電氣傳動基礎知識：
以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交流（直流）電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統。
系統構成：
目的：根據設備和工藝的要求通過改變電機速度或輸出轉矩改變終端設備的速度或轉矩。
意義：
注：并不是所有的設備使用電氣傳動裝置后都可以節能。
交流異步電機廣泛應用在傳動系統中；
交流同步電機目前已開始在紡織行業廣泛使用。
電力傳動系統運動方程式：
電機轉矩控制性能是影響電氣傳動系統性能高低的最重要因素。
電氣傳動系統工作原理：
速度模式：以控制轉速恒定為目的，控制設備根據設定速度要求自動調整電機轉矩適；應外部的負載變化，達速時電機轉矩等于負載轉矩；
應用：如常規調速系統（電梯、各類生產線）。
轉矩模式：以控制電機轉矩恒定為目的，達速時電機轉矩等于負載轉矩，但電機的運轉速度不確定，如果控制不當可能會引起傳動設備超速損壞等事故，為保證系統安全，必須額外考慮限速或超速保護。
應用：如：開卷/收卷。
電氣傳動系統負載特性：
交（直）流電氣傳動系統的特點：
70年代以前直流占統治地位，交流調速只在大功率電機調速上使用；目前交流調速已經占統治地位。
交流電氣傳動系統的發展歷程：
變頻器定義及其特點：
變頻器：變頻器是交流電氣傳動系統的一種,是將交流工頻電源轉換成電壓、頻率均可變的適合交流電機調速的電力電子變換裝置，英文簡稱VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）
變頻器的控制對象：三相交流異步電機和三相交流同步電機，標準適配電機極數是2/4極。
變頻調速的優勢（與其它交流電機調速方式對比）：
變頻技術發展歷程：
變頻器分類：
交直交電壓型變頻器因結構簡單，功率因素高(接近1），目前廣泛使用。
基本工作原理：
交流低壓交直交通用變頻器系統框圖：
整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非正弦，帶有豐富的諧波。
逆變器：將直流電轉換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電流近似正弦。
單相逆變電路工作原理：
逆變器的功能：
通過改變開關管導通時間改變輸出電壓的頻率；
通過改變開關管導通順序改變輸出電壓的相序。
三相逆變電路（電壓型）：
特點：（180°導電型）
輸出電壓的波形是矩形波，電流波形是正弦波。諧波分量太大。
電機諧波損耗增加，發熱嚴重甚至燒壞電機。
逆變器從直流側向交流側傳送的的功率是脈動的，轉矩脈動較大，低速運行時影響轉速的平穩。
直到從通信技術中采用PWM調制才大大的緩解了以上問題。
將上圖電壓源換成電流源就是電流型變頻器
特點（120°導電型）
輸出電壓的波形是正弦波，電流波形是矩形波。與負載性質無關。
逆變器從直流側向交流側傳送的的功率是脈動的，轉矩脈動較大，低速運行時影響轉速的平穩。
直到從通信技術中采用PWM調制才大大的緩解了以上問題。
調制解調器（PWM)：
調制解調器 的英文是MODEM，其作用是利用模擬信號傳輸線路傳輸數字信號。 電子信號分兩種，一種是“模擬信號”，一種是“數字信號”。我們使用的電話線路傳輸的是模擬信號，而PC機之間傳輸的是數字信號。所以當你想通過電話線把自己的電腦連入Internet時，就必須使用調制解調器來“翻譯”兩種不同的信號。 連入Internet后，當PC機向Internet發送信息時，由于電話線傳輸的是模擬信號，所以必須要用調制解調器來把數字信號“翻譯”成模擬信號，才能傳送到Internet上，這個過程叫做“調制”。 當PC機從Internet獲取信息時，由于通過電話線從 Internet傳來的信息都是模擬信號，所以PC機想要看懂它們，還必須借助調制解調器這個“翻譯”,這個過程叫作“解調”。合起來就是“調制解調”。
PWM（Pulse Width Moduration）調制：
PWM調制是：利用半導體開關器件的導通和關斷把直流電壓調制成電壓可變、頻率可變的電壓脈沖列。
