可據(jù)此來(lái)選擇。

由于在變頻器的輸出布線中存在寄生電容，其容量與電機(jī)電纜的長(zhǎng)度成正比，電機(jī)電纜的寄生電容容量越大，變頻器輸出電纜中的漏電流也越大，從而造成變頻器的出力不夠，所以在主回路布線過(guò)程中要力求減小變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜長(zhǎng)度。

（2）.控制回路接線要求

變頻器的控制信號(hào)為微弱的電壓，電流信號(hào)，所以與主回路不同，變頻器的輸出回路是強(qiáng)電磁干擾源，因此，變頻器控制回路的布線不能與主回路配線在同一根鐵管或同一配線槽內(nèi)，信號(hào)線與動(dòng)力線必須分開(kāi)走線，使用模擬量信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制變頻器時(shí)，為了減少模擬量受來(lái)自變頻器和其他設(shè)備的干擾，必須將控制變頻器的信號(hào)線與強(qiáng)電回路（主回路及順控回路）分開(kāi)走線，距離應(yīng)在30cm以上。即使在控制柜內(nèi)，同樣要保持這樣的接線規(guī)定，該信號(hào)與變頻器之間的控制回路線最長(zhǎng)不得超過(guò)50m。

信號(hào)線與動(dòng)力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部，連接PLC和變頻器的信號(hào)線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾，同時(shí)由于變頻器無(wú)內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級(jí)動(dòng)力線對(duì)外部會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾，因此，放置信號(hào)線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號(hào)線與動(dòng)力線的徹底分開(kāi)。

模擬量控制信號(hào)線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.75mm～2mm。在接線時(shí)一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（約5～7mm），同時(shí)對(duì)剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來(lái)，以防止屏蔽線與其他設(shè)備接觸引入干擾。為了提高接線的簡(jiǎn)易性和可靠性，最好在信號(hào)線上使用壓線棒端子。

3、運(yùn)行前的測(cè)試

1、靜態(tài)測(cè)試（1）測(cè)試整流電路

找到變頻器內(nèi)部直流電源的P端和N端，將萬(wàn)用表調(diào)到電阻X10檔，紅表棒接到P，黑 表棒分別依到R、S、T，應(yīng)該有大約幾十歐的阻值，且基本平衡。相反將黑表棒接到P端，紅表棒依次接到R、S、T，有一個(gè)接近于無(wú)窮大的阻值。將紅表棒接到N端，重復(fù)以上步驟，都應(yīng)得到相同結(jié)果。如果有以下結(jié)果，可以判定電路已出現(xiàn)異常，A.阻值三相不平衡，可以說(shuō)明整流橋故障。B.紅表棒接P端時(shí)，電阻無(wú)窮大，可以斷定整流橋故障或起動(dòng)電阻出現(xiàn)故障。

（2）、測(cè)試逆變電路

將紅表棒接到P端,黑表棒分別接U、V、W上，應(yīng)該有幾十歐的阻值，且各相阻值基本相同，反相應(yīng)該為無(wú)窮大。將黑表棒接到N端，重復(fù)以上步驟應(yīng)得到相同結(jié)果，否則可確定逆變模塊故障。

2、動(dòng)態(tài)測(cè)試

在靜態(tài)測(cè)試結(jié)果正常以后，才可進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即上電試機(jī)。在上電前后必須注意以下幾點(diǎn):（1）上電之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V電源接入220V級(jí)變頻器之中會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。

（2）檢查變頻器各接播口是否已正確連接,連接是否有松動(dòng),連接異常有時(shí)可能導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)故障,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)等情況。

（3）上電后檢測(cè)故障顯示內(nèi)容,并初步斷定故障及原因。

（4）如未顯示故障,首先檢查參數(shù)是否有異常,并將參數(shù)復(fù)歸后,進(jìn)行空載(不接電機(jī))情況下啟動(dòng)變頻器,并測(cè)試U、V、W三相輸出電壓值。如出現(xiàn)缺相、三相不平衡等情況，則模塊或驅(qū)動(dòng)板等有故障。

