变频器论文(精选5篇)

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变频器论文范文第1篇

论文摘要：目前我们日常所使用的一些带有或使用变频器驱动系统的设备都会产生大量的高次谐波，这种严重的电磁辐射是我们平时用肉眼看不到的隐形杀手，无论是对我们的身体健康，还是对精密仪器的使用，它都有严重的危害性，而且影响深远。

变频器是运动控制系统中的功率变换器。目前的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是驱

动的交流化、功率变换器的高频化、控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，因提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。

变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。变频器的发展水平是由电力电子技术、电机控制方式以及自动化控制水平三个方面决定的。当前竞争的焦点在于高压变频器的研究开发生产方面。

随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而且厂家仍在不断地提高可靠性，为实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。辨别变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网的谐波污染和输入功率因数；最后还要看本身的能量损耗（即效率）。这里仅以量大面广的交—直—交变频器为例，阐述其发展趋势：主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。

在变频器主电路的拓扑结构方面。变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害。

脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。

交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是快速系统，特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大量信息。

近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的内核，配以电机控制所需的功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电机控制器，价格大大降低、体积缩小、结构紧凑、使用便捷、可靠性提高。

在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU（微处理器）来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上首枚DSP芯片诞生了。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。

变频器论文范文第2篇

变频器过电压主要是指其中间直流回路过电压，中间直流回路过电压主要危害在于：（1）引起电动机磁路饱和。对于电动机来说，电压主过高必然使电机铁芯磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从面引起电机温升过高；（2）损害电动机绝缘。中间直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响；（3）对中间直流回路滤波电容器寿命有直接影响，严重时会引起电容器爆裂。因而变频器厂家一般将中间直流回路过电压值限定在DC800V左右，一旦其电压超过限定值，变频器将按限定要求跳闸保护。

二、产生变频器过电压的原因

1.过电压的原因

一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面：

（1）来自电源输入侧的过电压

通常情况下的电源电压为380V，允许误差为-5%-+10%，经三相桥式全波整流后中间直流的峰值为591V，个别情况下电源线电压达到450V，其峰值电压也只有636V，并不算很高，一般电源电压不会使变频器因过电压跳闸。电源输入侧的过电压主要是指电源侧的冲击过电压，如雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，主要特点是电压变化率dv/dt和幅值都很大。

（2）来自负载侧的过电压

主要是指由于某种原因使电动机处于再生发电状态时，即电机处于实际转速比变频频率决定的同步转速高的状态，负载的传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的6个续流二极管回馈到变频器的中间直流回路中。此时的逆变器处于整流状态，如果变频器中没采取消耗这些能量的措施，这些能量将会导致中间直流回路的电容器的电压上升。达到限值即行跳闸。

2.从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因

从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下：

（1）变频器减速时间参数设定相对较小及未使用变频器减速过电压自处理功能。当变频器拖动大惯性负载时，其减速时间设定的比较小，在减速过程中，变频器输出频率下降的速度比较快，而负载惯性比较大，靠本身阻力减速比较慢，使负载拖动电动机的转速比变频器输出的频率所对应的转速还要高，电动机处于发电状态，而变频器没有能量处理单元或其作用有限，因而导致变频器中间直流回路电压升高，超出保护值，就会出现过电压跳闸故障。

大多数变频器为了避免跳闸，专门设置了减速过电压的自处理功能，如果在减速过程中，直流电压超过了设定的电压上限值，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速。如果减速时间设定不合适，又没有利用减速过电压的自处理功能，就可能出现此类故障。

（2）工艺要求在限定时间内减速至规定频率或停止运行。工艺流程限定了负载的减速时间，合理设定相关参数也不能减缓这一故障，系统也没有采取处理多余能量的措施，必然会引发过压跳闸故障。

（3）当电动机所传动的位能负载下放时，电动机将处于再生发电制动状态。位能负载下降过快，过多回馈能量超过中间直流回路及其能量处理单元的承受能力，过电压故障也会发生。

（4）变频器负载突降。变频器负载突降会使负载的转速明显上升，使负载电机进入再生发电状态，从负载侧向变频器中间直流回路回馈能量，短时间内能量的集中回馈，可能会中间直流回路及其能量处理单元的承受能力引发过电压故障。

（5）多个电机拖动同一个负载时，也可能出现这一故障，主要由于没有负荷分配引起的。以两台电动机拖动一个负载为例，当一台电动机的实际转速大于另一台电动机的同步转速时，则转速高的电动机相当于原动机，转速低的处于发电状态，引起了过电压故障。处理时需加负荷分配控制。可以把变频器输出特性曲线调节的软一些。

（6）变频器中间直流回路电容容量下降

变频器在运行多年后，中间直流回路电容容量下降将不可避免，中间直流回路对直流电压的调节程度减弱，在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下，发生变频器过电压跳闸几率会增大，这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。三、过电压故障处理对策

对于过电压故障的处理，关键一是中间直流回路多余能量如何及时处理；二是如何避免或减少多余能量向中间直流回路馈送，使其过电压的程度限定在允许的限值之内。下面是主要的对策。

