江门西门子变频器代理商 保证原装正品

 (a)电路；(b)波形

    在0～t8期间，正组晶闸管VT1、VT3加有触发脉冲，VT1在交流电压正半周时触发导通，VT3在交流电压负半周时触发导通，结果在负载上得到Uo1电压为正电压。

    在t8～t16期间，反组晶闸管VT2、VT4加有触发脉冲，VT2在交流电压正半周时触发导通，VT4在交流电压负半周时触发导通，结果在负载上得到Uo1电压为负电压。

    在0～t16期间，负载上的电压Uo1极性出现变化，这种极性变化的电压即为交流电压。如果让触发脉冲的α角按一定的规律改变，会使负载上的电压有效值呈正弦波状变化，如图3-32 (b) Uo2电压所示。如果图3-32电路的输入交流电压Ui的频率为50Hz，不难看出，负载上得到电压Uo的频率为50/4=12.5Hz。

    (2)三相输入型单相交-交变频电路。图3-33 (a)是一种典型三相输入型单相交-交变频电路，它主要由正桥P和负桥N两部分组成，正桥工作时为负载R提供正半周电流，负桥工作时为负载提供负半周电流，图3-33 (b)为图3-33 (a)的简化图，三斜线表示三相输入。

    当三相交流电压Ua、Ub、Uc输入电路时，采用合适的触发脉冲控制正桥和负桥晶闸管的导通，会在负载R上得到图3-33 (c)所示的Uo电压（阴影面积部分），其有效值相当一个虚线所示的频率很低的正弦波交流电压。

信调速既可实现无级调速，也可实现自动控制，应用灵活方便。S7-300/400 PLC与MM440变频器可进行USS和PROFIBUS通信。MM440变频器也只能作PROFIBUS-DP从站，不能作PROFIBUS-DP主站，而且MM440变频器用做从站时要配置通信模板。

    ①1套 STEP 7   V5.4SP4。

    ②1台MM440变频器（含PROFIBUS模板）。

    ③1台CPU 314C-2DP。

    ④1台电动机。

    ⑤1根编程电缆（或者CP5611卡）。

    ⑥1根PROFIBUS屏蔽双绞线。

    ⑦1台HMI。

    硬件配置如图8-16所示。

德国的3相50Hz电网和单相162/3Hz铁路网间的电力变换使用100MVA背靠背变频器(见图10-58)。IGCT串联简单又可靠，其技术构想很快为人们所接受。1996年7月完成了试运，1996年9月整套装置正式投入运行。

    以VSC（电压型变频器）为基础的铁路变频器技术雏形已经在瑞士联邦铁路( SBB)的两台20MVA的变频器上连续运行。在拖动的装置以普通串联GTO技术为基础。

    为用于100MVA的变流器，进行了下述技术革新：

    (1)具有低感外壳的**代IGCT。

    (2)6只IGCT的串联。

    (3)低电感大功率IGCT逆变器。

    (4)无快速熔断器大功率IGCT逆变器。

    用于100MVA变频器的大功率逆变器模块，包含多种技术革新(IGCT、串联、新式低感逆变器设计)。因此，在开发初期，就应用了新型的电力电子验证方法。

    为满足用户需要，以VSC为基础的变频器采用如下技术方案：

    (1)3相50Hz侧的变频器以普通的反关联12脉冲品闸管桥为基础。

    (2)采用谐波滤波器，将50Hz电网的干扰减至规定的水平。

采用串联IGCT的100MVA变频器

    图10-58    采用串联IGCT的100MVA变频器

    (3)晶闸管变流器直接馈入10kV直流中间电路。其中，为消除由单相16?Hz电网产生的功率波动，加装了33?Hz的滤波器。

    (4)路网侧的IGCT逆变器由288只IGCT构成。按N=4+2方式排列成24个无快熔模块。双相桥模块接至绕组的变压器线圈。路网侧变压器的12组线圈构成一个25级的逆变器。这种多级原理使路网侧的IGCT逆变器能不需要滤波器运行(见图10-59)。

 16?Hz路网侧逆变器的电压与电流百分比（已由短路阻抗平波）

    图10-59    16?Hz路网侧逆变器的电压与电流百分比（已由短路阻抗平波）

    (5)总共24只IGCT的组成四组直流电压斩波器。

    应用IGCT技术的**台100MVA装置于1996年中期投入商业营运。迄今，运行情况良好。该装置共有300多只IGCT，其中只有1只因发光二极管的接触问题而损坏。IGCT技术的预期高可靠性指标从此得到了证实(每IGCT位置500FIT)。

    由于串联有冗余的IGCT器件减少了电压应力，由此形成了装置的高可靠性。将来，无吸收运行还能进一步减少部件数量从而进一步提高可靠性。

    单只IGCT的高可靠性是重要的技术基础，IGCT具有的这种高可靠性，以及将关断器件串联来实现变频器的冗余设计，二者结合是未来电力变频器的支柱技术，对新型FACTS（柔性变流输电系统）和民用电力市场来说尤为如此。

