變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)

1、變頻調(diào)速技術(shù) 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣教研室注 意 事 項(xiàng)在實(shí)訓(xùn)前，學(xué)生須仔細(xì)閱讀和理解本指導(dǎo)書(shū)的各項(xiàng)內(nèi)容，以確保正確使用變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)裝置，順利完成各項(xiàng)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。不正確的使用，將造成系統(tǒng)不正常運(yùn)行或引起事故，如設(shè)備損壞、火災(zāi)、人身傷害甚至傷亡事故等。1變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)裝置均已調(diào)試完畢，不能自行拆裝、更改變頻器內(nèi)部以及實(shí)驗(yàn)板連接線和控制選件及電動(dòng)機(jī)。2不能對(duì)變頻器內(nèi)部零件進(jìn)行耐壓測(cè)試，這些半導(dǎo)體零件易受高電壓損壞。3變頻器接地端子務(wù)必正確接地。4變頻器必須安裝好前蓋才能接通電源，通電后不能取下前蓋，否則可能發(fā)生觸電事故；不能在送電過(guò)程中實(shí)施接、配線。5變頻器運(yùn)行時(shí)不可以切離電動(dòng)機(jī)，否則會(huì)造成變

2、頻器過(guò)電流跳閘，甚至變頻器主電路燒毀。6變頻器接通電源時(shí)，即使處于停止?fàn)顟B(tài)，其端子上仍帶電，不能接觸。否則可能發(fā)生觸電事故。7變頻器關(guān)閉電源后，在充電指示燈熄滅前，其端子上仍帶電，不能接觸。否則可能發(fā)生觸電事故。8不能采用接通和斷開(kāi)主電路電源的方法來(lái)控制變頻器的運(yùn)行和停止。否則可能引起事故。9若變頻器設(shè)置了自動(dòng)重起功能，當(dāng)發(fā)生跳閘停止情況時(shí)，按跳閘原因會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)再起動(dòng)，此過(guò)程中不能靠近電動(dòng)機(jī)及所拖動(dòng)的機(jī)械，以免危險(xiǎn)。10變頻器可以很容易地實(shí)現(xiàn)由低頻到高頻的運(yùn)行，務(wù)必確定電動(dòng)機(jī)及其拖動(dòng)機(jī)械的工作頻率范圍。實(shí)訓(xùn)一 變頻器的結(jié)構(gòu)和功能預(yù)置一 實(shí)訓(xùn)目的1 熟悉變頻器的結(jié)構(gòu)，了解各部分的作用；2 熟悉變

3、頻器各端子的功能，掌握變頻器的接線方法；3 掌握變頻器的參數(shù)設(shè)置方法；4 熟悉變頻器各面板操作鍵的名稱和功能。二 實(shí)訓(xùn)設(shè)備及儀器1 萬(wàn)用表、螺絲刀、連接線2 三菱FR-E500系列變頻器3 三相異步電動(dòng)機(jī)三 知識(shí)準(zhǔn)備-變頻器的分類 1.根據(jù)主開(kāi)關(guān)器件分類變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR（晶閘管）、GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）、BJT（雙極型功率晶體管）、MOSFET（金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管）、SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）、MGT（MOS控制晶體管）、MCT（MOS控制晶閘管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、

4、HVIGBT（耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管）的發(fā)展過(guò)程，器件的更新促進(jìn)了電力電子變換技術(shù)的不斷發(fā)展。根據(jù)變頻器主開(kāi)關(guān)器件的不同，變頻器可分為：IGBT變頻器、SCR變頻器、BJT變頻器、GTO變頻器等，目前常用的是IGBT變頻器。2.根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分類：（1）交-直-交變頻器 先將工頻交流電源通過(guò)整流器變換成直流，再通過(guò)逆變器變換成可控頻率和電壓的交流，又稱間接式變壓變頻器。低壓變頻器通用，調(diào)節(jié)頻率范圍較寬。（2）交-交變頻器 把恒壓恒頻（CVCF）的交流電源直接變換成VVVF輸出。又稱直接式變壓變頻器。轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同，變換效率高，可調(diào)頻率范圍窄，用于低速大容量的調(diào)速系統(tǒng)。3.按電壓等級(jí)的劃

5、分（1）低壓變頻器(110V，220V，380V) （2）中壓變頻器(500V，660V，1140V) （3）高壓變頻器(3KV，3.3KV，6KV，6.6KV，10KV)4.根據(jù)直流電路的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（濾波方式）分類： （1）電壓型變頻器其儲(chǔ)能元件為電容器，中、小容量變頻器以電壓型變頻器為主。 （2）電流型變頻器其儲(chǔ)能元件為電感線圈，適用于大容量變頻器。5.根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類： （1） 脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器 脈沖寬度調(diào)制，電壓的大小是通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。 （2）脈幅調(diào)制（PAM）變頻器脈沖幅度調(diào)制，電壓的大小是通過(guò)調(diào)節(jié)直流電壓幅值來(lái)