1.在电源输入侧增加吸收装置，减少过电压因素

对于电源输入侧有冲击过电压、雷电引起的过电压、补偿电容在合闸或断开时形成的过电压可能发生的情况下，可以采用在输入侧并联浪涌吸收装置或串联电抗器等方法加以解决。

2.从变频器已设定的参数中寻找解决办法

在变频器可设定的参数中主要有两点：是减速时间参数和变频器减速过电压自处理功能。在工艺流程中如不限定负载减速时间时，变频器减速时间参数的设定不要太短，而使得负载动能释放的太快，该参数的设定要以不引起中间回路过电压为限，特别要注意负载惯性较大时该参数的设定。如果工艺流程对负载减速时间有限制，而在限定时间内变频器出现过电压跳闸现象，就要设定变频器失速自整定功能或先设定变频器不过压情况下可减至的频率值，暂缓后减速至零，减缓频率减少的速度。

3.通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题

在很多工艺流程中，变频器的减速和负载的突降是受控制系统支配的，可以利用控制系统的一些功能，在变频器的减速和负载的突降前进行控制，减少过多的能量馈入变频器中间直流回路。如对于规律性减速过电压故障，可将变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥，在减速前将中间直流电压控制在允许的较低值，相对加大中间直流回路承受馈入能量的能力，避免产生过电压故障。而对于规律性负载突降过电压故障，可利用控制系统如SIEMENS的PLC系统的控制功能，在负载突降前，将变频器的频率作适当提升，减少负载侧过多的能量馈入中间直流回路，以减少其引起的过电压故障。

4.采用增加泄放电阻的方法

一般小于7.5kW的变频器在出厂时内部中间直流回路均装有控制单元和泄放电阻，大于7.5kW的变频器需根据实际情况外加控制单元和泄放电阻，为中间直流回路多余能量释放提供通道，是一种常用的泄放能量的方法。其不足之处是能耗高，可能出现频繁投切或长时间投运，致使电阻温度升高、设备损坏。

5.在输入侧增加逆变电路的方法

处理变频器中间直流回路能量最好的方法就是在输入侧增加逆变电路，可以将多余的能量回馈给电网。但逆变桥价格昂贵，技术要求复杂，不是较经济的方法。这样在实际中就限制了它的应用，只有在较高级的场合才使用。

6.采用在中间直流回路上增加适当电容的方法中间直流回路电容对其电压稳定、提高回路承受过电压的能力起着非常重要的作用。适当增大回路的电容量或及时更换运行时间过长且容量下降的电容器是解决变频器过电压的有效方法。这里还包括在设计阶段选用较大容量的变频器的方法，是以增大变频器容量的方法来换取过电压能力的提高。

7.在条件允许的情况下适当降低工频电源电压

目前变频器电源侧一般采用不可控整流桥，电源电压高，中间直流回路电压也高，电源电压为380V、400V、450V时，直流回路电压分别为537V、565V、636V。有的变频器距离变压器很近，变频器输入电压高达400V以上，对变频器中间直流回路承受过电压能力影响很大，在这种情况下，如果条件允许可以将变压器的分接开关放置在低压档，通过适当降低电源电压的方式，达到相对提高变频器过电压能力的目的。

8.多台变频器共用直流母线的方法

至少两台同时运行的变频器共用直流母线可以很好的解决变频器中间直流回路过电压问题，因为任何一台变频器从直流母线上取用的电流一般均大于同时间从外部馈入的多余电流，这样就可以基本上保持共用直流母线的电压。使用共用直流母线存在的最大的问题应是共用直流母线保护上的问题，在利用共用直流母线解决过电压的问题时应注意这一点。

变频器中间直流过电压故障是变频器的一个弱点，关键是要分清原因，结合变频器本身参数、控制系统状况和工艺流程等情况，才能制定相应的对策，只要认真对待，该过电压故障是不难解决的。

变频器论文范文第3篇

关键词：变频器供水行业应用

引言

一般城市管网的水压无法完全满足所有用水居民的用水需求，绝大部分用户须通过提升水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔，高位水箱等等增压设备，它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力提升水量，其结果大大增加了能量损耗。

一、新、旧泵的测试

例如，我公司对6sh-655kw成套机电设备做如下测试：

75KW三垦变频器直拖旧泵测试数据表：

75KW三垦变频器直拖新泵测试数据表

由上述测试结果可得老式供水方式被全新变频供水方式取代具有多项优点：

1.1变频供水能灵活控制供水压力。

1.2采用变频供水节电效果明显。

1.3当异步电机在全压启动时从静止状态加速到额定转速所需时间小于0.5秒，这意味着在不足0.5秒的时间里，水的流量从零猛增到额定流量，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击，压力过高会爆管而过低导致管子的瘪塌。直接停机同样会引起压力冲击。从上表测试结果可见使用变频器调速后，可通过对加减速时间的合理预置来延长启动和停止过程，合理控制供水压力减少管道冲击，最大限度保护管网，管件，同时也提高电机水泵的使用寿命。从上述测试还可以看出泵老化时严重影响出水量供水压力，维护维修不及时泵效率会大幅降低。

二、变频器的节能效果

变频器节能效果实际工作中更可观。例如，我公司有一水厂，水厂原供水方案为280KW机电系统一工一变两套系统向市区管网以0.18Mpa压力供水，工频供水系统为控制供水压力要采用勒阀门的方法。去年经技术改造改为两套供水系统均用变频器供水，严禁勒阀门通过变频器调频来控制供水压力。改变供水方法后该水厂当月电费较前月少近五万元，当年公司电费较上年减少近六十万元，可见使用变频器供水节能效果很明显，长期使用变频器经济效益可观。

