变频器在同步控制设备上的应用

优利康变频器在同步控制设备上的应用

一，前言

在生产实际应用中，经常会有一些设备需要组合成生产线连续运行，并且这些设备的运行速度需要保持同步。例如：直进式金属拉丝机、造纸生产线、印染设备、皮带运输机等等，由于这些设备都能一次完成所需的加工工艺，所以生产效率高，产品质量稳定，在相关的行业得到了广泛的应用。这些设备都有一个共同的特点，产品连续地经过各台设备，如果各台设备不能保持速度同步，就会造成产品被拉断，使设备被迫停止运行，严重的会造成很大的损失。另外，有些单机设备，有多个动力拖动，这多个动力之间也需要保持同步。因此，这些设备上都装有交流调速系统，通过调整各台设备的运行速度，使各台设备保持同步运行。 二，同步控制的分类

根据生产工艺的需要和生产产品的不同，一般对同步的要求也不一样。所以，一般我们把设备对同步的要求从简单到复杂分成以下几类：

1，简单同步

这种同步方式一般用于设备之间没有直接的连接，各个设备都是处于独立的工作模式，但由于工艺的需要，这些设备的工作速度需要保持基本一致或保持一定的比例运行，并且，各个设备需要同时升速或降速。在这种系统中，都不采集反映同步状况的信号。这种设备的特点是速度误差的积累，已及速度的稳定性及速度精度，不会对生产工艺产生任何影响。例如，双搅拌机，搅拌罐中的二个搅拌浆的速度只需保持速度的基本一致就行。

2，平均速度同步

这种同步方式一般用于设备之间有联系，有的是物料连续经过各台设备，有的是靠机械装置连接在一起。这些系统的特点是设备对速度稳定性与速度精度的要求比较高，但是对速度误差的积累不敏感，并且，各台设备的运行速度是成一定的比例，如产生积累误差，可以通过调整速度的比例系数来纠正。典型的如无纺布生产设备、滑轮式拉丝机等等，这些系统的各个设备之间也没有反映同步状态的信号，所生产的产品都有一定的拉伸，所以各个设备的线速度都是成一定的比例关系，如果其中的某台设备有一定的稳态速度误差，可以通过修改比例系数，来达到工艺的要求。

3，瞬时速度同步

这是一种相对来讲要求比较高的同步控制，同样是生产的产品连续经过各台加工设备，或者靠机械强连接在一起，但都不允许有速度的积累误差，如果达到一定的误差积累，就会使产品损坏或系统报警而无法工作。因此在这样的系统中一般都用反映同步状态的信号反馈给控制系统，控制系统根据这个信号，及时地对系统中各台设备的速度做出修正。典型的系统如直进式拉丝机、造纸生产线、印染生产线、双动力驱动的皮带运输机、抓斗提升机的抓斗提升系统等等，这些系统的特点是，如果瞬间速度误差太大，就会造成断丝、断纸、或使系统无法工作。

4，位置同步

位置同步是要求最高的同步控制系统，一般光靠变频器本身是无法完成位置同步的，所以这种系统中都有PLC等控制器，来完成位置信号的采集及控制变频器的运行。位置控制系统对变频器的动态响应要求非常高，速度精度也非常高，因此一般都需要采用闭环电流矢量控制的变频器。例如，印染行业的定型机，需要布匹两边的驱动要完全一致，包括位置一致，如产生差异的话，就会使布匹产生斜向拉伸，影响产品的质量。还有的如飞剪系统、定长切割系统等，都需要对位置做高精确的控制。事实上，这些系统已属于伺服控制系统，在功率比较小的场合，基本都用伺服系统来控制，但由于大功率的伺服控制器价格太高，所以在一些中大功率的应用场合，用变频器来控制还是非常有意义的。