（5）在輸出電壓正常（無(wú)缺相、三相平衡）的情況下，帶載測(cè)試。測(cè)試時(shí)，最好是滿負(fù)載測(cè)試。

(1)變頻器主回路

80/20T變頻調(diào)速起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式，它們要使用電動(dòng)機(jī)的一些電機(jī)常數(shù)，而數(shù)據(jù)的獲得是由變頻器的參數(shù)自檢測(cè)程序（變頻器的自學(xué)習(xí)功能）來(lái)完成的。如果按常規(guī)的導(dǎo)線發(fā)熱校驗(yàn)選擇電機(jī)的配線，必然把長(zhǎng)距離線路阻抗加入到了參數(shù)自檢測(cè)出的電機(jī)數(shù)據(jù)中，引起變頻器的控制精度下降，達(dá)不到控制要求。另外，變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的電纜敷設(shè)距離長(zhǎng)，則線路壓降大，有時(shí)產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩

不足。特別是變頻器輸出頻率較低時(shí)，其輸出電壓也低，線路壓降所占的比例增大。變頻器與電機(jī)間的線路壓降以不超過(guò)額定電壓的2%為容許值，電機(jī)電纜的截面可據(jù)此來(lái)選擇。

由于在變頻器的輸出布線中存在寄生電容，其容量與電機(jī)電纜的長(zhǎng)度成正比，電機(jī)電纜的寄生電容容量越大，采用PWM控制方式的變頻器輸出電纜中的漏電流也越大，從而造成變頻器的出力不夠。所以在行車(chē)式起重機(jī)的布線設(shè)計(jì)中，應(yīng)力求減小變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長(zhǎng)度總和。

(2)控制回路

變頻器的控制信號(hào)為微弱的電壓、電流信號(hào)，所以與主回路不同，變頻器的輸出回路是強(qiáng)電磁干擾源，因此，變頻器控制回路的配線不能與變頻器主回路配線在同一根鐵管或同一配線槽內(nèi)敷設(shè)。為了進(jìn)一步提高抗干擾效果，本例采用1.0mm2絕緣屏蔽導(dǎo)線傳輸變頻器與主令控制器之間的控制信號(hào)。絕緣屏蔽導(dǎo)線的接地在變頻器側(cè)進(jìn)行單點(diǎn)接地，使用專(zhuān)用的接地端子。

4、調(diào)試

（1）、變頻器帶電機(jī)空載調(diào)試

1）設(shè)置電機(jī)的功率、極數(shù)，要綜合考慮變頻器的工作電流。

2）設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。最高頻率是變頻器/電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定?；绢l率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。轉(zhuǎn)矩類(lèi)型指的負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶(hù)根據(jù)變頻器使用說(shuō)明書(shū)中的V/F 類(lèi)型圖和負(fù)載特點(diǎn)，選擇其中的一種類(lèi)型。通用變頻器均備有多條V/F 曲線供用戶(hù)選擇，用戶(hù)在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)選擇合適的V/F 曲線。如果是風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)負(fù)載，要將變頻器的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行代碼設(shè)置成變轉(zhuǎn)矩和降轉(zhuǎn)矩運(yùn)行特性。為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動(dòng)的要求，要調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜，在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持VPF為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩，一般變頻器均由用戶(hù)進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。

3）將變頻器設(shè)置為自帶的鍵盤(pán)操作模式，按運(yùn)行鍵、停止鍵，觀察電機(jī)是否能正常地啟動(dòng)、停止。

4）熟悉變頻器運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)的保護(hù)代碼，觀察熱保護(hù)繼電器的出廠值，觀察過(guò)載保護(hù)的設(shè)定值，需要時(shí)可以修改。變頻器的使用人員可以按變頻器的使用說(shuō)明書(shū)，對(duì)

變頻器的電子熱繼電器功能進(jìn)行設(shè)定，電子熱繼電器的門(mén)限值定義為電動(dòng)機(jī)和變頻器兩者的額定電流的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)變頻器的輸出電流超過(guò)其容許電流時(shí)，變頻器的過(guò)電流保護(hù)將切斷變頻器的輸出。因此，變頻器電子熱繼電器的門(mén)限最大值不超過(guò)變頻器的最大容許輸出電流。