变频调速恒压供水系统，经历了逐步完善的过程。综合早期的单泵恒压供水系统与近几年来被行业内人士普遍使用的多泵恒压调速供水系统诸多供水方式来看，我认为最优的恒压供水系统应为单泵直拖恒压供水系统。

三、各种供水方式比较

例如，我单位现使用以下几种供水方式(以富士变频器为例)：

3.1变频器直拖电机变压（变流量）供水：优点：接线简单，使用电器件少，完全启用变频器自身功能运行稳定，节电效果较明显，维修率较低。缺点：只能变压（流量）运行，节能空间有剩余。

3.2多泵运行方式：控制回路用PLC(可编程控制器)设计以三泵为例：优点：可控制实现恒压（恒流量）供水。缺点：只有一台泵变频调速运行，其余各泵均工频运行，节能一般,部分能量未被挖掘出来。维修工作量较大，运行稳定性较好。

变频器论文范文第4篇

二、产生变频器过电压的原因

1.过电压的原因

一般能引起中间直流回路过电压的原因主要来自以下两个方面：

（1）来自电源输入侧的过电压

（2）来自负载侧的过电压

2.从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因

从变频器负载侧可能引起过电压的情况及主要原因如下：

（6）变频器中间直流回路电容容量下降

变频器在运行多年后，中间直流回路电容容量下降将不可避免，中间直流回路对直流电压的调节程度减弱，在工艺状况和设定参数未曾改变的情况下，发生变频器过电压跳闸几率会增大，这时需要对中间直流回路电容器容量下降情况进行检查。

三、过电压故障处理对策

1.在电源输入侧增加吸收装置，减少过电压因素

2.从变频器已设定的参数中寻找解决办法

3.通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题

4.采用增加泄放电阻的方法

5.在输入侧增加逆变电路的方法

7.在条件允许的情况下适当降低工频电源电压

8.多台变频器共用直流母线的方法

变频器论文范文第5篇

关键词:变频器谐波负载发热

Abstract:Thispaperanalyzedtheproblemofharmonicwave,matchingofloadand

calorificationforinvertersinrunning,andmadetherelativelythemeasure.

Keywords:inverterharmonicwaveloadingcalorification

1前言

自80年代通用变频器进入中国市场以来，在短短的十几年时间里得到了非常广泛的应用。目前，通用变频器以其智能化、数字化、网络化等优点越来越受到人们的青睐。随着通用变频器应用范围的扩大，暴露出来的问题也越来越多，主要有以下几方面:

①谐波问题

②变频器负载匹配问题

③发热问题

以上这些问题已经引起了有关管理部门和厂矿的注意并制定了相关的技术标准。如谐波问题，我国于1984年和1993年通过了“电力系统谐波管理暂行规定”及GB/T-14549-93标准，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。针对上述问题，本文进行了分析并提出了解决方案及对策。

2谐波问题及其对策

通用变频器的主电路形式一般由三部分组成:整流部分、逆变部分和滤波部分。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变器部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形。对于双极性调制的变频器，其输出电压波形展开式为:

(1)

式中:n—谐波的次数n=1,3,5……;

a1—开关角，i=1,2,3……N/2;

Ed—变频器直流侧电压;

N—载波比。

由(1)式可见，各项谐波的幅值为

(2)

令n=1，则得出变频器输出电压的基波幅值为:

(3)

从(1)、(2)、(3)式可以看出，通用变频器的输出电压中确实含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。

如前所述，由于通用变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，可采用以下对策:

①增加变频器供电电源内阻抗

通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越大。对于三菱FR-F540系列变频器，当电源内阻为4%时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。

②安装电抗器

安装电抗器实际上从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装交流电抗器或在变频器的直流侧安装直流电抗器，或同时安装，抑制谐波电流。表一列出了三菱FR-A540变频器安装电抗器和不安装电抗器的含量对照表。

③变压器多相运行

通用变频器的整流部分是六脉波整流器，所以产生的谐波较大。如果应用变压器的多相运行，使相位角互差30°如Y-、-组合的两个变压器构成相当于12脉波的效果则可减小低次谐波电流28%，起到了很好的谐波抑制作用。

④调节变频器的载波比

从(1)、(2)、(3)式可以看出，只要载波比足够大，较低次谐波就可以被有效地抑制，特别是参考波幅值与载波幅值小于1时，13次以下的奇数谐波不再出现。

⑤专用滤波器

该专用滤波器用于检测变频器谐波电流的幅值和相位，并产生一个与谐波电流幅值相同且相位正好相反的电流，通到变频器中，从而可以非常有效地吸收谐波电流。

3负载匹配问题及其对策

生产机械的种类繁多，性能和工艺要求各异，其转矩特性是复杂的，大体分为三种类型:恒转矩负载、风机泵类负载和恒功率负载。针对不同的负载类型，应选择不同类型的变频器。

①恒转矩负载

恒转矩负载是指负载转矩与转速无关，任何转速下，转矩均保持恒定。恒转矩负载又分为摩擦类负载和位能式负载。

摩擦类负载的起动转矩一般要求额定转矩的150%左右，制动转矩一般要求额定转矩的100%左右，所以变频器应选择那些具有恒定转矩特性,并且起动和制动转矩都比较大，过载时间长和过载能力大的变频器。如三菱变频器FR-A540系列。

