变频器原理及西门子6SE70变频器维修及调试课件.ppt

西门子6SE70系列变频器维修及调试课程 坚持学习和运动,这是保持热情的秘决薛军,第一章：变频调速基础知识,在本章您将学到：三相异步电机调速原理三相异步电机调速方式变频调速的特点及发展变频调速的基本原理变频同时需要调压的原因调压调频实现的方法SPWM,三相异步电动机调速原理,定子旋转磁场的产生及电机转速公式：,N=60F/P(1-S),P：极对数,F：频率,N：转速,S：转差率,标准异步电机速度参数一览,早,晚,发 展 时 间,交流电机调速系统的发展历程,在变频器出现前同步电机无法实现调速功能，因此只能在定速传动领域使用三相交流鼠笼电机尽管调速性能不佳，但其结构坚固、经久耐用且价格低廉 还是在一些性能较低的传动现场使用,变频调速概述及其特点,变频技术交流变频是强弱电混合综合性技术，既要处理大电能的转换（整流、逆变），又要处理信息的收集、变换和传输，因此它的技术分成功率转换和弱电控制两大部分。前者要解决与高压大电流有关的技术问题和新型电力电子器件的应用技术问题，后者要解决基于现代控制理论的控制策略和智能控制策略的硬、软件开发问题，目前广泛应用的是全数字控制技术。 变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机，标准适配电机极数是2/4极,变频调速的优势（与其它交流电机调速方式对比）,变频调速的发展历程,电机控制算法,功率半导体技术,V/F控制,SCR,GTR,矢量控制,IGBT,计算机技术,单片机DSP,IGBT大容量化,更高速率和容量,如：矩阵式变频器,大功率传动使用变频器，体积大，价格高,未来发展方向完美无谐波,PWM技术,SPWM技术,PWM优化新一代开关技术,无速度矢量控制电流矢量V/F,70年代,80年代,60年代,90年代,高速DSP专用芯片,00年代,超静音变频器开始流行解决了GTR噪声问题变频器性能大幅提升大批量使用，取代直流,算法优化,更大容量 更高开关频率,PWM技术,空间电压矢量调制技术,变频器体积缩小，开始在中小功率电机上使用,变频器简要工作原理,整流部分,储能环节,逆变部分,M,交流,交流低压交直交通用变频器系统框图,直流,直流,交流,整流器：将交流电变换成直流的电力电子装置，其输入电压为正弦波，输入电流非 正弦，带有丰富的谐波逆变器：将直流电转换成交流电的电力电子装置，其输出电压为非正弦波，输出电 流近似正弦,更为直观的交直交变频原理框图,Rb:制动电阻,R0:预充电电阻,R1R2:均压电阻,为什么变频同时需变压,1、从能量关系看主磁通的变化 2、从反电动势看主磁通的变化E1KEfX1 1KF ,保持磁通不变的途径,1、从能量角度看 2、从电动势的角度看E1KEf1C1C顶替办法：C1C变频的同时也要变压，所以变频器常称为VVVF,变频又变压的具体方法,正弦脉宽调制（） a）电压波形b）电流波形,正弦脉宽调制的实现1,单极性调制 a）电压较大b）电压较小,正弦脉宽调制的实现2,双极性调制,第二章 交直交变频器的主电路,在本章您将了解到：整流滤波电路逆变电路逆变器工作原理均压电阻的作用限流电阻的作用续流二极管的作用逆变器的工作条件及发展,整流与滤波电路1,滤波电容要均压,注意: 要理解均压的正确意义,整流与滤波电路2,充电过程要限流 a）直接充电b）加入限流电阻,思考:为什么限流电阻要并上KM2, 它是什么, 起什么作用?,注意: 一切皆要用心, 寸心不昧, 万法皆明!,逆变电路,逆变电路的结构 a）逆变电路b）输出电压实际波形c）输出电压等效波形,思考:每个逆变器旁并的是什么, 起什么作用?,单相逆变原理,图114 单相逆变桥原理a）单相逆变桥电路b）负载所得电压波形,三相逆变原理,图115 三相逆变桥a）三相逆变电路b）输出电压波形,逆变器必须满足的条件,逆变器件的工作条件:,（2）允许长时间频繁地接通和关断。,（3）接通和关断的控制必须十分方便。,（1）能承受足够大的电压和电流。