ABB变频器内部结构

变频器的发展史

变频器的组成

变频器的工作原理

更换变频器所需的工作

变频器的发展史

 为什么要使用变频器？

 U/F控制

 矢量控制

 DTC控制

 为什么要使用变频器

说到变频器， 就不能不说交流电动机， 因为变频器必须配合电动机使用， 电动机被称为“工业的骡马”， 支撑着工业的发展，目前较常用的交流电动机有两种： 一是交流异步电动机， 二是交流同步电动机。 其中交流异步电动机为最常用的。 中国各类电动机的装机容量已超过6亿KW， 交流异步电动机约占90%。

变频器的发展史

 为什么要使用变频器

交流异步电动机常用调速的种类

变频器的发展史

交流调速方式高效调速低效调速

变极调速

串极调速

变频调速

转子串电阻调速

定子调压调速

电磁离合器调速

液力耦合器调速

液粘离合器调速

电气调速机械调速

从上图我们分析比较可以得出以下结论

变频调速的特性：调速范围广，效率高，安装方便，维护简单。各种特性均优于其他调速方法

U/F控制方式（压频比控制）

上世纪70年代，最初的变频器出现，即U/F控制的变频器

是通过改变同步转速的方式进行调速。分为基频以下和基频以上两种情况。

基频以下调速

为充分利用电动机铁心， 发挥电动机产生转矩的能力， 在基频下采用恒磁通的控制方式， 要保持磁通不变， 当频率从额定值向下调节时必须同时降低感应电动势， 然而绕组中的感应电动势是难以直接控制的， 当电动势值较高时， 可以忽略定子电阻和漏磁感抗压降， 用定子相电压来替代， 即则得定子相电压/频率=常值低频时定子相电压和感应电动势都较小， 定子电阻和漏磁感抗压降所占的分量相对较大， 电机的转矩变小， 可以人为的抬高定子相电压以补偿定子压降， 称作低频补偿或转矩提升。

基频以上调速

在基频以上调速时， 频率升高， 而定子电压却不可能超过额定电压， 只能保持进线电压， 这将使磁通与频率成反比的下降， 使电动机工作在弱磁状态， 基本上属于“恒功率调速”

缺点： 在低频时， 启动转矩不足

应用： 一般用于风机， 泵等平方转矩负载

ABB变频器对应的机型为ACS51 0系列

变频器的发展史

矢量控制（仿真控制）

上世纪80年代， 由于U/F控制的局限性， 发展出了矢量控制模式的变频器矢量控制早在上世纪60年代就已出现， 并由Siemens在1 972年提出， 但真正应用还是在微电子技术发展的80年代控制原理是通过对电机控制参数的实时解耦， 实现电机的转矩和磁通控制， 达到和直流电机一样的调速特性。

众所周知， 异步电动机是一个高阶， 非线性， 强耦合的复杂系统， 矢量控制就是通过坐标系的变换， 实现定子侧控制量的解耦， 把定子电流中的励磁电流分量和转矩电流分量变成标量独立开来， 分别进行控制。 这样通过坐标系变换重建的电动机模型就可以等效为一台直流电动机， 从而可象直

流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制。

缺点： 处理速度受中央处理器的运算决定， 一般为20~30ms

应用： 一般用于对可靠性要求不高的恒转矩负载

ABB变频器对应的机型为ACS550系列

变频器的发展史

DTC控制（直接转矩控制）

上世纪90年代， 由ABB公司出了DTC控制模式的变频器

DTC控制技术于上世纪80年代中期提出， 产品成形于90年代中期。 最早出现的产品型号是ACS600， 经过近1 0年的发展， 现已被ACS800替代。

和矢量控制不同， DTC控制摒弃了解耦得思想， 取消了旋转坐标系变换， 简单地通过检测电机定子电压和电流， 借助瞬间空间矢量理论计算电机的磁链和转矩， 并根据与给定值比较所得的差值， 实现磁链与转矩的直接控制。 这种控制模式和其他控制模式在相同处理器的条件下， DTC模式下的运算处理更快， 这意味着在负载转矩变化时， 可以更加快速的响应负载转矩的变化。

