《变频器原理培训》PPT课件.pptVIP

变频器基本原理 介 绍 科达公司海上项目部 二00四年十一月 前言 v讲述变频器的目的，就是为了让大家了解变 频器的简单原理，日常维护，简单参数的设 置，故障的对策。 v变频器在一变多控系统中的作用。在这个系 统中，变频器作为PROFIBUS从站，接受主 站的控制，它起着： 1：调节电潜泵的电压。 2：控制电潜泵的转速。 变频器的基本原理变频器的基本原理 交流变频调速器的主要调速 对象是交流感应电动机，变频 器对交流电机实施调速的过程 中，其输出电压和输出频率的 变化必须遵守一定的规则。这 就是我们通常说的变频变压（ VVVF）的基本原则。 1 1、变频变压的基本原理、变频变压的基本原理 三相感应电机的转速 ：n=60f(1-s)/p n：电机的转速； f：输入交流电源频率； p：电机的极对数； s：电机的转差率。 通过对公式的分析，发现影响电动机转速有三个元素 ：电源频率、电动机的极对数、电动机的转差率。即 有三种调速方法：变频调速、变极调速、变转差率调 速。 其中变转差率调速主要包括调压调速、串极调速等， 在变频调速未问世以前是主要的调速手段。 交流电机是通过内部旋转磁场来传递能量的 ，为了保证交流电机能量传递的效率，必 需保持气隙磁通量为恒定值。如果磁通量 太小，不能充分发挥电机的能力，导致出 力不足。反之，如果磁通量太大，铁芯过 度饱和，会导致励磁电流过大，严重时会 因绕组过热而损坏电机。因此，保持气隙 磁通量的值恒定不变，是变频变压的基本 原则。 三相异步电动机定子每项电动势的有效值为 Eg=4.44fN Eg：定子每相由气隙磁通感应的电动势； f：定子频率； N：定子相绕组有效匝数； ：每极磁通数。 只要控制好Eg和f便可达到控制磁通的目的。 基频以下调速 Eg1/f1=Eg2/f2=常数 即采用恒定的电动势频率比的控制方式 U/f=常数 这是恒压频比的控制方式 f U 基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以往上 增高，但电压却不能超过额定电压， 最多只能保持输入额定电压，这将迫 使磁通与频率成反比降低。 U f 恒转矩调速恒功率调速 UN U fN N UN 2 2、变频器的原理、变频器的原理 交-直-交 变频器 交流 | 直流 直流 | 交流 直流 电源 VVVF电机 电流源型交-直-交 变频器（电感滤波） U I 电压源型交-直-交 变频器（电容滤波） I U AC DC L1 L2 L3 U V W + R - 预充电电阻 3 3：SIMOVERT MASTERDRIVESSIMOVERT MASTERDRIVES系系 列变频器的应用列变频器的应用 1：结构上分为紧凑型、书本型、装机装柜型、调速柜。 2：结构特点所有结构中它的主控板是通用的，只是在功 率定义中不同。 3：完全开放的参数，功能强大，便于用户使用。 4：丰富的选购件，便于实现特殊控制功能。 5：在平台上使用的变频器是调速柜+dv/dt滤波器的结构， 主控板为CUVC，选件板是CBP板。 3.1：西门子变频器的调试原则 给定源 模拟量 输入 外部端 子排 标准传 动 V/F特性 通用电 机 固定设 定 外部端 子排 转矩调 整 转矩控 制 NEMA 感性电 机 电动电 位计 外部端 子排 加速驱 动 速度控 制 同步电 机 SIMOLINK 通讯 SIMOLINK 通讯 大负载 冲击 频率控 制 PROFIBUS 通讯 PROFIBUS 通讯 重负载 启动 命令源工艺条件控制方式电机规格 3.2：参数的可变性 v必须包含有：一个功能数据组或电机数据 组或BICO参数，用在参数标号中大写字母 未被定义。 v参数的存取必须得到改变参数源的同意， P053存取设定。（见下一页的描述） v必须选择一个包含有参数变更的菜单。 v装置必须处于允许改变参数的状态。 P053定义参数化接口功能参数 0 1 2 4 无接口 CBx通讯板 8 16 32 PMU操作面板 串行接口（SCom/SCom1）,或OP1S和PC SCB串行输入/输出模块 Txxx工艺板 串行接口2 例如：工厂设定6，是2和4的和，这就意味着参数化可 以经过PMU和串行接口1或OP1S完成。 3.3：改 变 参 数 的 方 法 v通过PMU进行参数设置。特点是参数太多 ，数值不直观，需要配合使用大全进行 设置。标准配置。 v通过0P1S进行参数设置。