5，收放卷控制

收放卷设备一般处于生产线的前端和后端，完成生产产品的收与放，与主设备之间也要

保持同步，有的还需保持一定的收放卷张力。所以也把收放卷归到同步系统中。早期的放卷

系统用的磁粉离合器，靠磁粉离合器的阻力使放卷有一定的张力；而收卷系统一般用力矩电

机控制，利用力矩电机的挖土机特性，使收卷设备运行速度与主系统保持同步。但以上的二

种方式控制精度都比较低，所以，目前在大多数应用场合都用变频器来实现收放卷，一般都

用PID 控制方式和力矩控制方式来实现。

三，同步控制的方案

同步控制的方案很多，一般需根据同步要求的不同，选择合适的控制方案，达到最合适

的投资，又能保证系统能符合工艺的需要。所以，选择合适的同步控制方案就显得非常重要。

以下是优利康变频器在同步控制系统中的各种应用方案及一般适合的应用场合。

1，群拖控制的同步系统

所谓群拖，就是一台变频器同时带几台甚至几十台电机，所有电机的速度都有同一台变

频器的输出频率控制，所以理论上所有电机的速度是一致的，并且能保证同时升速与降速。

但是由于电机制造上的差异，或者电机所带负载大小的不同，因此，每台电机的实际运行速

度是有差异的，并且，系统内没有纠正这种差异的机制，也无法安装纠正差异的机构，所以，

在一些设备之间没有连接的场合，这种控制方法肯定会产生积累误差，并且无法纠正。一般

这种方式用于简单同步控制的场合。

另外一种情况下，可以把群拖方式时的变频器看成供电电源，在一些刚性连接的系统中，

例如行车的大车系统，一般有二个、四个甚至八个电机驱动，如果用群拖系统来控制时，其

中运转得稍快的电机，负载会重，而运转得稍慢的电机负载会轻，但因是同一个变频器驱动，

负载重的转差率变大，负载轻的转差率变小，这样，就会有一定的自动纠正能力，最终会使

各台电机保持同步运行，但是负载分配是不均匀的，一般在选择电机时要把电机功率放大一

级。

如下图所示。

群拖同步控制方式非常简单，但也需要注意以下一些问题。

a ，所带电机的功率不能差异太大，一般不相差二个功率等级以上。

b ，电机最好是同一个公司生产，如果是同功率的电机，最好是同一批次的，以保证电

机特性的一致，最大程度使电机的转差率一致，以保证良好的同步性能。

c ，充分考虑电机电缆的长度，电缆越长，电缆之间或电缆对地之间的电容也越大，变

频器的输出电压含有丰富的高次谐波，所以会形成高频电容接地电流，对变频器的运行产生

影响。电缆的长度以接在变频器后的所有电缆的总长度计算。

使用时请参考优利康变频器的

使用说明书，保证电缆的总长度变频器允许的范围。必要的时候，应在变频器的输出端安装

输出电抗器或输出滤波器。

d ，变频器只能工作于V/F 控制方式，并且选择合适的V/F 曲线。变频器的额定工作电

流应大于所有电机额定电流的总和的1.2倍以上。

e ，为了保护电机，每台电机前应安装热继电器，不推荐安装空气开关。这样在电机过

载时可以不断开主回路，避免在变频器运行中断开主回路时对变频器本身的影响。

f ，对于需要快速制动的应用场合，为了防止停止时产生过电压，应加制动单元和制动

电阻，优利康15KW 及以下的变频器已内置制动单元，因此只需接制动电阻即可。

群拖控制方式的典型应用场合：起重设备的大车驱动系统；某些纺织机械的锭子的调速

系统，如络筒机、细纱机、粗纱机等等。

优利康变频器在用于群拖方式时，一些所需要调整的参数。因群拖控制方式比较简单，

所以相对来讲调整的参数不多，一般可根据需要调整以下参数。

B1‐01：频率指令的给定方式 B1‐02：运行指令的方式

C1‐01：加速时间 C1‐02：减速时间

E1‐06：基频改为50Hz 根据实际需要还需更改的其它参数

2，下垂控制（DOOP ）的同步方案

在一般的电力拖动系统中，都要求系统运行是刚性的，理想状态是负载的变化不影响速

度的变化。但由异步电机的特性可知，在电机的最大输出转矩以内，负载的变化会影响电机

的转速，一般是负载越大，转速降也越大，所以在对速度稳定性要求比较高的场合，会使用

速度闭环，负载增加时，提高输出频率，以弥补电机本身的速度降。这就是我们所说的正向

调节。

而下垂控制方法正好相反，负载越大，反而降低输出频率，也就是负向调节。下垂同步

系统中一般只有二台电机，并且这二台电机是刚性连接的，没有任何速度差，属于主从系统。

主变频器工作在普通速度控制方式，而从变频器工作于下垂控制模式，一旦从变频器运转得

快于主电机，变频器的输出电流也会赠大，这时变频器是降低输出频率，把负载转移一部分

给主电机，这样就降低自身的负载，使输出电流重新达到一个平衡点。

下垂控制系统主要是调整主从变频器的最高输出频率的比例，以及从变频器的下垂量，

总可以找到一个合适的点，使主从电机的负载基本一致。

下垂控制功能只有在有PG 矢量控制时有效，所以，必须在从电机上安装编码器。从变

频器上安装PG 卡。

下垂控制的特点是负载分配比较均匀，可以使主从电机各分担约50%的负荷，但必须要

有编码器，所以限制了一些实际的应用。

下垂控制方式的一些典型的应用场合：双驱动皮带运输机，两端出轴双电机驱动起重机

提升系统等等。

优利康变频器在使用下垂功能时所需要调整的一下参数如下。

主电机工作于普通的速度控制方式，因此主电机的参数按常规方式调整，包括B1‐01、

B1‐02、C1‐01、C1‐02、E1‐06等；从电机工作在闭环矢量控制方式，除以上的参数外，还需

调整E1‐04、B7‐01、B7‐02等。

3，按比例同步控制系统

按比例同步控制方案相对比较简单，非常适合平均速度同步的应用场合。在这种系统中，

每个电机都有一台变频器控制，频率指令有同一个信号给定，但运行频率由每台变频器的最

高输出频率决定，整个系统按一定的比例使各台设备的速度保持同步。

在实际的应用中，也有很多用PLC 来控制整个系统的运行，这种方式下，各台变频器的

最高输出频率是一样的，而各台变频器的频率指令是由PLC 根据工艺要求计算出的，有PLC

统一给定。

按比例同步控制系统的运行精度取决与电机的特性。理论上，如果是同步电机，各台设

备的运行速度完全决定于变频器的输出频率。异步电机总是有一定的转差率，优利康变频器

在无PG 矢量控制时，可以根据各台电机负载情况，自动加上转差补偿，使系统的运行精度

大大提高，因此基本能满足绝大多数类似的应用场合。

按比例同步方式的典型应用场合：无纺布控制系统，滑轮式拉丝机控制系统，港口起重

机械上多电机大车驱动系统等等。

因这种控制方式变频器都属于速度控制，因此，参数调整比较简单，按常规的速度控制

调整B1‐01、B1‐02、C1‐01、C1‐02、E1‐04等等，如需要快速停止的场合，需加装制动电阻

或制动单元。

4，PID 控制的同步方案

PID 控制原理

PID 控制的同步系统，在同步控制中应用最为广泛，因此在这里也是讨论最多的一种方

案。为了通过PID 的控制使设备同步，各台设备之间需要有一个反映同步状态的信号，这个

信号一般由运行时的机械位置决定，所以通常是通过扇形挡块、浮动辊等机械装置的位置变

化，再用相关的传感器或电位器转换成电信号，或直接用压力传感器等供给控制设备，控制

设备根据这些信号的大小，通过PID 运算，调整相对应设备的速度，使设备之间保持同步运

行。如下图所示。

控制原理

在这些控制系统中，一般都有一台我们称之为领航速度的设备，这台设备没有PID 反馈

控制，是纯粹的速度控制，这台设备的速度决定了整个系统的工作速度，系统中其它设备的

速度都需跟随这台设备，因此，也称之为主设备。主设备的选择并不是很重要，有时系统中

的任何一台设备都可以作为主设备，为了方便起见，一般会选择第一台或最后一台设备作为

主设备。但在有的系统中，其中的一台设备功率比其它设备大很多，或者相对来讲在系统中

比较独立，一般就会把这台设备作为主设备。也有工艺的需要其中一台设备作为主设备。一

旦主设备选定了，其余的设备就作为从设备，跟随主设备运行，并与主设备保持同步，包括

系统前后端的收放卷设备。

速度控制框图如下。

同步速度频率的确定

理论上，通过计算合适的频率，就能使系统运行在同步状态。这个频率就是同步速度频

率。因系统一般是由同一个模拟量来给定主速度，所以一般要根据系统的额定运行速度，再

根据各个设备的电机的额定转速、传动部分的传动比、辊筒的直径等计算出额定速度运行时

变频器所需的输出频率，我们一般称为额定同步频率，使给定同一个模拟量时，各个设备都

运行在额定同步频率，线速度就能保持一致。如果忽略电机的转差率，机械部分的传动精度

与加工精度，这时如果不加PID 也能使系统保持同步运行。理论上，不加PID 时运行速度最

主设备速度

从设备速度

从设备速度 0~10VDC

反馈信号 反馈信号

稳定，因为PID总是会有个调整过程，在调整过程中，速度就会有变化，所以加在主速度上的PID分量是越小越好。这也就要求电机、机械部分的误差越小越好，这样就只需一个很小的PID分量就能纠正电机、机械部分的误差，使调整的过程尽量小，系统运行时就越稳定。 额定同步频率计算如下

F=50S/(V*B*2*π*R)

F：额定同步频率，对应变频器的最高输出频率

S：额定线速度

V：电机额定转速

B：减速比

R：辊筒直径

如果计算出的频率小于电机的额定频率，在修改最高输出频率时，同时修改基本频率，同时按比例修改基本输出电压，以保证压频比不变。

优利康变频器的PID控制方式

优利康变频器有4种PID控制方式，可以分成二种模式：

1），不带前馈速度给定PID（输出频率完全有PID控制）PID方式1或2；

2），带前馈速度给定的PID，PID方式3或4，输出频率主要有主速度给定，PID的输出叠加在主频率上面，可以在一定的范围内调整输出频率。如上图所示的方式。

优利康变频器在PID方式3或4时的参数设置

以下是针对PID部分的参数，其余的参数按常规或根据需要设置。

B5‐01=3；PID控制方式3，频率指令有主频率加PID控制，微分控制偏差

B5‐02=1；比例增益，按实际需要调整

B5‐03=10；积分时间，按实际需要调整

B5‐05=xx；微分时间，一般不需要调整

B5‐06=15；PID上限，按需要调整，是PID的输出与最高输出频率的百分比 以上B5组参数具体参照优利康变频器的使用说明书。

PID控制的同步控制系统，特别适合要求瞬时速度同步的场合。典型的应用有：直进式拉丝机、造纸机械、多级钢带冷轧机械、印漂染机械、各种收卷设备等等。

5，力矩控制时的同步系统

所谓力矩控制，是指变频器不再控制电机的转速，而是根据力矩指令控制电机的输出转矩。力矩控制是建立在矢量控制的基础上实现的。因此，只有在矢量控制方式时才能有力矩控制功能。所谓矢量控制其基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，所以变频器工作于矢量控制方式时，必须对电机做自学习测试。优利康变频器是做标准的动态自学习，所以测得的参数全面、准确，可以保证正确的矢量解耦，达到精确控制力矩的目的。

力矩控制的同步系统一般应用在恒张力收放卷，以及两台电机带同一个刚性负载时的力矩均分的场合。

为了保证系统的负载转矩突然消失时，电机发生飞车现象，或者使收卷的速度能跟随送料的速度，优利康变频器在力矩控制时还有速度限制功能，即使负载转矩为零，变频器的输出频率也不超过给定的速度，使电机的转速在一定安全范围内。