缺点： 由于是对电流的控制， 所以不能应用在高低高的场合

应用： 工程型变频器可以应用在任何交流电机的场合

ABB变频器对应的机型为ACS800系列

变频器的发展史

 变频器的发展史

 变频器的组成

 变频器的工作原理

 更换变频器所需的工作

变频器的组成

ACS800-01 -XXXX-3

变频器的组成

ACS800-04-XXXX-3

ACS800-01 和ACS800-04 R2~R6机型的区别

变频器的组成

ACS800-01

ACS800-04

R2~R6和R7~R8 机型的区别

变频器的组成

R2~R6 R7~R8

变频器的组成

 变频器由以下基本单元组成

 1 整流单元

 2储能单元

 3逆变单元

 4制动单元

 5控制单元

变频器的组成----功率单元

 整流单元

 1二极管整流

 2二极管+晶闸管整流

 3晶闸管反向并联整流

 4 IGBT整流

 储能单元

 1电容储能

 2电感储能

 逆变单元

 1 IGBT

变频器的组成----功率单元

 主控板

 1 -1 RMIO-----R2~R6

 1 -2 RDCU-----R7，R8

RMIO-01 C或RMIO-1 1 C

RDCU-02C或RDCU-1 2C

RMIO-02C或RMIO-1 2C

变频器的组成----控制单元

功率板

2-1 RINT----R2~R6

RINT5514---R5

变频器的组成----控制单元

RINT6611C----R6

（现被RINT561 1 C组件替代）

功率板

 2-2 AINP+AINT+APOW+AGDR-------R7， R8

AINP-01C 

AINT-02C 

APOW-01 C

AGDR-71 C

变频器的组成----控制单元

+++ =RINT

主电路： 完成对电机提供驱动功率的变换过程

电路板: 控制电路完成计算， 通讯， 数据采集和电机控制等功能。

I/O接口

Port1 Port2

Port3

RMIO-01

ACS 800-01 电路板的连接。

变频器的组成----电路板连接图

主电路： 完成对电机提供驱动功率的变换过程

电路板: 控制电路完成计算， 通讯， 数据采集和电机控制等功能。

ACS 800-04 电路板的连接。

变频器的组成----电路板连接图

变频器的组成----诊断和控制盘接口板 (ADPI)

板上有控制盘的连接座， 红色指示灯和

绿色指示灯

每个模块可以并联两块这样的电路板 (用于平板式安装和书架式安装)

控制盘即插即用 - 两个控制盘不能同时工作

变频器的组成----电机控制和I/O板(RMIO-02C或RMIO-12C) ABB变频器内部结构

+24VDC 电源 2 路用于现场总线的并联端口

现场总线

I/O 扩展

脉冲编码器

新的可选件系列

PPCC-link = 串口通讯 与

AINT通讯: 光纤连接

控制盘连接器

模拟 I/O

2 路电流输入

1 双极性电压输入

2 路电流输出

AI 电气隔离

数字输入

6 路可编程

1 固定为停车 (启动互锁)

两组隔离

+24VDC 3 可编程继电器

输出

DDCS 适配

器连接器

DDCS 适配器带4

路通道

PC 连接

主从通讯

老版可选件

变频器的组成---- ACS800-04主电路板 (AINT)

 包括传动中的所有的高压和内部测量元件

 自动电流测量比例换算 - 不再需要焊接槽缝

 给 AINP 和 AGDR 板 (+ ABRC板) 供电

 接地故障和短路保护

 可调整的接地故障电流跳闸极限

 接地故障检测是基于输出的三相电流

 一种型号适用于所有 ACS800-04 的型号AINT-02（C）

变频器的组成---- ACS800-04电源板(APOW)

 直接给RMIO和AINT板提供电源

 通过AINT板间接给AINP板提供电源

 直接与直流回路连接

变频器的组成---- ACS800-04 输入桥控制板 (AINP)

 启动输入桥的晶闸管

 电源来自于 AINT

 软件控制充电过程:

 输入桥启动， 当直流母线电压达到 0.7 *1 .35 * 380 V 并且电压上升的变化率 <0.01 * U N / 1 0 ms

变频器的组成---- ACS800-04门极驱动板(AGDR)

 直接与IGBT模块相连

 门极控制，饱和反馈和温度检测都通过这块电路板

变频器的组成---- ACS800-04输入桥保护板(AIBP)

针对瞬变，保护输入桥

ACS800 R2~R6硬件分解图1

控制盘支架

外壳骨架

控制盘

防护盖

可选的适配器组件

接地板

控制和I/O板

EMC滤波板

功率板

直流电抗

散热片

功率半导体

接线盒

支撑扳

风机

变频器的组成----结构图

控制盘

塑料防护罩

控制盘支架

可选外部组件

 外部通讯适配器

数字模拟量扩展模块

 脉冲编码器接口

 DDCS 适配器

塑料外壳

电机控制和外部I/0端子 功率板

电抗和其他主电路组件

主框架和散热片

风机

接线盒

EMC 板（可选）

+ Separate Cover for IP55 (option)

+ Internal Braking Chopper (option)

ACS800 R2~R6 硬件分解图2

变频器的组成----结构图

Slots for cables going to the RMIO board in the RDCU unit. The cables are wound on the top of the

module.