（2）變頻器帶負(fù)載調(diào)試

1）手動(dòng)操作變頻器面板的運(yùn)行停止鍵，觀察電機(jī)運(yùn)行停止過(guò)程及變頻器的顯示窗，看是否有異?，F(xiàn)象。

2）如果啟動(dòng)、停止電機(jī)過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時(shí)間。電機(jī)在加、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動(dòng)過(guò)程中的頻率變化率是用戶(hù)設(shè)定的。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過(guò)電流或過(guò)電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間;若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)。

3）如果變頻器在限定的時(shí)間內(nèi)仍然是過(guò)流保護(hù)，應(yīng)改變啟動(dòng)、停止的運(yùn)行曲線，從直線改為S形、U形線或反S形、反U形線。電機(jī)負(fù)載慣性較大時(shí)，應(yīng)該采用更長(zhǎng)的啟動(dòng)停止時(shí)間，并且根據(jù)其負(fù)載特性設(shè)置運(yùn)行曲線類(lèi)型。

4）如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少10%～20%的保護(hù)余量。

5）如果變頻器運(yùn)行故障還是發(fā)生，應(yīng)更換更大一級(jí)功率的變頻器。

（六）常見(jiàn)故障分析

1、變頻器整流模塊損壞

變頻器整流模塊的損壞是變頻器的常見(jiàn)故障之一，早期生產(chǎn)的變頻器整流模塊均采用二極管，目前，大部分整流模塊則采用晶閘管。中大功率普通變頻器整流模塊一般為三相全波整流，整流器件易過(guò)熱，也易被擊穿，當(dāng)其損壞后伴隨著快速熔斷器熔斷，整機(jī)停機(jī)。在更換整流模塊時(shí)，要求其在與散熱片接觸的面上均勻地涂上一層傳熱性能良好的硅脂，再緊固安裝螺絲。如果沒(méi)有同型號(hào)整流模塊時(shí)，可用同容量的其他類(lèi)型的整流模塊代替。

2、變頻器充電電路故障

通用變頻器一般為電壓型變頻器，采用交—直—交工作方式，由于直流側(cè)的平波電容容量較大，在變頻器接入電源的一瞬間充電電流很大，可能導(dǎo)致電源開(kāi)關(guān)跳閘，為此在充電回路中設(shè)置一個(gè)起動(dòng)電阻來(lái)限制充電電流，而在充電完成后，控制電路通過(guò)接觸器的觸點(diǎn)或晶閘管將電阻短路，充電電路故障一般表現(xiàn)為起動(dòng)電阻被燒壞，變頻器報(bào)警顯示為直流母線電壓故障。當(dāng)變頻器的交流輸入電源頻繁通斷時(shí)，或者短路接觸器的觸點(diǎn)接觸不良或晶閘管的導(dǎo)通阻值變大時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致起動(dòng)電阻被燒壞，如遇這種情況，可購(gòu)買(mǎi)同規(guī)格的電阻更換。同時(shí)必須找出燒壞電阻的原因，如果故障是由輸入電源頻繁通斷引起的，必須消除這種現(xiàn)象，如果故障是由短路接觸器觸點(diǎn)或短路晶閘管引起，則必須更換這些元器件，才能再將變頻器投入使用。

3、變頻器顯示過(guò)流

過(guò)流故障可分為加速、減速、恒速過(guò)電流。其原因是變頻器的加減速時(shí)間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等因素引起的。這時(shí)一般可通過(guò)延長(zhǎng)加減速時(shí)間、減少負(fù)荷的突變、外加能耗制動(dòng)元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計(jì)、對(duì)線路進(jìn)行檢查。如果斷開(kāi)負(fù)載，變頻器還是過(guò)流故障，說(shuō)明變頻器逆變電路已損壞，需要更換變頻器。

系統(tǒng)在工作過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電流，具體有以下幾方面：

（1）電動(dòng)機(jī)遇到?jīng)_擊負(fù)載或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“卡住”現(xiàn)象時(shí)，引起電動(dòng)機(jī)電流的突然增加。

（2）變頻器的輸出側(cè)短路，如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的連接線發(fā)生相互短路，或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等。