具体的应用请参考相应的应用案例。

四，典型应用案例

1，双主动轴皮带机同步运行控制方案

（1）系统配置

0~10VDC 有二台变频器分别带动皮带运输机的二台电机，其中一台作为主（变频器）电机，另一台作

为从（变频器）电机。接线图如下。

工作过程：二台变频器均接0~10VDC 的主速度给定信号，使二台电机能在一个大的范围内

同步升速或降速，由于电机或负载的原因，二台电机的速度不能完全一致，这样就会造成积

累误差，极限状态有可能一台电机被另一台拖着跑，造成一台变频器负载过重而报过负载，

另一台变频器因被拖着走而报过电压。所以，为了达到负荷分配的目的，把主变频器的力矩

输出信号给从变频器，作为PID 控制的给定，而从变频器的力矩信号反馈给自身，作为PID

的反馈，从变频器最终控制的目的是使二台变频器的输出力矩一致，从而达到平均分配负荷

的目的，使二台电机能同步运行。

（2）参数设置

参数调整的关键是PID 的增益及积分参数，以及几个信号的滤波时间常数。这几个参数都要

根据现场的运行情况来设定。因14脚默认是电流输入，所以首先要把14的电平改为电压输

入，并且把主板上的J1短接线剪断。主要参数如下：

主变频器工作于速度控制方式，按常规调整参数后，需调整23脚输出对应的参数。

H4‐04=09，输出监视内部力矩指令，反映了主变频器的力矩输出

H4‐05=1，输出的增益，使输出10V 时对应100%的力矩信号

从变频器调整的参数比较多，工作方式是“主频率指令+PID 控制”，按常规调整参数后，需

调整如下参数：

B5‐01=3，工作模式：主频率指令+PID 控制

B5‐02=1，比例增益；B5‐03=10，积分时间；这两个参数在实际运行时需调整

B5‐06=3~5%，加到主速度上面的PID 上限，

H3‐05=B ，PID 反馈

H3‐08=1，14脚输入0~10V

H3‐09=C ，PID 目标值

H3‐12=0.5S ，模拟输入的延时时间，按实际的运行状况调整。

（3）适合的应用场合

以上的运行模式适合于不频繁起停的运行场合，也就是一旦运行后就会运行很长时间，例如

皮带运输机、造纸机、印染机等等。如果是频繁起停的场合，因起动时系统有一个PID 的调

整过程，所以起动时会有一个速度的波动，因此就不适合频繁起停的场合。

2，直进式拉丝机控制方案

（1）引言

随着汽车工业的快速发展，对汽车轮胎的需求也快速增长。同时，由于我国高等级公

路的快速发展，汽车的运行速度也大大提高了，这就对汽车轮胎的质量提出了更高的要求。

而钢联线作为轮胎的重要组成部分，对轮胎的强度起着重要作用。钢联线的质量直接影响着

轮胎的质量、品质、等级。作为钢联线的主要生产设备直进式拉丝机，应用也越来越广泛。

早期的直进式拉丝机，主要以进口为主，包括德国、意大利、韩国等地进口的拉丝机为主，

这些系统有直流调速的，也有交流变频调速的。现在这些设备在一些大的钢联线生产厂还在应用。近年来，随着国内机械加工能力的提高，以及自动化控制技术的发展，直进式拉丝机已基本实现国产化。在江阴、靖江等地的几家拉丝机生产厂，都已生产出交流变频同步调速的直进式拉丝机。在这些设备上，有的应用了进口的变频器，如：Danfoss、ABB、以及日本宫川在无锡生产的Yolico等，有的也应用了国产的变频器，如：汇川等。

这个应用案例就是优利康(Yolico)变频器在江阴生产的直进式拉丝机上的配套案例。 （2）直进式拉丝机工作原理简介

直进式拉丝机是有多个拉拔头组成的小型的连续生产设备，通过逐级拉拔，可以一次性地把钢丝冷拉到所需的规格，所以工作效率比较高。但是，由于通过每一级的拉拔后，钢丝的线径发生了变化，所以每个拉拔头工作线速度也应有变化。

图（一）

根据拉模配置的不同，各个拉拔头的拉拔速度也要变化。拉拔速度的基准是每个时刻通过拉模的钢丝的秒流量体积不变，即使以下公式成立：

πR2×V1= πr2×V2

其中 R：进线钢丝的直径

V1：进线钢丝的线速度

r： 出线钢丝的直径

V2：出线钢丝的线速度

直进式拉丝机的各个拉拔头的工作速度就是基于以上的公式，保证各个拉拔头同步运行。但是，以上的说明是基于理想状态的稳态工作过程，由于机械传动的误差以及机械传动的间隙，还有在起动、加速、减速、停止等动态的工作过程中，各个拉拔头就无法保持同步，所以，现在大多数的直进式拉丝机上都有张力传感器，动态测量各个拉拔头间的钢丝的张力，再把张力转换成标准信号(0~20mA或0~10V)，用这个标准信号反馈给调速变频器，变频器用这个信号作闭环PID过程控制，在主速度上叠加上PID计算的调整量，保持各个张力检测点的张力恒定，也就保证了直进式拉丝机工作在同步恒张力的工作状态。

根据以上的说明，直进式拉丝机对变频器的性能提出较高的要求。变频器应具有以下的性能。

1，低频起动力矩大，过载能力强，速度精度高

2，有内置PID功能，PID的参数丰富

3，动态响应快

所以，我们选用了优利康(Yolico)的高性能电流矢量变频器作为直进式拉丝机的驱动装置，该变频器在实际使用中也完全满足了拉丝机的要求，响应快，起动力矩大，过载能力强，在矢量控制时速度控制精度达到0.2%(无PG)，有内置PID，PID参数丰富，包括PID增益、限幅、偏置等等。

（3）配置及说明

直进式拉丝机的电气系统配置如下图所示，主要包括以下几个部分：触摸屏—西门子TP270，10′真彩，可编程控制器（PLC）—西门子S7‐315‐2DP，带Profibus现场总线接

口，变频器—优利康(Yolico)的高性能电流矢量变频器YD5000，内置PID，传感器—图尔克线

性传感器，0～10V，或4～20mA。触摸屏与PLC通过MPI总线连接，PLC与变频器之间通过Profibus现场总线连接，组成高速的现场总线网络，数据的传输速率达到1.5M，极大地提高了变频器的响应速度，提高了同步精度，基本上做到了正常工作时不断丝。这对提高工作效率非常有效。

整个系统的领航速度是由最后一台拉拔变频器决定的，再根据每道拉模的压缩比与减速比，计算其它每个机台的主给定速度，由于机械上的误差和拉模的磨损，使得给定的参数与实际的数值有一定的差异，这个差异就通过张力臂来纠正。事实上，张力臂下面连接着一只位置传感器，该传感器测量出张力臂的转动角度，输出一个0～10V的模拟量信号给变频器，变频器再根据设定的位置值（一个相对与10V的百分比值），经过PID计算，在输出频率上叠加上一个纠偏量，消除上述的差异。

系统中，触模屏作为人机界面，起着人机接口的作用，每道拉模的压缩比，就是通过触模屏输入的，并且，触模屏还能存储若干套不同的拉模参数，方便用户快速选择成套拉模参数，而不必每次都要输入参数，方便了用户，提高了效率。触模屏还显示工作中各道拉模的实际工作参数，包括电压、电流、速度等等，在系统出现报警时，触模屏上及时显示系统故障的内容，方便用户及时诊断，排除一些简单的故障。触模屏与PLC是通过MPI连接的，速率为：187.5K。

