关键词 摩托托尼变频器；DSP单片机；矢量控制 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
O 前言 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
美国摩托托尼电气（上海）有限公司根据中国市场发展的需要，近期推出了一个新的MTF和MTS系列（0。75—`160KW）变频器，该产品是在引进国际先进的技术，采用优质材料和元器件的基础上，应用先进的SMD贴片生产工艺和严格的静电防护措施制造而成， 科技 开发部是公司的技术研究和新产品研发中心，致力于变频调速技术、运用控制技术、电力电子高新技术开发与应用，在EMC技术、矢量控制技术、电力电子设备热设计技术等方面有多项重大创新和突破。公司在多个技术领域逐步拥有了自主研发的核心技术，具有独立的自主知识产权。拥有单片机设计、DSP设计、开关电源设计、大功率电力电子器件的驱动与保护、功率器件直接驱动技术、防雷设计技术、EMC/EMI设计、多层PCB设计技术、结构设计、模具设计等全面的产品设计能力和磁通矢量控制技术、空间电压矢量控制技术，无速度传感器矢量控制技术，以及无速度传感器速度检测跟踪技术。技术开发工程师有长期的电气传动产品设计经验，在控制平台设计、驱动平台设计、PCB设计、结构设计、软件设计和流程控制方面积极地发挥着他们的聪明才智。在研发过程中，他们贯彻满足客户需求的设计理念，利用先进的实验测试分析设备，采用业界先进的研发项目管理模式，进行充分的信息沟通和分析，开发出了性能优良、功能丰富的多种产品。他们不断追求产品设计的完美，使产品的技术性能快速提升。 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
1 变频器的电气系统框图 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
三相变频器标准配线图 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
主回路输入 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
主回路输出 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
控制回路输入 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
屏蔽线 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
控制回路输出 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
REV WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
FWD WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
X4 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
X3 WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
X2 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
X1 WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
JOF P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
CM WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
VCC plcjs.技.术_网
V2 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
I2 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
GND WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
ESP WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
GND WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
FM WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
频率表 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
GND P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
IM WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
电流表 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
TA P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
TC WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
TB WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
继电器输出 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
12A 125VAC WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
7A 250VAC WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
7A 30VDC P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
1 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
2 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
3 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
～220V WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
STOP/RUN plcjs.技.术_网
FWD W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
REV WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
2.2KΩ WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
0～20mA plcjs.技.术_网
RS-485 WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
1234 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
串行通讯 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
方式 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
▲ WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
设置 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
▼ W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
运行 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
停复 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
RUN FWD DGT FRQ plcjs.技.术_网
WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
SW1 WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
J WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
OUT WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
～380V WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
R WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
T P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
S WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
制动电阻 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
(选配) WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
