安川变频器技术控制演示幻灯片

1,变频控制技术,刘飞2011.1.12,2,工作原理基本操作简易程序模式自学习模式高级程序模式基本曲线设定高级程序模式S形曲线设定高级程序模式多段速设定,任务、变频器的认识与基本操作,3,变频器是什么？,将商用交流电源通过整流回路变换成直流，将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电，利用交流异步三相电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。,变频器的基本构成,变频器的电压波形变化,正弦波（脉宽调制）控制方式,4,变频器基本构成图,5,变频器的控制对象三相异步电动机,三相异步电动机主要由定子、转子、转轴组成，当在定子绕组上加上三相交流电压时，将会产生一个旋转磁场，该旋转磁场的速度由加在定子绕组上的三相交流电压的频率所决定。位于该磁场中的转子绕组，将切割旋转磁场的磁力线，根据电磁感应原理，在转子绕组中将产生感应电动势和感应电流，感应电流与旋转磁场的磁通互相作用而产生电磁力，即转矩。转子及转轴将沿着与旋转磁场相同的方向旋转。任意改变三相定子绕组的两个电压相位，即可使磁场旋转的方向发生改变，电动机的转向也将随之变化，即可逆控制。旋转磁场的转速称为同步转速，同步转速是根据电动机的极数和电源频率来决定的。由于需要有转矩输出，电动机的实际转速总是落后于同步转速，它们之间的差值称为转差率。,6,：马达的转速（r/min）：频率（Hz）：马达的极数（P）：马达的转差率,可变速运转的原理,异步电动机的速度转矩特性,7,为什么使用变频器会节省能源？,风机、泵等需要控制流量（风量）的场合，采用变频器控制或挡板控制，其消耗的电力和流量（风量）的关系如右下图。流量（风量）小的场合，变频器的节电的效果特别明显。,变频器和挡板控制节能效果实例,例：事物所中央空调系统的运行流量：小时、：小时。合計小时年、马达：台,采用挡板控制的场合所需的电力,使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力,一年间所节省的能源,50,100kWh24,900kWh25,200kWh/年,8,外部接线,9,主电路接线,10,11,相互接线,12,13,数字操作器使用,14,数字操作器使用,15,数字操作器使用,16,变频器操作模式的种类,17,操作模式的切换,Menu键切换各模式Enter键进行模式选择及设置确定箭头按键更改参数ESC退出,18,参数值意义,19,参数值意义,20,基本操作Menu键切换各模式Enter键进行模式选择及设置确定箭头按键更改参数ESC退出简易程序模式A参数，C参数，E参数等最基本的几个参数,任务一变频器的认识与基本操作,21,高级程序模式基本曲线设定B1参数、C1参数、D1参数、E1、E2参数高级程序模式S形曲线设定基本曲线设置，加C2,*设置完毕后，按MENU切换到驱动模式，并按ENTER进入驱动模式，再选择正反转启动。,任务二变频器的高级程序模式操作,22,1、初始化：A1-03=22202、操作器操作：b1-01及b1-02=03、加减速时间：C1-01、C1-024、输出频率：D1-01=505、速度优先选择：高速优先D1-18=0,d1-09,E2参数：电机参数（可自学习）鉴于实训室电机容量小E2-01/E2-03，取最小值E2-11按电机实际设置禁止检出”缺相”:L8-07=0,高级程序模式基本曲线设定B1参数、C1参数、D1参数、E1、E2参数,任务二变频器的高级程序模式操作,23,任务二变频器的高级程序模式操作,1、初始化：A1-03=22202、操作器操作：b1-01及b1-02=03、加减速时间：C1-01、C1-02,加C2参数设置4、输出频率：D1-01=505、速度优先选择：高速优先D1-18=0,高级程序模式S形曲线设定基本曲线设置，加C2,E2参数：电机参数（可自学习）鉴于实训室电机容量小E2-01/E2-03，取最小值E2-11按电机实际设置禁止检出”缺相”:L8-07=0,24,校验模式按menu切换到校验模式按enter进入校验模式按方向键，查看被更改过的参数进行与出厂设定值不同的参数的读取设定,任务三变频器的校验模式,25,自学习模式填好基本的已知的电机参数，让变频器“学习”未知的电机参数。学习结果自动更新到E2参数。,任务四变频器的自学习模式,26,1.加速和启动,1）、加速时间工作频率从0Hz上升到设定频率所需的时间加速时间的设定需兼顾生产效率和系统启动的平稳性2）、加速模式线性：简单，常用S形：平稳，传送带、电梯等半S形：,设定适合的启动频率和加速时间，和解决启动电流大和机械冲击问题,27,3）、启动频率fs电机启动时的频率加大fs可加大启动转矩，同时也会增大启动电流4）、启动前直流制动防止因电动机启动前，转速不为0，而引起电机过电流,1.