PLC是整个系统的控制中心，控制着整个系统的工作流程。通过按钮的操作，控制每个机台的前联动、后联动、点动及整个系统点动、自动运行。根据触模屏输入的拉模压缩比参数，计算每个机台的同步速度，并通过Profibus总线传输给变频器，由变频器直接驱动机台电机工作。PLC还通过Profibus总线，从变频器中读取变频器的工作参数，对变频器的各种工作异常作出处理，并及时通过触模屏显示。

赫兹驱动变频器在同步控制上的应用

赫兹驱动变频器在同步控制设备上的应用 一，前言 在生产实际应用中，经常会有一些设备需要组合成生产线连续运行，并且这些设备的运 行速度需要保持同步。例如：直进式金属拉丝机、造纸生产线、印染设备、皮带运输机等等，由于这些设备都能一次完成所需的加工工艺，所以生产效率高，产品质量稳定，在相关的行 业得到了广泛的应用。这些设备都有一个共同的特点，产品连续地经过各台设备，如果各台 设备不能保持速度同步，就会造成产品被拉断，使设备被迫停止运行，严重的会造成很大的 损失。另外，有些单机设备，有多个动力拖动，这多个动力之间也需要保持同步。因此，这 些设备上都装有交流调速系统，通过调整各台设备的运行速度，使各台设备保持同步运行。二，同步控制的分类 根据生产工艺的需要和生产产品的不同，一般对同步的要求也不一样。所以，一般我们 把设备对同步的要求从简单到复杂分成以下几类： 1，简单同步 这种同步方式一般用于设备之间没有直接的连接，各个设备都是处于独立的工作模式，但由于工艺的需要，这些设备的工作速度需要保持基本一致或保持一定的比例运行，并且，各个设备需要同时升速或降速。在这种系统中，都不采集反映同步状况的信号。这种设备的 特点是速度误差的积累，已及速度的稳定性及速度精度，不会对生产工艺产生任何影响。例如，双搅拌机，搅拌罐中的二个搅拌浆的速度只需保持速度的基本一致就行。 2，平均速度同步 这种同步方式一般用于设备之间有联系，有的是物料连续经过各台设备，有的是靠机械 装置连接在一起。这些系统的特点是设备对速度稳定性与速度精度的要求比较高，但是对速 度误差的积累不敏感，并且，各台设备的运行速度是成一定的比例，如产生积累误差，可以 通过调整速度的比例系数来纠正。典型的如无纺布生产设备、滑轮式拉丝机等等，这些系统 的各个设备之间也没有反映同步状态的信号，所生产的产品都有一定的拉伸，所以各个设备 的线速度都是成一定的比例关系，如果其中的某台设备有一定的稳态速度误差，可以通过修 改比例系数，来达到工艺的要求。 3，瞬时速度同步 这是一种相对来讲要求比较高的同步控制，同样是生产的产品连续经过各台加工设备，或者靠机械强连接在一起，但都不允许有速度的积累误差，如果达到一定的误差积累，就会 使产品损坏或系统报警而无法工作。因此在这样的系统中一般都用反映同步状态的信号反馈 给控制系统，控制系统根据这个信号，及时地对系统中各台设备的速度做出修正。典型的系 统如直进式拉丝机、造纸生产线、印染生产线、双动力驱动的皮带运输机、抓斗提升机的抓 斗提升系统等等，这些系统的特点是，如果瞬间速度误差太大，就会造成断丝、断纸、或使 系统无法工作。 4，位置同步 位置同步是要求最高的同步控制系统，一般光靠变频器本身是无法完成位置同步的，所 以这种系统中都有PLC等控制器，来完成位置信号的采集及控制变频器的运行。位置控制系 统对变频器的动态响应要求非常高，速度精度也非常高，因此一般都需要采用闭环电流矢量 控制的变频器。例如，印染行业的定型机，需要布匹两边的驱动要完全一致，包括位置一致，如产生差异的话，就会使布匹产生斜向拉伸，影响产品的质量。还有的如飞剪系统、定长切 割系统等，都需要对位置做高精确的控制。事实上，这些系统已属于伺服控制系统，在功率 比较小的场合，基本都用伺服系统来控制，但由于大功率的伺服控制器价格太高，所以在一 些中大功率的应用场合，用变频器来控制还是非常有意义的。

变频器的控制异步电动机的基本原理

一、变频器的控制异步电动机的基本原理： 1、异步电动机的结构： 定子 转子：绕线式鼠笼式 2、异步电动机旋转 （1）旋转磁场 在异步电动机的三相对称绕组通入三相对称电流后，它们共同的作用产生合成旋转磁场。 旋转磁场的转速（同步转速） 60f1(I频) n= （转/分） p- 相对数 （2）异步电动机的转速 三个电磁现象： 1、带电体周围产生磁场 2、导体在磁场中运动产生感应年电动势 3、带电导体在磁场中产生电磁力 no-n = s 转差率 no 60f1 异步电动机转速n = ( r/s) p 如no=n则转子不切割磁力线也就丢失了旋转运动。 4、异步电动机的调试方法 （1）变极调速 （2）改变转差率（s）——如滑差电机 （3）变频调速 变频器本质： 是一种输出电压和频率可以改变的电源。 二、变频器的基础知识 1、发展史与展望 电压与频率成正比的实现方法：PWM 但存在高次谐波：电机发热 干扰 电机振动 2、变频器的结构与原理

U V 等效电流 1、整流电路：整流成直流脉动电压 2、限流电路：由限流电阻及短路触点组成限止充电电流，保护整流器件。 3、滤波电路：平滑电压 4、制动电路：60f1 30秒n0= P 5秒 00 n>n0 发电机 作用：吸收原生电压，保护功率模块，增大制动转矩，使电动机快速停止。 5、逆变电路： 等效交流电：效果上是正弦波 实质上是PWM波 住回路容易坏（大多是驱动电路坏造成的） 3、变频器控制方式： U/f（国产）转差频率（在国内无）矢量（最先进、最好的） ①u/f 控制方式 忽略定子漏电阻 E=U=4.4f1w1k1￠m 设U不变

永磁同步电机矢量控制简要原理

关于1.5KW永磁同步电机控制器的初步方案 基于永磁同步电机自身的结构特点，要实现对转速及位置的伺服控制，采用矢量控制算法结合SVPWM技术实现对电机的精确控制，通过改变电机定子电压频率即可实现调速，为防止失步，采用自控方式，利用转子位置检测信号控制逆变器输出电流频率，同时转子位置检测信号作为同步电机的启动以及实现位置伺服功能的组成部分。 矢量控制的基本思想是在三相永磁同步电动机上设法模拟直流 电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分量分解成产生磁通的励磁电流分量id和产生转矩的转矩电流iq分量，并使两分量互相垂直，彼此独立。当给定Id=0，这时根据电机的转矩公式可以得到转矩与主磁通和iq乘积成正比。由于给定Id=0，那么主磁通就基本恒定，这样只要调节电流转矩分量iq就可以像控制直流电动机一样控制永磁同步电机。 根据这一思想，初步设想系统的主要组成部分为：主控制板部分，电源及驱动板部分，输入输出部分。 其中主控制板部分即DSP板，根据控制指令和位置速度传感器以及采集的电压电流信号进行运算，并输出用于控制逆变器部分的控制信号。 电源和驱动板部分主要负责给各个部分供电，并提供给逆变器部分相应的驱动信号，以及将控制信号与主回路的高压部分隔离开。 输入输出部分用来输入控制量，显示实时信息等。

原理框图如下： 基本控制过程：速度给定信号与检测到的转子信号相比较，经过速度控制器的调节，产生定子电流转矩分量Isq_ref，用这个电流量作为电流控制器的给定信号。励磁分量Isd_ref由外部给定，当励磁分量为零时，从电机端口看，永磁同步电机相当于一台他励直流电机，磁通基本恒定，简化了控制问题。另一端通过电流采样得到三相定子电流，经过Clarke变换将其变为α-β两相静止坐标系下的电流，再通过park变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流Isq，Isd，分别与两个调节器的参考值比较，经过控制器调节后变为电压信号Vsd_ref 和Vsq_ref，再经过park逆变换，得到Vsa_ref和Vsb_ref作为SVPWM