,逆变器件的发展 1,SCR逆变原理图）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形,起步始于晶闸管,逆变器件的发展 2,图118GTR逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形,普及归功GTR（BJT）,逆变器件的发展 3,图119 IGBT逆变）逆变电路 ）电压波形 ）电流波形,提高全靠IGBT,逆变电路的电流路径1,电动机状态nMn0 a）空载示意图b）矢量图c）电路图d）电压、电流曲线,注意电压失量与电流失量的相位差问题,逆变电路的电流路径2,发电机状态（nMn0） a）重载示意图b）矢量图c）电路图d）电压、电流曲线,可否注意, 从图上看, 续流二极管的作用已经一目了然!,如还不明白没关系, 请看下页!,续流二极管的作用,由上两页图可以看出，可控硅在交流电压过零时，电流很大，减小时由于电感的自感电势而无法关断；所以要将自感电流导走；有了续流二极管，自感电势被短接，电流通过二极管形成回路；在可控整流电路，如果可控硅在交流电压过零时不能关断，就会进入交流负半周，输出负压，使直流输出电压下降；这在整流器的应用非常重要！,第三章 西门子6SE70系列变频器维修维护,在本章您将了解到以下内容：6SE70变频器分类变频器故障维修方法用户数据备份的方法和途径DriveMonitor在维修中的应用变频器通用模块与元器件介绍变频器故障信息的查看方法更换CU板后的功率定义,注：本章开始，再提及变频器皆指西门子6SE70型变频器,6SE70变频器分类,书本型（2.237KW） 变频器与逆变器，整流器，整流/逆变器,装机柜型（452300KW） 变频器，逆变器，整流器与整流/逆变器,增强书本型（0.518.5KW） 包括变频/逆变器，整流器,装置的定货号与硬件版本号,通过定货号我们可以确定此系统是变频器、逆变器还是整流器，是工作在什么样的进线电压下的，以及其结构尺寸，是我们报修和订购备件的最基本信息硬件版本号对采购正确的备件非常重要，采购备件时需报出装置的定货号及硬件版本号，硬件版本不同，其硬件结构形态或电性能会存在某种差异，没有硬件版本状态信息，不一定能够订到正确的备件,注意：不要觉得定货号硬件版本号离我们很远，其实里面大有学问！,当一个学习对象的各角度知识汇集一起在你脑中，你会很快找到豁然开朗的感觉！,变频器故障维修方法1,望即目视检查,以发现形态上的异常,重点注意以下内容:变频器前端整流元件有无爆裂？预充电电阻是否有烧毁（表面是否灰白色或掉渣）的迹象预充电电阻的切除继电器是否有拉弧、烧坏迹象快熔是否熔断直流母线电容器是否有爆裂与飞弧的熏黑迹象与功率元件相连的阻容吸收元件、压敏器件有无爆裂？各线路板上是否有元器件爆裂、烧毁、开焊等现象？系统内是否存在异物，小动物或昆虫尸体，有无液体侵入，大量灰尘堆积等情况？,望、闻、问、切 诊疗法！,变频器故障维修方法2,闻系统中是否留有元件爆裂、飞弧、烧毁等焦糊味道问仔细询问对故障发生过程中经历的人员故障发生的现象和过程切若前面的检查无所发现，则按后面步骤进行。,注意：望闻问切诊疗法不仅适用变频器，也可以适用于其它如软启动器等电气器件！,希望我们以后沿此思路规范我们各项作业，古人留下的精髓不能只用于老外的设备！,主要的非通电检查1,用万用表二极管档做常规检查,注意：一开始就要养成万用表的正确使用习惯，不要弄错档位，表笔不要插错孔，特别是电压档与直流档的正确选择，否则将可能烧毁万用表！,主要的非通电检查2,用万用表测量输出侧的IGBT桥,注意：不要用手直接触摸IGBT的触发极，否则可能直接损坏IGBT元件！,主要的非通电检查3,用高阻表做绝缘检查 将变频器的U1、V1、W1、C、D、U2、V2、W2各点用一组测试短路线（如带有鳄鱼的短路线，应自制）短路成一点。其高阻检测表的正极性表笔接上述短路点，负表笔接系统外壳（PE），测试电压可选DC-500V或DC-1000V在上述端子外侧无其它连接的情况下，测得的电阻值应2兆欧姆（多在2兆欧姆-10兆欧姆之间）。但这个结果有时会受现场环境湿度的影响，端子外部保有连接的情况下也会对此值有大的影响。,注意:上述八点必须可靠短接成一点,再用高阻表进行检测,否则会损坏变频器!,变频器/逆变器的正确拆装1,1、在设备断电和完全放电后进行。2、场地干净，拆、装工具与部件、结构件应有区域存放。3、有正确、适用的拆装工具。4、准备好清洗剂（无水酒精）、耗材，注意防火。5、拆卸过程中做好记录，“好记性不如烂笔头”，以备回装时查用。6、操作时穿着防静电工作服，佩带防静电完腕扣。注意经常执行静电释放动作。避免身体的静电损坏线路板及半导体元、器件。,注意: 重要设备的拆装请严格按培训教材步骤进行作业, 一招失足留千古恨!,变频器/逆变器的正确拆装2,7、有些无禁固部件的放置形态（如D尺寸装置中的电流互感器）需要注意安放方向标记。