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一文了解变频器控制电路原理图
学习任何技术，第一步必须要吃透原理图，只有彻底理解原理，才能在工作中游刃有余。这次，为大家带来变频器控制电路原理图分析，掌握变频器基础原理知识。
变频器控制电路原理图分析
下图为变频器控制电路的原理示意图。上半部为主电路，下半部为控制电路。主要由控制核心CPU 、输入信号、输出信号和面板操作指示信号、存储器、LSI电路组成。
外接电位器的模拟信号经模数转换将信号送入CPU，达到调速的目的。外接的开关量信号也经由与非门送入控制CPU。
变频器基础原理知识
01
变频器基础
（1）VVVF 是 Variable Voltage and Variable Frequency 的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。
（2）CVCF 是 Constant Voltage and Constant Frequency 的缩写，意为恒电压、恒频率，也就是人们所说的恒压恒频。
我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95％左右。
无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50Hz，其它国家的电源电压和频率可能于我国的电压和频率不同，如有单相100V/60Hz，三相200V/60Hz等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先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价格的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。
变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。
用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。
汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。
变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。
02
电机的旋转速度为什么能够自由地改变？
n = 60f/p(1-s)
n: 电机的转速 f: 电源频率 p: 电机磁极对数 s：电机的转差率
电机的转速 = 60(秒)＊频率（Hz)/电机的磁极对数 – 电机的转差率
电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，rpm/min也可表示为rpm
电机的旋转速度同频率成比例 同步电机的转差矩为0,同步电机的转速=60(秒)*频率(Hz)／电机的磁极对数
异步的转速比同步电机的转速低。
例如：4极三相步电机60Hz时低于1,800 [r/min] 4极三相异步电机50Hz时低于1,500 [r/min]
本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。
感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极对数和频率。
由电机的工作原理决定电机的磁极对数是固定不变的。由于电机的磁极对数1个磁极对数等于2极，电机的极数不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适和改变该值来调整电机的速度。
0601 【万泉河】优雅的80台MODBUS通讯的变频器例子
0601 【万泉河】优雅的80台MODBUS通讯的变频器例子
为什么是80？80是我做的一系列PLC编程的例子，前面做过80个双联开关，80个模拟量的处理。现在把这个80系列继续做下去，准备控制80台MODBUS通讯的变频器。
有人会骂：胡闹！MODBUS通讯怎么可能带那么多站点！
没错，一条RS485总线肯定带不了这么多。 所以我们打算使用MODBUS TCP转MODBUS RTU的网关来实现。 一个网关转换出来一条485总线，可以带10台RTU（大约），那么8个网关就可以带80台了。 当然也可以直接买那种一台网关带8路485输出的网关。
总之，就不在PLC上扩展RS485口了，反正数量也不够，价格也没有优势。 所以，对PLC来说，做的只是MODBUS TCP通讯，当然原理和RTU是完全相同的。
都需要轮询。 即， 每条总线上根据其挂载的RTU的数量以及需要的读写数据区进行循环读取，而各条总线之间互相不干扰，各自循环。