变频器在同步控制设备上的应用

优利康变频器在同步控制设备上的应用 一，前言 在生产实际应用中，经常会有一些设备需要组合成生产线连续运行，并且这些设备的运行速度需要保持同步。例如：直进式金属拉丝机、造纸生产线、印染设备、皮带运输机等等，由于这些设备都能一次完成所需的加工工艺，所以生产效率高，产品质量稳定，在相关的行业得到了广泛的应用。这些设备都有一个共同的特点，产品连续地经过各台设备，如果各台设备不能保持速度同步，就会造成产品被拉断，使设备被迫停止运行，严重的会造成很大的损失。另外，有些单机设备，有多个动力拖动，这多个动力之间也需要保持同步。因此，这些设备上都装有交流调速系统，通过调整各台设备的运行速度，使各台设备保持同步运行。 二，同步控制的分类 根据生产工艺的需要和生产产品的不同，一般对同步的要求也不一样。所以，一般我们把设备对同步的要求从简单到复杂分成以下几类： 1，简单同步 这种同步方式一般用于设备之间没有直接的连接，各个设备都是处于独立的工作模式，但由于工艺的需要，这些设备的工作速度需要保持基本一致或保持一定的比例运行，并且，各个设备需要同时升速或降速。在这种系统中，都不采集反映同步状况的信号。这种设备的特点是速度误差的积累，已及速度的稳定性及速度精度，不会对生产工艺产生任何影响。例如，双搅拌机，搅拌罐中的二个搅拌浆的速度只需保持速度的基本一致就行。 2，平均速度同步 这种同步方式一般用于设备之间有联系，有的是物料连续经过各台设备，有的是靠机械装置连接在一起。这些系统的特点是设备对速度稳定性与速度精度的要求比较高，但是对速度误差的积累不敏感，并且，各台设备的运行速度是成一定的比例，如产生积累误差，可以通过调整速度的比例系数来纠正。典型的如无纺布生产设备、滑轮式拉丝机等等，这些系统的各个设备之间也没有反映同步状态的信号，所生产的产品都有一定的拉伸，所以各个设备的线速度都是成一定的比例关系，如果其中的某台设备有一定的稳态速度误差，可以通过修改比例系数，来达到工艺的要求。 3，瞬时速度同步 这是一种相对来讲要求比较高的同步控制，同样是生产的产品连续经过各台加工设备，或者靠机械强连接在一起，但都不允许有速度的积累误差，如果达到一定的误差积累，就会使产品损坏或系统报警而无法工作。因此在这样的系统中一般都用反映同步状态的信号反馈给控制系统，控制系统根据这个信号，及时地对系统中各台设备的速度做出修正。典型的系统如直进式拉丝机、造纸生产线、印染生产线、双动力驱动的皮带运输机、抓斗提升机的抓斗提升系统等等，这些系统的特点是，如果瞬间速度误差太大，就会造成断丝、断纸、或使系统无法工作。 4，位置同步 位置同步是要求最高的同步控制系统，一般光靠变频器本身是无法完成位置同步的，所以这种系统中都有PLC等控制器，来完成位置信号的采集及控制变频器的运行。位置控制系统对变频器的动态响应要求非常高，速度精度也非常高，因此一般都需要采用闭环电流矢量控制的变频器。例如，印染行业的定型机，需要布匹两边的驱动要完全一致，包括位置一致，如产生差异的话，就会使布匹产生斜向拉伸，影响产品的质量。还有的如飞剪系统、定长切割系统等，都需要对位置做高精确的控制。事实上，这些系统已属于伺服控制系统，在功率比较小的场合，基本都用伺服系统来控制，但由于大功率的伺服控制器价格太高，所以在一些中大功率的应用场合，用变频器来控制还是非常有意义的。

永磁同步电动机矢量控制(结构及方法)

第2章永磁同步电机结构及控制方法 2.1 永磁同步电机概述 永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。 永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起绕组，可分为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某以频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。 永磁同步伺服电动机的定子与绕组式同步电动机的定子基本相同。但根据转子结构可分为凸极式和嵌入式两类。凸极式转子是将永磁铁安装在转子轴的表面，如图 2-1(a)。因为永磁材料的磁导率十分接近空气的磁导率，所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上的电感基本相同。嵌入式转子则是将永磁铁安装在转子轴的内部，如图 2-1(b)，因此交轴的电感大于直轴的电感。并且，除了电磁转矩外，还有磁阻转矩存在。 为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形，其转子磁钢形状呈抛物线状，其气隙中产生的磁通密度尽量呈正弦分布；定子电枢绕组采用短距分布式绕组，能最大限度地消除谐波磁动势。永磁体转子产生恒定的电磁场。当定子通以三相对称的正弦波交流电时，则产生旋转的磁场。两种磁场相互作用产生电磁力，推动转子旋转。如果能改变定子三相电源的频率和相位，就可以改变转子的转速和位置。

三菱变频器对异步电动机调速控制-三相异步电动机调速控制系统毕业设计

摘要 随着变频调速异步电动机在国内外市场上日益扩大应用，自90年代中期以来，我国有众多电动机生产企业设计、研制和生产适用于不同应用的各种系列变频调速三相异步电动机，例如:通用变频调速电动机系列、起重冶金变频调速电动机系列、隔爆变频调速电动机系列、电梯变频调速电动机系列、辊道变频调速电动机系列、牵引变频调速电动机系列等。从目前情况看，这些系列电动机能基本满足国内市场的需求原理是当定子三绕组通三相对称电流后，定转子产生旋转磁场，根据右手定则，转子绕组产生感应电动势，由于绕组是闭合的，所以产生感应电流，根据左手定则，转子绕组相当于空间绕组，进而产生电磁转距，合成磁转距大于阻转距时，电机起动，重点是三相异步电动机变频调速，一方面当f1＜fN时，为恒转矩调速，转矩不变，额定转速降低，增大起动转矩Tst，另一方面当f1＞fN时，为恒功率调速，调速前后功率不变，额定转速升高，减小启动转矩Tst。变频调速可以实现宽范围内的平滑调速，变频调速电机以简单的结构、优良的调速性能、较高的调速比，应用越来越广泛。本论文的主要就是利用三菱变频器，对三相异步电动机进行变频的调速。 关键词：三相异步电动机；三菱变频器；变频调速

Abstract With the increasing application of VVVF asynchronous motors in the domestic and foreign markets, since the middle of 90's, China's motor manufacturers design, development and production is suitable for various series of Variable-Frequency Adjustable-Speed Three-Phase Asynchronous Motor, different applications such as: General VVVF motor series, crane and metallurgical VVVF motor series, flameproof inverter motor series, VVVF elevator motor series, roller VVVF motor series, inverter-fed motor series. Judging from the current situation, these series motors can basically meet the needs of the domestic market is the principle when the stator winding through three symmetrical three-phase current, stator and rotor rotating magnetic field is generated, according to the right-hand rule, the rotor winding induced electromotive force, the winding is closed, so generate induction current, according to the left, the rotor winding is equivalent to space winding, and electromagnetic torque, starting motor magnetic torque is greater than the resistance of synthesis of torque,, the focus is variable frequency speed control of three-phase asynchronous motor, hand when F1 < fN, for constant torque speed, torque is not changed, the rated speed is reduced, increase the starting torque of Tst, on the other hand, when F1 > fN, for constant power speed, speed regulation and constant power, rated speed increased, reduce the starting torque Tst. VVVF can achieve smooth speed wide range, frequency conversion motor with simple structure, good performance of speed regulation, high speed adjustment, more and more extensive application. The main of this paper is to utilize Mitsubishi inverter frequency, speed control of three-phase asynchronous motor. Key words: threephase asynchronous motor ；Mitsubishi inverter ；frequency control

