台达变频器技术培训.ppt

1,台达变频器培训,应用技术篇,2,内容大纲,变频器基本知识介绍 台达变频器系列介绍 台达B系列变频器参数说明及调试 故障处理,3,变频器基本知识介绍,4,电气传动系统构成,中间传动机构,交流电源 输入,终端机械,交流 电机,直流 调速 装置,直流输出,皮带轮、齿轮箱等,风机、泵等,直流 电机,交流 调速 装置,交流输出,执行机构,变频器,5,电气传动系统负载特性,传动机构,电动机,生产机械,负载特性,摩擦恒转矩 生产流水线 起重行走,速度,T负载转矩,势能恒转矩 电梯 起重机提升,恒功率 （速度越低， 负载转矩越大） 机床 开卷机/收卷机,变转矩 （速度越低，负载 转矩越小） 风机水泵,负载转矩大小于与转速无关,6,电气传动的意义,注：并不是所有的设备使用电气传动装置后都可以节能 平方转矩负载：转矩与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比 恒转矩负载：转矩与转速的大小无关，功率与转速成正比 恒功率负载：功率与转速的大小无关，不节电,7,变频器 变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可 变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency） 变频器的控制对象 三相交流异步电机和三相交流同步电机,8,变频调速的优势,9,变频器控制算法,交流调速的控制核心是：只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果 V/F控制简单实用，性能一般，使用最为广泛 只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高 矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚 模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的 转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂,10,变频器控制算法,11,台达变频器系列介绍,12,机种,高阶磁束矢量控制型VFD-C2000 主动式电源回升单元AFE2000 精密伺服油电节能系统VFD-VJ 永磁同步门机驱动型VFD-DD 电梯专用型VFD-VL 电梯门机控制型VFD-M-D 多功能/迷你型VFD-EL 内置PLC型VFD-E 高性能磁束矢量控制型VFD-VE 泛用矢量型VFD-B,13,机种,高功能简易型VFD-S 多功能简单型VFD-L 超低噪音迷你型VFD-M 风机水泵专用型VFD-F 应急电源EPS专用型VFD-F-E 卷绕拉丝专用型VFD-B-W 塑胶/空油压机变频专用型VFD-G 高功能/平板型VFD-B-P 跑步机专用型VFD-M-Z 塔吊回转机VFD-B-J,14,台达B系列变频器参数说明及调试,15,功能说明,启动方式,从启动频率启动 变频器输出由0直接变化为启动频率对应的交流电压，而后在此基础上按照 加速曲线逐步提高输出频率和输出电压直到设定频率到达。 注：启动频率不宜过大，否则会造成启动冲击或过流 先制动后从启动频率再启动 变频器先给电机通脉冲直流，使电机保持在停止状态，然后再按照从启动 频率方式直接启动。 注：一般应用在负载初始状态不确定的场合 转速跟踪启动 直接将正在自由旋转的电机或负载由当前速度驱动到预定速度 注：非常适用于水泵的工频变频切换或重要设备的异常停机后的快速恢复,16,停车方式,减速停车 变频器接到停止命令后按照减速时间对应曲线逐渐减小输出频率，到0后停机。 注：这种方式最常用，当直流母线电压过高时会自动启动能耗制动，此时需 配置制动单元，否则会报减速过电压 自由停车 变频器接到运行停止命令后，立刻中止输出，负载靠自然阻力停止。 