8、拆装前必须完成装置的数据备份。在有工艺调节板（T400，T300，T100等）时，要将工艺板的参数备份或记录完整。另一种方法是将原CU原封不动暂存，用另一块CU板在维修期间暂用。9、紧固可控硅与IGBT等功率器件时，应按照指明的紧固力矩植，用力矩扳手操作。10、可控硅与IGBT模块在与散热器接触的底面上涂有导热硅脂，器件拆下后，用无水酒精将安装基面擦洗干净，器件安装时要重新涂覆导热硅脂。注意不是多多益善，越薄、越均匀越好。,注意: 防静电工作极为重要,某些小元件的损坏,若没有备件, 就只能拆东补西了!,现场维修所需工具材料,力矩扳手；0.525NM，20NM60NM各1把呆扳手、梅花扳手各一套；套筒扳手；套筒头8#、10#、13#、17#、19#套装螺钉工具（一字、十字各种规格、内六角方型、内六角花型（T8T40）；热吹风机用于处理热缩套管；剪钳、端子压接钳、尖嘴钳；电烙铁、焊丝、焊膏（中性）；毛刷、壁纸刀、手电筒；无水酒精、各种尺寸热缩套管，尼龙扎带导热硅脂，更换二极管、可控硅、IGBT模块时使用各种大小螺钉、螺母、垫圈、弹簧垫圈等,注意:搞电气的使用正确可靠工具非常重要, 关系着工作质量, 工作心情, 还有面子!,现场维修所需测试工具,一块状态较好的万用表；高阻检测表（能产生DC1000V测试电压）；6SE70系列的逆变器测试盒；测试工具电源；PC装有STEP7、DRIVE ES BASIC与DRIVEMONITOR软件；CP5611 DP网卡（笔记本用CP5512）；通讯电缆：1）带有软件升级开关的RS232软件接口、通讯电缆； 2）带有R232/RS485转换接口的RS485接口通讯电缆；3）PROFIBU通讯电缆，6XV1830-1CH15。,注意: 6SE70系列变频器的RS232电缆可以自制, 注意严格按照大全上的制做方法, 注意焊接安全!,6SE70逆变器测试盒的使用方法,1、可用于书本型、架装型与柜装型，但不可直接用与增强书本型。2、测量中间电压（端子：“C”和“D”）使中间电压小于50V。拆掉装置与电机的连线。3、拆下调节组件“CU”，接上测试线，将测试盒上的所有开关都拨到“0”挡。4、通过插头X9接通24V电源（2428V）X9/1=P24， X9/2=M适合的电源为0-30V/5A。5、可开始按培训教材上步骤进行测试。,注意:逆变器测试盒属贵重检测仪器，轻拿轻放，价值1万人民币，请自重！,变频器输出电缆长度及滤波器使用,功率越低允许的电缆长度越短；采用输出电抗器及滤波器可以增加电缆长度；采用屏蔽电缆电容效应增强，允许电缆长度变短，但降低对外部的干扰，噪声电流通过屏蔽层流回变频柜；降低触发频率可延长电缆长度；空间失量调制采用正弦滤波器可大大延长至电机的电缆长度。,跟工程人员要注意此问题，不合适的电缆长度，会影响变频器及电机寿命！,用户数据备份注意事项,维修开始前必须做好用户数据的备份工作，用户数据丢失或损坏可能比硬件损坏更为糟糕。系统中如果有T300或T400等工艺模板，数据备份时一定要在DriveMonitor软件Upload的选项中选中工艺参数。有工艺模板时，开始时的基本设置中一定要正确地选择工艺板软件包的类型与版本，之后在Upload的操作中才会激活工艺板数据备份选项。还有一种设备厂商自行开发的工艺板软件，这种情况是无法备份数据的，应当设备交付时搞清处理方式并交清备份,注意:数据备份问题不能小觑，重要设备调试好的数据丢失，属重大责任事故！,用户数据备份的方法和途径,6SE70变频器用户数据备份需借助PC机DriveMonitor或Simovis软件来实现，PC机与变频器联结有以下几种途径：PMU上X300与PC相联，需RS232串口通讯联线X101的USS2接口，这是另一个RS485接口，需通过RS232/RS485接口转换器实现通讯通过CBP2板连接，需要PROFIBUS联结线，PC上需安装DriveES及DriveMonitor软件还有一种简易方法通过OP1S，它可以通过PMU上X300端口直连，最多可存8组数据,注意:据使用经验，OP1S保存数据不很可靠，且易误操作损坏或丢失数据，重要设备参数尽量做PC机备份，最好在另外可靠的移动存储器做双备份！