（3）變頻器自身工作不正常，如逆變橋中同一個(gè)橋臂的上、下兩個(gè)器件發(fā)生“直通”，使直流電壓的正、負(fù)極間處于短路狀態(tài)。

（4）負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因負(fù)載慣性較大而跟不上去，結(jié)果使升速電流太大。

（5）負(fù)載的慣性較大，而降速時(shí)間設(shè)定得太短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子因負(fù)載的慣性大，仍維持較高的轉(zhuǎn)速，結(jié)果使轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度太大而產(chǎn)生過(guò)電流。

針對(duì)上述故障現(xiàn)象主要檢查以下幾個(gè)方面：（1）工作機(jī)械有沒(méi)有被卡住。（2）用兆歐表檢查負(fù)載側(cè)短路點(diǎn)。（3）變頻器功率模塊有沒(méi)有損壞。

（4）電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否過(guò)小，使拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來(lái)。（5）升速時(shí)間設(shè)定是否太短。

（6）減速時(shí)間設(shè)定是否太短。

（7）轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償（V/F比）設(shè)定是否太大，引起低頻時(shí)空載電流過(guò)大。

（8）電子熱繼電器整定是否不當(dāng)，動(dòng)作電流設(shè)定得太小，引起變頻器誤動(dòng)作。

4、變頻器過(guò)壓欠壓保護(hù)動(dòng)作

變頻器出現(xiàn)過(guò)壓欠壓保護(hù)動(dòng)作，大多是由電網(wǎng)電壓的波動(dòng)引起的。在變頻器供電回路中，若存在大負(fù)荷電機(jī)的直接啟動(dòng)或停車(chē)，會(huì)引起電網(wǎng)電壓瞬間大范圍波動(dòng)，導(dǎo)致變頻器過(guò)壓欠壓保護(hù)動(dòng)作，而不能正常工作。這種情況一般不會(huì)持續(xù)太久，電網(wǎng)電壓波動(dòng)過(guò)后即可正常運(yùn)行，而這種情況只有增大供電變壓器容量，改善電網(wǎng)質(zhì)量才能避免。

另外，變頻器出現(xiàn)過(guò)壓故障還可能是由于變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，因?yàn)樵谶@種情況下，變頻器的減速停止屬于再生制動(dòng)，在停止過(guò)程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負(fù)載電機(jī)的頻率高于變頻器的輸出頻率，負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，當(dāng)這種能量足夠大時(shí)，變頻器直流側(cè)的電壓就會(huì)超過(guò)直流母線的過(guò)電壓保護(hù)整定值而跳閘。對(duì)于這種故障，一是將減速時(shí)間參數(shù)設(shè)置長(zhǎng)一些，或增大制動(dòng)電阻，或增加制動(dòng)單元；二是將變頻器的停止方式設(shè)置為自由停車(chē)。

另一種情況是變頻器整流部分損壞或檢測(cè)電路損壞而引起故障報(bào)警，電壓檢測(cè)一般都是通過(guò)對(duì)直流母線電壓采樣，然后與過(guò)電壓保護(hù)整定值進(jìn)行比較，再將比較差值傳送到微控制器。如果整流橋、濾波電容、采樣電路或比較電路中任一器件出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)出現(xiàn)這種報(bào)警。

5、驅(qū)動(dòng)電路故障

變頻器的逆變驅(qū)動(dòng)電路也容易發(fā)生故障。一般有明顯的損害痕跡，諸如元器件（電容、電阻、二極管及印刷版）爆裂、變色、斷線等異?，F(xiàn)象，但不會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路全部損害的情況。處理方法一般是按照原理圖，每組驅(qū)動(dòng)電路逐級(jí)尋找故障點(diǎn)。處理時(shí)首先對(duì)整塊電路板清灰除污，如發(fā)現(xiàn)電路斷線，則進(jìn)行補(bǔ)線處理，查出損壞的元器件進(jìn)行更換，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，對(duì)懷疑的元器件，進(jìn)行測(cè)量、對(duì)比、替代等方法判斷，有的元器件需要離線測(cè)定。驅(qū)動(dòng)電路修復(fù)后，應(yīng)用示波器觀察各組驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的輸出波形，如果三相脈沖大小、相位不相等，則驅(qū)動(dòng)電路仍然有異常（更換的元器件參數(shù)不匹配，也會(huì)引起這類(lèi)現(xiàn)象），應(yīng)重復(fù)檢查處理。大功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路的損壞也是導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)動(dòng)作的原因之一，驅(qū)動(dòng)電路損壞表現(xiàn)出來(lái)最常見(jiàn)的現(xiàn)象是缺相，三相輸出電壓不相等，三相電流不平衡等特征。

