omron变频器培训资料

OMRON 变频器培训欧姆龙自动化 (中国 )统辖集团客户服务中心 SMAC秦波 2007-07OMRON 总括电动机种类和特性1.1.概 要1.2.步 进电动 机 的 动 作 原理和特征1.3.直流 电动 机 的 动 作 原理和特征1.4.同步 电动 机 的 动 作 原 理 和 特 征1.5.感 应电动 机 的 动 作 原理 和 特 征1.6.使 交流 电 动 机 旋 转 的 旋 转 磁 场1.7.感 应电动 机 的 详 细 特性变 频 器 的 动 作 原 理2.1.概 要2.2.输 入 电 路2.3.输 出 电 路 的 基 本2.4.通 电 法2.5.实 际 的 变 频 器 输 出 （PWM控 制 ）变 频 器 的 控 制3.1. V/f控 制3.2.转矩控制3.3. V/f调 试3.4. V/f控 制 时 的 抖 动 调 试3.5.矢量控制的原理3.6.矢量控制自学习3.7. V/f控制和矢量控制的优缺点比较3.8.制动控制3.9.PID控制3.10.过载检测3.11.过载的几种情况的处理办法3.12.参数监控参 考 资 料OMRON 电电 动动 机机 的的 种种 类类 和和 特特 性性 1.1.概概 要要种 类 名称 特征 使用例直流步 进电动 机收到脉冲信号后，照 预 定的角度旋 转优 点 ：高速 动 作 、简 单 位置控制 （便宜 ）。缺 点 ：转 矩 小 、易 产 生失 调 的位置 偏 差 。输 送机打印机直流 电动 机具有急 剧 的加速性 。转 子 为电 磁 铁 、定子 为永久磁 铁 的 结 构上， 维 修保养非常 费 工夫 。优 点 ：高 速 动 作 。转 矩 大 。缺 点 ：电 刷 装 置 有 一 定 寿 命 。永久 磁石 价 格 昂贵 。吸 尘 器、 搅 拌器、缝纫 机交流同步 电动 机为 了控制位置及角度， 电动 机上 带 有 检测 器。优 点 ：高 速 动 作 。转 矩 大 。缺 点 ：永 久 磁 石 价 格 昂 贵 。控制困 难 。工 业 用机器人机床感 应电动 机制造 简单 ，在商用 电 源 （ AC100V/200V）下可以运 转 ， 结 构牢固且使用 简单 。优 点 ：简 单 的 电 源 控 制 。转 矩 中 。便宜。缺 点 ：有 失 调 的 特 性 。速 度 精 度 不 好 。单 相 电动 机：家 电设备三相 电动 机：工厂 动 力用客客 户户 的的 装装 置置 里里 必必 须须 需需 要要 有有 动动 作作 机机 （Motion）。电电 动动 机机 是是 这这 其中最主要的其中最主要的 。来来 理理 解解 一一 下下 它它 的的 特特 征征 吧吧 。OMRON步步 进电动进电动 机是机是 对简单对简单 的定位控制最合适的的定位控制最合适的 电动电动 机机 。价价 格格 也也 便便 宜宜 。永永 久久 磁磁 石石 与与 电电 磁磁 石石 以以 Step的的 方方 式式 互相拉拽而旋互相拉拽而旋 转转 。有有 3相相 Type与与 5相相 Type。在在 停止停止 中中 也也 会会 有有 位位 置置 保持保持 力力 。一一 旦旦 超超 过过 最最 大大 转转 矩矩 (失失 调转调转 矩矩 )、会会 发发 生位置偏差生位置偏差 。因因 为为 是是 以以 Step的的 形形 式式 来来 动动 作作 的的 、所所 以以 速速 度度 是是 有有 变变 动动 的的 。电电 动动 机机 种种 类类 和和 特特 性性1.2.步步 进电动进电动 机机 的的 动动 作作 原原 理理 和和 特特 性性OMRON直流直流 电动电动 机机 可高速可高速 动动 作作 、且且 价价 格比格比 较较 便便 宜宜 。转转 矩很大矩很大 (额额 定的定的 300%以上以上 )。 外外 侧侧 为为 永永 久久 磁磁 石石 。内内 侧侧 为为 电电 磁磁 石石 。由 电 刷装置与 换 向器来切 换电 的方向从而旋 转 。 电电 流流 与与 转转 矩是矩是 比比 例关系，速度控制例关系，速度控制 简单简单 。而且由于是直流。而且由于是直流 电压电压 控制， Driver便便 宜宜 。 电 刷装置有寿命 约 5000小 时 (1年 ) 由由 于于 交流交流 同歩同歩 电动电动 机机 的的 性性 能能 提提 升升 、加速了它的切加速了它的切 换换 。电动电动 机种机种 类类 和特性和特性1.3.直流直流 电动电动 机机 的的 动动 作作 原原 理理 和和 特特 征征换向器电刷装置（極）机座主磁极电枢（绕组 、铁 心 ）电刷装置（極）OMRON 电动电动 机种机种 类类 和特性和特性 1.4.