6、實(shí)現(xiàn)的，比較少用。6.根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類： （1）三進(jìn)三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電，絕大多數(shù)變頻器都屬此類。 （2） 單進(jìn)三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電，家用電器里的變頻器均屬此類，通常容量較小。7.按照工作原理分類（1）V/f控制變頻器（2）轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器（3）矢量控制變頻器（4）直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器8.按照用途分類（1）通用變頻器用于機(jī)械傳動(dòng)調(diào)速，功能齊全、性能好、價(jià)格貴。（2）高性能專用變頻器為具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，使用面窄、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單。四 實(shí)訓(xùn)步驟1通過(guò)變頻器的拆卸和安裝，了解變頻器的結(jié)構(gòu)和各端子的功能以三菱FR-E500系列變頻

7、器為例（1）變頻器前蓋板的拆卸和安裝：（2）變頻器輔助蓋板的拆卸和安裝：（3）變頻器接線蓋板的拆卸和安裝：（4）熟悉三菱FR-E500系列變頻器常用端子功能：2變頻器的輸入、輸出接線注：將三相異步電動(dòng)機(jī)接成星型或三角形3熟悉變頻器的操作面板4變頻器的功能預(yù)置5變頻器的監(jiān)示功能6將變頻器的參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠設(shè)定值7. 操作模式選擇( Pr.79)“1”-PU操作模式是指起動(dòng)信號(hào)和頻率設(shè)定均用變頻器的操作面板操作?！?" -外部操作模式是指根據(jù)外部的頻率設(shè)定旋鈕和外部起動(dòng)信號(hào)進(jìn)行的操作。頻率設(shè)定用外部的接于端子2-5之間的旋鈕（頻率設(shè)定器）RP來(lái)調(diào)節(jié),變頻器操作面板只起到頻率

8、顯示的作用。“3"-組合操作模式1是指起動(dòng)信號(hào)由外部輸入，運(yùn)行頻率由操作面板設(shè)定，頻率設(shè)定用操作面板操作，不接收外部的頻率設(shè)定信號(hào)和PU的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)信號(hào)。“4”-組合操作模式2是指起動(dòng)信號(hào)用操作面板來(lái)操作，頻率設(shè)定用外部的接于端子25之間的旋鈕（頻率設(shè)定器）RP來(lái)調(diào)節(jié)?！?" -切換模式。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行PU操作和外部操作的切換?！?”-外部操作模式（PU操作互鎖）當(dāng)MRS信號(hào)為ON，可切換到PU操作模式； 當(dāng)MRS信號(hào)為OFF，禁止切換到PU操作模式。“8”-切換到除外部操作模式以外的模式。 四. 思考題（1）若將R、S、T端子與U、V、W端子反接會(huì)怎樣？（2）SET鍵

9、有什么功能？（3）需要近距離操作變頻器時(shí)（PU模式），應(yīng)怎樣設(shè)置參數(shù)？（4）三菱FR-E500系列變頻器有哪幾種操作模式？各操作模式有什么異同？實(shí)訓(xùn)二 變頻器的面板操作模式一 實(shí)訓(xùn)目的1 掌握變頻器面板操作模式的操作過(guò)程；2 熟悉變頻起動(dòng)、升降速、直流制動(dòng)過(guò)程的特征；3 進(jìn)一步熟悉變頻器參數(shù)的設(shè)定方法；4 了解變頻器基本參數(shù)的意義。二實(shí)訓(xùn)設(shè)備及儀器1 萬(wàn)用表、螺絲刀、連接線2 三菱FR-E500系列變頻器3 三相異步電動(dòng)機(jī)4 計(jì)時(shí)器三知識(shí)準(zhǔn)備1.面板顯示FR-E500系列變頻器LED顯示屏可以顯示給定頻率、運(yùn)行電流和電壓等參數(shù)。顯示屏旁有單位指示及狀態(tài)指示。 Hz-顯示頻率； A-顯示運(yùn)行電流

10、； RUN-顯示變頻器運(yùn)行狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時(shí)燈亮，反轉(zhuǎn)時(shí)燈閃亮； MON-監(jiān)視模式狀態(tài)顯示； PU-PU操作模式顯示； EXT-外部操作模式顯示。 注意：組合模式1、2時(shí)PU、EXT同時(shí)燈亮。2.操作鍵盤(pán)鍵盤(pán)各鍵的功能如下：RUN鍵用于控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行。MODE鍵用于選擇操作模式或設(shè)定模式。SET鍵用于進(jìn)行頻率和參數(shù)的設(shè)定。上下鍵在設(shè)定模式中按下此鍵可連續(xù)設(shè)定參數(shù)，用于連續(xù)增加或降低運(yùn)行頻率，按下此鍵可改變頻率。 FWD鍵用于給出正轉(zhuǎn)指令。 REV鍵用于給出反轉(zhuǎn)指令。 STOP/RESET鍵用于停止運(yùn)行變頻器及當(dāng)變頻器保護(hù)功能動(dòng)作使輸出停止時(shí)復(fù)位變頻器。3鍵盤(pán)控制過(guò)程 (1)接通電源，合上電源后，LED

