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第1节变频调速基本知识 在过去 直流调速一直优于交流调速 对一些调速性能要求高的场合大都用直流调速 随着电力电子器件和微机技术的发展 八十年代初期出现了变频器 特别是近十多年来 变频器的性能得到了飞速发展 使得交流调速达到了与直流调速一样的水平 并且在某些方面超过直流调速 操作者通过设置必要的参数变频器就控制电机按照人们预想的曲线运行 1 1变频器基本知识介绍 1 1 1变频器的基本控制方法1 U F控制就是常说的VVVF控制 是一个开环控制 调速精度不高 但线路简单 适用于调速精度要求不高的场合 2 转差频率控制 这是闭环控制 精度较高 通用性差 一般用在车辆控制 不常用 3 矢量控制这是闭环控制 调速范围宽 调速的动态性能接近直流调速 一般用在高精度的场合 相对来说价钱较高 1 1 2通用变频器常用的电力电子器件 1 双极晶体管 BJT 占到市面上变频器的30 较早的产品采用得多 2 绝缘栅双极晶体管 IGBT 占市场的50 逐步取代了BJT 市面上的变频空调约98 都采用此器件 3 智能电力模块 IPM 主要用在高电压 大电流的调速系统中 4 门极关断晶闸管 GTO 主要用在高电压 大电流的调速系统中 主要用在高电压 大电流的调速系统中 1 1 3通用变频器的分类 1 按主电路工作方式分 电压型变频器 整流电路输出直流给中间大电容平稳电压 相当一个恒压源 通过逆变电路将直流电变为频率电压可调的交流电 电流型变频器 整流电路输出直流给中间大电感平稳电流 对逆变电路来说相当于一个恒流源 相对来说向电网反馈能量方便 2 按输出电压的调节方式分 PAM控制 脉冲幅度调制 SPWM控制 正弦脉冲宽度调制 应用最广 调速性能好 高载波的PWM控制 主要降低噪音 2 1 1 4变频器的基本构成 1 变频器框图 2 各部分作用 网侧整流器 主要是对电网交流电进行整流 逆变器 负载侧的整流器为逆变器 最常见的结构形式是六个主开关器件组成的三相桥式逆变电路 有规则的控制主开关的通与断 可以得到任意频率的三相交流电 中间环节 变频器的负载一般为电动机 属于感性负载 运行中中间直流环节和电动机之间总会有无功功率交换 这种无功功率将由中间环节来缓冲 故又叫中间储能环节 控制电路 主要是完成对逆变器的开关控制 对整流器的电压控制 以及完成各种保护功能 1 1 5异步电机变频调速的机械特性电机转速公式为 式中f 电源频率 单位为HZ P 电机极对数 s 电机转差率 从公式知 改变频率即可实现调速 对异步电机实行调速时 希望主磁通保持不变 因为磁通太弱 铁芯利用不充分 同样转子电流下 转矩减小 电机的负载能力下降 若磁通太强 铁芯发热 波形变坏 那么 如何实现磁通不变呢 由于只要保持 常数 即可维持磁通不变 1 基频以下的恒磁通调速从基频往下调 属于恒转矩调速 2 基频以上的弱磁通调速 因为基频以上调速时 电压不可能升高 在电压维持额定电压时 磁通必然减小 其调速时的控制特性 如图2 2所示 图2 2控制特性图 相应的机械特性 如图2 3所示 图2 3机械特性图 2 1 2 FR A540三菱变频器的工作模式2 1 2 1FR A540三菱变频器接线端子的介绍1 输入端子R S T接三相电源 2 输出端子U V W接电动机 3 控制端子分别按图2 4中的说明接线 1 2 2PU模式下的接线图 加正转开关信号时 电机逆时针方向旋转 1 2 3FR A540变频器操作单元介绍 各键功能见表 1 2 4基本参数介绍1 转矩提升Pr 00 30 2 上限频率Pr 10 120Hz3 下限频率Pr 20 120Hz4 多段速度设定 高 Pr 40 400Hz5 多段速度设定 中 Pr 50 400Hz6 多段速度设定 低 Pr 60 400Hz7 加速时间Pr 70 3600s 0 360s8 减速时间Pr 80 3600s 0 360s9 电子过流保护Pr 90 500A10 启动频率Pr 130 60Hz11 点动频率Pr 150 400Hz 12 点动加 减速时间Pr 160 3600s 0 360s13 加 减速基准频率Pr 201 400Hz14 加 减速曲线选择Pr 290 1 2 315 操作模式选择Pr 790 816 基底频率Pr 30 400Hz17 基底频率电压Pr 190 1000V 8888 999918 多段速度设定Pr 24 Pr 270 400Hz 999919 直流制动动作频率Pr 100 120Hz 999920 直流制动动作时间Pr 110 10s 