变频器基础知识培训PPT课件.ppt

汇川变频器基础知识培训 Beyondyourimagination 市场部汤奎186030658252011 9 3 内容介绍 电机拖动基本知识 15分钟 变频器基本原理 20分钟 汇川变频器介绍 20分钟 MD330系列介绍 20分钟 变频器通讯介绍 10分钟 变频器故障处理 20分钟 电动机基本知识 如果磁场旋转 如果磁场旋转 结论 电机绝缘等级和IP防护等级说明 旋转磁场的产生 异步机中 旋转磁场代替了旋转磁极 合成磁场方向 向下 三相异步电动机的同步转速 鼠笼型异步电动机的机械特性 电气传动的基本知识 定义以交流 直流 电动机为动力拖动各种生产机械的系统我们称之为交流 直流 电气传动系统 也称交流 直流 电气拖动系统构成 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 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 电气传动基础知识 电气传动系统基本工作原理 电力传动系统运动方程式 T电机转矩 T负载转矩 加速运行T电机转矩 T负载转矩 减速运行T电机转矩 T负载转矩 恒速运行 电机转矩控制性能是影响电气传动系统性能高低的最重要因素加减速时间和电机转矩 负载转矩以及系统惯量有关 T电机转矩 T负载转矩 速度模式 以保持转速恒定为目的 如常规调速系统 电梯 各类生产线 控制设备根据速度要求自动调整电机转矩适应外部的负载变化 恒速时电机转矩肯定等于负载转矩转矩模式以控制电机转矩恒定为目的 如 开卷 收卷 恒速时电机转矩肯定等于负载转矩 但电机的运转速度不确定 如果电机转矩始终大于负载转矩 则速度持续上升直至设备限速或损坏如果电机转矩始终小于负载转矩 则速度为0或最低 下限 速度为保证系统安全 必须额外考虑限速或超速保护 T电机转矩 T负载转矩 速度模式与转矩模式 交流电动机机械特性 交流异步电机的机械特性公式 n 60f p 1 s n 电机转速f 给电机供电的交流电频率p 电机极对数s 转差率 T 电机力矩 N 速度 n0 负载1 异步机机械特性 负载2 交流同步电机的机械特性公式 n 60f pn 电机转速f 给电机供电的交流电频率p 电机极对数 n0 负载1 负载2 T 电机力矩 同步机机械特性 变频器的工作原理 1 变频器的基本概念 变转差率调速 主要针对绕线式转子回路传电阻调速 串附加电动势调速 串级 调速 和定子减压调速三种 特点 同步转速不变 转差增大 产生的转差功率也增大 除串级调速外 这些功率都消耗在转子回路上 使转子发热 效率降低 调速经济性较差 保持每极磁通量为额定值不变 充分利用电机铁心 2 变频器的工作特性 3 变频器的控制方式 变频器的内部结构 内部模块组成 整流部分 储能环节 逆变部分 M 控制系统 交流 交流低压交直交通用变频器系统框图 直流 直流 交流 整流器 将交流电变换成直流的电力电子装置 其输入电压为正弦波 输入电流非正弦 带有丰富的谐波逆变器 将直流电转换成交流电的电力电子装置 其输出电压为非正弦波 输出电流近似正弦 单相逆变电路工作原理 S1 S3导通 S2 S4导通 S1 S3导通 S2 S4导通 S1 S3导通 S2 S4导通 f1 f2 Ed U1 逆变器的功能 通过改变开关管导通时间改变输出电压的频率通过改变开关管导通顺序改变输出电压的相序 单相逆变实现原理 三相逆变波形 S1 S4 S5 S2 S3 S6 U V Ed W 561 UUV UVW UVW 612 123 234 345 456 561 612 三相逆变电路 Ed 缺点 输出电压的谐波分量太大电机谐波损耗增加 发热严重甚至烧坏电机转矩脉动较大 低速运行时影响转速的平稳直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题 电机 三相逆变波形 S1 S4 S5 S2 S3 S6 U V Ed W 三相逆变电路 缺点 输出电压的谐波分量太大电机谐波损耗增加 发热严重甚至烧坏电机转矩脉动较大 低速运行时影响转速的平稳直到从通信技术中采用PWM调制才大大的缓解了以上问题 电机 实际构造 变频器实体 控制板 MD300vsMD320vsMD280 MD300通用型控制板MD320增强型控制板 MD280控制板 变频器实体 谢谢 汇川MD系列变频器概述 汇川变频器功率段 汇川变频器的功率大小从单相0 4KW一直到315KW 基本参数设定 1 参数设定键 设定F3 10 主要有 PRG ENTER 上 下增减键 2 运行 停机监控8个指示灯 