11、顯示屏將顯示“O.OO"。 (2)開(kāi)始運(yùn)行控制 按MODE鍵，切換到頻率設(shè)定模式。 按 “上升或下降 ”鍵，使給定頻率升至所需數(shù)值。 按SET鍵1.5秒以上，寫(xiě)入給定頻率。 按FWD鍵或REV鍵，變頻器的輸出頻率即按預(yù)置的升速時(shí)間開(kāi)始上升到給定頻率，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向由所按鍵決定。按 STOP/RESET鍵，頻率按預(yù)置的降速時(shí)間開(kāi)始下降。 4起動(dòng)運(yùn)行 (1)起動(dòng)頻率對(duì)于靜摩擦系數(shù)較大的負(fù)載，為了易于起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)需有一點(diǎn)沖擊力。為此，可根據(jù)需要預(yù)置起動(dòng)頻率fs (Pr.13=060Hz)，使電動(dòng)機(jī)在該頻率下“直接起動(dòng)”，如圖4.22所示。 (2)起動(dòng)前的直流制動(dòng)用于保證拖動(dòng)系統(tǒng)從零速開(kāi)始

12、起動(dòng)，因?yàn)樽冾l調(diào)速系統(tǒng)總是從最低頻率開(kāi)始起動(dòng)的，如果在開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)已經(jīng)有一定轉(zhuǎn)速，將會(huì)引起過(guò)電流或過(guò)電壓。起動(dòng)前的直流制動(dòng)功能可以保證電動(dòng)機(jī)在完全停轉(zhuǎn)的狀態(tài)下開(kāi)始起動(dòng)。5升降速時(shí)間 (1)升速時(shí)間在生產(chǎn)機(jī)械的工作過(guò)程中，升速過(guò)程屬于從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，在這段時(shí)間內(nèi)，通常不進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。因此，從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，升速時(shí)間越短越好。但升速時(shí)間越短，頻率上升越快，越容易“過(guò)流。所以，預(yù)置升速時(shí)間( Pr.7=03600s/0360s)的基本原則，就是在不過(guò)流的前提下越短越好。通常，可先將升速時(shí)間預(yù)置得長(zhǎng)一些，觀察拖動(dòng)系統(tǒng)在起動(dòng)過(guò)程中電流的大小，如起動(dòng)電流較小，可逐漸縮短時(shí)

13、間，直至起動(dòng)電流接近最大允許值時(shí)為止。 (2)降速時(shí)間電動(dòng)機(jī)在降速過(guò)程中，有時(shí)會(huì)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，將電能反饋到直流電路，產(chǎn)生泵升電壓，使直流電壓升高。降速過(guò)程和升速過(guò)程一樣，也屬于從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，降速時(shí)間應(yīng)越短越好。但降速時(shí)間越短，頻率下降越快，直流電壓越容易超過(guò)上限值。所以在實(shí)際工作中，也可以先將降速時(shí)間( Pr.8=03600s/0360s)預(yù)置得長(zhǎng)一些，觀察直流電壓升高的情況，在直流電壓不超過(guò)允許范圍的前提下，盡量縮短降速時(shí)間。 水泵類負(fù)載由于有液體（水）的阻力，一旦切斷電源，水泵立即停止工作，故在降速過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生泵生電壓，直流電壓不會(huì)增大

14、，但過(guò)快的降速和停機(jī)，會(huì)導(dǎo)致管路系統(tǒng)的“水錘效應(yīng)”，必須盡量避免。所以直流電壓不增大，也應(yīng)預(yù)置一定的降速時(shí)間。風(fēng)機(jī)的慣性較大，且風(fēng)機(jī)在任何情況下都屬于長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載，因此，其降速時(shí)間應(yīng)適當(dāng)預(yù)置得長(zhǎng)一些。6.升、降速方式 線性方式( Pr.29=0)頻率與時(shí)間呈直線性關(guān)系，如圖4.23所示，多數(shù)負(fù)載可預(yù)置線性方式。 S型A (Pr.29=1)在開(kāi)始階段和結(jié)束階段，升降速比較緩慢。如圖4.24 (a)所示。 S型B (Pr.29=2)在兩個(gè)頻率f1，f2間提供一個(gè)S型升降速曲線，具有緩和升降速時(shí)的振動(dòng)的作用，防止運(yùn)輸時(shí)負(fù)荷的倒塌。如圖4.24 (b)所示。7直流制動(dòng)為了防止出現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的“爬行”和“

15、溜坡”現(xiàn)象，有必要加入直流制動(dòng)。Pr.10是直流制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作頻率，Pr.11是直流制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作時(shí)間（作用時(shí)間），Pr.12是直流制動(dòng)時(shí)的電壓（轉(zhuǎn)矩），通過(guò)這三個(gè)參數(shù)的設(shè)定，可以提高停止的準(zhǔn)確度，使之符合負(fù)載的運(yùn)行要求。 (1)直流制動(dòng)動(dòng)作頻率fDB (Pr.10=0120Hz)。在大多數(shù)情況下，直流制動(dòng)都是和再生制動(dòng)配合使用的。首先用再生制動(dòng)方式將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速，其對(duì)應(yīng)的頻率廠即作為直流制動(dòng)的動(dòng)作頻率fDB，然后再加入直流制動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)迅速停住。負(fù)載要求制動(dòng)時(shí)間越短，則動(dòng)作頻率fDB應(yīng)越高。(2)直流制動(dòng)電壓UDB（Pr.12=0，增益為30%的電源電壓）。在定子繞組上施加直流電壓的