注：变频器故障时的停车方式就是自由停车 减速直流制动停车 变频器接到运行停止命令后，按照减速时间对应曲线逐渐减少输出频率，当 到达某一预设频率，即开始直流制动（通脉冲直流）停车，防止电机爬行 注：对于大惯量负载或有定位要求的场合非常适用,17,加减速时间（S/min),频率,时间,Fmax最大输出频率,加速时间,减速时间,加速时间原则是宜短不宜长，经验值1.52s/kW；大于30kW，取2s/kW,减速时间原则是宜长不宜短，否则易过压。 可考虑加装制动部件,18,点动,注：一般在调试时使用，如：确定运转方向、反向倒车等,19,20,PID 控制,控制原理 : PID是指比例+微分+积分的控制,比例控制是控制输出(操作量)与偏差量成比例的动作,偏差越大操作量输出越大。积分控制是用于消除稳态误差,也就是误差越大控制输出越大。微分控制是控制器的输出依误差的变化量而定可使瞬间变化的误差快速回到稳定状况。,E= R-C (E 为误差值, R为设定值, C为量测值),U=(1+ 1/TiS + TdS)*Kp *E (U 为控制输出,Ti 为积分时间,Td 为微分时间),21,变频器运行要素,运行给定,运行命令,决定速度大小 （直接速度给定、多段速、PID结果）,决定电机的运行方向 决定变频器是启动还是停止,一个状态正常的变频器要运行，以下两个要素条件必须满足：,22,变频器调试,一、通电和功能预置 1、通电 （1）显示：对照说明书，显示过程是否正常 （2）风机：声音、风量是否正常 （3）测量电压：三相进线电压及直流电压 2、熟悉键盘 3、熟悉显示内容的切换：了解变频器的工作情况 4、进行功能预置：根据生产机械的具体要求，调整变频器内各功能的设定,23,变频器调试,二、电动机的空载试验 将变频器输出端与电机相接，电机脱开负载 1、进行基本的运行观察： 如旋转方向、加减速时间，电机运行是否正常 2、电动机参数整定 3、进一步熟悉变频器基本操作 如启动、停止、升速、降速、点动等,24,变频器调试,三、带载试验 电机与负载连接起来 1、电机启动 （1）给定较低频率，观察启动，调整V/F曲线 （2）频率调到最大，启停观察电流值，调整加速时间 2、停机试验 观察直流电压 （1）减速中直流电压是否过高，如“OV”，可考虑适当延长减速时间；如减速时间不宜延长，需考虑接入制动器件 （2）频率降至0时，机械是否蠕动，可考虑预置直流制动 3、带载能力试验 （1）在负载要求的最低速长时间运行，观察电机发热，可考虑外部通风，或采用变频电机 (2)在负载要求的最高转速下，观察电机能否带得动负载。 如上述高、低频运行不理想，可考虑增大传动比,25,变频器选型,考虑变频器运行的经济性和安全性，变频器选型保留适当的余量是必要的。 要准确选型，必须要把握以下几个原则： 充分了解控制对象性能要求。一般来讲如对启动转矩、调速精度、调速范围要求较高的场合则需考虑选用矢量变频器，否则选用通用变频器即可 了解所用电机主要铭牌参数：额定电压、额定电流。 确定负载可能出现的最大电流，以此电流作为待选变频器的额定电流。如果该 电流小于适配电机额定电流，则按适配电机选择对应变频器， 以下情况要考虑容量放大一档： 1、长期高温大负荷 2、异常或故障停机会出现灾难性后果的现场 3、目标负载波动大 4、现场电网长期偏低而负载接近额定 5、绕线电机、同步电机或多极电机（6极以上）,26,变频器选型,充分了解各变频器支持的选配件是正确选配的基础。 对于变频器的选配件选配，必须要把握以下几个原则： 以下情况要选用交流输入电抗器、直流电抗器 民用场合，如：宾馆中央空调 电网品质恶劣或容量偏小的场合 如不选用可能会造成干扰、三相电流偏差大，变频器频繁炸机 以下情况要选用交流输出电抗器 变频器到电机线路超过100米（一般原则） 以下情况一般要选用制动单元和制动电阻 提升负载 频繁快速加减速 大惯量（自由停车需要1min以上，恒速运行电流小于加速电流的设备）,27,变频器选型,28,变频器故障处理,29,过电流,（一）运行中过电流 1、变频器输出侧短路或接地 在输入端R、S间接入一个电压表，给定频率慢慢增过重加，如输出频率刚上升即跳闸，且电压表有瞬间回0的迹象，则说明变频器输出端已短路或接地。