控制电缆线， 去RMIO板（位于RDCU单元）

进线电缆接线端

Input cable terminals

紧固点

Fastening points

模块前盖

Front cover

低位置接线孔

Three additional holes for fastening the

cable terminal plate to a lower position or for

connecting cable lugs

基座

Pedestal

紧固支架

Fastening bracket

紧固点

Fastening points

电机电缆接线端

Motor cable terminals

接地电缆接线端

PE terminal

备用电缆接线端

Alternate output cable terminals

制动斩波器接线端

Brake chopper and intermediate circuit

DCbus terminals

变频器的组成----结构图

ACS800R7~R8外观图

AC 电抗器

辅助电源变压器+熔断器

控制盘CDP312R

电机控制和IO板:RMIO

输入整流桥+

压敏电阻板

制动斩波器

直流电容器

电流互感器

冷却风机

散热器

主电路接口板：

RINT

IGBTs + 门极驱动板

EMC板(option)

共模滤波器（可选件）

铁淦氧环形滤波器

充电电阻

开关电源板

空气入口

变频器的组成----结构图

X39控制盘电缆插口

I/O 接线端子（可拆卸）

可选模块接口1

可选模块接口2

光纤扩展模块接口

R2-R4:

带转轴的控制盘托架， 向左侧转动托架， 可见到I/O端子排

控制电缆屏蔽

层接地端子

(360˚接地）

变频器的组成----外部附件

RDCO-01:

RDCO-02:

RDCO-03:

10 MB 5 MB 10 MB 10 MB

5 MB 5 MB 10 MB 10 MB

5 MB 5 MB 5 MB 5 MB

CH0 CH1 CH2 CH3

RMBA:

RDNA:

RLON:

RPBA:

RCAN:

RCNA:

RMBP:

RETA:

RIBA:

RAIO:

RDIO:

RTAC:

MODBUS通讯协议适配器

DEVICENET通讯协议适配器

LONWORKS通讯协议适配器

PROFIBUS-DP通讯协议适配器

CANOPEN通讯协议适配器

CONTROLENT通讯协议适配器

MODBUSPLUS通讯协议适配器

ETHTRNET通讯协议适配器

INTERBUS-S通讯协议适配器

扩展模拟I/O模块

扩展模拟I/O模块

脉冲编码器接口模块

Options List

0123

变频器的组成----外部附件

RDCO-01:

RDCO-02:

RDCO-03:

10 MB 5 MB 10 MB 10 MB

5 MB 5 MB 10 MB 10 MB

5 MB 5 MB 5 MB 5 MB

CH0 CH1 CH2 CH3

RMBA:

RDNA:

RLON:

RPBA:

RCAN:

RCNA:

RMBP:

RETA:

RIBA:

RAIO:

RDIO:

RTAC:

Options List

0123

变频器的组成----外部附件

RS485

传动的连接

N系列(ACS600)扩展接口

R系列扩展接口

Modle bus

主从连接

调试工具

自定义编程

变频器的组成----外部附件

变频器的组成----外部附件

扩展模块的实际的连接图

 变频器的发展史

 变频器的组成

 变频器的工作原理

 更换变频器所需的工作

变频器的工作原理

 变频器的发展史

 变频器的组成

 变频器的工作原理

 更换变频器所需的工作

更换变频器所需的工作

 开箱， 确认附件齐全， 外观无损坏

 上传参数

 注意：

 在下载之前须进行上传；

 确认目标传动单元的程序版本与源传动单元的程序版本相同， 参见参数 33.01 和33.02；

 将控制盘从一个传动单元移开之前， 确认控制盘处于远程控制模式状态（可以通过

LOC/REM键进行改变） ；

 下载之前传动单元必须处于停止状态。

 在上传之前， 每个传动单元进行下列步骤：

 设置电机参数；

 激活可选设备的通讯 (参见参数组 98 OPTION MODULES)；

 在上传之前， 对源传动单元进行如下操作， 即可获取拷贝：

 设置参数组1 0 - 97 的值；

更换变频器所需的工作

 上传参数

 拆除功率电缆和控制电路电缆

 注意： ACS800控制电路的电缆无需拆线， 把端子从RMIO或RDCU上拔下即可

 安装新变频器， 并连接功率电缆和控制电缆

更换变频器所需的工作

 设置参数

 设置99组电机数据并辨识电机

 设置98组参数激活外部附件

 下载参数

更换变频器所需的工作

 下载参数