交流变频器FR-A500课程.ppt

三菱变频调速器 交流变频器FR A500课程培训讲义 唯雅诺自动化 FR 500系列 三菱变频调速器 培训课程主要内容 变频器的总体分类变频器驱动电机的特性三菱变频器的型号介绍变频器的构成原理INV的外观结构及接线INV操作前的准备及基本操作参数设定及实验操作变频器的控制模式 1 变频器的总体分类 一 按变频器的原理分类交 交变频器将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源 其主要优点是没有中间环节 变换率高 但其连续可调的频率范围较窄 主要用于容量较大的低速拖动系统中 交 直 交变频器先将频率固定的交流电整流后变成直流 在经过逆变电路 把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电 由于把直流电逆变成交流电较易控制 因此在频率的调节范围上就有明显优势 目前三菱的变频器大都为这个类型的 电压型 整流后靠电容来滤波 现在使用的大都为电压型 电流型 整流后靠电感来滤波 脉幅调制 PAM 输出电压大小通过改变直流电压来实现 脉宽调制 PWM 输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比来实现 1 变频器的总体分类 二 按变频器的用途分类专用变频器针对某一种 类 特定的控制对象而设计的 如风机 水泵用变频器 电梯及起重机械用变频器 中频变频器等 通用变频器是数量最多 应用最广泛的一种 也是我们讲解的主要品种 而大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合 1 变频器的总体分类 节能型变频器由于节能型变频器的负载主要是风机 泵 二次方率负载 对调速性能的要求不高 因此控制方法比较单一 一般只有V F控制 但价格相对便宜些 通用型变频器主要用在生产机械的调速上 对调速性能的要求 如调速范围 调速后的动 静态特性等 往往较高 价格也较贵 它的控制方法除了V F控制 还使用了矢量控制技术 此外 高性能的变频器还配备了各种控制功能如 PID调节 PLC控制 PG闭环速度控制等 1 变频器的总体分类 一 异步电动机的结构定子 由定子铁心和三相绕组构成 转子 由转子铁心和转子绕组构成 是电动机输出机械能 带动负载旋转的部分 二 异步电动机的运行原理定子三相绕组接到三相交流电源上 会有三相对称电流流过 电机内便形成圆形旋转磁场 若转子不转 转子绕组的鼠笼导条与旋转磁密有相对运动 切割磁力线 导条中有感应电动势 由右手定则可判断电流方向 导条在磁场中受电磁力作用 形成电磁转矩T 根据左手定则判断T的方向 在此作用下 转子就 跟着 定子的旋转磁场旋转起来了 2 变频器驱动电机的特性 三 机械特性 教程P3 n f T 1 理想空载点 no 2 起动点 TS为起动转矩 3 临界点 最大转矩Tk 4 稳定工作点 Q 电动机稳定运行在T TL 2 变频器驱动电机的特性 四 电机转速及调速方式1 转速公式N 120f 1 S P变频调速变极调速2 转差率公式 教程P3 S 同步转速No 转速N 同步转速No 100 2 变频器驱动电机的特性 3 三菱变频器的型号介绍 一 型号命名形式 FR A540 L 0 4K CH 二 变频器产品系列定位 3 三菱变频器的型号介绍 三 紧凑型 多功能的FR S500E系列 3 三菱变频器的型号介绍 数字式旋钮 操作极其方便紧凑型设计 节省安装空间自动转矩提升 应用于负载不太重 启动性能要求不高的场合独立RS 485通讯口内置PID控制功能15段可变速选择 FR S520E 3相220V输入 0 4 3 7kWFR S540E 3相380V输入 0 4 3 7kW FR S520SE 单相220V输入 0 4 1 5kW 四 经济型 高性能 小功率FR E500系列 3 三菱变频器的型号介绍 通用矢量控制 提升低速段输出转矩内置PID控制功能内置制动晶体管15段可变速选择内置RS485通信口 可加装通讯选件卡 FR E520 3相220V输入 0 4 7 5kWFR E540 3相380V输入 