888821 直流制动动作电压Pr 120 30 Pr 79用于选择变频器的操作模式 用外部信号操作 外部操作模式 用操作 PU操作模式 PU操作和外部操作组合和计算机通讯操作 Pr 79操作模式选择 1 2 5变频器的基本设定方法1 按MODE键改变监视显示 监示器显示运转中的指令EXT指示灯亮表示外部操作 PU指示灯亮表示PU操作 EXT和PU灯同时亮表示PU和外部操作组合方式 监视显示在运行中也能改变 2 改变监视类型 至频率设定 3 改变设定频率将目前频率为60HZ的频率设为50HZ操作 参数设定方法 4 参数设定以将目前Pr 79 2设定为Pr 79 1为例 5 操作模式改变的操作 至帮助模式 6 帮助模式操作 至显示 报警记录清除 清除所有报警记录 全部清除 将参数值和校准值全部初始化到出厂设定值 初始化用户设定参数 其它参数被初始化为出厂设定值 用户消除 第2节变频器操作实训2 2 1实训目的 掌握变频器的各种使用方法 理解变频器基本参数的意义及设定方法 2 2 2教学重点 熟练掌握变频器在各种操作模式下的使用 理解常用参数的意义 2 2 3教学仪器及材料 FR A540三菱变频器 实训台 电动机 2 4 1PU运行操作 试卷编号 3406 以40HZ运行频率为例 1 技术要求 1 清除操作 根据要求进行用户清除 2 参数设定 设定Pr 1 Pr 2 Pr 7 Pr 8 Pr 9 Pr 13 Pr 15 Pr 79 根据提供的参数值进行设定 3 运行频率设定 根据要求进行 4 PU单元正反转及停止的运行操作 1 指定频率F1 根据此频率进行频率设定 然后进行PU1单元正 反转及停止的运行操作 2 指定运行修改频率F2 根据此频率在运行中进行频率修改 5 PU点动操作 在PU单元上进行正 反转点动操作 2 2 4实训内容 操作步骤 1 按图2 5接线 2 按MODE键 在 参数设定模式 下设Pr 79 1 这时 PU 灯亮 3 按MODE键 在 频率设定模式 下设F 36HZ 4 按MODE键 回到 监视模式 5 按FWD或REV键 电机正转或反转 按STOP键 电机停 6 分别设定以下参考参数 反复练习 Pr 1 50HzPr 2 0HzPr 3 50HzPr 7 4SPr 8 2SPr 9 2APr 13 0 5Hz运行频率先后设定为20HZ 37HZ 45HZ 观察各频率下运行效果 7 按MODE键到 操作模式 再按 或 键 切换到 点动模式 显示 JOG 8 设定Pr 15 10 Pr 16 2s 按FWD或REV键 电机正转或反转点动 图2 5 2 4 2外部运行操作 试卷编号 3407 1 技术要求 1 根据要求进行清除操作 2 参数设定 设定Pr 1Pr 2Pr 7Pr 8Pr 9Pr 13Pr 15Pr 79 根据提供的参数数据进行参数设定 3 按图接线 4 正反转及停止的运行操作 5 点动操作 在外部接线端子上进行正 反转点动操作 6 操作步骤 将PR 79设为2或0 选外部操作 此时 EXT灯应亮 接线有图2 18两种形式 外部连续运行 1 用按纽 按图2 18b接线 用不复位的开关则按图2 18a接线 2 接通SD STF 转动电位器 电机正向加速运转 接通SD STR 转动电位器 电机反向加速运转 SD与两个同时接通 电机停 3 注意不能用PU面板上的STOP键停止 断开SD的连线即可停止运行 图2 18 2W 1K 外部点动运行 接通SD与JOG 此时 变频器处于外部点动状态 运行频率由Pr 15决定 加 减速时间由Pr 16决定 如Pr 16 3 在此前提下 接通SD与STF 电机正向点动 接通SD与STR 电机反向点动 2 2 4 3组合操作1 技术要求 1 根据要求进行清除参数操作 用户清除 2 参数设定 设定Pr 1 Pr 2 Pr 4 Pr 5 Pr 6 Pr 7 Pr 8 Pr 9 Pr 13 Pr 79参数 2 按图接线 2 15组合操作接线图 3 运行操作 设PR 79 3 此时 EXT和PU灯同亮 属于外部接线控制启动停止 操作单元设定运行频率的情况 步骤 1 外部接线控制 操作单元设定频率运行1 接线如图2 15 2 操作方法同上 2 多段速度运行FR A540三菱变频器共有16种速度 这里只给出常用的七种速度 简称七段速 1 各段速度对应的参数号如表2 32 接线端子与各段速度组合 如图2 16所示 表2 3 图2 16端子组合状态及其相应速度图 说明 多段速度比主速度优先 多段速度在PU和外部运行中都可以设定 Pr 24 Pr 27及Pr 232 Pr 239 后八段速设定参数 之间设定没有优先级 运行期间参