变频器实训指导书.doc

变频器实训指导书 由于专业发展的需要，我院开设了变频器应用课程，并初步建立了配套的实验室。 基于以下因素考虑，编者编写了此教材。 第一，变频器的应用已经普及到工农业生产的各个领域，高职院校数控及机电类学生在参加工作后，大多数是变频器的直接操作者及维护者，掌握变频器的应用及维护维修知识是他们的职业需要。 第二，由于变频器品牌繁多，在型号规格命名、功能参数命名及操作方式上没有统一的规范，从教材及实验上面面俱到有困难，因此教材知识要满足通用性要求，侧重于讲解变频器的共性及如何利用变频器的技术资料进行学习。 ；而实验室应具备4至5种不同品牌的变频器，但只采用一种变频器制作实验电路板，其余品牌的变频器可做演示操作。 学生通过对这一套电路板的学习和掌握，达到理论和实践相结合的目的。 这就要求有一套适应我校实验室设备，能够开发实验电路板功能的教材，来满足我校实验室的要求。 第三，变频器是一个高科技产品，其涉及的内容非常广泛，为了能使学生易于接受和掌握变频器的基本应用知识，需要一套适应我院学生知识结构和知识水平的实验教材。 第四，为了便于组织教学，教师需要一套能够适应我校实验室设备，适应我院学生水平的实验教材。 由台安科技有限公司生产的N2系列变频器是我院变频器实验电路板的核心器件，本实验教材主要介绍N2系列变频器的功能及应用，同时开发实验电路板的功能。 在教材使用过程中，教师能够对变频器的应用有针对性地提出实验方案，在组织教学的过程中更加得心应手；学生能够在实验时有据可依，通过各个实验课题的完成，掌握变频器的应用知识。 在编写过程中，编者参考了多本变频器专著、变频器教材以及富士、森兰、台安等变频器的使用手册，尤其是一些技术数据均参考台安科技公司的N2系列变频器产品说明书。 教材编好后，一些专业课教师提出宝贵的建议和意见，并由王兆义老师审阅，严格把关。 在此，编者衷心地表示感谢。 由于水平有限，书中难免有不足之处，望读者给予批评指正，编者万分感谢。 编者xx年1月在实验前，学生须仔细阅读和理解本书的各项内容，以确保正确使用变频器实验板，顺利完成实验的各项任务。 不正确的使用，将造成系统不正常运行甚至引起事故，如设备损坏、火灾、人身伤害甚至伤亡事故等。 1变频器实验板电路均已调试完毕，不能自行拆装、更改变频器内部以及实验板连接线、控制选件及电动机。 2不能对变频器内部零件进行耐压测试，这些半导体器件易受高电压损坏。 3变频器接地端子务必正确接地。 4变频器必须安装好前盖才能接通电源，通电后不能取下前盖，否则可能发生触电事故；不能在送电中实施接、配线。 5变频器运行时不可以切离电动机，否则会造成变频器过电流跳闸，甚至变频器主电路烧毁。 6变频器接通电源时，即使处于停止状态，其端子上仍带电，不能接触。 否则可能发生触电事故。 7变频器关闭电源后，在充电指示灯熄灭前，其端子上仍带电，不能接触。 否则可能发生触电事故。 8不能采用接通和断开主电路电源的方法来控制变频器的运行和停止。 否则可能引起事故。 9若变频器设置了自动重起功能，当发生跳闸停止情况时，按跳闸原因会自动实现再起动，此过程中不能靠近电动机及所拖动的机械，以免危险。 10变频器可以很容易地实现由低频到高频的运行，务必确定电动机及其拖动机械的工作频率范围。 46第一节变频器铭牌及基本功能6第二节变频器外接端子说明10第三节操作面板及功能应用13小结2122第一节功能参数码22第二节功能参数码说明33小结5859实验一台安变频器熟悉实验59实验二台安变频器的频率设定方法64实验三外端子控制变频器运行的运行模式67实验四加/减速时间、加/减速曲线、回避频率、段速频率的设定与运行70实验五频率增益、频率偏置功能的测定76实验六U/f曲线设定及测定80实验七变频器的点动控制功能、直流制动功能、瞬停再起功能测84实验八多功能输入端子功能测定87实验九多功能输出端子功能测定及显示屏显示模式和内容的设定9295实训一变频器运行控制95实训二工频-变频切换运行98实训三升降速端子在供水中的应用101实训四变频器正反转运行的PLC控制104实训五变频器多段速运行的PLC控制107实训六变频器工频/变频运行切换的PLC控制113本章主要介绍台安科技有限公司制造的N2系列变频器硬件的相关知识 （1）变频器的铭牌及其相关数据。 （2）N2系列变频器的基本功能。 （3）N2系列变频器的外端子名称及功能。 （4）N2系列变频器操作面板的相关知识。 变频器的产品说明书中给出了详细的系列规格参数、型号命名方法、硬件说明、软件说明等等，这些可作为变频器的选型参考。 变频器的铭牌中包括变频器的型号、输入电压及频率、输出电压及频率范围、输出功率、输出电流等等，如图1-1所示为实验电路板上变频器的铭牌。 图1-1变频器的铭牌N2系列变频器型号的命名方法为N2201M3产品电源电压马力数外型构造电源种类序号2200V011马力M标准型空白单相/三相共用4440V1单相3三相N2-201-M型变频器适用于0.75KW电动机,额定电流为4.5A,额定容量为1.7KVA，最大输入电压值为（200240）V10,频率(单相或三相)为50Hz5,最大输出电压为200240V(三相),输出频率范围为0400Hz,允许瞬间停电时间为1.0秒。 N2系列变频器由微处理器控制，大功率开关器件是IGBT。 其基本功能见表1-1。 表1-1变频器基本功能项目N2系列控制方式正弦波脉宽调制频率范围0.1400Hz频率精度数字量0.01模拟量0.4频率设定量分辨度数字量0.01模拟量0.06Hz/60Hz输出频率分辨度0.01Hz由键盘设定直接以键设定或键盘上旋钮（VR）设定频率设定方式由外部信号设定1由外端子模拟信号设定；2由多功能端子数字信号设定上/下限频率0.00400.00Hz起动频率0.1010.00Hz基本频率50.00400.00Hz频率控制三段回避频率0.1400.00Hz载波频率112K Hz加减速控制2段加减速时间及2段S曲线设定U/f曲线可编程曲线1条,固定曲线18条转矩控制可设定转矩补偿标准值节能运行控制手动控制多功能模拟输出有4种功能多功能输入有16种功能，32种选择一般控制多功能输出有6种功能，12种选择其他功能电压自动控制功能(AVR)、转差补偿功能、设置减速停止或自然停止功能、自动复位再起动功能、制动频率/电压/时间可由参数个别设定功能、设置速度追踪方式或一般方式起动功能、“3线”运行控制功能键盘控制运行键/停止键、正转/反转键运行操作外端子控制正转/反转/停止控制、报警复位控制、点动运行、段速运行、频率上升/频率下降（UP/DOWN）指令等等多功能输出接点输出运行中、频率到达、频率检出、过转矩检出等多功能模拟输出接点输出输出频率、设定频率、输出电压、直流电压运行运行状态信号故障接点输出故障发生后可设置故障接点是否动作LED显示器可显示频率/转速/线速度/直流电压/输出电压/输出电流/变频器参数/故障记录/程序版本显示状态指示灯充电、运行显示（见操作面板说明）1可以R232或R485控制2可以作1对1控制或1对多控制通讯控制3可以设置通讯速度、奇偶校验等。 过载保护电子电路保护电机及变频器(曲线可设定)振动防止电流检测保护熔断器保护熔断器动作后电动机停止过电压保护200V级:直流电压427V；400V级直流电压854V欠电压保护200V级直流电压200V；400V级直流电压400V瞬间停电再起动瞬停后可以速度追踪方式再起动防止失速加速/减速/运行中防止失速输出端短路电子线路保护接地故障电子线路保护保护功能其他功能散热片过热保护、过转矩检测、故障接点控制、反转限制、开机后直接起动及故障复位限制、参数锁定使用场所不受阳光直射，没有腐蚀气体或液体、可燃气体、油溅、粉尘、铁屑、放射性物质温度-1040湿度095%相对湿度（不结露）环境振动05G以下实验用的变频器外接端子如图1-2所示。 1L 1、L 2、L3端子变频器的主电路电源输入端子，它通过断路器接到三相电源。 实验使用的变频器既可接单相电源，使用L 1、L2端子，又可以接三相电源，使用L 1、L 2、L3端子。 2T 1、T 2、T3端子变频器的主电路输出端子，接三相电动机。 变频器在使用时，主电路电源输入端子与输出端子一定不要弄错，否则会造成变频器的损坏。 3P、R端子制动电阻连接端子（容量在10HP以下的变频器有此端子）。 