0 4 7 5kW FR E520S 单相220V输入 0 4 2 2kW 五 高性能 高功能FR A500 L 系列 3 三菱变频器的型号介绍 高性能及先进的功能先进磁通矢量控制功能低速时的转矩能力 0 5Hz 100 扩展能力强 可同时选用三个内置选件卡简单的操作及维护柔性PWM 实现更低噪音运行内置RS485通信口 可插扩展卡符合全世界标准PID等多种功能适合各种应用场合 FR A500L 75 375KW 六 风机 水泵用FR F500 L 系列 3 三菱变频器的型号介绍 使用方法和A540相同采用最适磁通控制方式 优化节能性能内置PID控制功能变频器 工频切换和多泵循环运行功能内置RS485通信口 FR F540L 75 530KW FR F540 0 75 55KW三相380V输入 七 小功率风机用FR F500J系列 3 三菱变频器的型号介绍 使用上类似S500系列120 60 过载能力 额定电流同F500标准带RS485口三角波功能 FR F540J 0 4 15KW三相380V输入 轻负载用 3 三菱变频器的型号介绍 八 F540和A540的异同 3 三菱变频器的型号介绍 八 F540和A540的异同 续 九 多功能通用型FR F700系列 高性能矢量型FR A700系列 3 三菱变频器的型号介绍 变频器的基本构成700系列 3 三菱变频器的型号介绍 FR A700 FR F700的公共特点长寿命设计 寿命诊断功能网络功能更加丰富支持CC LINK通讯选件RS 485通讯支持各种主要的网络操作简单 维护容易带旋钮的操作面板 新型参数单元FR PU07冷却风扇易于更换设置软件FR Configurator环境的适应性满足全球各种标准 FR A700 FR F700用途及功能区别FR F700最适合风机 泵类负载简单磁通矢量控制功能多泵控制功能节能专用功能最佳励磁控制功能进一步改良FR A700实现最高水准的驱动性能无传感器矢量控制带编码器电机实现矢量控制更加先进的电机自整定内置PLC控制功能 专用型号 FR A740 0 4K C9 3 三菱变频器的型号介绍 变频器回路的构成 P17 通用变频器把工频电流 50HZ或60HZ 变换成各种频率的交流电流 以实现电机的变速运行 变频器由主回路和控制回路构成 主回路包括整流电路 工频电源的交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波 和逆变电路 交流电变换成各种频率的交流电 两部分 控制回路完成对主电路的控制 4 变频器的构成原理 4 变频器的构成原理 整流电路 4 变频器的构成原理 整流单元是由图中的6个二极管D1 D6组成的三相全波整流桥 是变频器中用来产生直流电的变流器 当三相交流电源供电时 它们将工频380V的交流电整流成直流电 中间直流回路 4 变频器的构成原理 电容平波回路整流桥输出的整流电压是脉动的直流电压 图1 利用左上图中的滤波电容C在电路中的储能作用 当电源电压增加时 电容把能量储存在电场中 当电源电压减少时 又把储藏的能量逐渐释放出来 从而减少输出电压中的脉动部分 对整流电压进行平滑滤波 使之成为平滑的DC电压 图2 输出电压 无平滑电容时 图1 平滑DC电压 图2 4 变频器的构成原理 中间直流回路 开启电流吸收回路当变频器接通时 由于滤波电容C很大 会有很大的开启电流流过并给滤波电容充电 该电流有可能烧坏整流二极管 如图所示 在整流桥的输出端与滤波电容间加装了由一个限流电抗器 吸收电阻R 和继电器组成的限流回路 在接通电源的瞬间 R串入电路用来吸收开启电流的峰值 当充电到一定的程度后 R由继电器触点短接 以避免引起附加损耗等 4 变频器的构成原理 中间直流回路 制动回路变频调速在降速时处于再生制动状态 电动机回馈的能量到达直流回路 会使P N两端的电压上升 这是很危险的 需要将这部分能量消耗掉 电路中制动电阻RB就是用于消耗这部分能量的 制动单元由大功率晶体管VB及采样 比较和驱动电路组成 其功能是为放电电流流过RB提供通路 在小于7 5kw的变频器中有内部制动单元 P P1间和PX PR间为短路片 需外接制动电阻及制动单元时要拆去之间的短路片 