变频调速与伺服驱动技术课件 1交流变频调速的原理、2变频调速系统的面板调试

交流变频调速的原理任务1三相异步电动机的结构与原理任务2三相异步电动机的机械特性与调速方法任务3认识变频器任务4变频器的结构与分类任务1三相异步电动机的结构与原理知识目标：了解三相异步电动机的基本结构理解三相异步电动机的工作原理能力目标：能够理解三相异步电动机的铭牌数据学会如何辨别定子绕组的首、尾端掌握兆欧表的使用方法并测量绝缘电阻任务描述：随着电力电子技术的发展，三相异步电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，三相异步电动机在工业、农业等领域得到了广泛的应用。许多智能生产设备的动力来源于三相异步电动机，那么三相异步电动机是如何工作？三相异步电动机由两个基本部分组成：一是固定不动的部分，称为定子；一是旋转部分，称为转子。一、三相异步电动机的结构1.定子定子由机座、定子铁心、定子绕组和端盖等组成。机座和端盖通常用铸铁制成，机座内装有由0.5mm厚的硅钢片叠制而成的定子铁心。铁心内圆周上分布着定子槽，槽内嵌放三相定子绕组，定子绕组与铁心间有良好的绝缘。一、三相异步电动机的结构（a）铁心硅钢片

（b）定子铁心

（c）实物定子绕组是定子的电路部分，对于中小型电动机一般由漆包线绕制而成，共分三相，分布在定子铁心槽内，构成对称的三相绕组。三个绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，其对应的尾端分别用U2、V2、W2表示。通过接线盒上六个端头的不同联结，可将三相定子绕组接成星形或三角形。一、三相异步电动机的结构U1V1

W1W2

U2V2星型U1V1

W1W2

U2V2三角形2.转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等组成。转子铁心为圆柱形，通常是利用定子铁心冲片冲下的内圆硅钢片，将其外圆周冲成均匀分布的槽后叠成，并压装在转轴上。转子铁心与定子铁心之间有很小的空气隙，它们共同组成电动机的磁路。转子铁心槽是用来安放转子绕组的。一、三相异步电动机的结构

（a）铁心硅钢片

（b）转子铁心

转子绕组有笼型和绕线转子两种结构。笼型转子绕组是由嵌在转子铁心槽内的导条或铝条组成，两端分别与两个短接的端环相联。如果去掉铁心，转子绕组外形像一个老鼠笼子，故称笼型转子。目前转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。一、三相异步电动机的结构（a）导条笼型转子绕组

（b）浇铸铝笼型转子绕组

二、三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的产生一个最简单的两极三相异步电动机三相定子绕组。每相绕组由一个线圈组成，这三个相同的绕组U1U2、V1V2、W1W2在定子铁心的槽内按空间相隔120°安放，并将其尾端U2、V2、W2连成一点，作星形联结。若电源电压的相序为L1→L2→L3，电流参考方向或规定正方向，即从U1、V1、W1流入，从尾端U2、V2、W2流出。当定子绕组的三个首端U1、V1、W1分别与三相交流电源L1、L2、L3接通时，在定子绕组中便有对称的三相交流电流iU、iV、iW流过。规定：当电流为正时，其实际方向从首端流入，从末端流出；凡电流进入端标以，流出端标以⊙。二、三相异步电动机的工作原理三相电流iU、iV、iW波形在相位上互差120°电角度。在ωt=0瞬时，iU为零，U1U2绕组无电流；iV为负，电流的真实方向与参考方向相反，即从尾端V2流入，从首端V1流出；iW为正，电流真实方向与参考方向一致，即从首端W1流入，从尾端W2流出。将每相电流生产的磁通势相加，便得出三相电流共同产生的合成磁场，这个合成磁场此刻在的方向是自上而下，相当于一个S极在上、N极在下的两极磁场。

tOiU

iV

iWIm规定：当电流为正时，其实际方向从首端流入，从末端流出；当电流为负时，其实际方向从末端流入，从首端流出。凡电流进入端标以，流出端标以⊙。U2U1V2V1W1W2SN二、三相异步电动机的工作原理在ωt=2Π/3瞬时，iU为正，即从首端U1流入，从尾端U2流出；iV为0，V1V2绕组无电流;iW为负，电流的真实方向与参考方向相反，即从尾端W2流入，从首端W1流出。将每相电流生产的磁通势相加，便得出三相电流共同产生的合成磁场，这个合成磁场此刻在的方向是自上而下，相当于一个S极在上、N极在下的两极磁场。

tOiU

iV

iWImU2U1V2V1W1W2SN二、三相异步电动机的工作原理2.旋转磁场的转速由以上分析可以看出，旋转磁场的转速与磁极对数、定子电流的频率之间存在着一定的关系。一对磁极的旋转磁场，电流变化一周时，磁场在空间转过360°。当旋转磁场具有p对磁极时，旋转磁场转速为n0表示旋转磁场转速（r/min）,也称为“同步转速;f1表示交流电源频率（Hz）;p表示电动机定子极对数。二、三相异步电动机的工作原理3.旋转磁场的方向旋转磁场在空间的旋转方向是由电流相序决定的。图中的电流相序为iU→iV→iW，产生的旋转磁场是按顺时针方向旋转的。若把定子绕组与三相电源连接的三根导线中的任意两根对调位置，如把绕组V1接电源L3，把绕组W1接电源L2，即流过V1-V2的电流变为iW，流入W1-W2的电流变为iV，再按上述分析可得出旋转磁场将按逆时针方向旋转。二、三相异步电动机的工作原理4.转子转动的原理当定子绕组接通三相电源后，磁场以同步转速n0按顺时针方向旋转，则静止的转子与旋转磁场间就有了相对运动，这相当于磁场静止而转子按逆时针方向旋转，则转子导体切割磁场。n0F根据右手定则，转子上半部导体的感应电动势方向是出纸面的，下半部导体的感应电动势方向是进入纸面的。根据左手定则，便可确定转子导体受到的电磁力F的作用方向。二、三相异步电动机的工作原理5.转子的转速n电动机转子旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，但转速n不可能达到与旋转磁场的转速n0相等。因为产生电磁转矩需要转子中存在感应电动势和感应电流。如果转子转速与旋转磁场转速相等，两者之间就没有相对运动，转子导体将不切割磁力线，则转子感应电动势、转子电流及电磁转矩都不存在，转子就减速且不可能继续以n转动。转差率，用s表示，即转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。异步电动机工作时，转差率在1~0之间变化，当电机在额定负载下工作时，其额定转差率s=0.01~0.07。任务2三相异步电动机的机械特性与调速方法任务描述：三相异步电动机因具有较高的性价比，较硬的机械特性，在各行各业中得到了广泛的应用。为了更好使用三相异步电动机，需要进一步掌握电动机的机械特性，并通过实验测取三相异步电动机的工作特性。知识目标：了解三相异步电动机的机械特性理解三相异步电动机调速的三种基本方法能力目标：能够分析人为机械特性的特点测取三相异步电动机的工作特性一、三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指三相异步电动机电磁转矩T与转速n的关系。三相异步电动机的机械特性分固有机械特性和人为机械特性。三相异步电动机的不同调速方式，其本质上改变电动机固有的机械特性。1.电磁转矩的表达式从三相异步电动机的工作原理可知，三相异步电动机的转子电流与旋转磁场磁通相互作用，产生了电磁力和电磁转矩，在电磁转矩作用下电动机旋转。三相异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I2相互作用而产生的，电动机电磁转矩的物理表达式为：式中：T表示电动机的电磁转矩；CT表示电动机的转矩系数；Φ表示主磁通；I2表示转子的有效电流；