当负载惯性较大或减速时间较短，致使变频器容易过压跳闸时使用。 4P、N端子制动单元连接端子（容量在10HP以上的变频器有此端子）。 变频主电路中间直流电路电压的输出端可连接外部制动单元电源，其中P接正电压，N接负电压。 需要特别指出的是变频器如不接制动单元，P、N端子应保持开路状态，切不可将两端短路，否则将会造成变频器损坏。 N2系列变频器控制电路端子共有15个，可以用 1、 2、 3、15标识，具体的端子符号和端子功能说明见表1-2所示。 另外还需说明的是，N2系列变频器外端子 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 12、 13、 14、15被统称为端子台（TM2）。 表1-2控制回路端子说明端子符号功能说明12TRIP RELAY故障接点输出端子接点额定容量250VAC/A（30VDC/A）3FWD4REV运行控制端子FWD正转REV反转5端子 3、 4、 5、 6、 7、 8、9的公共点6SP17SP28SP3多功能输入端子9RESET故障复位端子10SYN-负接点11SYN+正接点多功能输出端子端子容量35VDC/50mA12+5V频率旋钮（VR）电源端子13模拟量输入正接点模拟频率信号输入端子14+-模拟量公共点模拟信号共同点15FM+模拟量输出正接点多功能模拟输出端子N2系列变频器操作面板的外形如图1-3所示，主要由键盘操作键、LED显示屏、LED指示灯、键盘频率设置旋钮等组成。 在N2系列变频器产品说明中，称操作面板界面为CON1，称通信界面为CON2。 图1-3操作面板的外形1键盘操作键说明FREQ.SET-键盘频率设置旋钮VR功能说明运行/停止键和正转/反转键当变频器的运行由键盘控制（F010设为0）时，按运行/停止键，变频器开始运行；若需要转向控制，可以按正转/反转键；再按运行/停止键，变频器停止运行。 当变频器的运行由外端子控制（F010设为1）时，正转/反转键及运行键失效，停止键是否有效可由F048设置。 转换/功能键按此键可以进行监视模式和编程模式的转换。 当显示器显示频率、转速、线速度、电压、电流等运行数据（由F 047、F051设定)时属于监视模式下，按一次键，显示的物理量改变一个，依次顺序下去。 当再按一次键，显示器显示功能码F000时，变频器处于编程模式，可以输入程序。 数据增键和数据减键修改数据时，控制数据增加和减小。 按一下，数据增加或减小一个单位；持续按键，数据持续增加或减小。 位移/复位键修改数据时，控制数据位移动；报警复位时使用。 数据读出/写入键监视模式下修改数据时，按此键确认修改的数据值；变频器处于编程模式，显示功能码F000时，按此键可以读出该功能码下的参数码，此时可以进行参数码修改，再按此键写入（确认）参数码。 键盘频率设置旋钮VR当F011设为1时，频率由此旋钮设定。 2LED指示灯说明SEQ灯运行指令由外端子控制时（即F010设为1），灯亮。 FRQ灯频率指令由键盘旋钮或外端子设定时（即F011设为 1、 2、3），灯亮。 FWD灯转向设为正转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 REV灯转向设为反转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 Hz/RPM灯LED数码显示屏显示频率/转速时，灯亮。 FUN灯LED数码显示屏显示功能码时，灯亮；显示功能码下数据时，灯会闪烁。 VOLT灯LED数码显示屏显示电压时，灯亮。 AMP灯LED数码显示屏显示电流时，灯亮。 3LED数码显示屏显示的数据说明LED数码显示屏显示四位数，这些数据可分为三大类运行数据的显示变频器接通电源，显示器会先闪烁目前电源电压（由F030设定)，几秒后，或运行信号投入后，显示器显示各种运行数据，如频率、转速、线速度、电压、电流等（由F 047、F051设定)。 此时属于监视模式下。 功能码及其参数码的显示按DSP键，进行模式转换，使变频器处于编程模式时，显示器显示功能码F000,；再按READ键（数据读出键），可显示对应功能码下的参数码，详细功能码及参数码见“功能参数表”。 