逆变回路 4 变频器的构成原理 逆变桥逆变器是把直流电变换成交流电的装置 用六个晶体管代替开关构成的电路 该电路连上三相电机 晶体管的交替通断电使电机运转 通过改变通断周期 可以得到要求的供电频率 通过改变晶体管接通顺序 可以改变电机的旋转方向 晶体管单相导通 并联二极管为再生电流及能量返回直流提供通路 一 外观和结构 5 INV的外观结构及接线 5 INV的外观结构及接线 二 端子接线图 P9 二 端子接线图 P10 1 主回路端子说明 5 INV的外观结构及接线 5 INV的外观结构及接线 二 端子接线图 5 INV的外观结构及接线 二 端子接线图 二 端子接线图 5 INV的外观结构及接线 5 INV的外观结构及接线 二 端子接线图 二 端子接线图 P11 5 INV的外观结构及接线 6 INV操作前的准备及基本操作 一 操作前的准备装置和部件 P37 变频器能用 外部操作模式 PU操作模式 组合操作模式 和 通讯操作模式 1 外部操作模式 出厂设定 连接到端子板的外部操作信号 频率设定电位器 启动开关等 控制变频器的运行 接通电源 STF STR置ON 则开始运行 2 PU操作模式通过操作面板 FR PU04 FR DU04 按键操作 不需外接信号 3 外部 PU组合操作模式Pr 79运行模式选择需设定 4 通讯操作模式通过RS 485通讯电缆将个人计算机连接PU接口进行通讯操作 二 操作面板 FR DU04 P39 6 INV操作前的准备及基本操作 三 操作流程 P40 按MODE键 可以改变监视显示的模式 分别以上图顺序 监视模式 频率设定模式 参数设定模式 运行模式 帮助模式 依次循环显示 6 INV操作前的准备及基本操作 三 操作流程参数设定模式 6 INV操作前的准备及基本操作 注 参数设定时要在PU运行模式下 Pr 79设为0或4 三 操作流程操作模式切换 6 INV操作前的准备及基本操作 在操作流程中的 操作模式 状态下 可以通过上下键在 外部操作 PU操作 JOG操作 中直接切换 更改模式 除此之外 还可以通过Pr 79的设定更改 具体在之后的参数介绍中说明 三 操作流程拷贝模式 仅限FR A500系列 6 INV操作前的准备及基本操作 从源变频器读取参数值 连接操作面板到目标变频器并写入参数值 三 操作流程报警纪录 6 INV操作前的准备及基本操作 四 外部操作模式 1 上电 确认操作模式中显示 EXT 6 INV操作前的准备及基本操作 2 将启动开关 STF或STR 处于ON 相对运转状态的FWD和REV闪烁 3 旋转频率电位器到满刻度 加速到恒速运行 4 逆时针旋转电位器到底 减速运行到电机停止 频率显示0 00Hz 5 断开启动开关 停止 五 PU操作模式 1 上电 确认操作模式中显示 PU 2 在操作流程中的 频率设定模式 下设定运行频率 3 按操作面板上的或键 给定启动信号 4 电机启动 操作面板上自动变为监视模式 显示输出频率 5 按键 停止 6 INV操作前的准备及基本操作 一 参数表详见P49 参数表二 参数说明1 输出频率范围 Pr 1 Pr 2 Pr 18 P55 Pr 1 上限频率 Pr 2 下限频率 Pr 18 高速上限频率 可将输出频率上限和下限进行钳位 如设定频率高于 低于 Pr 1 Pr 2 的设定值 则将输出频率钳位在上限 下限 频率 在120Hz以上运行时 Pr 18若设定 则Pr 1自动变为Pr 18的设定值 7 参数设定及实验操作 二 参数说明2 加减速时间 Pr 7 Pr 8 Pr 20 Pr 21 Pr 44 Pr 45 Pr 110 Pr 111 P58 例 设定Pr 7 5s 当f1 50Hz及f2 20Hz时 加速时间为多少 7 参数设定及实验操作 5s 2s t1 5s t2 2s 注意 Pr 7所设定的是从0Hz加速到Pr 20所设定频率的加速时间 Pr 20 加 减速基准频率 出厂设定50Hz Pr 44 Pr 45 第二功能 RT信号ON有效 Pr 110 Pr 111 第三功能 X9信号ON有效 二 参数说明3 直流制动 Pr 10 Pr 11 Pr 12 P60 利用设定停止时的直流制动电压 