16、大小，決定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度。負(fù)載慣性越大，UDB也應(yīng)該越大。 (3)直流制動(dòng)時(shí)間tDB (Pr.ll=OlOs)。即施加直流制動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短。預(yù)置直流制動(dòng)時(shí)間tDB的主要依據(jù)是負(fù)載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對(duì)克服“爬行”的要求，要求高的，tDB應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)一些。 風(fēng)機(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，有時(shí)會(huì)因自然風(fēng)的對(duì)流而旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向總是反轉(zhuǎn)的。如遇這種情況，應(yīng)預(yù)置起動(dòng)前的直流制動(dòng)功能，以保證電動(dòng)機(jī)茌零速下起動(dòng)。在運(yùn)行過(guò)程中： 8查看運(yùn)行參數(shù) 在運(yùn)行狀態(tài)下，可以通過(guò)按SET鍵更改LED顯示屏的顯示內(nèi)容，以便查看在運(yùn)行過(guò)程中變頻器的輸出電流或電壓。每次按SET鍵，顯示內(nèi)容依次是；頻率、電流、電壓、報(bào)警、頻率。 9停止 按

17、STOP/RESET鍵，輸出頻率按預(yù)置的降速時(shí)間下降至OHz。四實(shí)訓(xùn)步驟1 按圖2-1接線圖2-1 變頻器的輸入輸出接線2將變頻器的參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠設(shè)定值3.進(jìn)入PU模式設(shè)定運(yùn)行頻率4觀察變頻器的運(yùn)行情況在PU模式下，觀察并記錄變頻器的正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)運(yùn)行頻率變化情況。（1）正轉(zhuǎn)啟動(dòng)過(guò)程現(xiàn)象： （2）停止過(guò)程現(xiàn)象： （3）反轉(zhuǎn)過(guò)程現(xiàn)象： 5升降速時(shí)間對(duì)起動(dòng)和停車過(guò)程的影響升降速過(guò)程是從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，升降速時(shí)間越短越好，但頻率升降越快，越容易過(guò)流。所以，預(yù)置升降速時(shí)間的基本原則，就是在不過(guò)流的前提下越短越好。升速時(shí)間（Pr7=0360秒

18、），廠家出廠設(shè)定值為5秒，是指從0HZ加速到50HZ的時(shí)間；降速時(shí)間（Pr8=0360秒），廠家出廠設(shè)定值也為5秒，是指從50HZ減速到0HZ的時(shí)間。（1）在PU模式下，觀察設(shè)定頻率為50HZ時(shí)的運(yùn)行情況，并記錄起動(dòng)與停止過(guò)程的時(shí)間。記錄起動(dòng)時(shí)間： 秒記錄停止時(shí)間： 秒（2）將頻率設(shè)定改為100HZ ，再觀察運(yùn)行情況，并記錄起動(dòng)與停止的時(shí)間。記錄起動(dòng)時(shí)間： 秒記錄停止時(shí)間： 秒（3）將起動(dòng)與停止的時(shí)間各改為1S和8S，在設(shè)定頻率為100HZ的情況下，觀察運(yùn)行情況，并記錄時(shí)間。記錄起動(dòng)時(shí)間： 秒記錄停止時(shí)間： 秒6起動(dòng)頻率對(duì)于靜摩擦力較大的負(fù)載，為了易于起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)需要有一定的沖擊力，為此，可根

19、據(jù)需要預(yù)置起動(dòng)頻率fs（Pr.13=0360HZ）,使電動(dòng)機(jī)在該頻率下“直接起動(dòng)”。將Pr.13參數(shù)設(shè)定為20，觀察起動(dòng)頻率為 。7升降速方式 為了防止運(yùn)輸設(shè)備在運(yùn)輸時(shí)負(fù)荷的倒塌，起到緩沖和防止震動(dòng)的作用，需改變升降速方式，升降速方式可通過(guò)參數(shù)Pr.29設(shè)定。在設(shè)定頻率為100HZ的情況下，觀察頻率升降規(guī)律：將Pr.29參數(shù)設(shè)定為0，觀察起動(dòng)時(shí)的頻率變化規(guī)律為 。將Pr.29參數(shù)設(shè)定為1，觀察起動(dòng)時(shí)的頻率變化規(guī)律為 。將Pr.29參數(shù)設(shè)定為2，觀察起動(dòng)時(shí)的頻率變化規(guī)律為 。8直流制動(dòng)設(shè)定以下參數(shù)：Pr.10=10；Pr.11=1；Pr.12=10%，觀察制動(dòng)過(guò)程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律。電機(jī)在10