，表示转子的功率因数。一、三相异步电动机的机械特性若考虑电源电压及电动机的一些参数与电磁转矩的关系，可将式（1-2-1）修正为：式中：C'T为常数；U为定子绕组的电压；s为转差率；R2为转子每相绕组的电阻；X20为转子静止时每相绕组的感抗。1.T与定子每相绕组电压的平方成正比。U

T

2.当电源电压U1一定时，T是

s的函数。3.R2

的大小对

T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转矩。一、三相异步电动机的机械特性2.固有的机械特性三相异步电动机的固有机械特性是指电动机工作在额定电压和额定频率下，定子绕组按规定方式连接，定子和转子电路不外接电阻等其他电路元件，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。Tst为电动机的启动转矩；TN为电动机的额定转矩；Tm是电动机在运行中具有的最大转矩；n0为电动机的同步转速；nN为电动机的额定转速；nm为电动机的临界转速。机械特性曲线上有四个重要特殊点，它们是同步点A（0，n0）、额定点B（TN，nN）、临界点C（Tm，nm）与起动点D（Tst，0）。一、三相异步电动机的机械特性当电动机的启动转矩Tst大于负载阻力矩TL时，电机旋转，并在电磁转矩的作用下加速，此时电磁转矩随额定转速增加而逐渐增大（沿曲线DC段上升），直到最大转矩Tm。随着转速的继续增加电磁转矩反而下降（沿曲线CA段下降），最终当电磁转矩等于负载转矩T=TL时电机以某一转速匀速稳定旋转。异步电动机一经启动很快进入曲线的CA段，并在某一点稳定运行。在CA段如果负载加重，负载力矩大于电磁转矩，转速下降，同时电磁转矩随转速的下降而增大，与负载力矩达到新的平衡，使电机以比原来稍低的转速运行。一、三相异步电动机的机械特性（1）额定转矩TN额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，其轴上输出的转矩。因为电动机转轴上的功率为：为了避免电动机出现过热现象，一般不允许电动机在超过额定转矩的情况下长期运行，但允许短时过载运行。一、三相异步电动机的机械特性（2）最大转矩Tm(C点)是电动机可能产生的最大电磁转矩,它反映了电动机的过载能力。故电动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则电动机的转速越来越低，很快导致堵转。OT堵转时电流最大，达到额定电流的4~7倍，会使电动机过热，甚至烧毁。一、三相异步电动机的机械特性（3）起动转矩Tst（D点）电动机在接通电源起动的最初瞬间，s=1，n=0时的转矩称为起动转矩Tst。如果起动转矩小于负载转矩，即Tst<TL，则电动机不能起动，电动机电流达到最大，引起电动机过热。OT如果起动转矩大于负载转矩，即Tst>TL，则电动机的工作点会沿着n=f（T）曲线从底部上升；由磁转矩T逐渐增大，转速n越来越高，对于恒转矩负载，则很快越过最大转矩Tm；然后随着n的升高，T又逐渐减小，直到T=TL时，电动机以某一转速稳定运行。一、三相异步电动机的机械特性3.人为机械特性人为地改变异步电动机定子电压U1、电源频率f1、定子极对数p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗中的一个或多个参数，所获得的机械特性，称为人为机械特性。（1）降低定子电压的人为机械特性（2）转子回路串对称三相电阻的人为机械特性一、三相异步电动机的机械特性（1）降低定子电压的人为机械特性：如果异步电动机的其他条件都与固有特性一样，仅降低定子电压U1所获得的人为机械特性，称为降压人为机械特性，其特点如下：①异步电动机的同步转速n0与电压无关不变，即不同U1的人为机械特性都通过固有机械特性的同步点。②异步电动机的电磁转矩T与定子电压U1的平方成正比，所以降压后，最大转矩Tm随U1的平方成比例下降。③sm跟固有特性时一样，为此不同U1的人为机械特性的临界转矩点的变化规律如图所示。④降压后的起动转矩Tst也随U1的平方成比例下降。一、三相异步电动机的机械特性（2）转子回路串对称三相电阻的人为机械特性对于绕线转子三相异步电动机，如果其他条件都与固有特性时一样，仅在转子回路串入对称三相电阻RP，所获得的人为机械特性称为转子回路串电阻人为机械特性，其特点如下：①同步转速n0不变，即不同RP的人为机械特性都通过固有特性的同步点。②转子串电阻后的最大转矩Tm的大小不变，但临界转差率sm随RP的增大成正比地增大，不同RP的人为机械特性的最大转矩点的变化如图所示。③转子串电阻后临界转差率sm增大，当sm<1时，起动转矩Tst随RP的增大而增大。二、三相异步电动机的调速方法由异步电动机的转速公式：交流异步电动机有三种基本调速方法：改变定子磁极对数

p调速、改变电源频率

f

调速改变转差率

s

调速。二、三相异步电动机的调速方法1.变极调速变极调速只适用于多速电动机，在电动机中安装多套绕组，在运行时通过接触器等低压电器改变绕组的连接方式来改变极对数，从而改变电动机的转速。以4极变2极为例，如图所示，U相两个线圈。顺向串联，定子绕组产生2对磁极反向串联和反向并联，定子绕组产生1对磁极二、三相异步电动机的调速方法多极电动机定子绕组联绕方式常用的有两种：一种是从星形改成双星形，写作Y/YY，另一种是从三角形改成双星形，写作△/YY，如图所示，这两种接法可使电动机极对数减少一半。二、三相异步电动机的调速方法2.变转差率调速（1）降低定子电压当电动机定子电压改变时，可以使工作点处于不同的机械特性曲线上，从而改变电动机的工作速度。（2）转子串电阻串电阻调速适用于绕线式异步电动机。通过在电动机转子回路中串入不同阻值的电阻，人为地改变电动机械特性的硬度，从而改变在某种负载特性下的转速。3.变频调速如果能连续改变电动机的定子电源频率，就可以连续地改变电动机的同步转速，使其转速可以在一个较宽的范围内连续可调，因此它属于无级调速。任务3认识变频器知识目标：掌握变频器的变频变压调速原理理解变频器的正弦脉宽调制原理了解MM4系列变频器的特点能力目标：能够正确分析电压补偿的原因学会正确记录变频器铭牌数据任务描述：变频器的功能是将频率、电压都固定的交流电变换成频率、电压连续可调的三相交流电。在各种异步电动机调速控制系统中，变频变压调速系统是效率最高、性能最好应用最广泛的调速系统。那么，变频变压调速系统是如何工作的，现在我们一起来学习下！任务3认识变频器一、变频变压原理当定子线圈中通入了频率为