PWM变频控制技术

PWM 变频控制技术 变频调速原理 变频器工作原理：变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。在诸多交流异步电动机调速技术中，如调压调速、变极调速、串级调速、滑差调速、变频调速等，其中由于变频调速具有的优点： （1）调速时平滑性好，效率高； （2）调速范围较大，精度高； （3）起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显； （4）易于实现过程自动化； 因此，变频调速技术是当前应用最广泛的一种调速技术。在中小功率的变频调速系统中使用最多的变压变频调速，简称U/F 控制，相应的变频调速控制器为电压源型变频调速器（VSI ）。由电机学知识可知异步电动机的转速与电源频率有以下关系： )1(60s p f n -= （2-1） 式中：n —电机的转速（r/min ）； p —磁极对数； s —转差率（％）； f —电源频率（Hz ）。 从式（2-1）可以看出，改变电源频率就可以改变电机转速。另外，根据的电势公式知道，外加电压近似地与频率和磁通的乘积成正比。即 φf C E U 1≈∝ （2-2） 式中C 1为常数。因此有： f U f E =∝φ （2-3） 若外加电压不变，则磁通随频率而改变，如频率下降，磁通会增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。此外，在很多场合为了保持在调速时，电动机产生最大转矩不变，也需要维持磁通不变，这亦由频率和电压协调控制来实现。通过改变异步电动机的供电频率，从而可以任意调节电机转速,实现平滑的无级调速。 SPWM 模式下交直交变频器工作原理 SPWM 波形就是在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度一也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，如图所示。这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的谐波成分大为减小，

变频器同步控制解决方案

变频器同步控制解决方案 采用PF755系列变频器对两台电机进行同步控制，不但可以高速同步数据，还可以实现力矩平衡，增强了系统的精确性和稳定性。文章针对变频器同步控制方案进行分析，希望能够更好的促进变频器发展。 标签：主从控制；PF755变频器；同步控制；解决方案 1 变频器同步控制概述 变频器由于性能穩定、节能环保、性价比高，在汽车制造行业得到了广泛的应用，随着汽车制造工艺的不断发展，很多应用场合要求两台变频器转矩或转速同步，如四柱式升降机、同步输送等应用场合等。 同步控制一般包括一拖多控制方式和主从控制方式两种方式，一拖多控制方式采用一台大容量变频器带动多台电机，只能采用压频比的控制方式，低速特性及调速特性均不佳。主从控制是为多电机传动系统设计，每台电机分别由单独的变频器控制，因此，主从控制可以采用具有转矩控制能力的矢量控制和直接转矩控制方法。利用这个高性能的控制算法，可在同步运行的机构之间建立合理的负载分配关系，充分发挥各电动机的转矩输出能力。 2 PF755系列变频器主从控制原理 罗克韦尔自动化PF755系列变频器是一款伺服型、高性能的矢量控制变频器，可以分别对电机转速和转矩进行实时控制。同时，该变频器内置的以太网接口可以直接连接另外一台变频器组成主从控制系统。主从变频器均包含16个双字输入，16个双字输出数据寄存器用于同步数据交换。这样，主变频器就可以将命令字、速度给定值等数据实时传送给从变频器，使得主从变频器同时响应。 除了基础的命令字、速度源等数据外，还可以将逻辑处理结果同步传送给从变频器。PF755变频器支持逻辑运算处理功能（DeviceLogix功能），不经过PLC 即可完成简单的逻辑运算，这样可以大大提高主从变频器之间的通讯效率，完成设备之间的信号互锁。（见图1） 图1 当主变频器和从变频器控制的电机轴采用柔性连接时，从变频器应该采用速度跟随方式，在这种情况下，机械结构不能保证同步运行的要求，在考虑采用速度控制方式解决同步的问题时候，同时还要考虑两套系统的力矩平衡性。 由于转矩下垂特性允许主机和从机之间存在微小的速度差，这样从变频器可以将主变频器的输出电流和自身的输出电流进行PID调节，运算结果叠加到从变频器的速度上以实现主从变频器的力矩平衡，其原理框图如图2所示。

高压变频器在同步电动机上的应用知识

高压变频器在同步电动机上的应用知识 内容来源于 https://www.wendangku.net/doc/1e13789487.html,/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/i tem/1e9a82156c0e724df919b84c.html 1.引言 大功率低速负载，如磨机、往复式压缩机等，使用多极同步电动机可以提高系统功率因数，更可以省去变速机构，如齿轮变速箱，降低系统故障率，简化系统维护。 同步电机物理过程复杂、控制难度高，高压同步电机调速系统必须安装速度/位置传感器，增加了故障率，系统可靠性较低。 单元串联多电平型变频器具有成本低，网侧功率因数高，网侧电流谐波小，输出电压波形正弦、基本无畸变，可靠性高等特点，高压大容量异步电机变频调速领域取了非常广泛应用。将单元串联多电平型变频器应用于同步电动机将有效提高同步电机变频调速系统可靠性，降低同步电机变频改造成本，提高节能改造带来效益，同时也为单元串联多电平型变频器打开一个广阔新市场。利德华福技术人员大量理论分析、计算机仿真和物理系统实验，解决了同步电机起动整步等关键问题，已于2006年4月底成功将单元串联多电平型高压变频器应用于巨化股份公司合成氨厂1000k W/6k V同步电动机上。以下将简要介绍实际应用中主要技术问题。 2.同步电动机工频起动投励过程 更好说明同步电机运行特点，先对同步电机工频起动投励过程进行简要介绍。 电网电压直接驱动同步电机工频运行时，同步电动机起动投励是一个比较复杂过程。当同步电机电枢绕组高压合闸时，高压断路器辅助触点告知同步电机励磁装置准备投励。此时，励磁装置自动同步电机励磁绕组上接入一个灭磁电阻，止励磁绕组上感应出高压，同时起动时提供一部分起动转矩。同步电机电枢绕组上电后，起动绕组和连有灭磁电阻励磁绕组共同作用下，电机开始加速。当速度到达95%同步转速时，励磁装置励磁绕组上感应电压选择合适时机投入励磁，电机被牵入同步速运行。同步电机凸极效应较强、起动负载较低，则励磁装置找到合适投励时机之前，同步电机已经进入同步运行状态。这种情况下，励磁装置将延时投励准则进行投励，即高压合闸后15秒强行投励。 3.变频器驱动同步电动机时起动整步过程 用变频器驱动同步电机运行时，使用与上述方式不同起动方式：带励起动。 变频器向同步电机定子输出电压之前，即启动前，先由励磁装置向同步电机励磁绕组通以一定励磁电流，然后变频器再向同步电机电枢绕组输出适当电压，起动电机。 同步电机与普通异步电机运行上主要区别是同步电机运行时，电枢电压矢量与转子磁极位置之间夹角必须某一范围之内，否则将导致系统失步。电机起动之初，这二者夹角是任意，必须适当整步过程将这一夹角控制到一定范围之内，然后电机进入稳定同步运行状态。，起动整步问题是变频器驱动同步电动机运行关键问题。 变频器驱动同步电动机起动整步过程主要分为以下几个步骤： 第一步，励磁装置投励。励磁系统向同步电机励磁绕组通以一定励磁电流，