SPWM調制是：三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個開關可以得到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲得理想的控制效果：輸出電流近似正弦載波頻率必須高，才能保證調制后得到的波形與調制前效果相同。
GTR變頻器由于開關頻率太低，電機噪聲較大。IGBT有效的解決了這個問題
交流調速的控制核心：在預定的頻率（速度范圍內）保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果。
V/F控制－簡單實用，性能一般，使用最為廣泛只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定。
例：對于380V 50Hz電機，當運行頻率為40HZ時，要保持V/F恒定，則40HZ時電機的供電電壓：380×（40/50)＝304V低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高。
矢量控制－性能優良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚。
模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的轉矩控制性能，實現高性能控制。性能優良，控制相同復雜，直到90代計算機技術迅速發展才真正大范圍使用。
核心控制算法：
變頻器關鍵技術指標：
輸入側：
額定工作電壓：給變頻器供電的額定工作電壓；
電壓允許波動：限制變頻器的最高和最低工作電壓，避免損壞變頻器；
頻率波動范圍：50/60Hz±5％。
輸出側：
額定輸出電壓：變頻器的最大輸出電壓，由額定工作電壓決定；
額定電流：變頻器能夠長期輸出的最大電流；
過載能力：變頻器的輸出電流允許超過額定電流的倍數和時間，由逆變模塊決定；
最大輸出頻率：變頻器能夠輸出的最大工作頻率；
頻率精度：輸出頻率的準確度（相對于設定頻率）；
頻率分辯率：指給定運行頻率的最小改變量；
防護等級：一般是IP20 (“0”代表不防水）。
實用原理框圖：
部分小功率變頻器使用的單相220V。
主回路關鍵器件：
用戶接口：
主回路接口：
控制回路接口：
鍵盤及功能：
啟動方式：
轉速跟蹤：
功能定義：對旋轉的電機實施啟動時，需要平穩不跳閘啟動；
功能特點：變頻器先檢測當前電機轉速和方向后以該速度為起點平滑再啟動；
適用：風機、水泵。
停車方式：
加減速時間：
點動運行：
一般在調試時使用，如：確定運轉方向、反向倒車等。
多段速運行：
通過外部端子實現8/16段不同的速度；
電梯、起重、洗衣機等常用。
PLC功能：
通訊控制：
通過一根二芯/四芯電纜，遵守公共的通訊協議，可任意讀取控制網上設備的狀態，可以實現啟停、參數設置、報警、復位、方向設置等操作，節省了大量的連線。
變頻器基本功能：
變頻器保護功能：
由于變頻器大量的使用了各種半導體器件，如整流橋、IGBT、電解電容等，要想保證變頻器長期穩定工作，則必須保證各器件工作在其允許條件下。
超出條件則必須立刻或延時停止變頻器工作，待異常條件消失后才能重新開始工作，如保護失效或動作延遲將導致變頻器出現不可恢復性損害。
關鍵技術指標：
G 和 P的差別就在于兩種機型的過載不一樣，P型機同樣可以用于恒轉矩場合。
供水專用變頻器關鍵技術指標：
變頻器運行的兩大要素：
運行命令：決定電機的運行方向；決定變頻器是啟動還是停止。
運行給定：決定速度大小；（直接速度給定、多段速、PID結果）。
鍵盤控制：
特點：
運行命令由鍵盤上的RUN和STOP決定；
運行方向一般由變頻器內部參數決定；
運行給定由鍵盤修改特定功能碼完成；方便快捷。
適用場合：
在設備調試時廣泛使用；
應用在簡單且實時性不強的單機場合。
外部端子控制（單機）：
特點：運行命令由外部啟停按鈕決定，通過變頻器外部端子FWD/REV決定運行方向；
運行給定一般由外部模擬端子決定：
PLC 模擬輸出；電位器；與外部邏輯電路或PLC共同控制變頻器。
適用場合：
應用在實時性較強獨立系統；使用范圍最廣。
外部端子控制（多機）：
使用場合：各類小型生產線或系統。
