企业培训_变频器原理培训

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 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 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 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 变频变压的基本原理 三相感应电机的转速 n 60f 1 s pn 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 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 2 变频器的原理 交 直 交变频器 电流源型交 直 交变频器 电感滤波 电压源型交 直 交变频器 电容滤波 AC DC 预充电电阻 3 SIMOVERTMASTERDRIVES系列变频器的应用 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 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 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 必须选择一个包含有参数变更的菜单 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 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 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 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 1PMU的操作 Serialinterface I O P 驱动器状态 故障和报警 只读参数 设定参数 参数层 参数值 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 PMUX300串口 功能 变频器和PC的通讯 或连接OP1S 2 1 3 4 5 6 7 8 9 n c RS232RxD RS485P Boot M5V P5V RS232TxD 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 6 P60 2 P366 0 P970 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 Bxxx B 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 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 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 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 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 SrcON OFF1 SrcON 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 SrcMainSetpoint SrcMainSetpoint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 SrcMOPUP 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 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 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 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 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 P24AUX 辅助电源 DC24V 150mA M24AUX 参考电位 0V DIO1 开关量输入 输出1 24V 10mA 20mA DIO2 开关量输入 输出2 24V 10mA 20mA DIO3 开关量输入 输出3 24V 10mA 20mA DIO4 开关量输入 输出4 24V 10mA 20mA DI5 开关量输入5 24V 10mA DI6 开关量输入6 24V 10mA DI7 开关量输入7 24V 10mA RS485P USS总线连接Scom2 RS485 RS485N USS总线连接Scom2 RS485 MRS485P 参考电位RS485 DIO1 4能够用做输入或输出 如果用做输入 参数P651 P654必须设置成0 其状态用r646参数显示 控制字1的说明 Bito Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 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 Bit8 Bit9 Bit10 Bit11 Bit12 Bit13 Bit14 Bit15 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 Bito Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 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 Bit8 Bit9 Bit10 Bit11 Bit12 Bit13 Bit14 Bit15 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CBP或基本单元 PROFIBUS传送可用数据不可能 电缆问题 LED 状态 通 断 诊断信息 通 断 通 断 5 故障和报警 5 1如果产生故障 将产生以下结果 装置如果在运行状态将停机 如果在待机状态 装置将不能启动 5 2故障的复位 按下PMU上的P键 将故障复位 如果电子板电源关闭以前故障未复位 这个故障在下一次上电时依然存在 如果故障没复位 装置将不能进入运行状态 5 3故障信息以及故障对策 详细描述请参考 使用大全 有关章节 5 4报警信号在PMU上周期地以AXXX显示报警信息 而且报警不能被复位 此时变频器仍然可以运行 一旦报警原因被消除后 报警自动消除 5 6致命错误是不允许变频器正常运行的软 硬件