上海西门子工业电源一级供应商
浔之漫智控技术（上海）有限公司（w）
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1.3 变频器的工作原理
1.3.1 交-直-交变换技术片，它通过地址总线、数据总线、控制总线与存储器、I/O接口相连，其主要作用是执行系统控制程序，从输入接口读取各开关状态，根据梯形图程序进行逻辑处理，并将处理结果输出到输出接口。PLC的输出电路有共点式、分组式、隔离式之别。输出只有一个公共端子的称为共点式；分组式是将输出端子分成若干组，每组共用一个公共端子；隔离式是各输出点具有单独的端子，点与点之间互相隔离，可各自使用独立的电源。
（2）存储器。可编程控制器的存储器是用来存储数据或程序的。存储器中的程序包括系统程序和应用程序。梯形图程序属于应用程序。系统程序用来管理和控制系统的运行，解释执行应用程序。系统程序存储在只读存储器ROM中，应用程序一般存放在电可擦除的EEPROM型存储器中。EEPROM是非易失性的，但是可以用编程器对它编程。新型PLC系列产品中通常采用快闪（FLASH）存储器保存应用程序。
（3）输入、输出接口。输入、输出接口是可编程控制器与外界连接的接囗，根据实际工作情况，可选用不同的电路结构。
① 输入接口电路。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等传来的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器等传来的模拟量输入信号。
电网的电压和频率是固定的。在我国，低压电网的电压为380 V、频率为50 Hz，这是不能变的。要想得到电压和频率都能调节的电源，只能从另一种能源变过来，即直流电。因此，交-直-交变频器的工作可分为两个基本过程。1．交-直变换过程
就是先把不可调的电网的三相（或单相）交流电经整流桥整流成直流电。2．直-交变换过程
就是反过来又把直流电“逆变”成电压和频率都任意可调的三相交流电，交
1.2.3 变频器的应用1．主要应用行业
如今变频器已经在各行各业得到了广泛的应用，但主要的应用行业是纺织、冶金、石化、电梯、供水、电力、油田、市政、塑料、印刷、建材、起重和造纸，其他行业也有很多应用。2．变频器在节能方面的应用
变频器的产生主要是实现对交流电动机的无极调速，但由于全球能源供求矛盾日益突出，其节能效果越来越受到重视。变频器在风机和水泵的应用中，节能效果尤其明显，因此多数变频器厂家都生产风机、水泵专用的变频器。
（1）风机、泵类的123定律
1）风机、水泵的流量与电动机转速的一次方成正比。
2）风机、水泵的扬程（压头）与电动机转速的二次方成正比。
3）风机、水泵的轴功率与转速的三次方成正比。扬程：是指水泵能够扬水的高
变频器发展到，已经研制了多种适合不同用途的变频器，以下详细介绍变频器的分类。1．按变换的环节分类电压型变频器。电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容，负载的无功功率将由它来缓冲，直流电压比较平稳，直流电源内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器，常用于负载电压变化较大的场合，这种变压器应用广泛。
2）电流型变频器。电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感作为储能环节，缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，由于该直流内阻较大，故称电流源型（电流型）变频器。电流型变频器的特点（优点）是能扼制负载电流频繁而急剧的变化，常用于负载电流变化较大的场合。3．按照用途分类
可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。4．按变频器调压方法分类
1）交-直-交变频器。即先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流逆变成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。
2）交-交变频器。即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器。主要用于大功率（500kW以上）低速交流传动系统中，目前已经在轧机、鼓风机、破碎机、球磨机和卷扬机等设备中应用。这种变频器既可用于异步电动机，也可以用于同步电动机的调速控制。
（2）第二阶段：矢量控制
20世纪70年代，德国人F.Blaschke首先提出矢量控制模型。矢量控制实现的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。目前，国内有超过200多家变频器生产厂家，以森兰、汇川、英威腾为代表，技术水平较接近世界先进水平，但总市场份额只有10%左右。我国国产变频器的生产，主要是交流380 V的中小型变频器，且大部分产品为低压，而高压大功率产品则很少，能够研制、生产并提供服务的高压变频器厂商更少，不过是少数几个具备科研能力或资金实力强的企业。并且在技术方面，更是仅少数企业采用U/f控制方式，对中、高压电动机进行变频调速改造。我国高压变频器的品种和性能还处于发展的初级阶段，仍需大量从国外进口。3．变频器的发展趋势
随着节约环保型社会发展模式的提出，人们开始更多地关注起生活的环境品质。节能型、低噪声变频器，是今后一段时间发展的一个总趋势。我国变频器的生产商家虽然不少，但是缺少统一的、具体的规范标准，使得产品差异性较大。且大部分采用了U/f控制和电压矢量控制，其精度较低，动态性能也不高，稳定性能较差，这些方面与国外同等产品相比有一定的差距。就变频器设备来说，其发展趋势主要表现在以下方面。
1）变频器将朝着高压大功率和低压小功率、小型化、轻型化的方向发展。
2）工业高压大功率变频器，民用低压中小功率变频器潜力巨大。
（3）第三阶段：直接转矩控制
直接转矩控制系统（Direct Torque Control，DTC）是在20世纪80年代中期继矢量控制技术之后发展起来的一种高性能异步电动机变频调速系统。
不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应速度快、控制结构简单等优点，它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题。直接转矩控制技术的主要问题是低速时转矩脉动大，其低速性能还
生产中，大量的生产机械并不需要连续平滑调速，只需要几种特定的转速，如只要求几种转速的有级变速的小功率机械，且对起动性能要求不高，一般只在空载或轻载起动可选用变级变速电动机（双速、三速、四速）。
特点：体积大、结构简单；有级调速，调速范围小，大传动比是4；用于中小机床，替代齿轮箱，如早期的镗床。这种调速方式的使用在减少。
（5）定子电源的变频调速
1）恒转矩调速。一般变频调速采用恒转矩调速，即希望大转矩保持为恒值
4）转子电流在旋转磁场中产生力，形成电磁转矩，电动机就转动起来了。
电动机的转速达不到旋转磁场的转速，否则，就不能切割磁力线，就没有感应电势，电动机就停下来了。转子转速与同步转速不一样，差那么一些，称之为异步。
设同步转速为no，电动机的转速为n，则转速差为no-n。
电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率s，s是分析异步为高频噪声电流提供了一个低阻抗路径使其返回到干扰源。这样绝大部分的高频漏电流通过滤波器流回变频器内，而电源中的高频干扰就会大大减小。
除标准配置进线滤波器外，变频器电源模块（整流单元）中也内含EMC滤波器，可以使高频漏电流在电源模块位置就流回变频器，使电源受到的高频干扰进一步减小。
变压器一次侧不接地，也是为了防止电磁干扰。如果变压器一次侧也接地，高频漏电流会流入变压器一次侧的中性点，从而影响连接到此变绕线式异步电动机的转子绕组同定子绕组一样，也是三相的；它联成星形。每相的始端连接在三个铜制的滑环上，滑环固定在转轴上。环与环、环与转轴都互相绝缘。在环上弹簧压着碳质电刷。以后就会知道，起动电阻和调速电阻是借助于电刷同滑环和转子绕组连接的。通常就是根据绕线式异步电动机具有三个滑环的构造特点来辨认它的。3．电动机的旋转原理