位能式负载一般要求大的起动转矩和能量回馈功能，能够快速实现正反转，变频器应选择具有四象限运行能力的变频器。如三菱变频器FR-A241系列。

②风机泵类负载

风机泵类负载是目前工业现场应用最多的设备，虽然泵和风机的特性多种多样，但是主要以离心泵和离心风机应用为主，通用变频器在这类负载上的应用最多。风机泵类负载是一种平方转矩负载，其转速n与流量Q，转矩T与泵的轴功率N有如下关系式:

(4)

这类负载对变频器的性能要求不高，只要求经济性和可靠性，所以选择具有U/f=const控制模式的变频器即可。如三菱变频器FR-F540（L）系列。风机负载在实际运行过程中，由于转动惯量比较大，所以变频器的加速时间和减速时间是一个非常重要的问题，可按下列公式进行计算:

(5)

(6)

式中:tACC—加速时间(s);

tDEC—减速时间(s);

GD2—折算到电机轴上的转动惯量（N·m2）;

g—重力加速度，g=9.81(m/s2);

TM—电动机的电磁转矩(N.m);

TL—负载转矩(N.m);

nAS—系统加速时的初始速度（r/min）;

nAE—系统加速时的终止速度（r/min）;

nDS—系统减速时的初始速度（r/min）;

nDE—系统减速时的终止速度（r/min）。

从上式可以看出，风机负载的系统转动惯量计算是非常重要的。变频器具体设计时，按上式计算结果，进行适当修正，在变频器起动时不发生过流跳闸和变频器减速时不发生过电压跳闸的情况下，选择最短时间。

泵类负载在实际运行过程中，容易发生喘振、憋压和水垂效应，所以变频器选型时，要选择适于泵类负载的变频器且变频器在功能设定时要针对上述问题进行单独设定:

喘振:测量易发生喘振的频率点，通过设定跳跃频率点和宽度，避免系统发生共振现象。

憋压:泵类负载在低速运行时，由于系统憋压而导致流量为零，从而造成泵烧坏。在变频器功能设定时，通过限定变频器的最低频率，而限定了泵流量的临界点处的系统最低转速，这就避免了此类现象的发生。

水垂效应:泵类负载在突然断电时，由于泵管道中的液体重力而倒流。若逆止阀不严或没有逆止阀，将导致电机反转，因电机发电而使变频器发生故障报警烧坏。在变频器系统设计时，应使变频器按减速曲线停止，在电机完全停止后再断开主电路电，或者设定“断电减速停止”功能，这样就避免了该现象的发生。

③恒功率负载

恒功率负载是指转矩大体与转速成反比的负载，如卷取机、开卷机等。利用变频器驱动恒功率负载时，应该是就一定的速度变化范围而言的，通常考虑在某个转速点以下采用恒转矩调速方式，而在高于该转速点时才采用恒功率调速方式。我们通常将该转速点称为基频，该点对应的电压为变频器输出额定电压。从理论上讲，要想实现真正意义上的恒功率控制，变频器的输出频率f和输出电压U必须遵循U2/f=const协调控制，但这在实际变频器运行过程中是不允许的，因为在基频以上，变频器的输出电压不能随着其输出频率增加，只能保持额定电压，所以只能是一种近似意义上的恒功率控制。

4发热问题及其对策

变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热，通常采用以下方法:

①采用风扇散热:变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行。

②降低安装环境温度:由于变频器是电子装置，内含电子元、电解电容等，所以温度对其寿命影响比较大。通用变频器的环境运行温度一般要求-10℃~-50℃，如果能够采取措施尽可能降低变频器运行温度，那么变频器的使用寿命就延长，性能也比较稳定。

我们采取两种方法:一种方法是建造单独的变频器低压间，内部安装空调，保持低压间温度在+15℃~+20℃之间。另一种方法是变频器的安装空间要满足变频器使用说明书的要求。

以上所谈到的变频器发热是指变频器在额定范围之内正常运行的损耗。当变频器发生非正常运行（如过流，过压，过载等）产生的损耗必须通过正常的选型来避免此类现象的发生。

对于风机泵类负载，当我们选择三菱变频器FR-F540时，其过载能为120%/60秒，其过载周期为300秒，也就是说，当变频器相对于其额定负载的120%过载时，其持续时间为60秒，并且在300秒之内不允许出现第二次过载。当变频器出现过载时，功率单元因其流过的过载电流而升温，导致变频器过热，这时必须尽快使其降温以使变频器的过热保护动作消除，这个冷却过程就是变频器的过载周期。不同的变频器，其过载倍数、过载时间和过载周期均不相同，并且其过载倍数越大，过载时间越短，请见表2所示:

对于变频器所驱动的电机，按其工作情况可分为两类:长期工作制和重复短时工作制。长期工作制的电机可以按其名牌规定的数据长期运行。针对该类负载，变频器可根据电机铭牌数据进行选型，如连续运行的油泵，若其电机功率为22kW时，可选择FR-F540-22k变频器即可。重复短时工作制电机，其特点是重复性和短时性，即电机的工作时间和停歇时间交替进行，而且都比较短，二者之和，按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制电机允许其过载且有一定的温升。此时，若根据电机铭牌数据来选择变频器，势必造成变频器的损坏。针对该类负载，变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。如重复短时运行的升降机，其电机功率为18.5kW，可选择FR-A540-22k变频器。