,PMU上RS232接口的重要性,PMU上X300具有RS232和RS485双重接口方式的数据接口，但注意RS485接口是在RS232接口的基础上转换出来的，如果RS232接口损坏，RS485接口必然损坏RS232接口不支持带电插拔，插拔时至少需停掉一侧装置电源，否则易损坏接口硬件RS232接口方式担负一些其它通讯不支持的功能，如CU模板软件的升级刷新，若此接口损坏，系统软件就无法升级刷新了。基于以上原因，日常应用应节约使用RS232接口。,注意:无论以前如何操作,请现在开始养成规范操作习惯,亡羊补牢,为时不晚！,DriveMonitor在维修中的应用,DriveMonitor功能强大，在维修工作中主要体现以下功能：数据文件的上传与下载，用于用户数据的备份与恢复数据文件的比较功能，用于查找数据设置方面的错误软面板操作功能，用于维修后的试机TRACE功能，可用于观测连接量K或B选件模板的升级,注意: 尽量使用高版本, 落后版本可能不认新版本机CUVC, 比较麻烦!,系统软件的升级刷新操作,需借助系统的RS232接口需使用带有升级开关的RS232通讯电缆注意通讯电缆连接好后再对变频器系统上电PMU上显示“E”，这种状态下可以执行CU板的软升级刷新以上只针对CU板，其它控制模板需定购写有软件的EPROM，换插即可。在升级刷新过程中如果由于断电、通讯电缆断开等原因使软件升级中断，则直接导致CU板损坏，必须将CU板送西门子维修部维修。,注意: 非专业人士坚决杜绝此操作, 否则会导致极大的备件浪费!,变频器通用模块与元器件,CUVC主要用控制交流异步电机，可实现带或不带测速机的失量控制，也可实现F/V=C的各种控制等等，为CU1、CU2的升级换代产品，可用于6SE70系列书本型、装机柜型的变频器及逆变器。CUVP软、硬件功能与CUVC类似，用于增强书本型。其它控制模板功用见培训教材。IGBT模块是6SE70产品中的逆变器件热敏电阻用于检测系统过温状态，安装于主元件的散热器上。可通过r833参数值与环境温度比较，判断变频器是否过温电流互感器CT是电流实际值的测量元件，同时需要在失量控制方式中与被控电机的失量模型结合，还要参与逆变器主回路IGBT器件的保护，因此逆变器所使用的CT精度高、反应快，工作时有正负15V的工作电源，相对来说，整流单元的CT要简单的多，一般难以损坏，要求也不高。,注意: 若要开展变频器维修事业, 准备些易损元件的备件是有必要的!,变频器及其电磁兼容性EMC,变频器的EMC干扰问题主要由以下几部分：变频器高次谐波干扰由变频器输入侧的非线性整流和输出侧PWM脉宽调制引起变频器投入运行时电网各种状况引起的干扰变频器调节控制时的频谱干扰具体内容详见失量控制大全,注意: 从工程一开始就注意按EMC规则施工, 会避免麻烦的EMC问题!,变频器故障信息的查看,变频器故障可通过以下参数查看： r947 故障号 r949 故障值 r951 故障表 P952 故障数目 r782 故障时间,注意：关机前未复位的故障在下次开机时仍然存在，若故障没有被复位，装置不能进入运行状态。,更换CUVC板后需要设定的参数,更换CUVC板后，将备份的用户参数重新装入，但还要进行功率部分的重新设定，应查找对应的装置代号，参照大全中6.3，进行正确的设定，然后再上电，否则装置可能损坏。如果使用网络通讯，还要检查网络地址，要与控制装置中的硬件配置一致，否则将无法与控制设备通讯。,注意：更换CUVC板前一定要断掉变频器主电源及24V辅助电源,还要防止静电, 确认原参数已经正确备份!,第四章 变频器的调试及参数设定,本章您将了解到以下内容：变频器控制电路变频器的控制与参数设定方式变频器简单应用参数设定变频器专家应用参数设定BICO技术控制字及状态字SIMOLINK点到点功能变频器控制方式的正确选择,西门子书本型变频器控制电路,点击打开书本型变频器控制原理图原图,各原件及端子说明,X101，开关量输入输出端子4DI/DO,3DI，RS485串口接线端子X102，模拟量输入输出端子2AI，2AOX103，编码器接线端子PMU，参数设定单元，带X300串口（连OP1S或PC）OP1S，操作面板，选件，可与X300直连X9，24V电源输入端子及输出控制主接触器X3，直流母线与制动单元相连X1，三相交流电源输入端子X2，变频器输出接负载的端子X6，制动单元外接制动电阻的端子,注意: 正确接线是上电的基础, 