6、電機(jī)發(fā)熱變頻器顯示過(guò)載

過(guò)載故障包括變頻過(guò)載和電機(jī)過(guò)載，其可能是加速時(shí)間太短，電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過(guò)重等原因引起的。一般可通過(guò)延長(zhǎng)加速時(shí)間、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間、檢查電網(wǎng)電壓等，負(fù)載

過(guò)重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動(dòng)該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤(rùn)滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器；如后者則要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。

對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，就必須檢查負(fù)載的狀況。對(duì)于新安裝的變頻器如果出現(xiàn)這種故障，很有可能是V/F曲線設(shè)置不當(dāng)或電機(jī)參數(shù)設(shè)置有問(wèn)題。如一臺(tái)新裝變頻器，驅(qū)動(dòng)的變頻電機(jī)，額定參數(shù)為220V/50Hz，而變頻器出廠時(shí)設(shè)置參數(shù)為380 V/50 HZ。由于安裝人員沒(méi)有正確設(shè)定變頻器的V/F參數(shù)，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后轉(zhuǎn)子出現(xiàn)磁飽和，致使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，過(guò)載而發(fā)熱。所以，在新變頻器使用之前，必須設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)。另外，使用變頻器的無(wú)速度傳感器矢量控制方式時(shí)，若沒(méi)有正確設(shè)置負(fù)載電機(jī)的額定電壓、電流、容量等參數(shù)，也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載發(fā)熱。還有一種情形是設(shè)置的變頻器載波頻率過(guò)高時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)生過(guò)載發(fā)熱。最后一種情況是變頻器經(jīng)常處于低頻段工作，使電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在低頻段工作，電機(jī)散熱效果又不好，致使電機(jī)工作一段時(shí)間后過(guò)載發(fā)熱，對(duì)于這種情況，需加裝散熱裝置。

（七）日常維護(hù)

1、變頻器的日常維護(hù)及注意事項(xiàng)

變頻器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，而這些故障并不是變頻器本身的原因造成的，多是由于設(shè)備操作管理人員維護(hù)不當(dāng)或維護(hù)不及時(shí)引起的，有些變頻器長(zhǎng)期缺乏正常日常維護(hù)，造成變頻器內(nèi)灰塵多、元器件老化加速，故障頻發(fā)。

因此設(shè)備維護(hù)人員必須熟悉變頻器的基本工作原理、功能特點(diǎn)，具有電工操作基本知識(shí)。在對(duì)變頻器檢查及保養(yǎng)之前，必須在設(shè)備總電源全部切斷；并且等變頻器Chang燈完全熄滅的情況下進(jìn)行。日常的維護(hù)有以下幾個(gè)方面：

1）、日常檢查事項(xiàng)

變頻器上電之前應(yīng)先檢測(cè)周?chē)h(huán)境的溫度及濕度，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致變頻器過(guò)熱報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過(guò)于潮濕會(huì)導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路。在變頻器運(yùn)行時(shí)要注意其冷卻系統(tǒng)是否正產(chǎn)，如：風(fēng)道排風(fēng)是否流暢，風(fēng)機(jī)是否有異常聲音。一般防護(hù)等級(jí)比較高的變頻器如：IP20以上的變頻器可直接敞開(kāi)安裝，IP20以下的變頻器一般應(yīng)是柜式安裝，所以變頻柜散熱效果如何將直接影響變頻器的正常運(yùn)行，變頻器的排風(fēng)系統(tǒng)如風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否流暢，進(jìn)風(fēng)口是否有灰塵及阻塞物都是我們?nèi)粘z查不可忽略的地方。電動(dòng)機(jī)電抗器、變壓器等是否過(guò)熱，有異味；變頻器及馬達(dá)是否有異常響聲；變頻器面板電流顯示是否偏大或電流變化幅度太大，輸出UVW三相電壓與電流是否平衡等。