5结论

本文通过对通用变频器运行过程中存在问题的分析，提出了解决这些问题的实际对策，随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。

6参考文献

(1)韩安荣.通用变频器及其应用.北京:机械工业出版社，2000

变频器论文范文第6篇

工业蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，所以控制起来非常困难。在此，我们暂不考虑系统间的耦合，只是对蒸汽锅炉的给水系统进行变频改造。

某企业有2台20T燃煤蒸汽锅炉，如图1所示。这2台锅炉通过1个给水母管分别给各自汽包供水，用汽量小的季节，2台锅炉只运行1台，当用汽量较大时，则必须2台锅炉同时运行。由于给水泵额定功率为37kw，一般情况下，1台锅炉运行时，只开1台给水泵裕量仍较大，而2台锅炉同时运行且用汽量较大时，只开1台给水泵无法满足需要，而开2台给水泵后，相对单台锅炉运行时，裕量更大。由于2台锅炉分别由2套DCS系统控制各自的电动阀门调节各自汽包的给水量，运行中，阀门开度较小造成给水母管压力较大，不仅浪费了大量的电能，较高的水压还对管道、水泵叶轮和阀门造成损害

2变频改造方案

基于系统运行现状，本着既能节能降耗，又能控制简便、安全且投资较少的原则，我们设计了1套1台变频器拖动3台电机的方案。具体如图2所示。

在本方案中，充分利用了锅炉层有的DCS控制系统，同时增加了变频器、可编程序控制器(PLC)和控制信号转换装置。

(1)硬件控制系统

a)西门子MM430变频器

MM430变频器是西门子公司最新研制生产的一种适用于各种变速驱动应用场合的高性能变频器(调试简单、配置灵活)，它具有最新的IGBT技术和高质量控制系统，完善的保护功能和较强的过载能力以及较宽的工作环境温度，安装接线方便，两路可编程的隔离数字输入、输出接口以及模拟输入、输出接口等优点，使其配置灵活多样，控制简单方便，易于操作维护。

b)西门子S7-200型PLC

西门子S7-200型PLC可靠性高、抗干扰能力强，可直接安装于工业现场而稳定可靠的工作。适应性强，应用灵活。

(2)当1台锅炉运行时

由于只开1台给水泵，就足够锅炉汽包所需用水量，故此时，系统只对运行锅炉的汽包水位进行恒液位控制即可。

将切换开关置于相应位置，通过锅炉原有DCS控制系统中的手动操作器将控制该锅炉汽包进水量的电动阀完全打开后，再通过控制信号转换装置切断该控制信号，使原有控制回路断开，电动阀保持全开状态，同时，将该锅炉汽包液位信号切入PLC，让PLC将该锅炉汽包液位信号进行PID运算处理后，再由控制信号转换装置，将PLC输出的4~20mA模拟信号传递给变频器，从而控制变频器的输出转速。

在本控制过程中，关键的问题是过程参数PID(P:比例系数I:积分系数、D:微分系数)的整定。由于工业锅炉运行过程中，用汽量的多小和蒸汽压力的大小，决定了给水流量的大小和给水压力的大小。为了保证系统的相对稳定运行，不出现大的波动，对生产造成影响，在调试过程中，应多次反复调整PID参数，直至出现最佳控制过程。

(3)当两台锅炉同进运行时

由于2台锅炉分别由两套DCS系统控制，在运行过程，虽然蒸汽并网后压力相同，但由于燃烧过程中存在不确定性，两台锅炉汽包各自的液位就必然存在差异。因此，单台锅炉运行中所用的恒液位控制方案在此就不再适合。通过给水原理图(图1)我们不难发现，要对2台锅炉汽包的液位分别控制，最理想的方案是将1个给水母管向2台锅炉给水的现状彻底改变，将给水系统分开，使每个锅炉都有自己独立的给水系统，再在此基础上加装变频控制，由1台变频器单独控制1台锅炉的给水。但此方案不仅改动较大，投资较高，且要停产改造，显然是行不通的。为了能在不改变原有系统现状的前提下，更好的利用变频装置，节能降耗，减小系统运行，维护费用，提高原有系统的自动化程度，我们针对该企业2台锅炉的运行特点，设计了一套专用于2台(或2台以上)锅炉同时运行时的控制方案，即:蒸汽压力和母管给水压力的恒压差控制方案。

当2台锅炉同时运行时，由于外供蒸汽并管，故蒸汽压力相同，又由于2锅炉由同一母管给水，故给水压力也相同。但由于蒸汽用量的变化不定和锅炉燃烧情况的不同，蒸汽压力是时刻变化的。这样，为了能保证给锅炉汽包供上水，就必须要求给水的压力始终高于蒸汽压力，由图2我们看到，由PLC采集蒸汽压力和母管给水压力，通过处理、比较后，得到二者的差值，再将此差值通过PID运算处理，输出4~20mA的模拟信号给控制信号转换装置。再由该装置将信号传输给变频器，从而控制变频器的运行速度。这样虽然可以保证给水母管压力始终高于锅炉蒸汽压力(压力差的大小可以通过PLC在一定范围内任意调节)，但锅炉各自汽包的液位却无法再通过调节变频器的转速去控制。在此，我们充分利用了原有给水控制装置，即汽包各自的进水电动阀门。仍由锅炉原有DCS控制系统采集各自汽包的液位，蒸汽压力，给水压力和给水流量等信号，去相应的调整进水电动阀的开度，从而控制各汽泡液位和进水流量。