同步同步 电动电动 机机 的的 动动 作作 原原 理理 和和 特特 征征同歩同歩 电动电动 机机 可可 高高 速速 动动 作作 、转转 距很大距很大 (额额 定定 的的 300%以上以上 )。很 贵贵 。 外外 侧侧 为为 电电 磁磁 石石 。内内 侧侧 为为 永永 久久 磁磁 石石 。 Driver因因 为为 是复是复 杂杂 的旋的旋 转转 控制控制 、所以所以 很很 贵贵 。 对 准 永 久 磁 石 来 控 制 旋 转 磁 场 。 电电 流流 与与 转转 矩矩 为为 比比 例例 关关 系系 ，速速 度度 控控 制制 简单简单 。最适用于伺服控制 。 过过 去去 尺尺 寸寸 大大 。最近最近 几几 年年 、随随 着着 制制 造造 技技 术术 的的 提提 高高 尺尺 寸寸 可可 做做 到到 很很 小小 。OMRON 电动电动 机机 種類和特性種類和特性 1.5.感感 应电动应电动 机机 的的 动动 作作 原原 理理 和和 特征特征感 应电动 机控制 简单 、转 矩 中 (额 定 的 200%)。很便宜。 没 有 永 久 磁 石 。电动 机很 便宜 。尺 寸 很 大 。（通 过 旋 转 磁 场 可 简单 地 控 制 ） 可 以 做 成 大 功 率 的 电动 机。 转 矩 变 大 时 速 度 会 下 降 。也 有 失 调 的 特 性 。 可 用 Vector控 制 来 提 高 速 度 精 度 。也能做伺服控制 。AxisDirection of disk motion轴磁 石圆盘旋 转方向涡 电 流旋 转方向旋 转方 向磁束圆 盘旋 转方 向OMRON 电动电动 机种机种 类类 和特性和特性 1.6.使使 交流交流 电动电动 机机 旋旋 转转 的的 旋旋 转转 磁磁 场场3）三项交变电流产生旋转磁场三相 电机，使用三相交流电代替磁铁的旋转，产生了 【 旋转磁场 】 。UVWUV相VWUV W0 2U,V,W 线 圈 的 始 绕 点U,V,W 线圈的终绕点UVWUVW1个周期（电流）三相交流磁场方向三 相 交 流 （ 电源） 和 磁场 方向感应电机U相OMRON 电动电动 机种机种 类类 和特性和特性 1.7.感感 应电动应电动 机机 的的 详详 细细 特性特性2.2.4 三相感应电机的转速将上式换算一下，得到如下结果。因而同 步转速旋转磁场的速度又叫转速 (NS)， 此速度由定子线圈结构所决定的磁极对数（极对数） P和 电源频率 f决定。旋转速度转 子 的 速度 N(min-1)比 同 步 旋转 速度 Ns略 慢 。相 差 量 叫 做 转差。NS : 同步旋转速度 ( min-1 )f : 频率 ( Hz )( min-1 )( min-1 )极数 P电 源 频率50Hz60Hz2 300036004 150018006 100012008 750 900OMRON360018000( P 4,60Hz的 时候 ( min-1 )额定 旋转速度同步旋转速度600700500- 1800起动电流额定电流空载电流转矩停止转矩起动转矩额定转矩反相制动领域反相制动转差（额定）电动领域再生制动领域（感应发电机）电流2.2.5 三相感应电机的特性电动电动 机种机种 类类 和特性和特性1.7.感感 应电动应电动 机机 的的 详详 细细 特特 性性OMRON2.2.5 三相感应电机的特性例 题7.5kW P 4，额定旋转速度 1740 (min-1)的 额定转矩额定转矩 TM 电机额定输出 P (W)额定旋转速度 N (r/min) (Nm)602 额定转矩 TM 7.510 31740 (Nm) 41.2602 电动电动 机种机种 类类 和特性和特性1.7.感感 应电动应电动 机机 的的 详详 细细 特性特性OMRON1.负载转矩变动时负载转矩增大时，电机旋转速度减慢 （ 转 差增大 ）； 负载转矩减小时，旋转速度加快 。此时，负载转矩越大，电机电流也越大 。 2.电机外加电压变化时电机的输出转矩和电压的平方成正比 。电压降低的话，输出转矩下降，则电机旋转速度减慢。（转差增大 ）2.2.6 负载变化和电压变化负载变动和速度变化输出转矩旋转速度转矩负载转矩大负载转矩 小电压变动和速度变化输出转矩转矩电压大电压小旋转速度负载转矩一定电动电动 机种机种 类类 和特性和特性1.7.感感 应电动应电动 机机 的的 详详 细细 特性特性OMRON 变频器的动作原理2.1.变 频 器概要电动机交流直流直流交流整流 平波 逆变固定频率（ 50/60Hz）任意频率（0400Hz）OMRON 变频器的动作原理2.2.变频器输入电路 MCPNCRD3D2D1D6D5D4VVEdVs抑制浪涌电流的电阻Vs（ V）Ed = （2）Vs OMRON 变频器的动作原理2.3.