a、加強(qiáng)變頻器的規(guī)范化使用管理，建立變頻器的日常保養(yǎng)維護(hù)制度

設(shè)立專(zhuān)人負(fù)責(zé)保養(yǎng)，具體內(nèi)容有做好運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄和故障記錄，定期測(cè)量變頻器及電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括變頻器輸出頻率，輸出電流，輸出電壓，變頻器內(nèi)部直流電壓，散熱器溫度，工作環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)，與合理數(shù)據(jù)對(duì)照比較，以利于提早發(fā)現(xiàn)故障隱患；變頻器如發(fā)生故障跳閘，務(wù)必記錄故障代碼和跳閘時(shí)變頻器的運(yùn)行工況，以便于具體分析故障原因。

b、加強(qiáng)日常檢查

最好每半月檢查一次，檢查、記錄運(yùn)行中的變頻器輸出三相電壓，并注意比較他們之間的平衡度；檢查記錄變頻器的三相輸出電流，并注意比較他們之間的平衡度；檢查記錄散熱器溫度，工作環(huán)境溫度；察看變頻器有無(wú)異常振動(dòng)、聲響，風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

c、加強(qiáng)變頻器的日常保養(yǎng)

做到變頻器每季度保養(yǎng)一次，要及時(shí)清除變頻器內(nèi)部的積灰、臟物，將變頻器保持清潔，操作面板清潔光亮；在保養(yǎng)的同時(shí)要仔細(xì)檢查變頻器內(nèi)有無(wú)發(fā)熱變色部分，阻尼電阻有無(wú)開(kāi)裂，電解電容有無(wú)膨脹、漏液、防爆孔突出等現(xiàn)象，PBC板有無(wú)異常，有沒(méi)有發(fā)熱燒黃部位等。

2）、定期保養(yǎng)

進(jìn)行定期保養(yǎng)和維護(hù)時(shí)，主要應(yīng)清掃空氣過(guò)濾器冷卻風(fēng)道及內(nèi)部灰塵。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松動(dòng)，輸入輸出電抗器的對(duì)地及相間電阻是否有短路現(xiàn)象，正常應(yīng)大于幾十兆歐。導(dǎo)體及絕緣體是否有腐蝕現(xiàn)象，如有要及時(shí)用酒精擦拭干凈。在條件允許的情況下，要用示波器測(cè)量開(kāi)關(guān)電源輸出各電路電壓的平穩(wěn)性，如：5V、12V、15V、24V等電壓。測(cè)量驅(qū)動(dòng)器電路各路波形的方法是否有畸變。U、V、W相間波形是否為正弦波。接觸器的觸點(diǎn)是否有打火痕跡，嚴(yán)重的要更換同型號(hào)或大于原容量的新品；確認(rèn)控制電壓的正確性，進(jìn)行順序保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)；確認(rèn)保護(hù)顯示回路無(wú)異常；確認(rèn)變頻器在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)輸出電壓的平衡度。

（八）結(jié)束語(yǔ)

結(jié)束語(yǔ)：

隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展完善，交流變頻調(diào)速技術(shù)日益顯現(xiàn)出優(yōu)異的控制及調(diào)速性能，高效率、易維護(hù)等特點(diǎn)，加之它的價(jià)格不斷下降，使其成為起重機(jī)械一種優(yōu)選的調(diào)速方案。但是，要使變頻器成功地應(yīng)用于起重機(jī)調(diào)速，就必須針對(duì)起重機(jī)的特點(diǎn)，計(jì)算和選擇變頻器及其外圍的輔件，并在安裝與布線時(shí)采取特殊技術(shù)措施，以保證變頻調(diào)速起重機(jī)安全、可靠地運(yùn)行。本文提出的變頻調(diào)速控制方案和設(shè)計(jì)計(jì)算方法已成功應(yīng)

用于我公司的接收跨、出坯跨的起重機(jī)上。經(jīng)過(guò)幾年多的實(shí)際運(yùn)行證明，各項(xiàng)調(diào)速性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)，再加上變頻器完善的故障診斷和顯示功能，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、可維修性得到大幅度提高。

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