此方案由于存在阀门的调节，所以理论上不能最大限度的节能降耗，但实际应用中，由于减小了给水母管与蒸汽压力之间的压力差，使电动阀门的开度由原来的平均10%左右开大到75%左右，系统回水阀门关闭，仍大大节约了能源。且本方案充分考虑了系统运行的安全性，一旦变频器故障，系统可立即自动由变频运行状态切换至原有工频运行状态，完全恢复改造前的运行状态，保证锅炉正常运行。变频故障解除后，仍可方便的手动切换为变频状态，使变频器方便的投入运行，且不影响锅炉的运行。

3PLC

PLC是本系统的核心控制器件，它不仅辨识、处理各种运行状态，进行系统间的逻辑运算和联锁保护，还对输入的多个模拟信号进行处理、运算后，输出标准的模拟信号控制变频器的运行速度。主程序结构较复杂，其中，对液位信号进行PID运算的子程序，原理图和程序框图如图3、图4所示。

4注意事项

(1)由于变频器产生高次谐波，会对通讯产生干扰，同时由于PLC采集模拟信号，要进行A/D和D/A转换处理，在此过程中，容易受到变频器高次谐波的影响而失真。因此，必须将变频器零地分接且加装液波装置，对PLC用隔离变压器供电，最好将PLC安装于距离变频器较远的位置上。

(2)本系统所需液位、压力等模拟信号均采至锅炉原有控制系统，为了不影响原控制系统的安全性与完整性，应将原有模拟信号通过隔离分路端子分路后采用。

(3)锅炉给水是锅炉运行过程中至关重要的环节之一，其运行的稳定性与可靠性直接关系到整个锅炉系统乃至整个企业生产运行的稳定与安全。因此，一旦变频器出现故障而停车后，系统可自动切换至原有工频控制系统而不影响生产，这一联锁措施至关重要。

5结束语

(1)变频调速是电气传动系统工程，而变频器只是其中的一部分，变频器容量、类型的选择，电气保护回路和控制回路的设计关系到变频调速系统应用的可靠性、安全性和经济性。

(2)变频调速系统是基于微电子、电力电子、计算机、自动控制和电机等技术上发展而来的，有其先进性，但也有其不足和缺点，如电磁干扰，高次谐波的寄生电容，以及低速运行时的电机温升等。

(3)变频调速技术以其节能、环保、方便、工作效率高等优点，在现代企业中得到广泛应用。若将其再与计算机技术有机的结合起来，实现资源共享，统一管理，则会进一步节能降耗，提高产品质量和生产稳定性。

参考文献

变频器论文范文第7篇

关键词：切割机，USS协议，变频器，RS-485通信

1．引言

金相分析是科学研究中研究新材料、新工艺和提高产品内在质量的重要方法[1]。要进行金相分析，就必须制备金相试样。论文写作，变频器。随着控制技术的不断发展，可编程控制器在工业控制中的应用越来越广泛。采用机电一体化技术设计了一种基于OMRON CP1H PLC控制的金相试样切割机控制系统，扩大了切割范围，满足了较大零件取样的要求。系统采用了带有RS-485接口的西门子MM420变频器来控制切割主电机，具有高效率的工控效果，有效提高了金相切割的质量和效率。采用触摸屏设置触摸开关和数字输入编程键，对设备进行控制操作，同时通过反映出切割机的工作状态。

2．PLC与变频器之间的通信协议

MM420变频器可以控制电机在负载变化时从静止到输出50HZ平稳地运行。变频器都是由PLC通过RS485串行通讯口使用USS协议来控制的。这不仅增强了系统的控制性能而且减少了系统布线和调试时间。所有的变频器和电机的参数如:电机实际速度、电机电流、电机输出力矩以及变频器和电机的运行状态都可以通过串行口来访问。另外还可以实时地通过PLC来修改变频器和电机的参数，例如变频器的斜坡时间等。

西门子MM420通用的串行接口协议(USS)按照串行总线的主－从通讯原理来确定访问的方法。主站根据通讯报文中的地址字符来选择要传输数据的从站。在主站没有要求它进行通讯时，从站本身不能首先发送数据，各个从站之间也不能直接进行信息的传输。

3．系统RS485通信连接

3.1系统RS485通信硬件连接

CP1H通过外扩的CP1W-CIF11(RS-422A/485)模块对变频器进行RS485通信控制，PLC的串口输出端可与变频器的串口输出端相连。PLC的输出端的SDA、SDB是数据发送端口，串连后经过1.5K的电阻和变频器的输出端P＋相连；RDA,RDB是数据接收端口，串连后经过470W的电阻和变频器的输出端N－相连; 最后在P＋和N－之间并联120W的电阻。SA是变频器的数据发送端口，RA是变频器的数据接收端。它们之间通过一对双绞线连接，如图1所示：

图1 RS485通信接线图

Fig.1RS485 correspondence wiring diagram

3.2通信参数的设置

MM420变频器通过USS协议与PLC进行1：1主从链接通信，CP1H作为主站发送读写命令，实现的功能有：读写MM420变频器的运行状态，读写PKW区(参数识别标记ID－数值区)和PZD区(过程数据区)的内容。MM420变频器与PLC通信，PLC是主动的，MM420变频器是被动的，每次通信由PLC主动发起，MM420变频器不需编写通信程序，但用户应遵循通信协议即命令帧、响应帧的要求，在PLC上设计通信程序。为了保证PLC与MM420变频器的正常通信，通信前，应保证PLC的通信参数(如帧格式、波特率、较验方法等)必须和MM420变频器参数设置一致[2]。