f1

的交流电后，定子线圈中感应的电动势为：式中：E1表示定子绕组的感应电动势的有效值；f1表示定子供电电源的频率；N1表示每相定子绕组串联匝数；kN1表示定子基波绕组系数；Φm表示每极气隙主磁通。由于上式中N1、kN1均为常数，所以定子线圈中的感应电势：一、变频变压原理如果主磁通Φm小于额定气隙磁通，则未能充分利用是一种浪费，长期使用不会损坏电动机。如果主磁通Φm大于额定气隙磁通，则导致电动机的铁芯产生过饱和，导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电动机。要实现变频调速，应充分利用电动机铁芯，发挥电动机转矩的能力最好在变频时保持Φm不变。在改变频率f1进行调速时，若维持磁通Φm恒定，必须同时协调地感应电动势E1，使电动势和频率比为常数。一、变频变压原理1.基频以下恒磁通变频调速当f1小于额定频率时，为了保证Φm不变，得：在改变

f1

的同时，必须改变E1，以保持电动势与频率之比为常数。但E1难以直接检测和直接控制。当f1的值较大时，定子的漏阻抗相对比较小，漏阻抗压降ΔU可以忽略不计，U1和E1是近似相等的，则近似地保持U1和f1的比值为常数。一、变频变压原理当频率较低时，U1和E1都很小，定子阻抗压降ΔU不能忽略的。在低速时提高U1以补偿阻抗压降ΔU，使Φm保持不变，这种控制方法称为电压补偿或转矩提升。f1越低，定子电压补偿得越大，如图所示。实际变频器的电压U1和频率f1的函数关系并不简单地如图一样，在控制软件中需备有不同斜率的补偿特性，以便用户选择。不带电压补偿的U/f曲线特性带电压补偿的U/f曲线特性一、变频变压原理额定频率以下调频的机械特性机械特性较硬，调速范围宽，而且稳定性好。频率连续调节，属于无级调速，平滑性好。最大转矩保持不变，与频率无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，即不同频率下的各条机械特性是平行的。一、变频变压原理2.基频以上恒功率变频调速频率从fN

基频开始向上升高，若U1/f1=常数，那么电压也必须增大。考虑到电动机的绝缘强度和耐压，升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持U1=UN不变。频率越高，主磁通Φm随着f1的上升而应减小，使得电机工作在弱磁状态。随着转速的提高，电压恒定，磁通就自然下降，电磁转矩就会减小，而电磁功率却近似保持不变。电动机在额定频率以上进行变频控制时的机械特性如图所示。其特点是理想空载转速增大，最大转矩大幅减小。最大转矩随频率增加快速减小，所以机械特性斜度加大，曲线特性变软。一、变频变压原理综合上述，异步电动机基频以下及基频以上控制特性如图所示。在基频以下，属于恒转矩调速性质，在改变输出频率的同时改变输出电压的幅值，满足对异步电动机变频调速的磁通保持恒定基本要求；而在基频以上，属于恒功率调速性质。恒转矩U/f控制曲线a很容易实现，变频机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能够满足一般的调速要求.但低速带载能力有些差强人意，须对定子压降实行补偿，拓展为曲线b。不带电压补偿的U/f曲线特性带电压补偿的U/f曲线特性二、SPWM控制方式1.PWM控制技术PWM控制就是脉宽调制控制技术，就是控制逆变电路开关器件的通断，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)二、SPWM控制方式2.SPWM控制技术PWM控制技术的重要理论基础是面积等效原理，即按照波形面积相等的原则，如果把一个正弦半波分作n等份（如n=7），每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效，这种序列的矩形波被称作SPWM波。Ouωt>SPWM波Ouωt>Ouωt>这样使逆变器的输出脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，改变调制波的频率和幅值即可改变逆变器等效输出电压的频率和幅值。二、SPWM控制方式在给出了正弦波频率、幅值和半个周期内的脉冲数后，就可以准确地计算出SPWM波形各脉冲宽度和间隔。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的SPWM波形。但这种计算非常烦琐，而且当正弦波的频率、幅值等变化时，结果也要变化。wt实际应用中SPWM波的形成：调制波Ur:所希望生成的正弦波载波Uc

：等腰三角波或锯齿波二、SPWM控制方式3.正弦脉宽调制电路Uc表示载波信号，等腰三角波；Ura、Urb和Urc表示调制波；彼此互差120°的正弦波。VT1~VT6为逆变电路的晶闸管，作用将直流电Ud逆变为幅值和频率可调的交流电，通过调制电路控制逆变管的通断。当调制波与载波信号的交点作为逆变器开关器件的通断时刻，从而能获得在正弦波的半个周期内两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。二、SPWM控制方式4.单极性SPWM控制方式在单极性的调制方式中，调制波为正弦波Ur，U相为Ura，载波为单极性的等腰三角波Uc。下面以U相为例，说明单极性SPWM调制规律。①Ura正半周，让VT4保持断态。Ura>Uc时，逆变管VT1导通，变频器输出电压Uo=Ud；Ura<Uc时，逆变管VT1截止，变频器输出电压Uo=0。②在Ura负半周，让VT1保持断态。Ura<Uc时，逆变管VT4导通，变频器输出电压Uo=-Ud；当Ura>Uc时，逆变管VT4截止，变频器输出电压Uo=0。二、SPWM控制方式每半个周期内逆变桥同一桥臂的两个逆变管，只有一个按规律时通时断地工作，另一个则完全截止。而在另半个周期内，两个管子的工况正好相反，流经负载的便是正负交替的交变电流。单极性SPWM逆变器输出的交流电压和频率均可由调制波电压Ur来控制。只要改变Ur的幅值，就改变了输出电压的大小，而只要改变Ur的频率，输出交流电压的频率也随之改变。二、SPWM控制方式5.双极性SPWM控制方式双极性脉宽调制是目前使用最多的方法，其特征是调制波（基准波）信号Ur与载波信号Uc均为双极性信号，现仍以A相为例予以说明双极性SPWM调制规律。①Ura>Uc：逆变管VT1导通、逆变管VT4截止，变频器输出电压Uo=Ud。②Ura<Uc：逆变管VT4导通、逆变管VT1截止，变频器输出电压Uo=-Ud。调制波和载波的交点决定了逆变桥输出相电压的脉冲系列，此脉冲系列也是双极性的。任务实施：MM420变频器的认识实践（1）任务需求通过查询西门子MM420变频器使用手册以及在变频器未通电的前提观察实验室MM420变频器的外观铭牌，记录变频器的铭牌参数数据。（2）电气元件和耗材西门子MM420变频器、《西门子MM420变频器使用手册》。（3）知识点MM4系列变频器是西门子公司研发、生产、销售的知名变频器品牌，适合用于多种领域机械的交流电动机调速，在变频器市场占据着重要的地位。MM4系列变频器的安装、调试和操作控制简单，能够满足各种应用需求。任务实施：MM420变频器的认识实践MM420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11KW可供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。可作为传送带、物料运输、水泵、风机和机械加工设备等的电动机驱动装置。任务实施：MM420变频器的认识实践MM430是风机和泵类专用型变频器。变频器的特点是设备性能面向用户的需求，而且使用简便。与MM420变频器相比，这种变频器具有更多的输入和输出端，还具有经过优化的带有手动/自动切换功能的操作面板，以及自适应功能的软件。任务实施：MM420变频器的认识实践MM440是高性能的矢量控制变频器。矢量控制系统可确保一致的高驱动性能，即使发生突然负载变化时也是如此。MM440变频器带有一个集成制动斩波器，即使在制动和短减速斜坡期间，也能以突出的精度工作。所有这些均可在0.12kW（0.16HP）直至250kW（350HP）的功率范围内实现。任务4变频器的结构与分类知识目标：了解通用变频器的基本结构了解变频器的分类能力目标：能够安装和拆卸变频器控制面板能够安装和拆卸变频器的机壳前盖板任务描述：MM420变频器因具有较高的性价比，受到市场的青睐。那么如何拆装变频器操作面板、变频器的机壳前盖板和变频器本体？一、交-直-交变频器的结构1.交-直-交变频器的主电路交-直-交变频器主电路是由整流电路、能耗电路和逆变电路三部分构成。一、交-直-交变频器的结构（1）整流电路是变频器中用来将交流变成直流的部分，由整流单元、滤波电路和开启吸收电路组成。①整流单元由6个二极管VD1~VD6构成三相整流桥，将三相交流电全波整流成脉动直流电。当交流电线电压为380V时，全波整流后的平均电压为Ud=1.35U=513V。一、交-直-交变频器的结构②滤波电路由C1、C2、R1、R2组成。将整流电路输出脉动的直流电压变为较平滑的直流电，同时它还在整流电路与逆变电路之间起到储能作用。因而，滤波电路的电容量必须较大。电阻R1、R2起分压作用，使电容C1、C2两端电压均衡。一、交-直-交变频器的结构（1）整流电路是变频器中用来将交流变成直流的部分，它可以由整流单元、滤波电路和开启吸收电路组成。③开启吸收电路电源接通时，滤波电容C的充电电流是很大的中将有一个很大的充电电流，容易导致整流桥的二极管损坏。电阻RL，晶闸管