指示数据的显示显示故障类型、特殊情况、按键操作错误等信息，故障指示信息详细说明见表1- 3、特殊情况信息详细说明见表1- 4、按键操作错误信息详细说明见表1-5。 表1-3故障指示说明显示内容故障原因对策CPF程序异常外部电磁干扰吸收干扰EPREEPROM异常EEPROM故障更换EEPROM-OV-停机中过电压检测线路故障变频器送修-LV-停机中电压过低1.检测线路故障2.电源电压过低3.保险丝烧断1.变频器送修2.检查电源电压是否正常3.更换保险丝无法手动复位的故障-OH-停机中变频器过热1.检测线路故障2.环境过热、通风不良1.变频器送修2.改善通风环境OC停机中过电流1.检测线路故障2.信号线接触不良变频器送修OL1电动机过载1.负载太大;2.U/f曲线设定不当;3.F069和F070设定不当1.加大电动机容量2.设定适当U/f曲线3.设定适当F069和F070值OL2变频器过载1.负载太大2.U/f曲线设定不当1.加大变频器容量2.设定适当U/f曲线可手动复位无法自动复位的故障OL3过转矩1.负载太大2.U/f曲线设定不当;3.F078和F079设定不当1.加大变频器容量2.设定适当U/f曲线3.设定适当F078和F079值OC-S起动瞬间过电流1.电动机绕组与外壳短路;2.电动机接线与大地短路等等1.检修电动机2.检修电动机的配线3.检修并更换坏器件OC-A加速时过电流1.加速时间设定太短2.U/f曲线设定不当3.电动机容量与变频器容量不符1.设定较长的加速时间;2.设定适当的U/f曲线;3.更换与电动机容量相符的变频器OC-C定速中过电流1.负载瞬间变化2.电源瞬间变化1.加大变频器的容量2.设定适当U/f曲线OC-d减速时过电流减速时间设定太短设定较长的减速时间OC-b制动中过电流制动频率、制动电压、制动时间设定值太高调低制动频率、制动电压、制动时间OV-c运行中/减速中电压过高1.减速时间设定太短2.负载的惯性较大3.电源电压变化过大1.设定较长的减速时间;2.F048设为XXX0;3.外加制动电阻或制动单元;4.电源输入侧加电抗器5.加大变频器容量LV-C运行中电压过低电源电压过低、电源电压变化过大1.改善电源品质;2.调高F031;3.加速时间设长;4.加大变频器容量;5.电源输入侧加电抗器可手动复位及自动复位的故障OH-C运行中散热片过热1.负载太大2.过热环境3.通风不良1.检查负载是否异常2.加大变频器容量3.改善通风环境表1-4特殊情况说明显示内容说明STP0零速停止中1.F011=0或3时，F007=0且设定频率0.1Hz；2.F011=1或2时，F007（F006/100），设定频率1或段速运行时，按键、键；2企图修改F124；3运行中企图修改运行中不可修改的参数。 1F011=0时，可按键、键修改频率；2F124不可修改；3停机后才可修改。 Err2参数设定错误1F007在F065F068或F066F068或F067F068的范围内；2F006F007；3F070F075；4F028F0271修改F007或F 065、F 066、F 067、F068；2F006F007；3F070F075；4F028F027Err3参数设定错误1F005=18时U/f曲线太陡；2模拟频率信号太陡。 重新设定Err4参数设定错误F005=18时U/f曲线设定不当F037F0390.1HzF041F040F038Err5通讯中，修改参数失败通讯中，修改参数失败通讯前设定好Err6通讯失败通讯失败检查硬件及配线、检查F101及F102。 Err7参数设定1企图修改F000或F096；变频器送修错误2电压、电流检测线路异常。 1监视模式下面以频率修改为例说明基本操作，变频器在停机中按图1-4操作；变频器在运行中按图1-5操作。 图1-4变频器在停机中频率修改操作图1-5变频器在运行中频率修改操作2编程模式变频器编程序的基本操作步骤如下按FUN键，使变频器处于编程模式，此时LED数码显示屏显示F000。 按键、键、键，找出需要的功能码。 按READ键，读出该功能码中原有的参数码。 