    图10-35    12脉波二极管整流的SIMOVERT MV装置

    *二种采用可选的24脉冲二极管整流器，输出变压器应有四个次级，24只二极管。它适用于要求反馈电网谐波特别少，干扰特别低的场合，但是价格会昂贵些。

    *三种采用有源前端的AFE高性能三电平PWM有源变流器。它可提供四象限运行。不仅可实现cosφ=1.0，而且可对同*路上其他负载进行无功补偿。若具有输入滤波器的AFE有源前端整流器，几乎可以不向电网反馈谐波电流。当然，这种采用AFE高动态性能的SIMOVERT MV装置，控制线路复杂，价格昂贵，一般情况不采用。

    SIMOVERT MV装置三相逆变器采用三电平PWM技术，可获得优良的输出电压特性，以及谐波分量小的正弦的电流波形，使电动机有较佳的转矩特性，降低电动机损耗。电力电子器件采用全新的HV-IGBT技术，使装置的结构简单紧凑，不需要缓冲电路，可靠性大大提高。

    日本富士公司的3.3kV/1250/1875/2500kVA中压变频器采用了12脉波三电平方案，如图10-36所示。

12脉冲三电平中压变频器

    图10-36    12脉冲三电平中压变频器

    (a)电路；(b)回路；(c)输出波形

(1) PC923和PC929芯片介绍。PC923是一种光电耦合驱动器，其内部结构如图5-15所示，当2、3脚之间加高电平时，输出端的三极管VT1导通，5脚与6脚相通，当2、3脚之间为低电平时，输出端的三极管VT2导通，6脚与7脚相通。PC923允许输入电流范围为5~20mA，较大输出电流为±0. 4A，输入与输出光电隔离较大为5000V，电源允许范围为15～30V。

PC923芯片内部结构

    图5-15    PC923芯片内部结构

    PC929也是一种光电耦合驱动器，内部不但有光电耦合器和输出放大器，还带有IGBT保护电路。PC929内部结构如图5-16所示，其输入输出关系见表5-2，例如当IF端输入为ON（即3、2脚之间为高电平，光电耦合器导通）时，如果C端输入为高电平，则输出端的三极管VT1导通，11脚与12脚相通，V o2端输出高电平，FS端输出为高电平。

PC929芯片内部结构

    图5-16    PC929芯片内部结构

    表5-2    PC929输入输出关系

PC929输入输出关系

    (2)由PC923和PC929构成的驱动电路分析。图5-17是由PC923和PC929构成的U相驱动电路，用来驱动U相上、下臂IGBT，另外该电路还采用IGBT保护电路。

    1)驱动电路工作原理。开关变压器TC2二次绕组上的感应电动势经整流二极管VD15对C13、C14充得28V电压，该电压由R22、VZD1分成18V和10V，以R22、VZD1连接点为0V，则R22上端电压为+18V，VZD1下端电压为-10V，+18V送到PC2 (PC923)的8脚(Vcc)，-10V电压送到PC2的7脚(GND)。在变频器正常工作时，CPU会送U+相脉冲到PC2的2脚，当脉冲低电平来时，PC2输入为ON（光电耦合器导通），5、6脚内部的三极管导通，+18V电压→PC2的5脚→PC2内部三极管VT1→PC2的6脚→R21降压→VT3、VT4的基较，VT3导通，+18V电压经VT3、R27送到上桥臂IGBT的G较，IGBT的E较接VZD1的负极，E较电压为0V，故上桥臂的IGBT因UGE电压为正电压而导通。

    在CPU送到低电平U-脉冲到PC2时，会送高电平U脉冲到PC3的2脚，PC3输入为OFF，PC3的11、10脚内部的三极管VT6导通，-10V电压→PC3的10脚→VT6→PC3的11脚→R95降压→VT8、VT9的基较，VT9导通，下桥臂IGBT的G较通过R101、VT9接-10V，IGBT的E较接VZD2的负极，E较电压为0V，故下桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

    1)驱动电路工作原理。开关变压器T1二次绕组L11上的感应电动势经整流二极管VD54对C27、C28充得24. 5V电压，该电压由R108、VS49分成15V和9.5V，以R108、VS49的连接点为0V，则R108上端电压为+15V，VS49下端电压为-9. 5V，+15V送到U14 (TLP250)的8脚(Vcc)，-9. 5V电压送到U14的5脚(GND)。在变频器正常工作时，CPU会送U相脉冲到U14的2、3脚，当脉冲高电平来时，U14的8、7脚内部的三极管导通，+15V电压→U14的8脚→U14内部三极管→U14的7脚→R119、R106降压→VT26、VT27的基较，VT26导通，+15V电压经VT26、R166送到上桥臂IGBT的G较，而IGBT的E较接VS49的负端，E较电压为0V，故上桥臂的IGBT因UGE电压为正电压而导通。

    当CPU送到U14的2、3脚的U+脉冲为高电平时，送到U19的2、3脚的U脉冲则为低电平，U19的7、5脚内部的三极管导通，-9.5V电压→U19的5脚→U19内部三极管→U19的7脚→R171、R163降压→VT31、VT32的基较，VT32导通，下桥臂IGBT的G较通过R168、VT32接-9.5V，而IGBT的E较接VS65的负端，E较电压为0V，故下桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