通用变频器控制异步电动机正反转

通用变频器控制异步电动机正反转 一、实训的目的： 1、掌握通用变频器控制异步电动机的主回路接线； 2、掌握通用变频器控制异步电动机变频器内的参数的设定； 3、掌握通用变频器控制异步电动机变频器面板启动方法； 4、掌握通用变频器控制异步电动机变频器外部端子控制变方式的电 动机启动方法； 5、掌握通用变频器控制异步电动机的正反转运行方法； 二、实训所需元件 本实训使用ATV31变频器和普通异步电动机，为保证安全，ATV71变频器组件不能上电。 三、实训电路及原理 本实训采用的电路图如图1所示，LI1、LI2、LI3为三相380V电源进线，Q为小型断路器，M为三相异步电动机，S1、S2为转换按钮，用于变频器的外部端子启动，其中S1为正转启动，S2为反转启动（通过设定变频器内部参数来设定），PE为保护接地。

\ 图1 实训二电路图 四、实训的内容及步骤 1、按图1所示进行外部连线（ATV31变频器的动力引出线和控制线已经引出到实验板的端子上，在连线时不需打开变频器的面板，电动机线直接引到相应的端子上，并确认相应的线号）。 2、确定接线正确无误，连接可靠后，将ATV31变频器上电。 3、在I/O 菜单组中确认以下参数； 参数 工厂设定值 本实验设定值 TCC 2C LOC TCT TRN TRN LI1 LI2 LI3 5 1 3 5 6 4 2 Q 3 3 4 4 S2 S1 L1 L2 L3 LI1 LI2 24V PE U V W W U V PE M 3~

RRS LI2 LI2 4、在CTL菜单组中确认以下参数： 参数工厂设定值本实验设定值 FR1 AI1 AIP RFC FR1 FR1 CHCF SIN SEP CD1 TER LOC 5、在FUN菜单中设定停车方式为斜坡停车（STT为RNP）。 6、将菜单显示转换为SUP菜单组，显示当前菜单FRH，按ENT、上和下键，分别设定30.5Hz和40.5Hz，按RUN键，使电动机启动。改变SET菜单中ACC和DEC（加速时间和减速时间）参数，观察电动机的转换变化情况。当电动机稳定运行后，利用闪光测速仪记录频率与电动机实际转速的数值。 7、在I/O、CTL菜单组中改变以下参数； 参数工厂设定值本实验设定值TCC 2C 2C TCT TRN TRN RRS LI2 LI2 8、在合上S1按钮，电动机正转；断开S1按钮，电动机停止运行。

变频调速技术ACS6000概述

变频调速技术 现代工业生产过程中，各种设备的传动部件大都离不开电动机，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，以电动机类型分大致可分为直流调速与交流调速两种，而交流调速方式又可分为变极调速、改变转差率调速和变频调速等几种方式。 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 1. 交流变频调速的优异特性 (1) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。 (2) 调速范围较大，精度高。 (3) 起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。 (4) 变频器体积小，便于安装、调试、维修简便。 (5) 易于实现过程自动化。 (6) 必须有专用的变频电源，目前造价较高。 (7) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。 2. 与其它调速方法的比较 这里仅就交流变频调速系统与直流调速系统做一比较。 在直流调速系统中，由于直流电动机具有电刷和整流子，因而必须对其进行检查，电机安装环境受到限制。例如：不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用。此外，也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点： 第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW，还常制成双电枢形式，而交流电机单机容量却可以数倍于它。第二，直流电机由于受换向限制，其电枢电压最高只能做到一千多伏，而交流电机可做到6-10kV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的约束，其额定转速随电机额定功率而减小，一般仅为每分钟数百转

基于MTPA的永磁同步电动机矢量控制系统

基于MTPA的永磁同步电动机矢量控制系统 1 引言 永磁同步电动机由于自身结构的优点，再加上近年来永磁材料的发展，以及电力电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的应用越来越广泛。而对于凸极式永磁同步电动机，由于具有更高的功率密度和更好的动态性能，在实际应用中越来越受到人们的重视[1]。 高性能的永磁同步电动机控制系统主要采用的矢量控制。交流电机的矢量控制由德国学者blaschke在1971年提出，从而在理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题。该控制方法首先应用在感应电机上，但很快被移植到同步电机。事实上，在永磁同步电动机上更容易实现矢量控制。因为该类电机在矢量控制过程中不存在感应电机中的转差频率电流而且控制受参数(主要是转子参数)的影响也小。 永磁同步电动机的矢量控制从本质上讲，就是对定子电流在转子旋转坐标系(dq0坐标系)中的两个分量的控制。因为电机电磁转矩的大小取决于上述的两个定子电流分量。对于给定的输出转矩，可以有多个不同的d、q轴电流的控制组合。不同的组合将影响系统的效率、功率因数、电机端电压以及转矩输出能力，由此形成了各种永磁同步电动机的电流控制方法。[2]针对凸极式永磁同步

电动机的特点，本文采用最优转矩控制(mtpa)，并用一种更符合实际应用的方法进行实现，并进行了仿真验证。

图1 电流id、iq和转矩te关系曲线 2 永磁同步电动机的数学模型 首先，需要建立永磁同步电动机在转子旋转dq0坐标系下的数学模型，这种模型不仅可用于分析电机的稳态运行性能，还可以用于分析电机的暂态性能。 为建立永磁同步电机的dq0轴系数学模型，首先假设： (1)忽略电动机铁芯的饱和； (2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； (3)转子上没有阻尼绕组； (4)电动机的反电动势是正弦的。 这样，就得到永磁同步电动机dq0轴系下数学模型的电压、磁链和电磁转矩方程，分别如下所示：

同步电机变频调速

同步电机变频调速 历史上最早出现的是直流电动机19世纪末，出现了交流电和交流电动机为了改善功率因数，同步电动机应运而生。同步电动机也是一种交流电机。既可以做发电机用，也可做电动机用，过去一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机等。 最初的同步电动机只用于拖动恒速负载或用于改善功率因数的场合。在恒定频率下运行的大型同步电动机又存在着容易发生失步和振荡的危险，以及起动困难等问题。 因此，在没有变频电源的情况下，很难对同步电动机的转速进行控制。 同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的。只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。 采用电力电子装置实现电压-频率协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行不能调速的面貌。起动费事、重载时振荡或失步等问题也已不再是同步电动机广泛应用的障碍。 同步电机的特点与问题： 优点： （1）转速与电压频率严格同步； （2）功率因数高到1.0，甚至超前。 存在的问题： （1）起动困难； （2）重载时有振荡，甚至存在失步危险。 问题的根源： 供电电源频率固定不变 解决办法： 采用电压-频率协调控制 例如： 对于起动问题： 通过变频电源频率的平滑调节，使电机转速逐渐上升，实现软起动。 对于振荡和失步问题： 可采用频率闭环控制，同步转速可以跟着频率改变，于是就不会振荡和失步了。 同步电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。 下图给出了最常用的同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽

内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 图中用AX 、BY 、CZ 三个 在空间错开120电角度分布的线 圈代表三相对称交流绕组。 同步电机的运行方式： 同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机的突出优点：控制励磁来调节它的功率因数，可以使功率因数高到1.0，甚至超前。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 同步调速系统的特点： （1）交流电机旋转磁场的同步转速ω1与定子电源频率 f 1 有确定的关系 同步电动机的稳态转速等于同步转速，转差 ωs = 0。 （2）异步电动机的磁场仅靠定子供电产生，而同步电动机除定子磁动势外，转子侧还有独立的直流励磁，或者用永久磁钢励磁。 目前采用的直流励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。 （3）同步电动机的气隙有隐极与凸极之分。凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁线圈。如对水轮发电机来说，由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，发电机的极数就比较多，做成凸极式结构工艺上较为简单。另外，中小型同步电机多半也做成凸极式。 隐极式同步电机转子上没有凸出的磁极，气隙均匀。凸极式则不均匀，两轴的电感系 1 1p 2f n πω=

普通异步电机能否当变频电机使用

普通异步电机能否当变频电机使用 普通异步电动机都是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求 以下为变频器对电机的影响。 1、电动机的效率和温升的问题 不论哪种形式的变频器，在运行中均会产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。 据资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2U+1（U为调制比）。 高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝）耗。 因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。 除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小。 如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%~20%。 2、电动机绝缘强度问题 目前中小型变频器，不少是采用PWM的控制方式。 它的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。 另外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。 3、谐波电磁噪声与震动 普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。 变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。

