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变频器已经是常见的工业设备电气配件了,在一些民用领域也得到了广泛使用,只要是需要电机调速的地方,现在基本上都使用了变频器,虽然主要是异步电机调速为主,但是本质上同步伺服电机这些也可以理解成一种特殊的变频器。
这是变频器的主回路电路结构图,可以看出,它输入一般是三相交流380伏电压(有些单相的输入时220伏),通过整流桥把三相交流380伏电压整流变成530伏左右的直流电压,经过简单滤波和电容稳压以后,利用6个IGBT之类的开关管,通过PWM斩波的形式,逆变成频率和电压可以调整的三相交流电源输出,UVW就是电机的三相端子,根据电机控制上的理论,异步电机的转速和电源频率成正比例关系,所以调整频率就可以调整电机转速了,但是如果频率变化而电压不变,会要求气隙磁通过大,引起磁路饱和,容易烧电机,所以需要让V/F(电压和频率比值)是一个恒定值,而保持一定的V/F(电压和频率比值),能让电机工作在恒扭矩的工作状态。
因为调整变频器参数,在很多场合需要调整V/F比值,来满足不同的负载要求,如果V/F比值设定过大,可能会引起加速过流,转速不稳等问题。V/F过小,会造成电机无力。有些变频器里边也把这个V/F比值叫做转矩提升,有自动和手动模式选择,自动的,就是自动来改变调整的,而手动的,需要用户自己设定。
既然调整频率就是调整转速,所以有些场合不能速度过快的,需要设定一定限制,所以有上限频率,最大频率这些参数,可以根据你需要的电机速度来选择大小,一般出厂都是50HZ,这样电机的上限速度,大概是额定转速。
虽然变频器设定好了就可以自动运行,但是人需要来控制它,所以有些参数是人机交换需要来设置的,比如人要让变频器进入启动运行状态,往往是通过按面板或者外部按钮来让它启动的,这时候就有启动命令源参数设定了,看需要选择面板或者外部端子来作为命令源。而启动以后,人需要调整不同的速度需要,就是要设定不同转速,也可以通过面板给定或者外部端子来给定频率值,所以就有频率源的选择。一边外部调速,是以模拟量给定为主,比如通过一个电位器分压来给到变频器里边,或者通过plc的模拟量输出来给定,有些事多段速给定或者通讯给定,都需要根据变频器的说明书来调整的。电机根据需要,还需要设定加减速时间的,负载重点的,可以设定加速时间长一点,负载轻点的,可以设定加速时间短一点。
一般变频器设定好就可以使用了,有些特殊的场合,需要设定转速表的给定方式,或者几台变频器需要同步的,需要几个变频器互相给定频率值。还需要选择了矢量控制的模式,矢量控制,可以简单理解成一种精度要求高点的控制模式,现在一般都带自动整定电机参数了,接好线,设定好启动参数,直接启动就可以自动调整匹配电机参数了。