动作时间和开始动作的频率 可调整定位运行等等的停止精度或直流制动的运行时间 使之适合负荷的要求 Pr 10 直流制动动作频率 Pr 11 直流制动动作时间 Pr 12 直流制动电压 在减速过程中 当运行频率达到参数Pr 10设定的动作开始频率时 加直流电压快速制动 通以直流电压制动的时间长短由Pr 11设定 Pr 12则设定电源电压的百分数作为给定的直流制动电压 7 参数设定及实验操作 7 参数设定及实验操作 二 参数说明4 启动频率 Pr 13 P61 点动频率 Pr 15 Pr 16 P62 Pr 13设定在启动信号ON时的开始频率 点动运行 1 在FR DU04 PU04面板上 在操作流程中的 操作模式 状态下 选择 JOG 称为PU点动运行 按住 则以Pr 15设定值运行 松开则停止 2 外部操作模式时 通过输入端子功能选择 JOG 信号ON 选择外部点动 以Pr 15设定值运行 例 设定频率 Pr 13 Pr 15 Pr 13 运行情况如何 不运转 7 参数设定及实验操作 二 参数说明5 频率跳变 Pr 31 Pr 36 P68 用于防止机械系统固有频率产生的共振 通过设定最多三个区域 使其跳过共振发生的频率点 注 1A 2A或3A的设定值为跳变点 用这个频率运行 1 令Pr 31 30Hz Pr 32 35Hz Pr 31为频率跳变1A点 因此以Pr 31的设定值运行 实际运行在30Hz 2 令Pr 31 35Hz Pr 32 30Hz 同样的 以Pr 31的设定值运行 实际运行在35Hz 例 共振频率区域为30Hz 35Hz 当f 设定频率 32Hz时 会怎样运行 7 参数设定及实验操作 二 参数说明6 参数写入禁止选择 Pr 77 P89 逆转防止选择 Pr 78 P90 Pr 77用于防止参数值被意外改写 在现场使用时 常需要设定以避免现场操作人员的误设定 当Pr 77 1时 除了Pr 75 Pr 77和Pr 79以外都不可以写入 同时Prclear Allclear和Userclear被禁止 Pr 78防止由于启动信号的误动作而产生的逆转事故 在外部运行时 用PU的 STOP 键停止时会有何情况产生 以 STOP 键使电机停止时 操作面板上显示 PS 但没有报警输出 需要断电复位 否则不能运行变频器 7 参数设定及实验操作 二 参数说明7 操作模式选择 Pr 79 P91 Pr 79出厂设定为0 表示可以在操作流程中的 操作模式 状态下选择操作模式 当Pr 79 1或2时 则操作模式不能在流程中切换了 Pr 79 3或4时 选择组合操作模式 运行频率和启动信号分别从PU面板和外部输入信号给定 Pr 79 3 运行频率 从PU设定 启动信号 外部输入信号 Pr 79 4 运行频率 外部输入信号 启动信号 从PU输入 Pr 79 5时 选择了程序运行功能 相关参数为Pr 200至Pr 231 之后会详细介绍 7 参数设定及实验操作 二 参数说明8 停止选择 Pr 250 P140 当启动信号变为OFF时 选择停机的方式 减速停止或惯性停止 1 Pr 250 9999时 2 Pr 250 9999以外的值 经过设定值后 输出停止 启动信号 启动信号OFF 经过Pr 250设定的时间后输出停止 7 参数设定及实验操作 二 参数说明9 多段速运行 Pr 4 Pr 6 Pr 24 Pr 27 Pr 232 Pr 239 P57 用参数将多种运行速度预先设定 用输入端子进行转换 多段速运行操作只能在外部操作模式或是组合操作模式中有效 Pr 4 Pr 6 高中低速的设定 Pr 24 Pr 27 4至7段速设定 根据右图所示 通过RH RM RL三个控制回路输入端子ON OFF信号的排列组合 可以在1至7段速之间进行切换 例 速度4对应011 即RM RL端子置ON时 运行于Pr 24所设定的频率 7 参数设定及实验操作 二 参数说明9 多段速运行 续 Pr 232 Pr 239 8至15段速设定 例 速度13对应1011 即RH RL REX端子置ON时 运行于Pr 237所设定的频率 如右图所示 8至15段速的切换需通过RH RM RL REX四个输入端子ON