是一个可选择的 输入/输出单元，通过简单的文字显示；同 时还有读取、传输功能；使用比较方便。选 购件 v通过SIMOVIS (USS)软件进行参数设置。通 过软件可以方便快速进行参数设置，节约时 间。需要通讯电缆，软件在随机的光盘中。 3.3-1 PMU 的 操 作 Serial interface I OP PMU操作键及其含义 I O P P P 开机键 关机键 反转键 切换键 增大键 减小键 传动系统接电。如果故障，回到故障显示。 传动系统断电。通过OFF1-3，决定于参数。 传动系统转向改变。用P573、574激活。 按一定的顺序在参数号、参数标号、参数值之间转换。如果激活故 障，故障确认。 增加所显示的值。点动数值逐步增加；按紧数值快速增加。 减小所显示的值。点动数值逐步减小；按紧数值快速减小。 PMU X300串口 v功能：变频器和PC的通讯，或连接OP1S。 51 69 2 1 3 4 5 6 7 8 9 n.c RS232 RxD RS485P Boot M5V P5V RS232 TxD RS485N n.c 不用 通过RS232接收数据 通过RS485D的数据 软件更改的控制信号 P5V的参考电位 5V辅助电源 通过RS232发送数据 通过RS485的数据 不用 针名称含义 参数设置步骤 1：参数恢复到出厂设定。 P53=6P60=2P366=0P970=0 2：简单应用参数设置。 3：专家应用参数设置。 3.1功率部分定义。（如果更换了CUVC板） 3.2配置电子板。 （PROFIBUS通讯板） 3.3系统设置。 3.3-2：电子板配置（PROFIBUS板） P60=4 P711.01=1 P918.01=？ P60=1 选择“电子板配置”菜单 选择第一个CBP板 输入CB总线地址 返回参数菜单 3.3-3系统设定（参数值针对平台变频器应用） P60=5 P95=10 系统设置 P68=2 输出配置 dv/dt滤波器 P71=690 输入电源电压 异步电机 P100=1 V/F控制 P101=？ 电机电压 P102=？ P114=0 电机电流 P107=50 电机额定频率 P108=电机额定转速 工艺条件 P115=1计算电机模型 P330=1特性（风机、泵） 3.3-3系统设定（参数值针对平台变频器应用） P350= P353= 所有电流参考值 P351=所有电压参考值 P352=所有频率参考值 所有转速参考值 P384.01=110电机负载限制 P452=100 正向旋转的最大 速度 P453=0 P128=0 反向旋转的最 大速度 P107=50 电机额定频率 P60=1 返回参数菜单， 同时校验输入的 参数是否合理 最大输出电流 P462=10 加速时间 3.3系统设定（参数值针对平台变频器应用） P463=0 加速时间的单位秒） P464=10 减速时间 P465=0 加速时间的单位（秒） 以上参数仅是部分参数。 4：功能图 4.1功能块的几种连接形式(允许的连接方式) Pxxx.B KK 100%= 40000000H KK 100%= 40000000H Pxxx.B K 100%= 4000H K 100%= 4000H Pxxx.B BxxxB Pxxx.B K 100%= 4000H KK 100%= 40000000H Pxxx.B KK 100%= 40000000H K 100%= 4000H 4.1功能块的几种连接形式(错误的连接) KK K Bxxx Pxxx.B K Bxxx Pxxx.B KK Pxxx.B Pxxx.B 功能块的连接 v大量的开环和闭环控制功能、通讯及监控 功能和操作控制器功能可以在变频器软件 中功能块来完成，这些功能块可参数设置 和自由连接。 v相互连接的方法相当于将各种不同的功能单 元用工程方法进行电气连接，相当于使用电 缆连接电路或其他元件；不同的是功能块的 连接是通过软件来完成。 4：功能图 4：功 能 图 1：如何看功能图？ 1.1连接器。一种是“字”连接器，用K表示。另一 种是“双字”连接器，用KK表示。如下面图示 KK0150K0153 1.2开关量连接器。它只有两种状态“0”和“1”。 用B表示。如下图示 B0201 1.3连接到功能块（BICO）。BICO是描述功能 块间连接的术语。两个功能块之间的连接包含 了一侧上的连接器或开关量连接器，另一侧必 须有一个BICO参数。 举例说明 P554.B（5） B Src ON/OFF1 Src ON/OFF1在控制字1的位0，是B参数，只能 连接开关量。