特點：實時性好，調試維護方便；線路復雜，抗干擾；
能力差。
通訊控制：
使用場合：各類中大型生產線或系統。
特點：所有控制均通過通訊電纜線路相對簡單，自動化水平高，信息交換量大；
實時性好，抗擾能力強；為防止網絡故障，特設獨立急停功能；投入大，調試維護困難。
選型原則：
考慮變頻器運行的經濟性和安全性，變頻器選型保留適當的余量是必要的。
要準確選型，必須要把握以下幾個原則：
充分了解控制對象性能要求。一般來講如對啟動轉矩、調速精度、調速范圍要求較高的場合則需考慮選用矢量變頻器，否則選用通用變頻器即可了解負載特性，如是通用場合，則需確定變頻器是G型還是P型。
了解所用電機主要銘牌參數：額定電壓、額定電流。
確定負載可能出現的最大電流，以此電流作為待選變頻器的額定電流。如果該電流小于適配電機額定電流，則按適配電機選擇對應變頻器，考慮成本因素，如選用的是通用變頻器，則可以選擇P型機以下情況要考慮容量放大一檔：
1、長期高溫大負荷；2、異常或故障停機會出現災難性后果的現場；3、目標負載波動大；4、現場電網長期偏低而負載接近額定；5、繞線電機、同步電機或多極電機（6極以上）。
充分了解各變頻器支持的選配件是正確選配的基礎。
對于變頻器的選配件選配，必須要把握以下幾個原則：
以下情況要選用交流輸入電抗器、直流電抗器民用場合，如：賓館中央空調、電機功率大于55KW以上，電網品質惡劣或容量偏小的場合，如不選用可能會造成干擾、三相電流偏差大，變頻器頻繁炸機。
以下情況要選用交流輸出電抗器；
變頻器到電機線路超過100米（一般原則）；
以下情況一般要選用制動單元和制動電阻；
提升負載；頻繁快速加減速；
大慣量（自由停車需要1min以上，恒速運行電流小于加速電流的設備）。
選型原則：
恒壓供水：
以上課件作者：李明。
變頻空調控制系統原理：
變頻空調器與定頻空調器的區別：
壓縮機不同：
定頻空調器的壓縮機運行頻率不可變—50Hz；
變頻空調器的壓縮機運行頻率可以變化— 25Hz~120Hz。
控制器不同：變頻空調器的控制器遠比定頻空調器復雜。
輸出能力不同：
在一個工況下定頻機只有一個能力輸出；
變頻機的輸出能力可以隨工況的變化而調整。
變頻空調器的原理：
變頻控制器簡單原理框圖
交流變頻空調器原理：
交流變頻依據原理：n=60f(1-s)/p
n—壓縮機轉速，f—壓縮機供電頻率， p—電機極對數，s—轉差率；
所有的交流異步電動機都滿足以上這個公式，交流變頻壓縮機也同樣如此。簡單的來說，交流變頻是通過改變壓縮機的供電頻率f，這樣，在p與s不變的情況下，壓縮機運轉速度就會跟隨頻率的變化而變化。
異步電動機在運行時,產生的感應電動勢為：E=4.44kfNФ（k—電機繞組系數；N—每相定子繞組匝數；Ф—每極磁通）。
由于定子阻抗上的壓降很小，可以忽略，可以認為：U=E=4.44kfNФ。
實際運行過程中，通常希望保持Ф不變。因為Ф的增加，將導致鐵心的飽和，進而引起勵磁電流的上升，使得鐵損急劇增加。而Ф減小，則鐵心未得到充分的利用，使得輸出轉矩下降。
要改變頻率f的大小，電機定子電壓U必須隨之同時發生變化，即在變頻的同時也要變壓。這種調節轉速的方法稱為VVVF（Vairble Voltage Varibe Frequency），簡稱為V/F變頻控制。
V-F曲線示意圖：
a-壓縮機廠給出的V-F曲線
b-經過適當補償的V-F曲線
交－直－交變頻器根據VVVF調制技術不同，分為PAM和PWM兩種。
PAM是把VV和VF分開完成的，稱為脈沖幅值調制（Pulse Amplitude Modulation）方式，簡稱PAM方式。
PWM是將VV與VF集中于逆變器一起來完成的，稱為脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation）方式，簡稱PWM方式。
目前變頻空調基本使用PWM方式。
PWM示意圖
直流變頻空調器原理：
從整機形式上看，直流變頻可分為全直流變頻與部分直流變頻。
全直流變頻是指壓縮機、室內外風機均使用直流無刷電機，部分直流指只有壓縮機使用直流無刷電機。
直流變頻名稱的由來：
家用電器上，直流變頻最常用（也是一直以來都在使用）的是無刷直流電機，為了把這種變頻與交流變頻進行區別，人們習慣上把使用了無刷直流電機的變頻家電稱為直流變頻家電。