SL组成限流回路，开机时，RL串入电路中，限制C的充电电流，充到一定程度后晶闸管SL闭合将其切除。一、交-直-交变频器的结构（2）能耗电路电机在工作频率下降中，异步电机的转子转速将可能超过此时的同步转速而处于再生制动（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压Ud不断上升，将会产生过电压，甚至损坏变频器。因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻就是用来消耗这部分能量的。制动单元由开关管VTB与驱动电路构成，其功能是用来控制流经RB的放电电流IB。一、交-直-交变频器的结构（3）逆变电路逆变管VT1～VT6组成逆变桥，将整流所得的直流电再逆变成频率、电压都可调的交流电，是变频器实现变频的关键环节。续流二极管VD7～VD12的主要功能提供“通道”。如频率下降、电动机处于再生制动状态时，再生电流将通过VD7～VD12返回直流电路。IGBT的驱动功率低，饱和电压低。与其他电力电子器件相比，IGBT具有可靠性高、驱动简单、易保护、无缓冲电路、开关频率高等特点。一、交-直-交变频器的结构2.变频器的控制电路变频器控制电路的主要由主控电路及外部端子电路、检测电路、保护电路和驱动电源构成。变频器的主控电路可以采用数字信号处理器DSP或单片机实现，其外部端子电路包括数字量输入输出电路、模拟量输入输出电路、键盘显示电路和通信电路等。一、交-直-交变频器的结构3.变频器控制电路外部端子（1）数字量端子①数字量输入端子分为基本功能端子（如启动、停止等），多功能端子（通过设定参数修改其功能，即相当于可编程端子）。②数字量输出端子用于指示变频器的运行状态、故障状态和报警信息等，不同型号的变频器数字量输出端子数不同。（2）模拟量端子模拟输入信号一般为电压信号或电流信号。标定显示变频器的运行参数，如频率、电压和电流数据等。二、变频器的分类1.按照频率变换方式分类（1）交-交变频器将工频交流电直接转换成频率和电压均可调的交流电，然后将其供给电动机。由于没有中间环节，交-交变频器的变换效率高、过载能力强。（2）交-直-交变频器将频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电，然后将其供给电动机。二、变频器的分类2.按照主回路储能方式分类根据变频器主回路直流环节储能方式的不同，可以将其分为两大类，即电压型变频器和电流型变频器。（1）电压型变频器其主回路直流环节所采用的储能元件，是大电解电容器。由于采用电解电容进行滤波，缓冲负载的无功功率，直流环节输出直流电压波形比较平坦、电源内阻较小。在理想情况下，可以看成是一个内阻为零的电压源。二、变频器的分类2.按照主回路储能方式分类根据变频器主回路直流环节储能方式的不同，可以将其分为两大类，即电压型变频器和电流型变频器。（2）电流型变频器其主回路直流环节所采用的储能元件为串联电感器。由于采用电感器进行滤波，输出直流电流波形比较平直。电源内阻抗很大，可以缓冲负载的无功功率，即扼制电流的变化，使电压接近正弦波，对负载来说基本上是个电流源，所以称为电流型变频器。电流型变频器输出电流波形为矩形波，输出电压波形近似正弦波。这种方式适用于负载电流变化较大的场合，并适用于需要回馈制动和频繁可逆运转的生产机械中。二、变频器的分类3.按照调制方式分类分为脉宽调制（PWM）变频器和脉幅调制（PAM）变频器。（1）脉宽调制变频器同时对输出电压的幅值和频率进行控制。PWM变频器以较高的频率对逆变电路的半导体开关器件进行开闭控制，并通过改变输出脉冲的占空比来控制输出电压的大小。二、变频器的分类3.按照调制方式分类分为脉宽调制（PWM）变频器和脉幅调制（PAM）变频器。（2）脉幅调制变频器将变压和变频分开完成，即在整流电路部分对输出电压的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制。因为在脉幅调制中逆变电路换流器件的开关频率即为该变频器的输出频率，所以这是一种同步调速方式。区别PAM变频器调速要采用可控整流器，并要对可控整流器进行导通角控制;而PWM变频器调速则采用不可控整流器，工作时无须对整流器进行控制。二、变频器的分类4.按控制方式分类（1）U/f

控制变频器

U/f

控制方式是指改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机磁通保持一致。性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，但速度控制的精度不高。（2）矢量控制变频器矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流分别进行任意控制，同时将二者合成后的定子电流供给电动机。二、变频器的分类4.按控制方式分类（3）转差频率控制变频器检出电动机的转速，然后以电动机速度相对应的频率与转差频率的和给定变频器的输出频率。由于能够任意控制与转矩、电流有直接关系的转差频率，与U/f