(Ｎ) WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
B WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
P+ P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
电抗器（选配） WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
短路片 WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
制动单元（选配） WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
注4 plcjs.技.术_网
W W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
U WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
PE W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
M WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
2 信号处理器 WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
MTF和MTS系列变频器是DSP矢量控制变频器。DSP信号处理器具有速度快，处理能力强，功耗小，内部自带存储器以及在线仿真修改程序的优点，深受广大单片机开发工程师的欢迎。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
3 关键器件 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
MTF和MTS系列变频器的关键器件功率模块采用欧佩克的IPM、PIM以及高频KT模块，功率电解电容采用欧佩克的，计算余量大，体积小。 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
4 核心技术 WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
4.1硬件和结构设计 WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
4.1.1高可靠性 WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
MTF和MTS系列DSP矢量控制变频器具有高品质、多功能、低噪音的特点，应用独创的IGBT上下桥互锁技术和硬件软件分别多种保护技术，确保该变频器的可靠性，在信号采样处理方面，强调 快速性和稳定性相结合，信号采样要快速，处理要稳定。应用了容性功率母线技术吸收了P板和N板上的电压毛刺，并且结构牢靠大方。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
4.1.2长寿命 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
MTF和MTS系列变频器为了达到长寿命，增加风机控制，根据散热器温度高低来控制风机的起停，既降低了风机能耗和噪音，又延长了风机寿命，为了保证充电电阻的可靠性，增加了接触器CB保护。 W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
4.2软件控制设计 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
4.2.1外控端子功能设计 WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
在外控端子功能设计上采用业界先进的可编程的做法，扩大了外控端子的使用范围。 WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
4.2.2多种控制方式 WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
具有八段速度的多种控制方式，键盘控制、外控端子、上位机控制的三种起动控制方式选择。MTF和MTS系列变频器多种调速方式，分别为“键盘、端子数字调速”、“多段速调速（包括多段速运行、自动循环运行、八段速运行、段速复合调速）”、“模拟量单通道调速”、“模拟量复合调速”、“编码调速”、“点动调速”及“上位机调速”等， WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
4.2.3稳流稳压控制 WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
MTF和MTS系列变频器提供了输出稳流稳压控制，保证了用户的电动机和变频器的安全。 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
MTF系列变频器采用了空间矢量控制PWM和随机PWM两种波形调制方式,在起动和停止过程中采用随机载波控制，大大提高了低频出力，降低了模块的开关功耗和发热。在1HZ 时低频出力可以达到150%以上，用户可以在停机状况下通过F512功能很方便的进行切换。 plcjs.技.术_网
随机载波调制理论出现的很早，在上世纪7、8十年代时主要大功率晶体管为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5KHZ，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注，为了解决这些问题，随机载波PWM方式应运而生。其原理时随机改变开关频率使电机电磁噪声音近似为限带白噪声（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数不变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。因而，在IGBT被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值，另一方面说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目的提高工作频率，随机PWM方式提供了一种解决思路。 P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
4.2.5矢量控制 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
由于MTF系列变频器定位为通用变频器，在该系列机器中，还提供了另外一种波形生成方式：空间电压矢量控制。空间电压矢量控制PWM（SVPWM），也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，由它们的比较结果决定逆变器的开关，形成PWM波形。此法从电动机的角度出发，把逆变器和电机看作一个整体，以内切多边形逼近圆的方式进行控制，使电机获得幅值恒定的圆形磁场（正弦磁通）。该PWM调制方法可以减轻电机的脉动和噪音。 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
SVPWM的基本原理 WWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
三相PWM逆变器供电给异步电机，为使电机对称工作，必须三相同时供电。如把上桥臂器件导通用“1”表示，下桥臂器件导通用“0”表示，并依ABC相序依次排列，则根据逆变器各桥臂开关状态的不同，可以得到如下图2所示的8个基本空间电压矢量。 WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
其中非零电压矢量，相位不同的新的空间电压矢量，最终构成一组等幅不同相位的空间电压矢量，从而形成尽可能逼近圆形的旋转磁场。。在SVPWM的过程中，为减小功率管的开关及谐波损耗，在确定的空间扇区内，相邻的两个非零基本空间矢量及两个零矢量的触发顺序是惟一确定的。当DSP的通用定时器1的计数值与全比较单元值相同时，产生的状态匹配信号进入波形发生单元，经对称PWM发生器、死区单元和逻辑控制单元输出PWM信号。 P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
MTS系列变频器定位为高端变频器，无速度传感器矢量控制变频器。 WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
无速度传感器矢量控制的基本原理： WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
该系统采用基于转子磁场定向的矢量控制方法，根据模仿直流电动机控制的思想，用多边形逼近圆形的旋转磁场，系统原理如图3所示的结构框图。该系统采用PI自适应法估计速度，用改进电压型转子磁链模型估算转子磁链。主回路采用交一直一交电压型逆变器提供电机电压，控制回路DSP为核心，并配以驱动、隔离、保护等电路，保证了系统的安全运行。 WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
以不含有真实转速的转子磁链方程及D-Q坐标变换方程作为参考模型，以含有待辨识转速的PI自适应率作为可调模型，以定子电流转矩分量作为比较输出量，采用比例积分自适应进行速度估计，还可以采用反电势测量进行直接速度控制。 ——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户