不同型号变频器端子意义可能不同,一定按大全中接线图作业,特别是24V电源不能接错,否则会烧毁元件!,变频器的控制命令源,PMU面板控制OP1S面板控制端子控制USS协议通讯控制,最多32个站,RS485总线书本型或装机柜型有以下接口支持USS通讯:X101的485端子PMU上的X300串口扩展板SCB2板(注:增强书本型不可用)DP协议通讯控制,需要安装CBP2板,最多124个站,采用总线方式最多32个结点,超过32个结点需采用中继器,PROFIBUS总线SIMOLINK通讯控制,最多201个主站,SLB板,光纤连接串行通讯协议,注意:以上列的是控制变频器启停、给定的命令源, 不要与参数设定源弄混!,变频器的参数设定源,常用的参数设定渠道有以下几种：PMU面板，在变频器上直接设定OP1S面板，可与PMU上X300串口直连PC通过X300连接，需RS232通讯联线，PC上需安装DriveMonitor或Simovis软件PC通过CBP2板连接，需要PROFIBUS联结线，PC需安装DriveES及DriveMonitor软件,注意:变频器供货时会自带PMU,所以熟练PMU参数设定方法很重要, 但PC参数设定和备份都非常方便, 一定要加强掌握.,简单应用参数设置步骤,P0603，进入简单应用参数设置控制方式选择电机参数输入选择设定值和命令源输入USS或DP地址P3701，启动简单应用参数设置,注意:简单与专家并论, 与复杂无关, 具体用简单还是专家要视控制方式而定!,专家应用参数化步骤,功率单元定义P0608，输入正确的装置号。电子版组态P0604，进行电子版配置，在r826及r069两个参数中可以检查对照所使用的模板的位置和软件版本是否正确。系统设置P0605，控制方式选择、电机参数输入、编码器设定、调制方式及脉冲频率选择、负载及频率电流限定、加减速时间设定、电机静态识别（电机不转）、电机模型空载测量（电机转动）、电机模型调节器优化（电机转动）,注意:功率单元与模版组态常被技术人员忽略, 学习会让人脱离业余,走向专业!,BICO技术1,BiCo 功能是一种很灵活的把输入和输出功能联系在一起的设置方法。 同时，它也是西门子变频器特有的功能，可以方便客户根据实际工艺需求来灵活定义端口。BI 就是二进制互联输入，即参数可以选择和定义输入的二进制信号，通常与“P 参数”相对应。BO 就是二进制互联输出，即参数可以选择输出的二进制功能，或作为用户定义的二进制，通常与“r 参数”相对应。,BI 参数可以与 BO 参数相连接，只要将 BO 参数值添写到 BI 参数中即可。例如:BO参数 r0751，BI 参数 P0731，P0731-P0731=751 这就将模拟的输入状态通过继电器的输出显现出来，为监控模拟的输入状态提供很大的方便。 如图所示，利用BICO技术，只需简单的参数设定，就可实现功能块的不同组合，满足实际的应用,注意:BICO技术的应用是控制功能完善的重要手段,一定要掌握!,BICO技术2,CI 就是内部互联输入，即参数可以选择和定义输入量的信号源，通常与“P 参数”相对应。CO 就是内部互联输出，即参数可以选择输出量的功能，或作为用户定义的信号输出.通常与“ r 参数”相对应。 CI 参数可以与 CO 参数相连接，只要将 CO 参数值添写到 CI 参数中即可。 例如：CO 参数 21，CI 参数 P0771，P0771-P0771=21 这就将变频器的实际频率状态通过模拟量输出 1 显示出来，可方便监控变频器的实际频率。,注意:BICO灵活应用可使问题轻而易举的解决, 不过正它的灵活性带来了学习的难度, 体现了经验的重要!,控制字及状态字,控制字及状态字其实是变频器控制命令来源及控制状态监控对外的接口控制字的每个位都有自己的控制意义，与变频器内部都是联结好的，通过控制字控制位的状态就可以方便实现对变频器灵活的控制，状态字是对外反馈变频器运行工作状态的接口，变频器将各种状态以位或字的形式放在固定的地址中，外界设备可以方便取到变频器的工作状态控制字及状态字可以通过BICO功能方便灵活地通过前面提到的控制命令源相联，实现变频器的控制及状态显示，详见功能图180及190,注意:与控制字及状态字相关的参数很重要, 有些设定操作可直接启动机器, 一定做好安全措施再进行控制字及状态字参数设定! (生命危险),SIMOLINK点到点功能,SIMOLINK驱动接口是用来在不同的传动系统间快速地交换数据的，并相对一个共同的系统时钟周期来同步它们的控制。SIMOLINK是一个所有的节点连接在它上面的闭合回路。