和電子膨脹閥、無氟空調一樣，直流變頻是一個約定俗成的詞語，這種命名方法有一定的誤導性。
所以，直流變頻并不是說壓縮機是直流電供電，它的轉化方式上與交流變頻一樣，都是采用交-直-交的方式。供給壓縮機的電壓還是交流的信號。這種電機實際也是一種交流電動機。
直流變頻電動機的基本結構：
用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電動機的定子磁極，用具有多相繞組的定子取代電樞，用位置傳感器及控制器組成的電子換向器取代傳統的機械換向器和電刷。這樣，就得到了無刷直流電動機。
由于無刷直流電動機與傳統的直流電機。
無論是結構還是調速性能都有很多。
相似之處，所以人們習慣把這種；電機稱為無刷直流電機。
無刷直流電機在運行時，必須實時檢測出轉子的位置，從而進行相應的驅動控制，以驅動電機換相，保證電機平穩地運行。
實現無刷直流電機位置檢測通常有兩種方法，一是利用電機內部的位置傳感器（通常為霍爾元件）提供的信號；二是檢測出無刷直流電機相電壓，利用相電壓的采樣信號進行運算后得出。
由于壓縮機電機無法安裝位置傳感器，所以直流變頻空調的壓縮機都采用后一種方法進行電機換相。
直流變頻所用電機學術上稱為“自控式永磁同步電動機”屬于交流電動機范疇。
自控式永磁同步電動機根據定子繞組的不同主要分為兩大類，方波型永磁同步電動機與正弦波型永磁同步電動機；
方波型永磁同步電動機也稱為無刷直流電動機（Brushless DC Motor—BLDCM ），繞組一般為分布式，反電動勢為梯形波，驅動方式為120度方波；
正弦波型永磁同步電動機也稱為永磁同步電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor—PMSM），繞組一般為集中式，反電動勢為正弦波，驅動方式為180度正弦波；
方波型與正弦波型永磁同步電動機對比：
無刷直流電機反電動勢和電流波形（一相）：
無刷直流電機實際電流波形（一相）：
根據轉子結構形式的不同，直流變頻的電機可以分為IPM與SPM兩種。
SPM表面型磁極(Surface Permanent Magnetic)：將永久磁鐵配置于轉子表面；
IPM表面型磁極(Interior Permanent Magnetic)：將永久磁鐵嵌入于轉子內部；
從電機效率上看，壓縮機采用IPM型比SPM型要高；
這兩種電機形式對電控驅動沒有影響。
變頻空調主要元器件：
變頻模塊：變頻模塊是實現由直流電轉變為交流電從而驅動壓縮機運轉的關鍵器件，又稱為IPM（Intelligent Power Module）模塊。它是一種智能的功率模塊，它將6個IGBT管連同其驅動電路和多種保護電路封裝在一起，從而簡化了設計，提高了整個系統的可靠性。從其驅動電路使用的電源數目又可分為單電源與四電源兩種。
變頻模塊（IPM）內部簡圖：
注：三菱PM系列模塊內置保護：過流、過壓、欠壓、短路、過熱。
室外主控芯片：變頻空調的核心算法及室外控制均由室外芯片完成。
整流橋堆：完成電源由交流到直流的轉換（220V交流變為310V直流）， 目前使用型號T25VB60（25A/600V），T15VB60（25A/600V）；
室外電控盒中另外一個整流橋堆不做整流用，而是用做一對二極管，配合電抗器，用以提高整機功率因素。
大電抗器：變頻空調室外控制器一般都有大電抗器，目的是為了提高整機的功率因素及通過諧波電流測試。為了符合3C標準，通過諧波電流測試，我們在分體機上采用了兩個電抗器的無源功率因素矯正方法。與日本廠家的有源方式相比，降低了成本，提高了可靠性。
濾波器：為了通過EMC測試的干擾功率及干擾電壓測試而采用的一種一體化濾波器件。
大直流濾波電容：電解電容，用做直流電源濾波，視功率不同，每套控制器使用3-6個（560uf/個）。
放電管：用以防止室外造受雷擊，而損壞電控。目前使用放電管參數為3600V。
光耦：用于芯片到模塊間驅動信號的傳送及隔離，另外在室內外通訊上也使用。室外控制板一共使用了9個光耦器件。
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