电梯通用变频器的工作原理.doc

能源反馈型电梯变频器能耗制动型电梯变频器交流异步电动机变频调速原理：变频器是运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目前使用的变频器重要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供应电动机变频器重要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微解决单元等构成的    交-直部分整流电路：由VD1-VD6六个整流二极管构成不可控全波整流桥对于380V的额定电源，一般二极管反向耐压值应选1200V，二极管的正向电流为电机额定电流的1.414-2倍二）变频器元件作用电容C1：是吸取电容,整流电路输出是脉动的直流电压，必须加以滤波，变压器是一种常用的电气设备， 可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以变化交流电的数值及变换阻抗或变化相位压敏电阻：有三个作用,一过电压保护,二耐雷击规定,三安规测试需要.热敏电阻：过热保护霍尔:安装在UVW的其中二相,用于检测输出电流值选用时额定电流约为电机额定电流的2倍左右。

充电电阻：作用是避免开机上电瞬间电容对地短路，烧坏储能电容开机前电容二端的电压为 0V；因此在上电（开机）的瞬间电容对地为短路状态如果不加充电电阻在整流桥与电解电容之间，则相称于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉一般而言变频器的功率越大，充电电阻越小充电电阻的选择范畴一般为：10-300Ω储能电容：又叫电解电容，在充电电路中重要作用为储能和滤波PN端的电压电压工作范畴一般在 430VDC～700VDC 之间，而一般的高压电容都在 400VDC左右，为了满足耐压需要就必须是二个400VDC的电容串起来作800VDC容量选择≥60uf/A均压电阻：避免由于储能电容电压的不均烧坏储能电容；由于二个电解电容不也许做成完全一致，这样每个电容上所承受的电压就也许不同，承受电压高的发热严重（电容里面有等效串联电阻）或超过耐压值而损坏 C2电容;吸取电容,重要作用为吸取IGBT的过流与过压能量2）直-交部分 VT1-VT6逆变管（IGBT绝缘栅双极型功率管）：构成逆变电路的重要器件，也是变频器的核心元件把直流电逆变频率，幅值都可调的交流电VT1-VT6是续流二极：作用是把在电动机在制动过程中将再生电流返回直流电提供通道并为逆变管VT1-VT6在交替导通和截止的换相过程中，提供通道。

3）控制部分:电源板、驱动板、控制板（CPU板）电源板：开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路、检测电路及电扇等提供低压电源， 开关电源提供的低压电源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附属电路、控制电路、显示面板等提供电源驱动板：重要是将CPU生成的PWM脉冲经驱动电路产生符合规定的驱动信号鼓励IGBT输出电压控制板（CPU板）：也叫CPU板相称人的大脑，解决多种信号以及控制程序等部分       [注:再次整流（直流变交流）--->更贴切的叫法是 逆变!在这里感谢蔡工给我们编辑们提的意见!也欢迎人们多给我们编辑组提出更多珍贵的意见和建议!mym(.08.23) ]（三）电机的旋转速度为什么可以自由地变化？       *1: r/min        电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表达为rpm.       例如：2极电机 50Hz 3000 [r/min]       4极电机 50Hz 1500 [r/min]    　　　　       $电机的旋转速度同频率成比例       本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机 感应式交流电机（后来简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。

　　 由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的由于该极数值不是一种持续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），因此一般不适和通过变化该值来调节电机的速度       此外，频率可以在电机的外面调节后再供应电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制       因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备       n = 60f/p       n: 同步速度       f: 电源频率       p: 电机极对数    　　       $ 变化频率和电压是最优的电机控制措施       如果仅变化频率而不变化电压，频率减少时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机也许被烧坏因此变频器在变化频率的同步必须要同步变化电压       输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增长，最高只能是等于电机的额定电压       例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz变化到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V变化到约200V    　　       2. 当电机的旋转速度（频率）变化时，其输出转矩会如何？       *1: 工频电源       由电网提供的动力电源（商用电源）（四） 起动电流       当电机开始运转时，变频器的输出电流       ------变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要不不小于直接用工频电源驱动------       电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱某些。

工频直接起动会产生一种大的起动电流而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，因此电机起动电流和冲击要小些       一般，电机产生的转矩要随频率的减小（速度减少）而减小减小的实际数据在有的变频器手册中会给出阐明       通过使用磁通矢量控制的变频器，将改善电机低速时转矩的局限性，甚至在低速区电机也可输出足够的转矩    　　（五）当变频器调速到不小于50Hz频率时，电机的输出转矩将减少-       一般的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范畴内给出的因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)       变频器输出频率不小于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降       当电机以不小于50Hz频率速度运营时，电机负载的大小必须要予以考虑，以避免电机输出转矩的局限性       举例，电机在100Hz时产生的转矩大概要减少到50Hz时产生转矩的1/2       因此在额定频率之上的调速称为恒功率调速. (P=Ue*Ie)     　　（六）变频器50Hz以上的应用状况       人们懂得, 对一种特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的.       如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上       当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 因此我们称之为恒功率调速.       这时的转矩状况如何呢?       由于P=wT (w:角速度, T:转矩). 由于P不变, w增长了, 因此转矩会相应减小.　　       我们还可以再换一种角度来看:       电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)       可以看出, U,I不变时, E也不变.       而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 因此当f由50-->60Hz时, X会相应减小        对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.       同步, 不不小于50Hz时, 由于I*R很小, 因此U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么一般用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变-->最大转矩不变)       结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增长时, 电机的输出转矩会减小.　　　　（七）其她和输出转矩有关的因素       发热和散热能力决定变频器的输出电流能力，从而影响变频器的输出转矩能力。

       载波频率: 一般变频器所标的额定电流都是以最高载波频率, 最高环境温度下能保证持续输出的数值. 减少载波频率, 电机的电流不会受到影响但元器件的发热会减小       环境温度：就象不会由于检测到周边温度比较低时就增大变频器保护电流值.       海拔高度: 海拔高度增长, 对散热和绝缘性能均有影响.一般1000m如下可以不考虑. 以上每1000米降容5%就可以了.（八）矢量控制是如何改善电机的输出转矩能力的？       *1: 转矩提高       此功能增长变频器的输出电压（重要是低频时），以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失，从而改善电机的输出转矩　　       $ 改善电机低速输出转矩局限性的技术       使用"矢量控制"，可以使电机在低速,如(无速度传感器时)1Hz（对4极电机，其转速大概为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大概为额定转矩的150％）       对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的减少而相对增长，这就导致由于励磁局限性，而使电机不能获得足够的旋转力为了补偿这个局限性，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度减少而引起的电压降。

变频器的这个功能叫做"转矩提高"（*1）       转矩提高功能是提高变频器的输出电压然而虽然提高诸多输出电压，电机转矩并不能和其电流相相应的提高 由于电机电流涉及电机产生的转矩分量和其他分量（如励磁分量）       "矢量控制"把电机的电流值进行分派，从而拟定产生转矩的电机电流分量和其他电流分量（如励磁分量）的数值       "矢量控制"可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增长电流的状况下，容许电机产出大的转矩此功能对改善电机低速时温升也有效       变频器基本原理知识       1.变频器基本       1: VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为变化电压和变化频率，也就是人们所说的变压变频           2: CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频           我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95％左右。

           无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的原则，如国内大陆规定，直接顾客单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其他国家的电源电压和频率也许于国内的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，原则的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电           一般，把电压和频率固定不变的工频。