20、0HZ運(yùn)行過(guò)程中，按下“停止”鍵，制動(dòng)過(guò)程現(xiàn)象為： 。五. 思考題（1）升降速時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)變頻器有什么影響？（2）在制動(dòng)過(guò)程中加入直流制動(dòng)的目的是什么？直流制動(dòng)參數(shù)的大小對(duì)設(shè)備的運(yùn)行有什么影響？（3）電動(dòng)叉車為了防止運(yùn)輸貨物的倒塌，應(yīng)該采用哪種升降速方式？變頻器參數(shù)應(yīng)怎樣設(shè)置？實(shí)訓(xùn)三 變頻器的外控操作模式一實(shí)訓(xùn)目的1 掌握變頻器外控操作模式的操作過(guò)程；2 掌握頻率給定線的設(shè)置方法；3 掌握上下限頻率、回避頻率的設(shè)定方法；4 進(jìn)一步熟悉變頻器參數(shù)的設(shè)定方法；5.了解變頻器基本參數(shù)的意義。二 實(shí)訓(xùn)設(shè)備及儀器1.萬(wàn)用表、螺絲刀、連接線2三菱FR-E500系列變頻器3三相異步電動(dòng)機(jī)三 知識(shí)準(zhǔn)備1 頻率

21、的給定功能 當(dāng)變頻器設(shè)定為外部操作模式時(shí)，變頻器的輸出頻率將跟隨給定信號(hào)的變化，選擇合適的給定方式和給定信號(hào)，是變頻器正常運(yùn)行的前提，給定方式分為模擬量給定和數(shù)字量給定。（1）模擬量給定方式：當(dāng)給定信號(hào)為模擬量時(shí)，稱為模擬量給定方式，模擬量給定時(shí)的頻率精度略低，為最高頻率的±0.50-/0以內(nèi)。 以電壓大小作為給定信號(hào)的稱電壓信號(hào)，其范圍有：05V或010V。輸入端為2，通過(guò)參數(shù)Pr.73切換。輸入電壓(Pr.73)可進(jìn)行“05V，O1OV選擇”。 Pr.73="0" - DC 05V；Pr.73=“1”- DC 010V。 以電流大小作為給定信號(hào)的稱電流信號(hào)，其

22、范圍為：420mA。 由于電流信號(hào)所傳輸?shù)男盘?hào)不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等的影響，因此抗干擾能力較強(qiáng)。 在遠(yuǎn)距離控制中，給定信號(hào)的范圍常用420mA，其“零”信號(hào)為4mA。這是為了方便檢查工作是否正常，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，因?yàn)殡娏髦羞€有4mA，說(shuō)明給定信號(hào)電路的工作是正常的，如圖4.14 (a)所示；無(wú)電流信號(hào)說(shuō)明是因傳感器或信號(hào)電路發(fā)生故障而根本沒(méi)有信號(hào)，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果給定信號(hào)值為0mA，說(shuō)明給定電路的工作不正常，如圖4.14 (b)所示。 具體給定方式如下。 電位器給定給定信號(hào)為電壓信號(hào)，信號(hào)電源由變頻器內(nèi)部的直流電源(5V)提供，頻率給定信號(hào)從電位器的滑動(dòng)觸

23、頭上得到，如圖4.15所示。 直接電壓（或電流）給定。由外部?jī)x器設(shè)備直接向變頻器的給定端輸入電壓（端子2和5之間）或電流信號(hào)（端子4和5之間）。 輔助給定在變頻器的給定信號(hào)輸入端，配置有輔助給定信號(hào)輸入端（簡(jiǎn)稱輔助給定），輔助給定信號(hào)與主給定信號(hào)迭加，起調(diào)整變頻器輸出頻率的輔助作用，4端輸入起輔助給定作用。(2)數(shù)字量給定方式即給定信號(hào)為數(shù)字量，這種給定方式的頻率精度很高，可達(dá)給定頻率的O.01%以內(nèi)，具體給定方式如下： 面板給定。即通過(guò)面板上的“固鍵”升和“團(tuán)鍵”降來(lái)控制頻率的升降。 多擋轉(zhuǎn)速控制給定在變頻器外接輸入端中，通過(guò)功能預(yù)置，最多可以將4個(gè)輸入端（RH，RM，RL，MRS）作為多擋

24、轉(zhuǎn)速控制端。根據(jù)若干個(gè)輸入端的狀態(tài)（接通或斷開(kāi)）可以按二進(jìn)制方式組成115擋。每一擋可預(yù)置一個(gè)對(duì)應(yīng)的工作頻率，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的切換便可以用開(kāi)關(guān)器件通過(guò)改變外接輸入端子的狀態(tài)及其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。2頻率給定線的設(shè)置 (1)頻率給定的概念頻率給定指由模擬量進(jìn)行外接頻率給定時(shí)，變頻器的給定信號(hào)G與對(duì)應(yīng)的頻率之間的關(guān)系f=f (G)，稱為頻率的給定。這里的給定信號(hào)G，既可以是電壓信號(hào)UG(05V或O10V)，也可以是電流信號(hào)IG（420mA）。 頻率給定線是指在給定信號(hào)G從O增至最大值Gmax過(guò)程中，頻率fG線性地增大到最大頻率fmax的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(2) 頻率給定預(yù)置頻率給定的起點(diǎn)（給定信號(hào)為“O時(shí)的對(duì)應(yīng)頻率