变 频 器 输 出 电 路 的 基 本利用开关的导通闭合，形成交变电流OMRON 变频器的动作原理2.4. 120通 电 法OMRON 变频器的动作原理2.5.实 际 的 变 频 器 输 出 （PWM控 制 ）PWM（Pulse宽 度 放 大 ）控 制变 频 器 输 出 电 路实 际 的 变 频 器 输 出控 制OMRON 变 频 器 的 控 制电压频 率电 阻 Z ：Coil 电抗 mH ：角 速 度 ：频 率 Hz ：常数 电 流 I一定 电动 机 转 矩 一定3.1. V/f控制OMRON 变 频 器 的 控 制3.1. V/f控制额定电压电压 (V)转矩负载 按 平 方递 减 的场合定转矩负载的场合E/f 一定电机 初级线圈电压降 低 的 补偿量电压 偏差频率 f (Hz) 额定频率V/f 一定在 V/f 控制 方式 下 ， 当 E/f磁 通 量 保持 恒 定 时 ， 会 补偿电机初级线圈的电压降低量 。OMRON 变 频 器 的 控 制Load torqueThe operating speed is at the intersection of the generated motor torque and the load torque.Increased number of polesChanging p (pole change motor)Reduced voltageChanging s(primary voltage control)Increased secondary resistanceChanging s(secondary resistance control)Changing f(primary frequency control, inverter drive)Reduced frequency3.2.转矩控制OMRON 变 频 器 的 控 制3.2.转矩控制设置转矩补偿参数后，变频器在检测到转矩不足的时候自动提升转矩，以满足负载变化的要求。注意事项： 转矩补偿以提升变频器的输出电流为手段来执行，补偿时应在监控变频器输出电流的同时逐步提升，保证输出电流在额定范围内。 转矩补偿在 VF控制中效果最明显，在矢量控制中不明显。 多台 电动 机時 ,不需要 设 转矩补偿因 为 控制困 难 ,输 出 电 流会 变 得很大 。OMRON 变频 器 的 控 制频 率输 出 电 压Hzn1.02n1.06n1.04n1.00n1.01n1.03n1.050调 试 时 设 定 为 重 要 的 频 率 值为 了 输 出 必 要的 转 矩 把 电 压提 升 上 去3.3. V/f调 试OMRON 变 频 器 的 控 制3.4. V/f控 制 时 的 抖 动 调 试当 按 照 3.2项 与 3.3项调 大 了 转 矩 后 动 作 仍 然 不 稳 定 的 时 候 转矩补偿与机械发生了谐振 。将 转矩补偿的一次延迟时间常数 设大 。OMRON 变 频 器 的 控 制3.5.矢量控制的原理直 流 电 路交 流 电 路j j j j1图OMRON 变 频 器 的 控 制(a) 电机一相分 等价回路 (b) 矢量图 V : 电机端子电压 r11 : 初级线圈电阻E : 电机（内部）感应电压 r22 : 次级线圈电阻I1 : 电机初级（定子）电流 l1 : 初级线圈漏电感I2 : 电机次级（转子）电流 M : 励磁电感Im : 励磁电流（初级电流的励磁电流 成分） S : 转差 ：位相角 ： 功率因数 角L1 ：定子自感系数 L2：转子自感系数 3.5.矢量控制的原理OMRON变 频 器的控制考虑到某些机械设备不方便拆除负载的情况下，实行停止型自学习。 请确认电机是否正常连接。 确认已经正常完成了基本 V/f 模式的设定和电机额定电流的设定。 与电机厂家确认电机空载电流，并设定之之下调整步骤同旋转型自学习。重 要 的 参 数 电动 机 额 定 电 流 值 电动 机 空 载电 流 值 电动 机 额 定 频 率 电动 机 额 定 电 压 电动 机 线 间 电 阻 值3.6.矢量控制自学习OMRON 变 频 器 的 控制3.7 V/f控制和矢量控制的优缺点比较控制方式比 较项 目 V/f控制 矢量控制（无 PG） 矢量控制（ 带 PG）变频 器方式 电压 型 变频 器 适合 适合 适合电 流型 变频 器 适合 适合 适合旋 转编码 器 不要 不要 要速度控制 失速 传 感器（零速度运行）不可以 不可以 可以速度控制范 围 1： 40 1： 100 1： 1000响 应 性 慢 快 快稳 定精度 23% 0.2% 0.02%力矩控制 可否 不可以 不可以 可以响 应 性 - 快 快回路构成 最 简