一、概述无锡市中远工业自动化有限公司，是交流变频调速器及工业控制器研制生产的专业实体，其研究所开发的MF系列变频器，以高档微处理器为核心控制部件，并配有新型的绝缘栅型(IGBT)大功率器件和智能器件。采用国际上先进的正弦波脉宽调制(SPWM)控制模式。与以往变频器相比，具有体积小，效率高，噪声低等优势，可广泛应用于各种交流感应（异步）电动机的调速。MF系列中频变频器适用各种高速电机加工领域，典型应用于高精度磨加工中，用来驱动磨床的高速电机主轴，与传统的中频发电机组相比，高效节能，可节电约40%。变频器运行的无噪声及优化控制，不仅改善了劳动环境，而且还能使加工精度提高，电机使用寿命延长。MF系列工频变频器，广泛应用于风机、水泵及各种加工机械、纺织机械、冶金、化工、空调等领域，实现电机的无级调速，大大节省电能，提高产品精度和经济效益，改善工作、生活环境。MP系列变频器型号命名标注：安装形式：G:挂壁式L:落地式N:内装式C:抽柜式变频器输出容量：15:为15KVA变频器类型：20:表示中频，频率范围02000Hz中远变频器5:表示工频，频率范围0~400Hz1二、规格及技术指标项量目内容容(KVA)35101520253050100定值额定电流(A)59152231384475150(注)适用电机功率(KW)2.23.77.5111518.5223775输入额定电压(V)AC220V/380V三相AC380V士15%电源额定频率(Hz)50/60Hz电压范围(V)220V级0230V380V级0~360V输出频率范围(Hz)工频：0~240Hz中频0~2000Hz连续可调过载150%1分钟控制方式全数字线电压正弦波PWM控制控制起始频率可任意设定功能启动方式软起动、键盘起停/外部信号起停（可选择）启动时间0.1秒~600秒任意设定运转方式正转/反转键盘操作、电位器设定等运行停止方式减速停止/自由停止功能多段速运转最多可预置7种速度其它功能检速再同步、故障记录输入显示设定4位七段LED显示、按键设定，外接电位器设定输出输入端子输入可编程(4路)、正反转、外部异常停止等出信号故障输常开、常闭各一组触点，对外输出频率表输出可外接频率表保护各种保护过压、过流、过热、过载、欠压、瞬时停电外部异常、对地短路颜色米黄（用户特殊订货除外）安装场所室外、海拔1000M以下、无阳光直射环境周围温度-10°~+40℃周围湿度90%以下无结露周围空气无腐蚀性气体注：用户选用变频器，应以电动机的工作电流为主要参考依据，一般还应考虑留有30%左右的裕量，即实际工作电流+30%裕量≤额定值。2三、基本工作原理(一)主电路简图RGUNEVNEWN图3-1主电路简图中远MF系列变频器的主电路见上图所示，主要由整流桥(380V级为三相整流，220V级为单相整流，若用户特殊订货时，220N级也可为三相整流)、绝缘栅型大功率晶体管(IGBT)模块组成的三相逆变器、接触器及滤波电容等组成，其中.IGBT·是一种先进的功率器件。只需在它的栅级（类似于晶体管的基极）与射极之间加5~20V电压和极微小的电流，在它的CE极就能迅速通过几十安甚至几百安培的电流。(二)控制电路框图故障检测信号输入电源电源外部输入命令控制电路及SPWM变频器信息输出◆(中央处理单元)驱动驱动信号电路键盘显示单元图3一2控制电路框图3由上图可知，中远M系列变频器控制电路主要由三部分组成：以中央处理器为核心的主控部分，键盘显示部分、电源及SPWM的驱动部分。(三)基本工作原理1、简述中远MF系列变频器由16位高性能超大规模单片机控制，它根据键盘或外接电位器设定运行频率、升降速时间、输出电压、运行方式等参数，自动生成六路时序不同的波形，通过隔离放大，最终驱动六只大功率管，形成电流波形频率可变的三相正弦波。使三相电机按给定的频率运转。频率与转速关系如下：60fn。=(1)上式中：n。:为电机的同步转速（转/分）f:为变频调速器输出频率(Hz)P:为电机的极对数由(1)式可知，对于一般电机，极对数是一定的。因此频率f的变化，就使得转速n跟着变化，也就是说，只要改变频率就能改变电机转速。频率无级可调，从而使转速无级可调。2、正弦波脉冲宽度调制(SPWM)的概念变频器在改变频率的同时，输出电压也作相应改变，这就是所谓的变频变压。①PAM通常改变电压，就是改变电压的幅值称为脉幅调制，常用PAM表示。PAM需要同时调节整流部分和逆变部分。两者之间还必须满足K和K间的一定关系，故其控制电路比较复杂，可靠性也较差。