25、）和終點(diǎn)（給定信號(hào)為最大值時(shí)的對(duì)應(yīng)頻率）可以根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的需要任意預(yù)置。 變頻器的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)預(yù)置，可通過(guò)Pr.902，Pr.903，Pr.904，Pr.905，分別設(shè)置電壓（電流）偏置和增益。如圖4.19所示。若起點(diǎn)為(0V、10HZ);終點(diǎn)為（4V、60HZ）,兩點(diǎn)便可決定一條直線。參數(shù)設(shè)定方法為：Pr.902-SET-10-SET-0-SET-閃爍； Pr.903-SET-60-SET-80-SET-閃爍。這里SET后的第一個(gè)參數(shù)值是頻率，第二個(gè)參數(shù)值是電壓的百分比，電流給定線可按同樣方法設(shè)定。3 .頻率控制功能(1)上、下限頻率 為了防止因傳感器故障而使生產(chǎn)機(jī)械出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的轉(zhuǎn)速,

26、有必要設(shè)置上、下限頻率。與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最高轉(zhuǎn)速相對(duì)的頻率稱為上限頻率，用fH表示，由上限頻率參數(shù)Pr.1=0120Hz設(shè)定。上限頻率與最高頻率之間，必有fHfmax。與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最低轉(zhuǎn)速相對(duì)的頻率，稱為下限頻率，用fL表示，由下限頻率參數(shù)Pr.2設(shè)定。 注意：上限頻率fH是根據(jù)生產(chǎn)需要預(yù)置的最大運(yùn)行頻率，它并不和某個(gè)確定參數(shù)相對(duì)應(yīng)。假如采用模擬量給定方式，給定信號(hào)為05V的電壓信號(hào)，給定頻率對(duì)應(yīng)為O50Hz，而上限頻率fH=40Hz，則表示給定電壓大于4V以后，不論如何變化，變頻器輸出頻率為最大頻率40Hz。如圖4.20所示。（2）回避頻率 (1)設(shè)置回避頻率的目的是為了消除機(jī)械諧振

27、。任何機(jī)械都有一個(gè)固有的振蕩頻率，它取決于機(jī)械結(jié)構(gòu)。其運(yùn)動(dòng)部件的固有振蕩頻率常常和運(yùn)動(dòng)部件與基座之間以及各運(yùn)動(dòng)部件之間的緊固情況有關(guān)。而機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際振蕩頻率則與運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。在對(duì)機(jī)械進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速的過(guò)程中，機(jī)械的實(shí)際振蕩頻率也不斷地變化。當(dāng)機(jī)械的實(shí)際振蕩頻率和它的固有頻率相等時(shí)，機(jī)械將發(fā)生諧振。這時(shí)，機(jī)械的振動(dòng)將十分劇烈，可能導(dǎo)致機(jī)械損壞。 消除機(jī)械諧振的途徑如下： 改變機(jī)械的固有振蕩頻率。 避開(kāi)可能導(dǎo)致諧振的速度。 在變頻器調(diào)速的情況下，設(shè)置回避頻率F使拖動(dòng)系統(tǒng)“回避”可能引起諧振的轉(zhuǎn)速，預(yù)置回避頻率的具體方法是通過(guò)設(shè)置回避頻率區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即設(shè)置回避頻率區(qū)的上下限頻率。 回避區(qū)的

28、下限頻率fL，是在頻率上升過(guò)程中開(kāi)始進(jìn)入回避區(qū)的頻率；回避區(qū)的上限頻率fH是在頻率上升過(guò)程中退出回避區(qū)的頻率。參數(shù)Pr.31Pr.36=0-400Hz，最多可設(shè)置三個(gè)區(qū)域。如圖4.21所示。四實(shí)訓(xùn)步驟1 按圖接線，接通電機(jī)與電源，并將變頻器的參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠設(shè)定值。2在外控模式下，按廠家設(shè)定方式運(yùn)行，觀察輸入電壓與輸出頻率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并作記錄：輸入電壓輸出頻率繪出廠家設(shè)定的頻率給定線：3重新輸入頻率給定線，觀察輸入電壓與輸出頻率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。要求：輸入電壓U=1-5V，對(duì)應(yīng)輸出頻率f=10-100HZ按要求輸入頻率給定線，運(yùn)行并記錄：輸入電壓輸出頻率4 在以上頻率給定線的基

29、礎(chǔ)上，設(shè)置下限頻率FL=20HZ，上限頻率FH =40HZ 觀察運(yùn)行情況，并繪制頻率給定線。5設(shè)置回避頻率設(shè)置回避頻率20HZ-25HZ與30HZ -35HZ ，觀察運(yùn)行現(xiàn)象，并繪制頻率給定線。五思考題（1）為了防止立體車庫(kù)在升降過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)高轉(zhuǎn)速，應(yīng)采取什么措施？（2）設(shè)置回避頻率有什么作用？（3）當(dāng)傳感器的輸出電流在6-18mA范圍內(nèi)變化時(shí)，要求變頻器的輸出頻率對(duì)應(yīng)為10-50HZ，變頻器的參數(shù)應(yīng)怎樣設(shè)置？實(shí)訓(xùn)四 多段速控制一 實(shí)訓(xùn)目的1.掌握變頻器多段速運(yùn)行的控制方法；2.掌握變頻器多段速控制的頻率參數(shù)設(shè)定方法；3.理解多段速控制各參數(shù)的意義；4.了解變頻器多段速控制的應(yīng)用。二 實(shí)訓(xùn)設(shè)備