    2)保护电路。U13 (TLP750)、VT24、VS46、VD45、VD47等元件构成上桥臂IGBT保护电路。

    当上桥臂IGBT正常导通时，其C、E较之间压降很低（约2V左右），VD45正极电压也较低，不足于击穿稳压二极管VS46，保护电路不工作。如果上桥臂IGBT出现过流情况，IGBT的C、E较之间的压降增大，VD45正极电压升高，如果电压大于9V，稳压二极管VS46会被击穿，有电流流过VT24的发射结，VT24导通，一方面二极管VD48导通，VD48正极电压接近0V，VT26因基较电压接近0V而由导通转为截止，上桥臂IGBT失去G较电压而截止，从而避免IGBT因电流过大而烧坏，另一方面VT24导通使U13内部光电耦合器导通，U13的6、5脚内部接通，6脚输出低电平，该电平作为GF/OC（接地/过流）信号去CPU。在上桥臂IGBT截止期间，IGBT的压降也很大，但VD45正极电压不会因此上升，这是因为此期间U14的7脚输出电压为-9. 5V，VD47导通，将VD45正极电压拉低，稳压二极管VS46无法被击穿，即保护电路在IGBT截止期间不工作。

  驱动电路基本工作原理说明图

    开关变压器T1二次绕组上的感应电动势经VD1对C1、C2充电，在C1、C2两端充得22. 5V电压，稳压二极管VS1的稳压值为7.5V，VS1两端电压维持7.5V不变（**过该值VS1会反向导通），电阻R两端电压则为15V，a、b、c点电压关系为Ua>Ub>Uc，如果将b点电位当作0V，那么a点电压为+15V，c点电压为-7.5V。在电路工作时，CPU产生的驱动脉冲送到驱动芯片内部，当脉冲高电平来时，驱动芯片内部等效开关接“1”，a点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，IGBT的G、E之间电压UGE=+15V，正电压UGE使IGBT导通，当脉冲低电平来时，驱动芯片内部等效开关接“2”，c点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，故IGBT的G、E之间的UGE=-7. 5V，负电压UGE可以有效地使IGBT截止。

    从理论上讲，IGBT的UGE=0V时就能截止，但实际上IGBT的G、E较之间存在结电容，当正驱动脉冲加到IGBT的G较时，正的UCE电压会对结电容存得一定电压，正驱动脉冲过后，结电容上的电压使G较仍**E较，IGBT会继续导通，这时如果送负驱动脉冲到IGBT的G较，可以*中和结电容上的电荷而让IGBT由导通转为截止。

驱动电路基本工作原理说明图

    开关变压器T1二次绕组上的感应电动势经VD1对C1、C2充电，在C1、C2两端充得22. 5V电压，稳压二极管VS1的稳压值为7.5V，VS1两端电压维持7.5V不变（**过该值VS1会反向导通），电阻R两端电压则为15V，a、b、c点电压关系为Ua>Ub>Uc，如果将b点电位当作0V，那么a点电压为+15V，c点电压为-7.5V。在电路工作时，CPU产生的驱动脉冲送到驱动芯片内部，当脉冲高电平来时，驱动芯片内部等效开关接“1”，a点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，IGBT的G、E之间电压UGE=+15V，正电压UGE使IGBT导通，当脉冲低电平来时，驱动芯片内部等效开关接“2”，c点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，故IGBT的G、E之间的UGE=-7. 5V，负电压UGE可以有效地使IGBT截止。

    从理论上讲，IGBT的UGE=0V时就能截止，但实际上IGBT的G、E较之间存在结电容，当正驱动脉冲加到IGBT的G较时，正的UCE电压会对结电容存得一定电压，正驱动脉冲过后，结电容上的电压使G较仍**E较，IGBT会继续导通，这时如果送负驱动脉冲到IGBT的G较，可以*中和结电容上的电荷而让IGBT由导通转为截止。

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变频器的几种故障，

优点：一、控制电机的启动电流

　　当电机通过工频直接启动时，它将会产生7至8倍的电机额定电流，这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(也可适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，西门子变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户较直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。

　　二、启动时需要的功率更低

　　电机功率与电流和电压的乘积成正比,那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大**变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电系统已经达到了较高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响。如果采用变频器进行电机起停,就不会产生类似的问题。

　　三、降低电力线路电压波动

　　在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如PC机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能较大程度上消除电压下降。

　　四、可调的运行速度

　　运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程*改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。

　　五、可控的加速功能

　　西门子变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行均匀地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。

改变频率 关键词： 变频器、控制方式、工作原理 近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。如何选择性能好的变频其应用到工业控制中，是我们专业技术人员共同追求的目标。下面结合作者的实际经验谈谈变频器的工作原理和控制方式： 1 变频器的工作原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n＝60 f(1－s)/p (1) 式中n———异步电动机的转速； f———异步电动机的频率； s———电动机转差率； p———电动机较对数。 由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 2变频器控制方式 低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。 2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式 其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着，使输出较大转矩减小。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