脉宽调制(PWM)把每半个周期内，输出电压的波形分割成4若干个脉冲波，每个脉冲的宽度为t1,每两个脉冲间的间隔宽度为t2,则脉冲的占空比r为：tr=(2)此时，电压的平均值和占空比成正比，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，也同样可以实现变频也变压的效果。③SPWM无论是PAM,还是PMM,其输出电压和电流的波形都是非正弦波，具有许多高次谐波成份。影响电机性能，为了使输出电流的波形接近于正弦波，又提出了正弦波脉宽调制的方式。在SPWM中，使脉冲序列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间隔则较大，如图3一3所示，这样的电压脉冲序列，可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。图3一3SPWM的输出电压SPWM脉冲序列中，各脉冲的宽度以及相互间的间隔宽度是由调制波（正弦基波）和载波（等腰三角波）的交点来决定。如5图3一4所示，图中示出了双极性调制的脉冲形成过程。（仅以A、B相为例)b)c)图3一4双极性调制的脉冲形成在调节频率时，一方面，调制波与载波的周期要同时改变；另一方面，调制波的振幅要随频率而变，但载波的振幅则不变。单片机内中央处理器必须实时计算出调制波和载波的所有交点的时间坐标，根据计算结果，有序地向逆变桥中各IGBT管发出“通”和“断”的动作指令，而且同一桥臂上的两个IGBT总是按相电压脉冲序列的规律交替地导通和关断，毫不停息，毫不误差，稍有不当，上下两个IGBT同时导通，将立即造成严重短路，烧坏大功率IGBT。中远工业自动化公司和中远自动化所广大科研人员，采用国际先进控制原理，使这种复杂、高难技术在新一代变频器上成功实现，确保万无一失。6四、主回路和控制回路CNI563CN17电源及塑动板CN14682CN1312368N22CN21CN234321CN29MF-20MPAU5主控板4321CN25接线端子排10CN24LEDMF20-K/DTXOMF20-FANPODC24VAC(部分品种选用)C34TX2图4一1M系列变频器线路板引线图7图4一1示出了中远MF系列变频器线路板引线插接座(一)由图可知，电源及驱动板与主控板之间有三组引线：①CN11CN21为主控板电源引线，由6芯扁线连接。其中：P2、P3约为DC8V左右P1、P3约为DC18V左右P4、P3约为DC-18V左右P6、P3约为DC35V-50V左右②CN12CN22为接口电源引线，由3芯扁线连接其中：P、P2约为DC24VP1、P3约为DC24V③CN13CN23为6路SPWM脉冲信号输出引线，由8芯扁线连接(二)在电源及驱动板上除上述三个插座外，还有四个插座。①CN15为高压电源输入插座，电压为：DC200V~DC560V其中P4为正，P为负，即“上正下负”分别引自高压电解电容的“正、负”极②CN14为外部接触器（或继电器）的控制插头其中第“5”、“6”脚引至接触器线圈端子对于部分220V级5KV以下变频器第“1”、“2”脚是冷却风扇的电源端，它可向风扇提供DC24V约0.2A的电源。③CN16引至6只IGBT管中三只上管“1”、“2”脚引至IGBT中“U”路对管中上管G、E“5”、“6”脚引至IGBT中“V”路对管中上管G、E“9”、“10”脚引至IGBT中“W”路对管中上管G、E④CN17i引至6只IGBT管中三只下管8“1”、“2”脚分别引至IGBT中“U”路对管中下管G、E“3”、“4”脚分别引至IGBT中“V”路对管中上管G、E“5”、“6”脚分别引至IGBT中“W”路对管中上管G、E注意：上述CN16、CN17的引脚一一对应，绝不能接错，否则就要烧坏大功率模块！(三)在主控板上，除前面介绍的CN21、CN22、CN23外，还有三个插座：①CN29为主电路电流检测之用，引至霍尔检测元件当主电路出现过流及短路时，它将检测信号迅速送至CPU中央处理单元。其中：第“1”脚接霍尔的输出端(OP)第“2”脚接霍尔的“+V”端(+15V)第“4”脚接霍尔的“-V”端(-15V)注意：霍尔电流传感器穿线孔或主触点是有方向的，安装时要使主回路电流流向与标记一致。②CN25为温度及保护检测元件连接之用其中：第1、2脚为散热器温度检测开关引线端，正常接通。第4、5脚为漏电流检测引线端③CN24为键盘显示板连接插座，它通过10芯电缆线连接到键盘显示板的CN34上。(四)主控板上，有一排接线端子排，其功能详见表4一1“端子代号及功能说明”(五)风扇控制板：其上有三组接线端子：TX0:交流17V输入，它引自下部的一只风扇变压器次级，风扇变压器初级接到CN1插头中的第2、3脚。