（1）PLC串行通信接口设置

CP1W-CIF11(RS-422A/485)模块内置式的装在PLC上，通信时需要对PLC的外部硬件和内部程序参数进行设置。首先RS485通信的工作方式要通过CP1W-CIF11面的六位拨多动开关设定，将引脚1、2、3设为ON，引脚4为空置，引脚5、6为OFF。

通信前，必须使用编程器或编程软件CX-Programmer在PLC设置，作为主站，来发送变频器运行状态命令。这种情况下，通过PLC系统设定将串行接口的类型、起始码、结束码、波特率、校验、通信速度、串行通信模式等参数进行设定。

PLC的通信数据要发送给被控设备变频器时，要执行TXD指令，同时变频器的运行状态数据发送给PLC，也就是PLC对外部设备的数据接受，要执行RXD指令。每次的通信过程都需要有和变频器匹配的通信参数，并且数据收/发都应有严格的帧格式。所以正确设置下表1所示参数：

变频器论文范文第8篇

关键词：变频器，PLC，工艺除尘，风力送丝除尘，节能

1.概述

随着我厂生产能力的增大，原动力车间的中央除尘系统已不能满足卷接包装车间设备增加后其生产所需的负压和除尘要求，为此必须增加除尘设备，以满足生产要求，增加的除尘设备与原中央除尘系统采用本地控制+集中控制模式，其集中模式接入动力车间的中央除尘系统原有的监控面。

2.除尘系统的组成及工作原理

集中工艺除尘、风力送丝除尘系统由卷接包装机组集中工艺风力除尘系统FC1，卷接包装机组风力送丝除尘系统FS1，粉尘收集系统YC三部份组成。论文参考网。卷接包装机组集中工艺风力除尘系统FC1，由集中风力系统的风机供给机组卷烟、接嘴生产和除尘所需的工艺风力，将工艺风力和除尘有机结合，实现卷烟工艺风力和除尘风力集中供给的方式。FC1除尘系统风机采用变频调速，主风管上设置压力传感器，根据风压变化，自动调节风机转速，控制风压波动，从而达到稳定系统风压的目的。各卷烟机台有风压平衡器与气动风力平衡阀，根据卷接机组的设备运行状况自动调节风力，确保系统在不同工况下风力稳定并合理分配到每台卷烟机和接嘴机上，完全满足卷接机组的生产要求。系统根据负荷（开机台数）变化后，主风管上风压变化，自动调节风机转速及执行阀，实现系统在不同生产负荷条件下卷接工艺风力恒压供给。

卷接包装机组风力送丝除尘系统FS1，由物料输送和除尘两部份组成，当设置于系统尾部的风机启动后，系统内形成负压，烟丝和空气从送丝机一端被吸起，烟丝在料管中经过风力加速后配给卷烟机，而含尘空气则沿回风管经除尘器净化后排入大气。FS1除尘风机采用变频调速，主风管上设置压力传感器，各卷烟机台有风送控制仪TP170A，可从控制仪上实时监控本机风送状态并对本机的送丝风速设定值进行设定。系统采用实时控制手段，自动实现在不同生产负荷条件下，送丝风力速度、压力的稳定，可靠。

粉尘收集系统YC，将集中工艺风力除尘系统FC1与风力送丝除尘系统FS1三台除尘器卸灰电机卸下的粉尘通过管道连接至除尘室。

3、除尘系统的控制方案

除尘系统要为卷包车间增加的4 台卷接机组提供集中工艺风力除尘以及烟丝风力输送除尘自动监控功能，希望该系统具有：

1）动态显示四台卷接机组工段的工艺风力除尘、风力送丝及除尘系统的工艺流程；

2）自动调节风压风量，保证系统稳定运行，提高机台有效作业率，同时达到节能效果；

3）提供系统远程操作功能，在中央控制室即可完成系统的启动、停止、参数设定工作及报警信息显示；

4）在线报警功能，系统实时监控工艺设备的运行状态，以明确的信息，定位指示故障类型和原因，使故障得到及时排除。

对此，针对卷接机组集中力量工艺除尘、风力送丝的特点，采用西门子S7-300 控制系统、Profibus-DP 现场总线控制技术、人机界面操作系统，利用变频调速技术对系统进行恒压负反馈控制，使系统在不同负荷下运行稳定，确保卷接机组正常工作，同时节约电能。

4.电控系统的组成及各部分的功能

4.1电控系统的硬件组成

系统网络结构图如图2 所示，控制系统主要由西门子S7-300系列的PLC、ET200S分布式I/O、Profibus-DP 现场总线控制技术和人机界面MP370和风送控制仪TP170A等组成。控制系统实现对整个风力系统的设备启停，风量、风压、风速调节，系统状态参数检测，故障信息报警等功能。MP370人机界面、变频器及PLC所控制的电机启动器、接触器安装在电控柜内，电控柜内还安装电控系统所需的电源开关，电压、电流显示仪表，各种信号指示灯，各种状态的选择开关，起、停按钮，报警装置、接触器、继电器、过载保护元件，除尘器控制元件等。ET200S分布式I/O、风送控制仪TP170A、压力检测元件、电动执行元件安装在增加的四台卷接机组工段。