变频调速电机的选型

变频调速电机的选型 变频调速电机一般均选择4级电机，基频工作点设计在50Hz,频率0-50HZ （转速0-1480r/min ）范围内电机作恒 转矩运行，频率50-100HZ （转速1480-2800r/min ）范围内电机作恒功率运行，整个调速范围为（0-2800r/min ），基本满足一般驱动设备的要求，其工作特性与直流调速电机相同，调速平滑稳定。如果在恒转矩调速范围内 要提高输出转矩，也可以选择6级或8级电机，但电机的体积相对要大一点。

由于变频调速电机的电磁设计运用了灵活的CAD设计软件，电机的基频设计点可以随时进 行调整，我们可以在计算机上精确的模拟电机在各基频点上的工作特性，由此也就扩大了电机的恒转矩调速范 围，根据电机的实际使用工况，我们可以在同一个机座号内把电机的功率做的更大，也可以在使用同一台变频 器的基础上将电机的输出转矩提的更高，以满足在各种工况条件下将电机的设计制造在最佳状态。变频调速电 机可以另外选配附加的转速编码器，可实现高精度转速、位置控制、快速动态特性响应的优点。也可配以电机 专用的直流（或交流）制动器以实现电机快速、有效、安全、可靠的制动性能。由于变频调速电机的基频可 调性设计，我们也可以制造出各种高速电机，在高速运行时保持恒转矩的特性，在一定程度上替代了原来的中 频电机，而且价格低廉。变频调速电机为三相交流同步或异步电动机，根据变频器的输出电源有三相380V 或三相220V,所以电机电源也有三相380V 或三相220V的不同区别，一般4KW以下的变频器才有三相220V可，由于变频电机是以电机的基频点 （或拐点）来划分不同的恒功率调速区和恒转矩调速区的，所以变频器基频点和变频电机基频点的设置都非常 重要。 同步变频与异步变频调速电机的区别 异步变频调速电机是由普通异步电机派生而来，由于要适应变频器输出电源的特性，电机在转子槽型，绝缘工艺，电磁 设计校核等作了很大的改动，特别是电机的通风散热，它在一般情况下附加了一个独立式强迫冷却风机，以适应电机在 低速运行时的高效散热和降低电机在高速运行时的风摩耗。变频器的输出一般显示电源的输出频率，转速输出显示为电 机的极数和电源输出频率的计算值，与异步电机的实际转速有很大区别，使用一般异步变频电动机时，由于异步电机的 转差率是由电机的制造工艺决定，故其离散性很大，并且负载的变化直接影响电机的转速，要精确控制电机的转速只能 采用光电编码器进行闭环控制，当单机控制时转速的精度由编码器的脉冲数决定，当多机控制时，多台电机的转速就无 法严格同步。这是异步电机先天所决定的。 同步变频调速电机的转子内镶有永磁体，当电机瞬间起动完毕后，电机转入正常运行，定子旋转磁场带动镶有永磁体的 转子进行同步运行，此时电机的转速根据电机的极数和电机输入电源频率形成严格的对应关系，转速不受负载和其他因 数影响。同样同步变频调速电机也附加了一个独立式强迫冷却风机，以适应电机在低速运行时的高效散热和降低电机在 高速运行时的风摩耗。由于电机的转速和电源频率的严格对应关系，使得电机的转速精度主要就取决于变频器输出电源 频率的精度，控制系统简单，对一台变频器控制多台电机实现多台电机的转速一致，也不需要昂贵的光学编码器进行闭 环控制。 1、咼效节能 3~10 2、可精确调速 3、高功率因数与异步变频调速电机相比，咼效节能。冋规格相比，该系列电机效率比异步变频电机效率咼个百分点。以1.5kW为利，两者效率差近7个百分点； 与异步变频系统相比，无需编码器即可进行准确的速度控制； 既可减少无功能量的消耗，又能降低变压器的容量 TYP变频调速永磁同步电机具有的三大优点:

最新汇川变频器在设备同步控制上的应用教学内容

汇川变频器在皮带机同步控制上的应用 一. 系统配置 皮带同步采用汇川变频器控制,有四种方法实现: 1. 采用MD320+MD320(功率根据机器配置)系列变频器分别 控制主从电动机,通过电气比例控制+下垂控制实现同步 2. 采用两台MD320(功率根据机器配置)的控制方案,利用 MD320内置PID控制同步; 3. 采用MD320+MD320+PG卡(功率根据机器配置)的控制方 案控制同步, MD320控制主电机工作在速度模 式,MD320+PG卡控制从电机工作在力矩控制模式. 4.采用MD380M+MD380M(功率根据机器配置) 系列变频器 分别控制主从电动机,主机采用开环矢量速度模式,从机变频采 用开环转矩跟随模式. 二.系统概述 在生产线的多传动系统中,往往采用多电机驱动同一负载,根据涂装工艺的要求,各部份之间要求达到线速度比例协调.高精度,可靠地保证这个比例系数运行是保证产品质量,确保生产正常运行的重要条件.传统的开环同步控制已不能满足要求,要在任何时候保证这种速度比例关系,就要求这种比例协调应有微调功能,不应在运行过程中出现明显的滞后现象.下面将三种方案分别加以说明:

1. 主电机采用MD320从电机采用MD320且都为速度模式: 开环控制时根据机械传动比算出满足同步是主从电机的 速度关系,然后将主变频的模拟输出进行比例运算后给从变 频器,再结合下垂控制功能,实现同步控制.这种控制方式优 点: 对变频器功能要求不高,控制简单,成本低; 缺点:比例同步精度低,但机械传动精度要求高,而随着机 械的磨损,同步精度就无法保证. 参数配置： 1.变频器工作在V/F控制模式(F1组参数需正确设置). 2.主机配置参数如下： F0-01=0：端子控制方式 F0-02=3：频率源选择AI1 F0-05=40：主机加速时间 F0-06=40：主机减速时间 F0-09=1：主机启动 F0-11=9：故障复位 F0-12=11：外部故障输入 3.从机配置参数如下： F0-02=1端子控制方式

变频器三相异步电动机控制(二)

三相异步电动机控制(二) 一.实验目的: 1.学会用变频器和PLC联机实现三相异步电动机正反停 及点动控制. 2.了解PLC程序的调试过程. 二.实验电路: 二.实验过程: 1.控制要求: 按下启动按钮后,电机以15Hz，对应的转速旋转10s，再以-20Hz对应的转速旋转20s,如此循环，直到按下停止按钮后停止,点动的频率都为10Hz. 2.变频器调试： （1）快速调速：

P0003=3 P0304=380V P0335=0 P1121=10s P0010=1 P0305=6.4A P0700=2 P1135=5s P0100=0 P0307=2.2KW P1000=3 P1300=0 P0205=0 P0308= 0.82 P1080=0Hz P1500=0 P0300=1 P0310=50Hz P1082=50Hz P1910=0 P0311=1425Hmin,P1120=10s,P3900=1 (2)参数设置： P003=3,P701=16,P702=16,P703=10,P704=11, P1001=15Hz , P1002=-20Hz,P1058=10Hz, P1059=10Hz 备注(红色联动,蓝色点动) 3.PLC调试： （1）编程

（2）保存 （3）编译 （4）下载 （5）监控没 4.联机调试。 备注(程序中联动正反停控制不能加互锁但要有自锁,在点动中要加互锁;如果把5#,6#设为点动,7#,8#设为联动此时参数应改为:P0003=3,P701=10,P702=11,P703=16,P704=16,P1003=1 5Hz,P1004=-20Hz,P1058=10Hz,P1059=10Hz)程序也相应的变化下。