可通过移位键选择需要查看的参数值 要常使用键盘显示参数 如DI DO输入状态等 F0 基本功能F1 第一电机参数F2 第一电机矢量控制参数F3 V F控制和VF分离控F4 DI AI输入功能选择设定F5 FM FMP TA DO AO输出功能选择设定F6 启停控制 直流制动功能F7 多功能键功能与显示设定F8 辅助功能选择 点动 加减速时间 跳频 FDT功能 定时功能 休眠等 F9 故障与保护功能 三次故障记录 故障时刻保护动作设定 电机过载 过热 过速度等 FA PID功能选择 两组PID参数 U0 变频器状态参数监视 FB 摆频 定长 计数功能FC 16组多段速及简易PLCFD 通讯功能 Modbus DP CAN三种选择 FP 用户密码 参数初始化 菜单显示模式选择A0 转矩控制功能参数A1 虚拟DI DO端子功能选择A2 第二电机参数A3 第三电机参数A4 第四电机参数A5 控制优化参数A6 AI输入曲线4 5对应设定AC AI AO出厂校对AF 功能码组隐藏CC 32个用户定制功能码 MD380功能码分组类型 F0 05 F0 06 最终设定频率的合成方式多种多样 频率源X和频率源Y之间可以叠加 Y的作用范围可以受最大频率或者当前X的限制 并乘以相应的系数 频率源X和频率源Y可以方便切换 频率源X和合成频率 X KY 也可以切换 基本功能 频率源叠加 F0 03 F0 04 F0 07 F1组参数设定 电机参数 当F0 00选为矢量控制时 要对电机调谐 实现电机参数自学习 从而实现更好的控制性能 F1 00 电机类型选择 0 普通异步电机 1 变频异步电机 2 永磁同步电机F1 01 额定功率 0 1KW 1000 0KWF1 02 额定电压 0 440v F1 03 额定电流 0 00 655 35A F1 04 额定频率 0 00 最大频率 F1 05 额定转速 0 30000rpm F1 11 调谐选择 0 无选择 1 静止调谐 2 完整旋转调谐 电机轴上空载 F1 06 定子电阻 F1 07 转子电阻 F1 08 漏感抗 F1 09 互感抗 F1 10 空载电流 R1 X1l R2 X2l Xm I0分别代表 定子电阻 定子漏感抗 转子电阻 转子漏感抗 互感抗 空载电流 谢谢 频率相关的参数 请务必根据电机参数设置fmax fb Vmax 否则可能运行不正常 上限频率是变频器允许工作的最高频率 如下图中的fH下限频率是变频器允许工作的最低频率 如下图中的fL 基本功能 加减速时间 两种曲线 直线 多点VF S曲线 F2矢量控制功能 矢量控制需要设置F2组矢量控制参数 适当地设定速度调节器的比例增益P和积分时间I 从而调整矢量控制的速度响应特性 同时根据现场工况 设置 速度调节器 ASR 的比例增益P和积分时间I的整定 增加比例增益P 可加快系统的动态响应 但P过大 系统容易产生振荡 减小积分时间I 可加快系统的动态响应 但I过小 系统超调大且容易产生振荡 通常先调整比例增益P 保证系统不振荡的前提下尽量增大P 然后调节积分时间使系统既有快速的响应特性又超调不大 速度响应可由模拟输出端子AO1 AO2观察 请参见F5参数组 功能 运转模式 两线式运转模式2 两线式运转模式1 注意 对于两线式控制模式 尽管为端子电平有效 但是当停机命令由其他来源产生而使变频器停机时 即使控制端子FWD REV仍然为有效状态 也不会产生运行命令 如果想使变频器再次运行 需再次触发FWD REV的有效状态 故障报警停机时情况则不同 如果端子FWD REV处于有效状态时复位故障 则变频器立即起动 功能 运转模式 三线式运转模式2 三线式运转模式1 100 10V 20mA F1 03 功能 开环频率设定曲线选定 多点VF方式 功能 FDT信号 可在设定的速度值及滞后点之间输出开关量信号 控制相关设备配合工作应用更加灵活 功能 FAR 频率到达 当输出频率到达设定频率附近 输出频率到达信号 功能 点动运行 点动加减速时间单位固定为秒 和正常加减速时间的单位选择无关 但标定完全相同 点动运行均按照起动方式0和停机方式0进行起停 点动运行减速时 未完全停机 若有新的点动命令 则响应点动命令 操作面板 控制端子和串行口均可进行点动控制 分别通过键盘JOG键和多功能端子 MKE 串口协议控制实现 功能 振荡抑制 该功能用于抑制变频器与电机配合时所产生的固有振荡 若恒定负载运行时输出电流反复变化 在出厂参数的基础上调整该功能码的大小可消除振荡 使电机平稳运行 功能 PLC运行 单循环后自动终止的简易PLC运行方式 功能 PLC运行 单循环后保持最终值的运行方式 功能 PLC运行 PLC循环连续运行方式 功能 