控制相比其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。（4）直接转矩控制变频器直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控矢量来控制。把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的转差范围内，转差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状进行控制。二、变频器的分类5.按照用途分类（1）通用变频器通用变频器是以节能为目的的变频器，主要应用于风机、水泵、鼓风机等负载。这种变频器在转矩控制性能方面是按降转矩负载特性设计的。具有体积小、价格低的优点。（2）专用变频器专业变频器是指专门针对某一面或某一领域而设计研发的变频器。该类型变频器针对性较强，具有适用于所针对领域独有的功能和优势。任务实施：MM420变频器的拆装操作（1）任务需求利用实验室MM420变频器，掌握变频器相关部件的安装和拆卸。拆装内容包括变频器操作面板、变频器的机壳前盖板和变频器本体等。（2）电气元件和耗材西门子MM420变频器、导轨、电工工具等。任务实施：MM420变频器的拆装操作（3）操作步骤①变频器操作面板的安装和拆卸a.按下变频器顶部的锁扣按钮，向外拔出操作面板就可以将操作面板卸下。b.将要更换的操作面板下部的卡子放在机壳上的槽内，再将面板上部的卡子对准锁扣，轻轻推进去，听到咔的一声轻响，新的面板就被固定在变频器上了。任务实施：MM420变频器的拆装操作（3）操作步骤②变频器的机壳前盖板的安装和拆卸如果想要拆卸MM420变频器的机壳前盖板，可以在卸下操作面板后，将机壳前盖板向下方推动，再拔起，就可以将其从固定槽中卸下。

变频器的机壳前盖板的安装步骤与拆卸步骤互为逆过程，首先挂上安装卡爪，再按住前盖板轻轻向上推。任务实施：MM420变频器的拆装操作③变频器本体的安装与拆卸a.把标准35mm导轨用螺钉安装到底板上。b.用变频器的上闩销把MM240变频器挂到导轨上。c.向导轨上按压变频器，直到导轨的下闩销嵌入到位。d.变频器的拆卸需要首先了使用螺丝刀插入释放机构中松开变频器的释放机构，然后向下施加压力，导轨的下闩销就会松开，即可将变频器从导轨上取下。

变频调速系统的面板调试任务1送料小车变频调速系统的面板点动调试3任务3送料小车变频调速系统的工艺参数调试4任务4电梯变频系统的性能优化任务2送料小车变频调速系统的面板连续运行调试21任务1送料小车变频调速系统的面板点动调试知识目标：了解变频器面板按键的功能掌握变频器面板操作与运行的基本流程掌握变频器功能参数设置方法能力目标：能够正确将变频器恢复为工厂缺省值能够正确操作BOP面板，设置变频器点动频率和点动加减速时间参数学会变频器参数的快速调试并与电机参数相匹配任务描述：在当代工业系统中，送料小车在货物运输中得到了广泛的应用，送料小车在投入自动运行前先进行点动调试，以验证送料小车变频系统的稳定性。按住MM420变频器BOP操作面板点动按键，送料小车从0Hz加速5秒后稳定运行在10Hz；松开MM420变频器BOP操作面板点动按键，送料小车从10Hz减速5秒停止运行。一、MM420变频器的操作面板利用基本操作面板BOP可以改变变频器的各个参数，BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，设定值和实际值，参数的信息不能用BOP存储。一、MM420变频器的操作面板显示/按键功能功能说明

状态显示LCD显示变频器当前的设定值

起动变频器按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。

停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是“使能”的。

改变转动方向按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号（－）表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。

点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电机起动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果电动机正在运行，按此键将不起作用。一、MM420变频器的操作面板显示/按键功能功能说明

功能1.浏览辅助信息：变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个参数开始）：直流回路电压（用d表示，单位：V）、输出电流（A）、输出频率（Hz）、输出电压（用o表示，单位：V）。2.连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。3.跳转功能：在显示任何一个参数时短时间按下此键，将立即跳转到r0000，如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。4.故障确认：在出现故障或报警，按下此键可以对故障或报警进行确认。

访问参数按此键即可访问参数。

增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。

减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值。二、MM420变频器的参数的认识与设置1.变频器的参数认识（1）参数分类MM420变频器参数可以分为显示参数和设定参数两大类。显示参数为只读参数，以r××××表示，典型的显示参数为频率给定值、实际输出电压、实际输出电流等。设定参数为可读写的参数，以P××××表示。设定参数可以用基本操作面板、高级操作面板或通过串行通信接口进行修改，使变频器实现一定的控制功能。（2）参数名称参数名称的前面冠以下缩写字母：BI、BO、CI和CO，并且后跟一个冒号“：”，这些缩写字母的意义如下：①BI：二进制互联输入，即参数可以选择和定义输入的二进制信号，通常与“P参数”相对应。②BO：二进制互联输出，即参数可以选择输出的二进制功能，或作为用户定义的二进制，通常与“r参数”相对应。BI参数可以与BO参数相连接，只要将BO参数值添写到BI参数中即可。③CI：内部互联输入，即参数可以选择和定义输入量的信号源，通常与“P参数”相对应。④CO：就是内部互联输出，即参数可以选择输出量的功能，或作为用户定义的信号输出，通常与“r参数”相对应。二、MM420变频器的参数的认识与设置2.变频器参数的设置MM420在缺省设置时，BOP控制电动机的功能是被禁止的。如果要用BOP进行控制，参数P0700应设置为1，参数P1000也应设置为1。（1）修改普通参数设定值用基本操作面板BOP可以修改任何一个参数，下面就以设置P0004=3的过程为例，来介绍通过基本操作面板BOP修改参数设定值的流程如表所示。BOP基本操作面板修改参数流程表序号操作流程BOP显示结果1按键，访问参数

2按键，直到显示P0004

4按键，显示当前值0

5按键，达到所要求的值3

6按键，存储当前设置

7按键，显示r0000二、MM420变频器的参数的认识与设置（2）快速修改参数设定值为了快速修改参数的设定值，可以分别单独修改参数显示的每个数字，以参数P1040为例说明，具体操作流程如下。BOP基本操作面板快速修改参数值流程表序号操作流程BOP显示结果1按键，访问参数

2按键，直到显示P1004

4按键，显示当前值0

5按键（功能键）4次，左侧第1位数字闪烁

6按/键，修改这位数字的数值40.00

7按键，存储当前设置

8按键，显示r0000二、MM420变频器的参数的认识与设置3.变频器的参数调试MM420变频器一般需要经过三个调试流程。恢复到缺省值：是将变频器参数恢复到缺省值的操作。一般在变频器出厂和参数出现混乱的时候进行此操作。快速调试：输入电动机相关参数和一些基本驱动控制参数。一般在复位操作后，或更换电动机后需要进行才操作。功能参数调试：是指用户按具体生产工艺的需要进行的设置操作。这一部分的调试工作比较复杂，常常需要在现场多次调试。二、MM420变频器的参数的认识与设置（1）恢复工厂缺省值在初次使用变频器应该将变频器恢复工厂缺省值，以免变频器内部已设置参数的影响。为了把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值，应按照下面的数值设定参数。①设定P0010=30（进入恢复工厂缺省值准备状态）②设定P0970=1（将参数恢复工厂缺省值）BOP操作面板显示屏显示“busy”，表示变频器正处于复位中，复位时间在3～5分钟。当复位结束后，BOP显示屏显示P0970参数，表示复位完成。此时，参数P0010=0，P0970=0。（2）MM420变频器的快速调试使变频器与实际使用的电动机参数相匹配，并对重要的技术参数进行整定。如果变频器中存放的电动机额定数据与实际使用的电动机铭牌数据相吻合，就可以不进行快速调试。在快速调试的各个步骤都完成以后，应选定P3900，如果它置为1，将执行必要的电动机计算，并使其他所有的参数（P0010=1不包括在内）恢复为缺省设定值。二、MM420变频器的参数的认识与设置