在各个节点之间数据经过光纤电缆互相交换。用玻璃或塑料制作的光纤可用作传输线。SLB选件板(SIMOLINK板)在SIMOREG驱动和SIMOLINK系统之间起接口的作用。此板上有三个发光二极管，可以显示当前的运行状态。,注意: SIMOLINK点到点功能,是变频器高精度主从控制的核心技术,理解和应用SIMOLINK功能,对提高变频应用技能很重要!,变频器控制方式1,U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。,注意: U/f=C控制方式,应用很广,简单可靠,是精度要求不高的应用首选!,变频器控制方式2,电压空间矢量(SVPWM)控制方式 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。,变频器控制方式3,矢量控制(VC)方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。,注意: 失量控制方式只能用于一托一控制,请思考为什么?,变频器控制方式4,直接转矩控制(DTC)方式 1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。,变频器控制方式5-1,矩阵式交交控制方式 VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交直交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交交变频应运而生。由于矩阵式交交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。,变频器控制方式5-2,矩阵式交交控制方式 实现的具体方法： 控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式； 自动识别(ID)依靠精确电机数学模型,对电机参数自动识别； 算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制； 实现BandBand控制按磁链和转矩的BandBand控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。 矩阵式交交变频具有快速的转矩响应(2ms)，很高的速度精度(2，无PG反馈)，高转矩精度(3)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时(包括0速度时)，可输出150200转矩。,第五章 变频器操作练习,实验设备：以6SE70书本型变频器为练习对象；练习内容：以西门子D2102/2为主要练习内容；练习目的：巩固所学，掌握西门子6SE70变频器常见故障维修方法，及简单应用的控制功能调试方法；练习注意事项：实验机器有限，请按照顺序一个一个练习；注意练习效率，不懂就问，给别人留够时间练习；注意使用正确的工具及工具的正确使用，工具损坏，照价赔偿；若人为操作原因损坏机器，个人手写事故案例，以免同类事故再次发生，并上报领导处理；用PC进行参数设定时，注意自建参数文件，注意保存，实验时调出下装，不要破坏别人的实验成果。自己闲暇时间到实验室练习可以，但一定要经授权的技术人员带领，监护，保证实验设备及人员安全，并做好登记。,变频器练习内容1-维修练习,变频器正确拆装、元件辨识变频器常规维护方法、摸索作业规范变频器主回路接线练习变频器控制回路接线练习变频器望、闻、问、切 诊疗过程实践练习逆变器测试盒的应用练习通过PMU及OP1S进行启停和故障信息查看自制变频器RS232通讯电缆通过PC上DRIVE MONITOR软件参数查看、备份、下载、软面板功能及TRACE功能练习对练习过程及总结进行记录，定期上交检查。,变频器练习内容2-调试练习,将PC上DRIVE MONITOR软件与变频器正确联接并实现通讯；对变频器进行快速参数化；对变频器进行专家应用参数化；对变频器进行各种优化；通过简单参数设定实现端子控制变频器启停；联接并实现两台变频器SIMOLINK连接，主从控制；对练习过程及总结进行记录，定期上交检查。,结 束 语： 本课程全部结束，望以后互相多交流、多沟通，为提高我车间整体技术水平做出自己的贡献！真心谢谢大家一起享受学习与进步的快乐！,xiexie!,谢谢！,