通过键、键、F00804频率检出fout F000工厂调整用参数请勿修改F001第一段加速时间=0.1-3600秒F002第一段减速时间=0.1-3600秒F049第二段加速时间=0.1-3600秒F050第二段减速时间=0.1-3600秒F080第一段加减速S曲线时间=0.0-4.0秒F081第二段加减速S曲线时间=0.0-4.0秒说明1.变频器输出频率从0上升到基本频率fb所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从基本频率fb下降至0所需要的时间，称为减速时间。 变频器设定的加/减速时间与变频器实际加/减速动作时间不一定相等，有下面几种情况若设定频率等于基本频率fb，则设定加减速时间与实际动作时间相等。 如图2-1所示。 图2-1加减速时间若设定频率不等于基本频率fb，则设定加/减速时间和实际加/减速动作时间不相同。 如图2-2所示。 加/减速实际动作时间=设定值x50Hz设定频率图2-2加减速动作时间当负载阻力矩和惯性很大，而设定加/减速时间小于必需值时，过转矩控制功能和防止失速功能将动作。 这类功能动作时，实际加/减速时间将比以上说明的动作时间长。 2加/减速曲线由F080/F081设定。 当F080/F081设定为零时，S曲线无效，即以直线加/减速；当F080/F081设定大于零时，实际上设定的是S曲线区时间，其曲线如图2-3所示，在不考虑失速的情况下，实际加/减速时间=设定加/减速时间+S曲线时间。 以加速时间为例加速时间=F001+F080。 图2-3S曲线设定3除上述用程序设定加/减速时间（加/减速曲线）外，还可以由外端子设定当F056F060设定为4（加/减速时间切替），可由外端子OFF或者ON选择第一段加/减/S曲线或者第二段加/减/S曲线。 F003XX00运行模式为正转、反转XX01运行模式为运行、正转/反转XX10运行模式为“3线”控制X0XX可反转X1XX不可反转0XXX F011=3（频率由上升/下降外端子控制）时，停机后设定频率为停机时输出频率。 1XXX F011=3（频率由上升/下降外端子控制）时，停机后设定频率为0Hz。 说明此命令在F010=1（即由运行由外端控制）时，才有效。 此时，键盘STOP键可由F048设定有效或无效。 选择不同参数码时的运行控制如图2-4所示。 图2-4运行模式示意图F005U/f类型选择018F030电源电压F037基本频率=50-400HZ F038基本频率时输出电压=0-100%F039中间频率=0.11-400HZ F040中间频率时输出电压=0-100%F041最小频率时电压=0-100%F048AVR控制0XXX，AVR功能有效；1XXX，AVR功能无效说明1变频器提供固定U/f曲线，对于50HZ供电系统，可以选择08九条曲线，可参考下表2-2所示。 917九条曲线供60Hz供电系统选择。 表2-2固定U/f曲线F005U/f曲线B C07.5%7.5%110.0%7.5%215.0%7.5%320.0%7.5%417.5%7.5%525.0%7.5%615.0%7.5%720.0%7.5%50Hz系统50Hz系统825.0%7.5%2F005=18时，可搭配F037F080，设定任意U/f曲线，可参看图2-5。 图2-5任意U/f曲线设定3变频器输出电压大小将影响电动机带动负载能力，而变频器实际输出电压的大小与电压自动控制功能（AVR）有效与否有关。 以F005=18时为例说明如下F048=0XXX时，AVR的功能有效，变频器输出的电压固定，其数值如下输出最大电压=F038x F030式中F038-最大输出电压F030-电源电压输出中间电压=F040x F030式中F040-中间频率输出电压F030-电源电压输出最小电压=F041x F030式中F041-最小频率电压F030-电源电压F048=1XXX时，AVR功能无效，变频器输出电压随输入电压变化，其数值如下输出最大电压=F038x输入电压输出最大电压=F040x输入电压输出最小电压=F041x输入电压fHfL F006上限频率=0-400HZ F007下限频率=0-400HZ说明1操作信号X与输出频率f关系如图4-6所示当上/下限频率设定，操作信号X低于XL或高于XH，频率均以fL或fH恒速输出；只有当X在XL和XH之间变化时，变频器输出频率在设定的范围内变化。 