变频器快速调试参数表序号参数设置参数功能1P0003=3P0003此参数用于定义用户访问级，P0003的设定值与对应的功能如下：P0003=1标准级，可以访问最经常使用的参数。P0003=2扩展级，允许扩展访问参数的范围。P0003=3专家级，只供专家使用。P0003=4维修级，只供授权的维修人员使用，有密码保护。2P0004=0P0004此参数用于按功能的需求筛选（过滤）出与该功能相关的参数，这样可以更方便地进行调试。P0004=0全部参数。P0004=2变频器参数。P0004=3电动机参数。P0004=7命令，二进制I/O。3P0010=1P0010此参数用于变频器工作方式的设定。P0010=0为变频器运行工作方式。P0010=1为变频器快速调试工作方式。P0010=30将变频器恢复为工厂默认的设定值。在P0010=1时，变频器的调试可以非常快速和方便地完成。这时可以设置一些常用的参数（例如P0304电机的额定电压，P0305电机的额定电流等）。在变频器驱动电动机运行前，P0010必须回到0。若快速调试结束后选定P3900=1，则P0010自动设置为0。二、MM420变频器的参数的认识与设置序号参数设置参数功能4

P0100=0P0100此参数选择工作地区是欧洲/北美P0100只有在快速调试方式时才能被修改。P0100=0功率设定值的单位为kW，频率默认值50Hz。（我国适用）。P0100=1功率设定值的单位为hp，频率默认值60Hz。P0100=2功率设定值的单位为kW，频率缺省值60Hz。P0100的设定值0和1应该与DIP开关2来相匹配。5P0300=1P0300此参数用于选择电动机的类型，只有在快速调试方式时才能被修改。P0300=1异步电动机。P0300=2同步电动机。6P0304=根据电机铭牌输入P0304此参数用于设定电机的额定电压，应根据所控制电动机铭牌上标注的额定电压值来（V）设定。必须按照星形/三角形绕组接法核对电动机铭牌上的电动机额定电压，确保电压的数值与电动机端子板上实际配置的电路接线方式相对应。7P0305=根据电机铭牌输入P0305此参数用于设定电动机的额定电流，应根据所控制电动机铭牌上标注的额定额定电流值（A）来设定。二、MM420变频器的参数的认识与设置序号参数设置参数功能8P0307=根据电机铭牌输入P0307此参数用于设定电动机的额定功率，应根据电动机铭牌上标注的额定功率值（kW或hp）来设定，设定范围0kW—2000kW。P0100=0功率单位应是kWP0100=1功率单位应是hpP0100=2功率单位应是kW9P0308=根据电机铭牌输入此参数用于设定电动机的额定功率因数值，应根据电动机铭牌上标注的额定功率因数值来设定。10P0310=根据电机铭牌输入P0310此参数用于设定电动机的的额定频率，应根据电动机铭牌上标注的额定频率值（Hz）来设定，设定12Hz~650Hz。11P0311=根据电机铭牌输入P0311此参数用于设定电动机的额定转速（r/min），应根据电动机铭牌上标注的额定转速值（r/min）来设定。12P3900=1P3900此参数用于结束快速调试方式。P3900=0结束快速调试，不进行电动机计算或复位为工厂缺省设定值P3900=1结束快速调试，进行电动机计算和复位为工厂缺省设定值。P3900=2结束快速调试，进行电机计算和I/O复位。P3900=3结束快速调试，进行电动机计算，但不进行I/O复位。二、MM420变频器的参数的认识与设置（3）点动功能参数调试在生产机械在调试时一般要点动运行，以观察拖动系统个部分是否运转良好。为了防止意外，点动频率设置一般不高，点动频率可以事先预置，每次点动调试只需设置为点动模式即可。

点动功能参数表参数号出厂值设定值说明P1058510正向点动频率（Hz）P1059510反向点动频率（Hz）P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s）任务实施：送料小车的面板点动调试

按住MM420变频器BOP操作面板点动按键JOG，送料小车从0Hz加速5秒后稳定运行在10Hz；松开MM420变频器BOP操作面板点动按键JOG，送料小车从10Hz减速5秒停止运行。（1）电气元件和耗材MM420变频器、三相异步电动机（WDJ26）、电气控制板、常用电工工具、数字万用表、铜导线等。（2）线路连接MM420变频器主电路端子L1、L2、L3接三相工频率电源（380V，50Hz），变频器变频器输出端子U、V、W接电动机绕组接头U1、V1、W1，电动机绕组连接星形。任务实施：送料小车的面板点动调试（3）参数设置①恢复工厂缺省值，其设置操作流程参数如下表。参数号出厂值设定值说明P0010030进入工厂复位准备状态P097001参数复位②快速调试电动机参数，为了使电动机与变频器相匹配，需要设置电动机参数。参数号出厂值设定值说明P001001开始快速调试P010000功率以KW表示，频率为50HzP0304230380电动机额定电压（V）P03053.250.35电动机额定电流（A）P03070.750.06电动机额定功率（KW）P03105050电动机额定频率（Hz）P031101430电动机额定转速（r/min）P390001结束快速调试任务实施：送料小车的面板点动调试③面板及点动运行参数，变频器点动运行需要在BOP面板上操作，因此需要将变频器的运行模式设置为BOP面板控制。参数号出厂值设定值说明P000313设用户访问级为专家级P000400设定访问全部参数P070021选择命令源由BOP面板输入P100021频率给定值由电动电位计输入P1058510正向点动频率（Hz）P1059510反向点动频率（Hz）P1060105点动斜坡上升时间（s）P1061105点动斜坡下降时间（s）任务实施：送料小车的面板点动调试（4）点动运行调试准备工作：按下FN功能键使变频器面板显示r0000，按下访问参数键P，进入实际频率显示状态。按住变频器操作面板的点动键

，变频器驱动送料小车升速，观察变频器是否运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值。松开变频器操作面板的点动键

，观察变频器驱动送料小车是否降速至零。届时，按下变频器操作面板的换向键

，在重复上述的点动运行操作，观察送料小车是否反向点动运行。再次按住变频器操作面板的点动键

，观察变频器驱动送料小车点动加速至10Hz所用时间。任务2送料小车变频调速系统的面板连续运行调试知识目标：了解变频器的面板操作方法掌握变频器面板操作相关参数掌握浏览变频器辅助信息任务描述：在当代工业系统中，送料小车需要满足前进和后退状态，以及调节送料小车的运行转速，传统的接触器-继电器系统无法有效调速，设计送料小车变频系统可以高效的修改送料小车送行转速。按下MM420变频器BOP操作面板运行键，变频器将驱动送料小车升速前进，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的600r∕min的转速；按下MM420变频器BOP操作面板增加键∕减少键（▲/▼）改变送料小车的当前运行频率；按下变频器操作面板的换向键实现送料小车后退；按下MM420变频器BOP操作面板停止键，变频器将驱动送料小车减速停止运行。能力目标：能够正确完成送料小车变频系统主电路线路连接能够正确选择变频器运行模式一、面板操作模式参数MM420变频器驱动电机运行的前提是具有启动信号及给定频率。给定信号一般包括变频器的基本面板BOP给定、变频器的外部端子、网络通信USS等方式。（1）参数P0700选择启停命令源，即变频器运行控制指令的输入方式。