它的出厂值是5，5就是PMU上启 动、停止的输出。将P554的值设置为5，就可以 用PMU来控制变频器的启动和停止。 P443.B（58） KK Src MainSetpoint Src MainSetpoint是双字连接器，能连接字和双 字。它的出厂值是58，即电动电位计的输出。 将P443设置为58，就能用电动电位计来控制变 频器的输出频率。 备注1：开关量名的描述参阅使用大全矢量控制开关量表. 备注2：连接器名的描述参阅使用大全矢量控制连接量表 . 参数表说明 P573 Src MOP UP 参数描述数据读/写 选择读入增加电动电位计指令(控 制字1的位13)开关量的BICO参数. 573 Index1:8 Unit:- Indices:2 BDS Type:L2,B +控制字和状态字 菜单: -参数菜单 -读取/随意存取 更改条件: -待机 -运行 数据栏说明: Dec,Plc:参数值小数点后的位数 Index1:工厂设定,例子中选择开关量8 Unit :参数的单位 Indices :参数的标号,层 BDS :BICO数据组 FDS :功能数据组 MDS :电机参数组 lnit :参数初始值 Max :参数设置最大值 Min :参数设置最小值 Type :参数类型 O2 :16位无符号数值 I2 :16位带符号数值 I4 :32位带符号数值 L2 :Nibble码 V2 :比特码参数 C :单字连接量 CC :双字连接量 B :开关量 v前面介绍了功能块和连接器。我们需要实现的 功能，用连接器将功能块连接起来。这个连接 的过程也就将参数进行了设置。 v功能图分为基本功能和自由功能两大部分。 一般情况下，基本功能就可以满足需要。自 由功能用来满足一些特殊的功能 v下面介绍一些常用、重要的功能图，供大家 了解。 CUVC端子排X101 端子标 志含 义范 围 1 2 3 4 6 7 8 9 5 10 11 12 P24 AUX辅助电源DC24V/150mA M24 AUX参考电位0V DIO1开关量输入/输出124V,10mA/20mA DIO2开关量输入/输出224V,10mA/20mA DIO3开关量输入/输出324V,10mA/20mA DIO4开关量输入/输出424V,10mA/20mA DI5开关量输入524V,10mA DI6开关量输入624V,10mA DI7开关量输入724V,10mA RS485PUSS总线连接Scom2RS485 RS485NUSS总线连接Scom2RS485 M RS485P参考电位RS485 DIO1-4能够用做输入或输出。如果用做输入,参数P651P654必须设置成0 。 其状态用r646参数显示。 控制字1的说明 Bit o Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 开/关（1）命令 关机OFF2命令 关机OFF3命令 逆变器使能 斜坡函数发生器封锁命令 斜坡函数发生器保持命令 设定值使能命令 确认命令 Bit 8 Bit 9 Bit 10 Bit 11 Bit 12 Bit 13 Bit 14 Bit 15 点动开机1命令 点动开机2命令 PLC控制命令 顺时针旋转命令 逆时针旋转命令 电动电位计增加命令 电动电位计减小命令 外部故障命令 状态字1的说明 Bit o Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 开机准备信号 运行准备 运行信号 故障信号 OFF2信号 OFF3信号 开机封锁信号 报警信号 Bit 8 Bit 9 Bit 10 Bit 11 Bit 12 Bit 13 Bit 14 Bit 15 设定值-实际值偏差信号 需要控制PZD信号 达到比较频率 低电压故障信号 主接触器接通信号 斜坡函数发生器激活 顺时针旋转信号 KIP/FLN激活 PROFIBUS网络中过程数据互连传送示意图 PROFIBUS模块指示灯的含义 红 黄 绿 CBP运行，电源接通 与基本单元无差错数据交换 通过PROFIBUS可用数据无差错传送 LED状态 闪 闪 闪 红 黄 绿 由于EMC干扰，总线连接器拉出，连接 极性接错，对于可用数据主站没有提供 接点号等原因，没有可用数据 PROFIBUS传送。 LED状态 闪 闪 断 诊断信息 红 黄 绿 CBP电源不工作，替换CBP或基本单元。 与基本单元交换数据不可能，替换C