4.2电控系统的软件组成

系统由西门子STEP7 语言和ProTooL CS 组态软件开发而成。作为上位机的MP370 人机界面显示现场控制画面，可以进行系统相关工艺参数设置和启停控制，并通过Profibus-DP网与除尘系统的变频器、各现场I/O站（风送控制仪TP170A）进行数据交换。系统中主要设备的重要信息均可在MP370 人机界上显示，如变频器参数、卸料阀状态以及除尘系统的压力等工艺参数信息等。

4.3主要硬件的功能

1）S7-300用于采集系统总管风压、监控除尘器卸灰阀、除尘器喷吹系统运行状态。

2）2个变频器DP从站完成对除尘系统除尘风机的启停，风压、风量的控制与调节。

3）控制系统设置4个卷接机组分布式I/O站（风送控制仪TP170A）通过Profibus-DP与S7-300PLC通讯。

4）ET200S分布式I/O站（风送控制仪TP170A）的功能：a.可设定和监测卷接机组吸丝风速并根据设定的吸丝风速进行自动调节实现均速供丝。b.监测风送系统气动补风阀与卷接机组吸丝阀状态并自动控制风送系统气动补风阀补风，以实现风送系统风力平行。c.监测卷接机组的工作状态，控制接嘴机除尘支管气动调节风力平衡阀，以保证卷接机组对风力系统的工艺要求。论文参考网。d.监测卷烟机及接嘴机的负压支管压力；e.监控卷烟机除尘支管风压调节电动阀；f.监控卷烟机组除尘总管尾部补风调节电动阀。

5）人机界面功能：显示除尘系统的工作状态（包括：除尘器、风机、电机工作频率、电流、电机的输出功率、变频器散热器温度、系统工作压力值、除尘器除尘布袋阻力值、卸灰阀和本地开关的工作状态、控制方式选择：自动/禁控/手动，系统控制模式选择：频率设定、压力设定、阀门开度设定设置按钮等）。

5 变频器的选用和节能效果

FC1 除尘电机的具体参数为功率75kW，频率50 Hz，电压380 V，2 极，额定电流139.2 A；FS1风送电机功率为30kW，额定电流为56.9 A。DANFOSS 变频器功能强大，性能优越，调试和运行简单。论文参考网。VLT5000系列变频器在VVC控制基础上发展为VVCplus控制方式，使得变频器在低速（0~10 Hz）范围内动态特性得到了改善，速度精度也得到了提高。变频器选用型号为VLT5032PT5 C20 ST RO F10，变频器接受来自安装在管道上的压力传感器、I/O 箱及PLC 的信号，实现对风机的自动调节，调整管道负压的大小，来完成送丝和除尘任务。在变频器的控制上分压力控制和频率控制，压力控制是PI 闭环控制，系统以恒定的压力来控制；频率控制是开环控制，风机以固定的转速运行。如果卷接集中工艺除尘系统反映风力不够，可以在“设定参数”画面中调高变频器的运行频率或者调高设定压力；如果没有风力，则检查变频器是否跳闸或防火阀关闭。如果是变频器跳闸，则记录故障代码，用“停风机”断电后重新上电在PLC及人机界面出现故障时，为了不影响卷包车间的生产，可以采用变频器手动控制风机，将变频器从“REMOTE”模式切换到“LOCAL”模式，可在面板上控制实施。本系统具备卷接机组远程控制风机启停功能，即通过判别卷接机组是否运行，决定工艺风力系统启/停，节省能源。

本系统拆除了卷接机组本身的风力发生装置，不再需要购置小风机，电机等备件，并们免除了与此有关的维修工作，从而节约了大量的备件和维修费用。系统的总装机容量小，运行耗能和运行费用低，以一个系统布置4组PROTOS70卷接机组为例，集中除尘要一台30KW的大风机，加上卷接机组本身的8台小高压风机52KW（卷烟机5.5KW，接嘴机7.5KW）系统总装机容量82KW，而集中工艺风力除尘系统仅由一台75KW的大风机作为动力，系统的装机容量减小22KW，另外，采用风机变频调速，系统恒压控制方式，系统实际功率运行110KW，节能效果非常明显，主一点，在目前我国提昌节能减排尤为重要。本系统2008年5 月调试成功通过验收，经过一年的平衡运行表明，采用PLC、现场压力检测装置及VLT5000 系列变频器构成的闭环自动控制系统，是卷烟机组除尘系统中一次全面的智能升级，具有以下优点。与未改造前的手动系统相比，系统节电效果明显，FC1电机额定电流由139.2A降为105A 左右，FS1 电机额定电流平均由56.9 A降为69 A 左右。通过一年运行，从系统的整体运行情况来说，每年就能比改造前节省大约30%的电能，节能效果显著。自采用了变频调速技术调试完毕投入运行后，卷接工艺风力平衡和恒压供给，改善了卷接设备工艺风力性能，降低了车间噪声水平，改善了车间作业环境；集中工艺风力除尘系统，采用自动控制技术，实现了系统运行状态和参数的实时监控。在目前的烟草行业中，少人值守，无人值班的要求越来越高，采用PLC、变频器、风压检测装置组成的闭环控制系统，做到了在线监控，实时了解和掌握变频器等设备的运行状态，完全能满足上述要求。

变频器论文