参数P0700的设定值与对应的功能如下表。参数号出厂值设定值说明P0700

20工厂的缺省设置1由变频器的基本面板BOP设置2由变频器的数字量输入端（DIN1~DIN4）进行控制4通过BOP链路的USS设置5通过COM链路的USS设置6通过COM链路的通讯板（CB）设置改变这一参数时，同时也使所选项目的全部设定值复位为工厂的缺省设定值。例如：把它的设定值由1改为2时，所有的数字输入都将复位为缺省的设定值。一、面板操作模式参数（2）参数P1000频率设定值的选择，参数P1000的设定值与对应的功能如下表。参数号出厂值设定值说明P100021MOP（电动电位计）设定值2模拟AIN设定值3固定频率设定值4通过BOP链路的USS设置5通过COM链路的USS设置6通过COM链路的通讯板（CB）设置12MOP（电动电位计）设定值+模拟AIN设定值13固定频率设定值+MOP（电动电位计）设定值23固定频率设定值+模拟AIN设定值一、面板操作模式参数（3）驱动装置的显示将驱动装置的显示r0000更换为其他输出数据，参数P0005的设定值与对应的功能如下表。参数号出厂值设定值说明

P0005

21

21实际频率，不包括滑差补偿，谐振阻尼和频率限幅22电动机转子的实际速度24实际的输出频率，包括滑差补偿，谐振阻尼和频率限幅25电动机实际输出电压有效值26直流回路电压实际值27输出电流实际值34显示电动机的温度计算值37变频器的温度，实测的变频器内部IGBT散热器的温度二、MM420变频器的运行模式将参数P0700选择启停命令源与参数P1000频率设定值的选择进行组合可以得到变频器面板运行模式、外部运行模式、组合运行模式1、组合运行模式2、通信运行模式等，具体运行模式如下表。模式类型启停命令源频率设定值面板运行模式P0700=1变频器的BOP操作面板启停P1000=1变频器的BOP操作面板给定外部运行模式P0700=2变频器的外部端子启停P1000=2变频器模拟量给定组合运行模式1P0700=2变频器的外部端子启停P1000=1变频器的BOP操作面板给定组合运行模式2P0700=1变频器的BOP操作面板启停P1000=2变频器模拟量给定通信运行模式P0700=5变频器的USS协议启停P1000=5变频器的USS协议给定

按下MM420变频器BOP操作面板运行键，变频器将驱动送料小车升速前进，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的600r/min的转速；

按下MM420变频器BOP操作面板增加键/减少键（▲/▼）改变送料小车的当前运行频率；按下变频器操作面板的换向键实现送料小车后退；按下MM420变频器BOP操作面板停止键，变频器将驱动送料小车减速停止运行。（1）电气元件和耗材MM420变频器、三相异步电动机（WDJ26）、电气控制板、常用电工工具、数字万用表、铜导线等。任务实施：送料小车的面板连续运行调试（2）线路连接MM420变频器主电路端子L1、L2、L3接三相工频率电源（380V，50Hz），变频器输出端子U、V、W接电动机绕组接头U1、V1、W1，电动机绕组连接星形。任务实施：送料小车的面板连续运行调试任务实施：送料小车的面板连续运行调试（3）参数设置功能参数设置，具体参数设置如下表。参数号出厂值设定值说明P000313设用户访问级为专家级P000400设定访问全部参数P00052122电动机转子的实际速度P070021命令源由键盘输入设定P100021频率源由键盘（电动电位计）输入P1040520设定键盘控制的频率值（Hz）任务实施：送料小车的面板连续运行调试（4）运行调试准备工作：按FN功能键使变频器面板显示r0000，按下访问参数键P，进入实际频率显示状态。送料小车前进启动：按下变频器的操作面板运行键，变频器驱动送料小车升速前进，并运行在P1040所设定的20Hz频率对应的600r/min的转速。通过FN功能键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此FN键并保持不动2秒钟，可浏览变频器输出电压、输出电流、输出频率、直流电压、输出转速。调节输出转速：调节变频器的操作面板增加键/减少键（▲/▼）来改变电动机的转速（运行频率）。通过功能键浏览辅助信息，将变频器给定频率下对应输出数据记录在下表中。送料小车后退启动：按下变频器的操作面板换向键，变频器驱动送料小车升速后退，并运行在P1040所设定的20Hz频率对应的600r/min的转速。送料小车停车：按下变频器的操作面板按停止键，变频器将驱动送料小车减速停止运行。变频器输出数据记录表给定频率（Hz）输出频率（Hz）输出电压（V）输出电流（A）转速（r/min）20

30

40

任务3送料小车变频调速系统的工艺参数调试知识目标：v了解最大频率和最小频率的含义v掌握跳跃频率参数设置的方法v掌握脉宽调制频率参数设置的方法能力目标：v能够正确解决送料小车发生严重抖动v能够选择合适的参数值解决系统噪音问题v能够设置和验证最大频率和最小频率功能任务描述：变频器大多是采用PWM调制的，输出的电压其实是一系列的脉冲。开关频率越高，单周期内脉冲的个数就越多，电流波形的平滑性就越好。某送料小车现场有台变频器，电机运行时噪音很大，咨询厂家了解到为电磁噪音，送料小车运行中速30Hz附近，送料小车发生严重抖动，加工产品工艺较差，请问如何解决？一、变频器工艺参数1.最大频率和最小频率（1）最大频率fH：变频器最大能够输出的频率。其特点是，当给定小于最大频率时，输出给定频率；当给定达到或超过最大频率时，输出最大频率，MM420变频器的最大频率参数为P1082。（2）最小频率fL：变频器最小能够输出的频率。其特点是，当给定大于最小频率时，输出给定频率；当给定等于或低于最小频率时，输出最小频率，MM420变频器的最小频率参数为P1080。考虑变频系统驱动的负载是有差异的，因此，需要对变频器的最大、最小频率给予设置，以提高变频系统的安全性和稳定性。如风机、水泵等二次方率类负载，当给定频率大于额定频率时，电动机有可能过载。设定最高和最低频率，可避免操作面板的误操作或外部频率信号源出现故障，引起频率过高或过低。一、变频器工艺参数2.跳跃频率电力拖动系统的机械传动机构都有其固定的机械谐振频率，若该频率位于变频器长期输出的频率之内，那就可能发生机械共振，从而破坏传动机构。为了防止这种情况发生，变频器可以谐振频率为中心，设置一个跳跃区间，当给定频率位于跳跃区间内时，输出区间下限或上限。MM420变频器最多可设置4各跳跃区间。中心回避频率，P1091~P1094跳跃频率中心值，P1101指频率的频带宽度。如设置P1092=30Hz，P1101=2Hz，变频器在30Hz±2Hz（28~32Hz之间）范围内无法连续输出频率，将跳跃该范围。跳跃频率功能表参数号出厂值设置范围说明P109100.0~650.0跳转频率1P109200.0~650.0跳转频率2P109300.0~650.0跳转频率3P109400.0~650.0跳转频率4P110120.0~10.0频带宽度一、变频器工艺参数3.基准频率是指变频器输出电压为电机额定电压时所对应的频率，使用fB表示。是U/f控制中的一个重要概念，一般设为电动机的额定频率，MM420变频器基准频率参数P2000。图中在基准频率以下，电压与频率协调变化；在基准频率以上，频率升高电压不再升高。基准电压是指基准频率时变频器输出电压，基准电压参数P2001，一般设为电动机的额定电压。二、载波频率低压变频器大多是采用PWM调制方式，载波频率是可调的，一般从2~16kHz，由P1800设定。变频器开关频率越高，一个周期内脉冲个数就越多，电流波形平滑性越好，但对其他设备干扰越大，电动机功率越大，对其他设备运行影响越大。遵循电动机功率大，载波频率低的原则，以减少电磁干扰。载波频率对输出频率的影响表参数号设置范围变频器输出50Hz波形P180048两者之间16