图2-6上限频率和下限频率2当F007=0Hz，且频率指令等于0Hz时，打开运行指令，变频器零速停止；当F0070Hz，且频率指令等于0Hz，打开运行指令，变频器以F007运行。 F008频率达到输出设定值=0400HZ F009频率输出检测范围=030HZ F061多功能输出端子功能00运行中01频率到达（运行频率到达设定频率）02任意频率一致fout=F008F00903频率检出foutF00804频率检出fout 1F061选择为00变频器运行时，对应的外端子输出ON信号。 2F061选择为01变频器运行频率到达设定频率（由F011设定）时，对应的外端子输出ON信号。 3F061选择为02变频器运行频率在设定频率区间（由F008F009设定）时，对应的外端子输出ON信号。 4F061选择为03变频器运行频率大于设定频率（由F008设定）时，对应的外端子输出ON信号。 5F061选择为04变频器运行频率小于设定频率（由F008设定）时，对应的外端子输出ON信号。 F0100运行指令由键盘设定1运行指令由外端子设定说明1运行指令由键盘控制（F010=1）时，外端子运行控制无效；运行指令由外端子控制（F010=1）时，键盘运行控制也无效，但有特例-可由F048设定STOP键是否有效。 当F048=XX0X，键盘STOP键有效；当F048=XX1X，键盘STOP键无效。 2F010=1时，参考F 031、F032以及F 034、F035参数说明以确保人员及设备安全。 F0110频率指令由F025设定1频率指令由键盘旋钮VR设定2频率指令由外端子的旋钮或模拟信号设定3频率指令由外端子上升/下降端子设定说明1.F011=0时，频率可以由F025设定；也可以当显示屏显示频率时，直接设定。 2要求主/辅速切换控制（F056F058=15）时，频率指令的设定方法 （1）F011=1时，若多功能输入接点OFF，则频率由键盘旋钮VR设定；若多功能输入接点ON，则频率由外端子的旋钮或模拟信号设定。 （2）F011=2时，若多功能输入接点OFF，则频率由外端子的旋钮或模拟信号设定；若多功能输入接点ON，则频率由键盘旋钮VR设定。 /F012XXX0加速时，防止失速功能有效；XXX1加速时，防止失速功能无效；XX0X减速时，防止失速功能有效；XX1X减速时，防止失速功能无效；X0XX运行中，防止失速功能有效；X1XX运行中，防止失速功能无效；0XXX运行中，防止失速的减速时间F0021XXX运行中，防止失速的减速时间F015F013加速中，防止失速的动作值30%-200%F014运行中，防止失速的动作值30%-200%F015运行中，防止失速的减速时间0.1-3600s说明1如果设定的加速时间太短，变频器加速时会造成电流过高。 当防止失速功能有效时，变频器可自动延长加速时间，以防止变频器跳闸。 2如果设定的减速时间太短，变频器减速时会造成直流端电压过高。 当防止失速功能有效时，变频器可自动延长减速时间，以防止变频器跳闸。 3变频器在运行中，因负载的机械性故障，也会造成其过载跳闸。 这会造成使用者的不便，所以当变频器运行电流超过F014设定时，变频器以F002或F015设定的减速时间下降输出频率，待电流恢复正常后，再回升到一般运行频率。 F016XXX0运行开关ON时，电源投入后可直接起动XXX1运行开关ON时，电源投入后不可直接起动XX0X运行开关OFF时，故障复位才有效XX1X故障复位不受运行开关限制00XX TM2端子扫描10次01XX TM2端子扫描5次10XX TM2端子扫描3次11XX TM2端子扫描1次说明1F016=XXX1，且变频器运行指令由外端子设定（F010=1）时，若电源投入时运行开关ON，则无法启动，此时闪烁“STP1”，必须先将运行开关OFF，之后再ON，变频器才可起动。 2TM2端子3/4/6/7/8/9的输入信号扫描次数由F016设定