很多品牌的变频器原生支持MODBUS RTU通讯接口，所以这种通讯方案成本造价比较低廉，在工程项目中应用比较广泛。
我们这里控制的是ABB ACS系列的变频器。 演示了针对ABB变频器所制作的专用的FB模块。然而后续也会有插曲，比如实际施工时，因为供应商原因或者采购周期原因， 其中的个别几台ABB变频器被替代成了DANFOSS变频器，然而我们如何不受干扰，如何通过模块化的手段，适应了这种现场的变更，而没有被折腾到崩溃。相信有一定工程经验的同行都或多或少会有过这样的经历。
实现的过程
按照我在宇宙观的文章里的观点， 在运行逻辑固定的情况下，一个控制对象完全可以实现模块化封装。那么要控制一台ABB变频器，我们需要送给它的参数只有2个:子网号和MODBUS站地址。
然后它就该能够自动完成数据的轮询读写。 而至于它的数据区的地址，需要的数据的数量，都在这个块里面了。只需要根据产品说明书的通讯部分，查阅后设计好这个FB块即可。 外围原本也不需要知道。
而至于485总线的通讯参数以及网关的IP地址等，都是在网关的相关参数部分实现，具体的设备对象是不需要每个都录入的。
在完成通讯功能的基础上， 控制的其他内容， 按照行业特点和需求，比如有的行业习惯于用通讯只读取状态和电流频率等数值，而对变频器启停控制仍然需要通过端子实现， 那么上述封装还可以增加IO管脚，这里不再演示。
我这里讲到的当然不是畅想，而是已经完成的历史。
程序的具体调用情况：
程序中有屏蔽的部分，代表实际应用中，如果有设备减少， 也只需要屏蔽相应的调用，不再需要修改逻辑，数据区的排列，循环次数等等。 全都不需要。 需要的只是将调用这一行屏蔽。
而在声明区
看到第5台设备竟然诡异地变成了DANFOSS， 原因也是现场临时改动了变频器的型号，那么我们也只需要简单修改调用的FB的数据类型。其他的都不需要再动了。
当然，为DANFOSS又设计了专用的FB块。 因为它的控制字，状态字地址与ABB都不同，所以当然需要专门再定制。
我曾经写过文章计划将所完成的这套GML MODBUS库的方法推广到西门子之外的其它品牌的PLC。 然而响应者寥寥。可想而知我还是走的太超前了，同行们还都停留在原有的每个项目都去做程序做轮询，通过读取数据到一个大的数据块，然后控制逻辑中使用的模式。 也是我自己曾经所采取的方式。
现在计划逐步放开分享这部分的程序源代码。包括所有品牌型号的标准化的学员，以及用量大于等于3台的WANQ的用户都可以免费得到。 看到文章后可以私下向我索要。 各位得到后在此基础上再发展研发的其它产品的模块，请务必再回馈我一份。完整的内容应当是一个FB以及这个通讯单元的应用说明书。
程序是V17下做的。 原本是库函数在更低的环境下做的，调试也完全没有问题。 只不过我现在电脑上只有V17，所以就用V17演示了。 你如果要在低版本下实现，需要逐个块的内容逐个复制迁移到低版本中。大部分程序块是用SCL写的， 应该还算方便。
西门子之外的其它品牌的标准化的学员，你也只能得到V17的这个程序版本参考后可以在其它品牌中实现。 那些品牌的MODBUS通讯我都没做过，所以我自己做不了。 这些方面的拓展，有劳各位了。 SMART 200的GML库函数我做过了，但控制对象不是变频器，这部分的学员可以私信我获取，但你需要做个ABB或者其它品牌的变频器的应用回馈我。
除此之外，如果有人要移植到其他品牌中，做的过程中可以咨询我，我可以给予一些帮助。
而对于用户之外的更多的同行，如果对这个框架结构感兴趣，可以分享一个删减版，我会把MODBUS 通讯部分的功能块删除后再打包后分享。获取方式我会分享到80系列的QQ群文件中，2个群都已经满员，然而游客也可以直接下载群文件，所以不会再扩展新群。群号到历史文章中得到。 或者微信私信我获取。
虽然这个分享是有删减的， 但仍然是有价值的，删除的只是MODBUS通讯部分的6个功能块而已。而其他的模块化的封装，包括ABB变频器， DANFOSS变频器的控制块，以及我以前提到过的中央报警指示灯HA2的块，想了想也都保留在里面了，有爱好学习的可以参考。
咱们行业的习惯，大家还是更习惯自己的功能块自己用，用着放心。 所以大家可以在参考我提出的思想的基础上自己补齐并调试实现。
RS485网络中不同子网的MODBUS站号是可以有重复的，当然也可以不重复。 这些都是随现场调试人员而定，只需要对应正确就可以。
另外，同一个子网上，也有可能不仅仅挂变频器，还会挂其他的仪表等设备，只需要在一个子网内不与现有设备的MODBUS站号冲突即可。 但在程序的编写方面，则是在另外的环节，比如我有可能再写一个80台电能表的例子。然而与变频器毫无关系。即便同处一个485网络，也不需要再去协调轮询周期。
即， 那些把循环指令当核心算法的同行们可以知道了，循环只是在通讯逻辑内部实现的，不需要时刻挂在脑门上。