载波频率对变频器输出电流的波形的影响载波频率越高，输出电流的波形越好，越平滑，谐波越小；反之当载波频率越低时，电机的有效转知减小，损耗增大，噪声与温度都会增加。任务实施：送料小车的噪音调试

某送料小车现场有台变频器，电机运行时噪音很大，咨询厂家了解到为电磁噪音，送料小车运行中速30Hz附近，送料小车发生严重抖动，加工产品发生倾斜，工艺较差，请问如何解决？分析：电机运行时噪音为电磁噪音，说明电动机脉宽调制频率设置不合理；送料小车运行中速30Hz附近，送料小车发生严重抖动，说明发生机械共振，需要设置跳跃频率参数。（1）电气元件和耗材MM420变频器、三相异步电动机（WDJ26）、电气控制板、常用电工工具、数字万用表、铜导线等。（2）线路连接MM420变频器主电路端子L1、L2、L3接三相工频率电源（380V，50Hz），变频器输出端子U、V、W接电动机绕组接头U1、V1、W1，电动机绕组连接星形。任务实施：送料小车的噪音调试（3）参数设置功能参数设置，具体参数设置如下表所示。参数号出厂值设定值说明P000313设用户访问级为专家级P000400设定访问全部参数P070021选择命令源由键盘输入设定P100021频率源由键盘（电动电位计）输入P1040520设定键盘控制的频率值（Hz）P1092030跳跃频率中心值P110122频带宽度P180046脉宽调制频率2kHz8脉宽调制频率8kHz10脉宽调制频率10kHz12脉宽调制频率12kHz任务实施：送料小车的噪音调试（4）运行调试送料小车启动：按下变频器的操作面板运行键，送料小车系统变频器驱动电机运行在P1040所设定的20Hz频率。调节给定频率：通过修改参数P1040的设定值来改变送料小车系统的输出频率。通过功能键浏览辅助信息，将变频器给定频率下对应输出频率数据记录在下表中。输出频率记录表给定频率（Hz）202829303132334050输出频率（Hz）

根据给定频率与输出频率的关系，可以验证是否满足跳跃频率，即给定频率在28-32Hz之间，输出频率保持为28Hz；可以验证跳跃频率功能下送料小车系统是否未发生机械共振，提高工艺。将脉宽调制频率参数P1800首先设置为6kHz，然后启动变频器，观察送料小车系统电机运行时是否噪音符合；若不符合，需要将脉宽调制频率参数P1800设置为8kHz，观察送料小车系统电机运行时是否噪音符合；若仍不符合，则需要继续增加脉宽调制频率直至找到合适值使得电机运行时噪音较小。任务4电梯变频系统的性能优化知识目标：了解变频器的加速启动和减速停止的含义熟悉变频器制动的三种方式

能力目标：能够提高电梯变频系统的舒适度能够进一步熟悉变频器参数设置的流程任务描述：随着我国电梯行业的快速发展，越来越多的新技术也会运用到电梯行业之中。乘客对乘坐电梯时的舒适感及轿厢在任何情况下都能平稳地运行安全性要求较高，为提高了电梯的运行效率以及带来了更加优质的用户体验。电梯变频系统采用圆弧S形加速方式保证电梯启动加速缓慢平滑，提高了电梯乘客舒适感；当电梯曳引机处于发电状态时电梯重载下降，在这种状态下需要外加一定的制动效果来保证电梯的稳定运行，争取绝对的保证乘客的安全。一、变频器的加速启动1.变频器启动从静止状态一直加速到稳定转速的过程，称为启动过程。变频器通电后，电动机按照预定的斜坡上升时间开始起动，电机以较低速度切割磁力线，因而起动电流不大。随着频率上升，机械特性不断上移，电动机转速总是从下一根特性向上一根特性转移，因此动态转矩很小，故升速过程能保持平稳，减小了对生产机械的冲击。转速的上升快慢取决于用户预置的“斜坡上升时间”，用户可根据生产工艺的实际需要来决定加速过程。一、变频器的加速启动2.变频器加速时间变频器加速时间又称斜坡上升时间，是指变频器输出频率依据斜坡函数曲线（不带平滑圆弧）驱动电动机从静止状态加速到最大频率（P1082=50）所用的时间。平时所说的斜坡上升时间是指频率从0到给定频率所需的时间，这一点请注意，西门子MM420变频器斜坡上升时间参数为P1120。斜坡上升时间越长，起动电流就越小，起动也越平缓。斜坡上升时间斜坡上升时间太短则容易导致过电流，斜坡上升时间的设定原则可以依据一下方法。①试验的方法：变频器稳定运行后，突然断开电源，系统自由惯性停车，从全速运行到完全停止所需的时间由拖动系统的惯性决定，斜坡上升时间②试探法：使加速时间由长而短，一般使起动过程中的电流不超过额定电流的1.1倍为宜；就是在电动机不过流的前提下，尽量缩短加速时间。（1）依据负载的惯性大小设定加速时间负载的惯性越大，加速时间就越长，否则引起电流；工程上，一般采用“实验法”或“试探法”，来找到一较合适的加速时间。（2）负载对加速时间要求：如啤酒传输带负载，若加速时间太短，可能引起啤酒瓶倒伏。生产线传输带加速时间太长，影响生产效率等。一、变频器的加速启动二、变频器的减速停止1.变频器停止方式（1）OFF1：变频器按照选定的斜坡下降速率减速并停止转动.激活OFF1功能方法。①面板操作：按下变频器BOP操作面板停止键1次

；②外部操作：断开数字量输入端控制的ON命令。（2）OFF2：立即封锁变频器输出脉冲，输出频率立即降为零，电动机将在惯性作用下自由停车，激活OFF2功能方法。①面板操作：长按或连续按下两次变频器BOP操作面板停止键

；②外部操作：数字量输入端参数设置为3并闭合；OFF2是低电平有效，低电平时是封锁脉冲，高电平时是运行状态。（3）OFF3：电动机根据P1135设置的斜坡下降时间快速地减速停车，将数字量输入端参数设置为4，激活OFF3功能，快速地减速停止。OFF