脱开电机，重复上述过程，如还跳闸，则变频器内部短路；否则检查外围线路及电机 2、负载过重 转动机械部分，如机械无故障，则调整V/F曲线，如还带不动，可增大传动比，或增到电机容量 3、轻载跳闸 （1）负载波动较大：为了重载时能带动，V/F预置较高。轻载时，电机磁路严重饱和，因出现尖峰励磁电流而跳闸。可考虑矢量控制；如无，则调整V/F；如调不好，则加大变频器容量 （2）V/F预置与负载不匹配：如风机类，V/F预置过高,30,过电流,（二）升速或降速中过电流 1、延长升、降速时间 2、增大电流上限值 失速防止的阀值 3、其它 （1）增大传动比 （2）加大变频器容量,31,过载,1、检查电动机是否发热 （1）温升不高 过载保护预置值能否提高，如没有余量，则需加大变频器容量 （2）温升过高 加大传动比；加大电机容量 2、检查电机侧三相电压是否平衡 （1）电机侧不平衡。再检查变频器输出端是否平衡，如不平衡，则检查变频器逆变模块及驱动电路；如平衡，检查线路及连接 （2)平衡 可考虑降低V/F来减小电流；若减低后带不动负载，则考虑加大变频容量。也可考虑矢量控制 3、误动作 接近额定频率运行，钳形表测量变频输出电流，观察变频显示电流，若显示远大于测量，则内部检测故障,32,过热,1、风量太小 更换风扇 2、风量正常 （1）如在柜内，加强柜内通风 （2）如在柜外，可在变频器外部增加风扇,33,过电压,（一）运行过程中过压 1、电源电压过高 2、干扰过电压 如变电所内补偿电容投入或切除时有可能瞬间过压，还有雷电过电压 3、误动作 内部电压检测故障 （二）减速过电压 1、延长减速时间 2、增大过电压失速防止阀值 3、加强能耗制动,34,欠电压,1、电源欠电压 2、限流环节故障 （1）限流电阻断路：滤波电容不能充电 （2）晶闸管不导通：限流电阻一直在电路中，直流电压下降 3、电源缺相 4、干扰欠压 如同一电网内有大电机启动或有容量较大的晶闸管设备在工作 5、误动作 变频器内部电压检测故障,35,排除干扰及抗干扰,干扰途径 空中辐射方式 即以电磁波的方式在空中传播。 线路传播方式 主要通过电源网络传播及漏电流传播（通过地线）。 线间感应方式 电感产生的电磁感应(差模干扰）或电容产生的静电感应（共模干扰）通过线间感应的方式传播。,36,排除干扰及抗干扰,干扰源的排除 高频大功率的直流电焊机应远离变频器。电焊机自身的接地应良好。 电磁铁的通断触点应加装RC突波吸收器 与变频器装在同一电控柜中的接触器，要剔除劣质品。要选择开关噪声低，灭弧效果好的产品。必要时也要加装RC突波吸收器。 供电电源阻抗要低。以免附近有上百千瓦电器的启停，造成变频器输入电压产生过高的瞬间突变。 供电电源的相电压要平衡，以免导致220V单相输入的变频器在欠压或过压的状态下工作。 要提醒用户厂在使用改善电源侧的补偿电容器（为改善功率因子）投入电网时，电源电压出现的高峰值，可能使变频器整流二极管因承受过高的反向电压而损坏。 对用户厂的自发电系统，要求输出电源电压不要忽高忽低。要避免突变，要稳定。,37,排除干扰及抗干扰,变频器抗干扰的常用措施 变频器的E端要与控制柜及电机的外壳相连，要接保安地，接地电阻应小于100。可有效的抑制辐射干扰。 变频器的输入或输出端加装电感式磁环滤波器（台达变频器使用手册有规格提供），平行并绕34圈，可有效的滤除高次谐波（此方法简单易行，价格低廉）。若需进一步加强抗干扰效果，可选配台达变频器专用的符合EMC标准的滤波装置（台达变频器使用手册有规格提供）。 上述磁环滤波器还可根据现场情况加绕在变频器控制信号端或仿真信号给定端的进在线。 装有变频器的电控柜中，动力线和信号线应分开穿管走线，金属软管应接地良好。 仿真信号线要选用屏蔽线，单端在变频器处接模拟地。 还可通过调整