PLC运行 PLC接续运行方式1 功能 PLC运行 PLC接续方式2 功能 纺织摆频 普通运行 摆频 开环张力 根据公式F T R 其中F为材料张力 T为收卷轴的扭矩 R为收卷的半径 张力设定卷径计算转矩补偿 闭环速度模式 两组 参数卷径计算线速度输入 原理 通过材料线速度与实际卷径计算一个匹配频率设定值f1 再通过张力 位置 反馈信号进行PID运算产生一个频率调整值f2 最终频率输出为f f1 f2 f1可以基本使收 放 卷辊的线速度与材料线速度基本匹配 然后f2部分只需稍微调整即可满足控制需求 MD330张力模式 闭环张力 开环张力 基本参数 闭环速度模式 汇川变频器MDBUS通讯 张力设定参数 线速度输入 张力补偿 断料第二组PID 自动换卷 张力锥度和预驱动卷径 MD320串行通讯协议 RTU帧格式 详见MD320串行通讯协议 配合客户完成上位机与变频器的通讯 首先准备一个RS232转RS485的转换模块在包里 电脑城或电子商场都有卖 再从网上下载一个串口调试工具到自己电脑上 具体作用有两方面 是根据MODBUS的标准格式 可以自己在串口调试工具上写一串数据直接送到变频器上 既可以写也可以读 用以演示给客户看 让客户了解通讯的格式和过程 再配合客户完成上位机对变频器的通讯 如图1是将50 00Hz写到1号变频器中 如图2是读取1号变频器的直流母线电压 故障检测 上电无显示 1 R S T之间有无电压 间有无560v左右DC电压 2 控制端子有无24V 10v电压 3 连接线有无松动 24 OP间短接片是否松动 4 大功率的红色指示灯是否亮 5 测量主回路是否有短路 测量二极管的方法测量R S T U V W和P N回路是否完好 故障检测 测量主回路 拆下与外连接的电源线 R S T 和电机线 U V W 准备好万用表 使用测量电阻档为 10的指针表测量或数字表的二极管档测量 在变频器的端子排R S T U V W 处 交换万用表极性测定它们的导通状态 便可判断是否良好 谢谢 故障处理 报警 变频器的主要报警有以下几种 1 过电流2 过电压3 过载4 其余故障报警 处理 查看故障记录F5 10 5 13 F9 14 F9 21可以先将电机线拆下 空载运行变频器 测量U V W输出电压是否平衡 初步将问题定向在电机侧或负载 还是变频器本身问题 在向厂家咨询时 要记得抄下变频器右侧铭牌的型号 条码 故障代码 ERR01过流故障 软件过流 软件判断检测的电流达到变频器额定电流2 5倍 输出过流故障 由于电流检测范围通常为变频器额定电流的2倍 因此理论上该故障不应该发生 当三相输出电流严重不对称时 有时会发生软件过流硬件比较电路产生过流中断信号 低电平有效 需要三相电流检测 并且分别比较 过流点一般在IGBT额定电流附近 中断信号会有2us滤波 避免干扰引起误报 VCE保护信号 IGBT驱动电路会判断直通短路故障 并且提示过流 该信号容易被干扰而误报 对于几种过流故障的简单区分 如果记录的故障电流超过变频器额定电流2 5倍 有可能是软件过流 用示波器获取相电流波形 如果电流超过2 5倍 说明变频器确实发生过流故障 此时需要注意 三相电流中 某一刻可能只有一相过流 其它两相电流仍低于过流点 发生硬件过流时 由于是先封锁输出 然后软件判断过流后记录当前电流作为故障电流 此时的电流往往会低于过流点很多 如果记录的故障电流很小 同时三相也没有实际的大电流出现 有可能是误报 过压故障 1 软件过压 检测母线电压 并根据不同电压等级的变频器允许的最高输出电压 判断是否发生过压 MD380变频器电压等级过压点220V 400V380V 810V480V 890V690V 1350V1140V 2000V2 硬件过压 利用比较电路 产生过压信号 低电平有效 有的平台将该信号耦合到过流故障信号中 因此发生故障后 软件需要判断是过流还是过压 3 根据发生过压时变频器的运行状态 提示加速 恒速或者减速过压 欠压故障 瞬停不停功能 当母线电压过低时 可以降低变频器输出频率 使其处于发电运行 将电机的动能转化为电能 避免停机 变频过载故障 MD320的变频器过载曲线115 变频器电流1小时过载124 变频器电流30分钟过载133 变频器电流10分钟过载142 变频器电流3分钟过载151 变频器电流1分钟过载160 变频器电流20秒过载169 变频器电流12秒过载178 变频器电流6秒过载后续各平台对过载时间有所修正 例如178 以上 过载时间改为2s有几种情况会缩短报过载的时间 5Hz以下 由于电流换相缓慢 导致某相桥臂会持续大电流运行 也就是存在三相输出不均衡问题 因此需要降额使用 0Hz运行 需要降