加速和启动,28,若系统关系大，而频率下降太快，电动机将处于强烈的再生制动状态，从而引起过电流和过电压。1）减速的时间和方式（与加速相似）减速时间：输出频率减至0所需的时间系统惯性越大，减速时间越长减速方式：线性、S形、半S形2）直流制动惯性大的系统，在低速时易出现停不住的爬行现象需制动：通入直流电，产生制动转矩需考虑：制动强度、制动时间、制动起始频率,2.减速和制动,29,3）变频停机方式减速停机：预置减速频率和时间，电机处于再生制动状态自由停机：变频器停止输出，惯性停机变频器在低频状态下短暂运行后再降为0停机：消除爬行,2.减速和制动,30,1、参数初始化通过设置，使变频器参数恢复出厂值：参数初始化2、电动机参数自动检测：参数自学习：电动机的定子/转子电阻，电感等3、自动电压调整消除输入电压波动的影响,三、其他功能参数,31,4、电机热过载保护电子热保护：由微处理器计算控制热敏电阻PTC保护5、转矩特性U/F曲线选择转矩提升6、再启动：瞬间停电再启动：停电时间不超2S时，自动重启动故障跳闸后重合闸：避免干扰引起的误动作跳闸通常间隔010S,最多重合闸10次,三、其他功能参数,32,概括,33,从启动频率启动变频器输出由0直接变化为启动频率对应的交流电压，而后在此基础上按照加速曲线逐步提高输出频率和输出电压直到设定频率到达。注：启动频率不宜过大，否则会造成启动冲击或过流先制动后从启动频率再启动变频器先给电机通脉冲直流，使电机保持在停止状态，然后再按照从启动频率方式直接启动。注：一般应用在负载初始状态不确定的场合转速跟踪启动直接将正在自由旋转的电机或负载由当前速度驱动到预定速度注：非常适用于水泵的工频变频切换或重要设备的异常停机后的快速恢复,启动方式,34,停车方式,减速停车变频器按设定的减速时间和曲线逐渐减小输出频率，降到0后停机注：这种方式最常用，当直流母线电压过高时会自动启动能耗制动，此时需配置制动单元自由停车变频器接到停止命令后，立刻中止输出，负载依惯性停车注：变频器故障时的停车方式就是自由停车减速直流制动停车变频器接到停止命令后，按照设定曲线逐渐减少输出频率，当到达某一预设频率，即开始直流制动（通脉冲直流）停车，防止电机爬行注：对于大惯量负载或有定位要求的场合非常适用,35,变频器基础知识变频器分类,36,变频器基础知识控制算法,交流调速的控制核心是：只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果V/F控制简单实用，性能一般，使用最为广泛只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定例:对于380V50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F恒定，则40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V低频时，定子阻抗压降会导致磁通下降，需将输出电压适当提高,矢量控制性能优良，可以与直流调速媲美，技术成熟较晚模仿直流电机的控制方法，采用矢量坐标变换来实现对异步电机定子励磁电流分量和转矩电流分量的解耦控制，保持电机磁通的恒定，进而达到良好的转矩控制性能，实现高性能控制。性能优良，控制相同复杂，直到90代计算机技术迅速发展才真正大范围使用,37,变频器基础知识控制算法,38,变频器的构成用户接口,主回路接口,控制回路接口模拟量输入模拟量输出通讯接口,控制回路接口开关量输入开关量输出编码器接口,39,变频器的构成主回路接口,工频电网输入380V3PH/220V3PH220V1PH,制动电阻,直流电抗器,三相交流电机,40,变频器应用简介变频器运行的两大要素,运行给定,运行命令,决定速度大小（直接速度给定、多段速、PID结果）,决定电机的运行方向决定变频器是启动还是停止,一个状态正常的变频器要运行，以下两个要素条件必须满足：,41,变频器应用简介键盘控制,工频电源,外部延长电缆,特点：运行命令由键盘上的RUN和STOP决定运行方向一般由变频器内部参数决定运行给定由键盘修改特定功能码完成方便快捷适用场合在设备调试时广泛使用应用在简单且实时性不强的单机场合,42,变频器应用简介外部端子控制（单机）,工频电源,特点：运行命令由外部启停按钮决定，通过变频器外部端子FWD/REV决定运行方向运行给定一般由外部模拟端子决定：PLC模拟输出电位器常与外部逻辑电路或PLC共同控制变频器适用场合应用在实时性较强独立系统使用范围最广,启动,停止,开关量端子模拟量端子,43,变频器应用简介外部端子控制（多机）,工频电源,启动,停止,工频电源,速度给定,使用场合：各