OFF信号的排列组合来实现 控制回路的输入端子中并没有REX信号端子 因此需用Pr 180到Pr 186中的任一个参数用于REX信号的输入 详见P131 7 参数设定及实验操作 二 参数说明9 多段速运行 续 Pr 24 Pr 27及Pr 232 Pr 239出厂设定为9999时 4至15段速不生效 只处于3速设定的场合 外部运行模式下 当模拟量输入及多段速同时给定时 多段速设定频率优先 当2速以上同时被选择时 低速信号的设定频率优先 当点动信号及多段速信号同时置ON时 运行于点动运行频率 由此可见 点动信号优先级最高 其次为多段速 最后为模拟量信号 Pr 24 Pr 27及Pr 232 Pr 239被设定后 多段速间的选择就没有优先等级问题了 借助于点动频率Pr 15 上限频率Pr 1 下限频率Pr 2 最多可以设定18种速度 7 参数设定及实验操作 二 参数说明10 程序运行功能 Pr 200 Pr 231 P135 设定Pr 79 5时 处于程序运行状态 相关参数有效 在程序运行时 按照预设定的时钟 运行频率和旋转方向 在内部定时器的控制下自动执行运行操作 Pr 201 Pr 230每10个点为一组 可分为三组 每个参数下需设定三个数据才算完成设定 输入信号 1 组信号 RH 组1 RM 组2 RL 组3 2 预定程序运行开始信号 STF 3 定时器复位信号 STR 输出信号 时间到达信号 SU 7 参数设定及实验操作 二 参数说明10 程序运行功能 续 例 根据右图所示运行曲线 设定相关参数 实现程序运行 Pr 79 5 Pr 200 2 监视基准时间 Pr 201 1 20 0 Pr 202 2 40 0 10 Pr 203 0 0 0 20 Pr 204 1 40 0 30 Pr 205 2 20 0 40 Pr 206 1 20 0 50 Pr 207 1 40 1 00 Pr 208 2 20 1 10 Pr 209 0 0 1 20 7 参数设定及实验操作 二 参数说明10 程序运行功能 续 当两个或者更多的组信号同时被选择时 按组1 组2 组3的顺序依次运行 为了重复运行同一组 如图使用到时信号复位定时器 因此 需在端子间短接两根线 SU STR SD SE 此外 还需设定Pr76 3 P88 7 参数设定及实验操作 二 参数说明11 显示计 频率计 校正 Pr 900 Pr 901 P153 Pr 900 FM端子校正 Pr 901 AM端子校正 用操作面板 可以校正连接到FM端子上的仪表到满刻度 Pr 55 频率监视基准 用于设定FM端子输出频率的比率 7 参数设定及实验操作 二 参数说明12 频率设定电压 电流 偏置和增益 Pr 902 Pr 905 P155 可以任意设定模拟量频率给定信号 DC0至5V 0至10V或4至20mA 所对应的输出频率的大小 每个相关参数设定时需同时设定两个值 偏置 增益 频率及所对应的模拟量电压 电流 值 需要注意的是 模拟量电压 电流 值要以百分数的形式设定 如 5V即对应设定100 7 参数设定及实验操作 二 参数说明12 频率设定电压 电流 偏置和增益 续 例 根据下图所示 分别设定相关参数 调节对应的输入信号到输出频率间的关系 8 变频器的控制模式 一 为何变频器输出电压随电机转速变化而变化1 异步电动机的等效电路 P10 R1 定子电阻 R2 转子等效电阻 Xm 励磁电感 X1 定子漏感 X2 转子等效漏感 Rm 铁心漏电阻 RL 机械负载的等效电阻 8 变频器的控制模式 一 为何变频器输出电压随电机转速变化而变化2 变频也需变压E1 4 44kN1N1f1 MkN1 与绕组结构有关的常数 N1 每相定子绕组的匝数 因此 4 44kN1N1为常数 即可得出E1f1 M 若保持E1不变 当从额定频率fN向下调频时 M将增加 即 f1 M 由于额定工作时 电动机的磁通已接近饱和 M的继续增大 将会使电动机铁心出现深度饱和 这将使励磁电流急剧升高 导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加 使电机工作不正常 因此 单纯调节频率的办法是行不通的 8 变频器的控制模式 一