30、及儀器1.萬(wàn)用表、螺絲刀、連接線2.三菱FR-E500系列變頻器3.三相異步電動(dòng)機(jī)三知識(shí)準(zhǔn)備在變頻器的外接輸入端中，通過(guò)功能預(yù)置，最多可以將4個(gè)輸入端（RH，RM，RL，MRS）作為多擋轉(zhuǎn)速控制端，根據(jù)若干個(gè)輸入端的狀態(tài)（接通或斷開(kāi)）可以按二進(jìn)制方式組成115擋。每一擋可預(yù)置一個(gè)對(duì)應(yīng)的工作頻率，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的切換便可以用開(kāi)關(guān)器件通過(guò)改變外接輸入端子的狀態(tài)及其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 使用多擋轉(zhuǎn)速功能時(shí)，必須進(jìn)行兩步預(yù)置（以三個(gè)輸入端、7擋轉(zhuǎn)速說(shuō)明）： 第一步：通過(guò)預(yù)置確定哪幾個(gè)輸入端子為多擋轉(zhuǎn)速輸入端子。將輸入端子功能選擇參數(shù)( Pt.180Pr.182)分別預(yù)置成0，1，2(Pr.180=0；Pr.18

31、1=1; Pr.182=2)，Pr.183=6（出廠設(shè)置），則控制端子RL，RM，RH即成為7擋轉(zhuǎn)速控制端子。如圖4.16所示。第二步：預(yù)置與各擋轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的工作頻率（即進(jìn)行頻率給定）。分別用參數(shù)Pr.4Pr.6，Pr.24Pr.27，設(shè)置17擋轉(zhuǎn)速頻率，各轉(zhuǎn)速擋與各輸入端狀態(tài)之間的關(guān)系如圖4.17所示。四. 實(shí)訓(xùn)步驟1 接通電機(jī)與電源，并將變頻器的參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠設(shè)定值。2. 七段速控制(1)預(yù)置七段速控制功能將輸入端子功能選擇參數(shù)(Pr.180Pr.183)分別預(yù)置成0、1、2、6（2）按下表預(yù)置與各檔轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的工作頻率 七段速度運(yùn)行參數(shù)設(shè)定表控制端子RHRMRLRM,RLRH

32、,RLRH,RMRH,RM,RL參數(shù)號(hào)Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27設(shè)定值（Hz）5030520254510圖 4.17 多段速控制狀態(tài)圖（3）在外控模式下運(yùn)行并記錄閉合開(kāi)關(guān)RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RL運(yùn)行頻率（Hz）3. 十五段速控制(1)預(yù)置十五段速控制功能將輸入端子功能選擇參數(shù)(Pr.180Pr.183)分別預(yù)置成0、1、2、8;按下表預(yù)置與各檔轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的工作頻率 一七段速度運(yùn)行參數(shù)設(shè)定表控制端子RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RL參數(shù)號(hào)Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27設(shè)

33、定值（Hz）5030520254510八十五段速度運(yùn)行參數(shù)設(shè)定表參數(shù)號(hào)Pr.232Pr.233Pr.234Pr.235Pr.236Pr.237Pr.238Pr.239設(shè)定值（Hz） 40 48 38 28 18 12 36 26（3）在外控模式下運(yùn)行并記錄閉合開(kāi)關(guān)RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RLMRS斷開(kāi)時(shí)運(yùn)行頻率（HZ）MRS閉合時(shí)運(yùn)行頻率（Hz）四思考題1、多段速控制與輸入電壓給定控制有什么不同？2、七段速與十五段速控制在參數(shù)設(shè)置方法上有什么不同？3、怎樣用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器的七段速控制，試畫(huà)出PLC與變頻器的連線圖。實(shí)訓(xùn)五 變頻器的“PID”調(diào)節(jié)一 實(shí)訓(xùn)目的1熟

34、悉變頻器“PID”調(diào)節(jié)功能的作用；2掌握變頻器“PID”調(diào)節(jié)功能的接線和參數(shù)設(shè)置方法；3學(xué)會(huì)使用變頻器的“PID”功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。二實(shí)訓(xùn)設(shè)備及儀器1.萬(wàn)用表、螺絲刀、連接線2.三菱FR-E500系列變頻器3可調(diào)電流源4.三相異步電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)速表三知識(shí)準(zhǔn)備PID調(diào)節(jié)功能 PID控制屬于閉環(huán)控制，是使控制系統(tǒng)的被控量在各種情況下，都能夠迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近控制目標(biāo)的一種手段。具體地說(shuō)，是隨時(shí)將傳感器測(cè)量的實(shí)際信號(hào)（稱為反饋信號(hào)）與被控量的目標(biāo)信號(hào)相比較，以判斷是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。如尚未達(dá)到，則根據(jù)兩者的差值進(jìn)行調(diào)整，直到達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)為止。 圖4.26所示為基本PID控制框圖，XT

