REXROTH变频器的功能作用有哪些

REXROTH变频器的功能作用有哪些

1．REXROTH变频器按输入电压等级分类

REXROTH变频器按输入电压等级可分压变频器和高压变频器，压变频器国内常见的有单相220 V变频器、三相220 V变频器、i相380 V变频器。高压变频器常见有6 kV、10 kV变压器，控制方式一般是按一高变频器或高一高变频器方式进行变换的。

2．按变换频率的方法分类

REXROTH变频器按频率变换的方法分为交-交型变频器和交-直交型变频器。交-交型变频器可将工频交流电直接转换成频率、电压均可以控制的交流，故称直接式变频器。交直-交型变频器则是先把工频交流电通过整流装置转变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可以调节的交流电，故又称为间接型变频器。

3．按直流电源的性质分类

在交-直-交型REXROTH变频器中，按主电路电源变换成直流电源的过程中，直流电源的性质分为电压型变频器和电流型变频器。

控制方式：

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：

正弦脉宽调制(SPWM)控制方式→电压空间矢量(SVPWM)控制方式→矢量控制(VC)方式→直接转矩控制(DTC)方式→矩阵式交—交控制方式

一、什么是变频器

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

二、变频器的原理

在嵌入式开发中，经常会涉及到对电机的控制，目前交流电动机的变频控制应用非常广泛，所以我们来简单看图介绍下变频器，假设各位已经了解电机的原理。

变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

典型的变频器系统图如下所示. 主要包括，操作面板，VFD控制器，电机等部分

1、典型的结构：

主要包括:控制平台，测量电路，功率电路，保护电路等

常见的变频器有两种类型：电压型和电流型，其中功率逆变部分多使用IGBT和IGCT等功率管。

2、典型算法：

其中以西门子为代表的控制算法主要是基于坐标变换(矢量控制)，以ABB为代表的算法有兴趣的朋友可以自行查找资料获取(直接转矩控制)，这里不在赘述。

3、矢量控制：

许多芯片MCU，MPU厂商都给出了变频矢量控制的框图和算法库，有兴趣的可以研究研究，例如下图为微芯科技(Microchip)给出的框图

三、变频器的作用

1、变频节能

变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了的性，各种机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降泵或风机的转速即可满足要求。

电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降启动电流。为了产生可变的电压和频率，该设备要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器的15－－20倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。

变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是

矩阵式交—交控制方式的具体方法：

1、控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

2、自动识别(ID)依靠的电机数学模型，对电机参数自动识别；

3、算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；

4、实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2%，无PG反馈)，高转矩精度(<+3%)；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在速时(包括0速度时)，可输出150%～200%转矩。

REXROTH变频器的基片已从Si（硅）变换为SiC（碳化硅），使电力电子新元件具有耐高压、功耗、耐高温的；并制造出体积小、容量大的驱动装置；磁铁电动机也正在开发研制之中。随着IT技术的迅速普及，变频器相关技术发展迅速

1、REXROTH变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。风机、泵类负载采用变频调速后，节电率为20%～60%，这是因为风机、泵类负载的实际消耗功率基本与转速的三次方成比例。

2、在自动化系统中应用：

由于REXROTH变频器内置有32位或16位的微处理器，具有多种算术逻辑运算和智能控制功能，输出频率精度为0.1%~0.01%，且设置有完善的检测、保护环节，因此，在自动化系统中获得广泛应用。

3、在提高工艺水平和产品质量方面的应用：

变频器还可以广泛应用于传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，它可以提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。采用变频调速控制后，使机械系统简化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高了整个设备的功能。

4、实现电机软启动：

REXROTH变频器硬启动不仅会对电网造成严重的冲击，而且会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动对挡板和阀门的损害对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频器后，变频器的软启动功能将使启动电流从零开始变化，值也不过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，同时也节省设备的维护费用。