35、為目標(biāo)信號(hào)，XF為反饋信號(hào)，變頻器輸出頻率fx的大小由合成信號(hào)（XT-XF）決定。一方面，反饋信號(hào)XF應(yīng)無(wú)限接近目標(biāo)信號(hào)XT，即（XT- XF） =O；另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是XT和XF相減的結(jié)果來(lái)決定的。為了使變頻器輸出頻率fx維持一定，就要求有一個(gè)與此相對(duì)應(yīng)的給定信號(hào)XG，這個(gè)給定信號(hào)既需要有一定的值，又要與XT-XF=O相聯(lián)系。 1PID調(diào)節(jié)功能 (1)比例增益環(huán)節(jié)(P)為了使XG這個(gè)給定信號(hào)既有一定的值，又與XT-XF=O相關(guān)聯(lián)；所以將（XT-XF）進(jìn)行放大后再作為頻率給定信號(hào)，即： XG= KP ( XT-XF)式中，KP-放大倍數(shù)，也叫比例增益。 定義靜差=XT-XF，當(dāng)

36、XG保持一定的值，比例增益KP越大，靜磺越小,如圖4.28 (a)所示。為了使靜差減小，就要使K增大。如果KP太大，一旦XT和XF之間的差值變大，XG= KP ( XT-XF)一下子增大或減小了許多，很容易使變頻器輸出頻率發(fā)生超調(diào)，又容易引起被控量的振蕩。如圖4.28 (b)所示。 (2)積分環(huán)節(jié)(I)積分環(huán)節(jié)能使給定信號(hào)XG的變化與XG= KP ( XT-XF)對(duì)時(shí)間的積分成正比,既能防止振蕩，也能有效地消除靜差。如圖4.28 (c)所示。但積分時(shí)間太長(zhǎng)，又會(huì)產(chǎn)生當(dāng)目標(biāo)信號(hào)急劇變化時(shí)，被控量難以迅速恢復(fù)的情況。 (3)微分環(huán)節(jié)(D)微分環(huán)節(jié)可根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)，提前給出較大的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮

37、短調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間太長(zhǎng)而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)。如圖4.28 (d)所示。2PID調(diào)節(jié)功能預(yù)置 (1) PID動(dòng)作選擇在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與被控量的變化趨勢(shì)相反，稱為負(fù)反饋，或正邏輯。反之為負(fù)邏輯，如空氣壓縮機(jī)的恒壓控制中，壓力越高要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，其邏輯關(guān)系為正邏輯。空調(diào)機(jī)制冷中溫度越高，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，其邏輯關(guān)系為負(fù)邏輯。 PID動(dòng)作選擇(Pr.128)有三種功能： “O" -PID功能無(wú)效。 “1”-PID正邏輯（負(fù)反饋、負(fù)作用）。 “2”-PID反邏輯（正反饋、正作用）。 反饋量的邏輯關(guān)系如圖4.29所示。 參數(shù)Pr.128的值根據(jù)具體情況進(jìn)行預(yù)置，當(dāng)預(yù)

38、置變頻器PID功能有效時(shí)，變頻器完全按P、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行，其工作特點(diǎn)是： 變頻器的輸出頻率（fx)只根據(jù)反饋信號(hào)(XF)和 目標(biāo)信號(hào)（XT）比較的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，故頻率的大小與被控量之間并無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。 變頻器的加、減速的過(guò)程將完全取決于P、I、D數(shù)據(jù)所決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，而原來(lái)預(yù)置的“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”將不再起作用。 變頻器的輸出頻率（fx)始終處于調(diào)整狀態(tài)，因此顯示的頻率常不穩(wěn)定。 (2)目標(biāo)值的給定。 鍵盤(pán)給定法由于目標(biāo)信號(hào)是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，所以可由鍵盤(pán)直接給定。 電位器給定法目標(biāo)信號(hào)從變頻器的頻率給定端輸入，由于變頻器已經(jīng)預(yù)置為PID運(yùn)行方式，所以，在通過(guò)調(diào)節(jié)目標(biāo)值時(shí)，顯示屏上顯示的

39、是百分?jǐn)?shù)。如圖4.30所示。 變量目標(biāo)值給定法在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)要求目標(biāo)值能夠根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，如圖4.31所示。變量目標(biāo)值為分擋類型。 (3) PID參數(shù)設(shè)定在系統(tǒng)運(yùn)行之前，可以先用手動(dòng)模擬的方式對(duì)PID功能進(jìn)行初步調(diào)試（以負(fù)反饋為例）。先將目標(biāo)值預(yù)置到實(shí)際需要的數(shù)值（可以通過(guò)圖4.30中RPi調(diào)節(jié)）；將一個(gè)可調(diào)的電流信號(hào)（圖4.30中通過(guò)RP2的電流）接至變頻器的反饋信號(hào)輸入端，緩慢地調(diào)節(jié)反饋信號(hào)。正常情況是：當(dāng)反饋信號(hào)超過(guò)目標(biāo)信號(hào)時(shí)，變頻器的輸出頻率將不斷上升，直至最高頻率；反之，當(dāng)反饋信號(hào)低于目標(biāo)信號(hào)時(shí)，變頻器的輸出頻率將不斷下降，直至頻率OHz。上升或下降的快慢，反映了積分時(shí)間的

40、長(zhǎng)短。 在許多要求不高的控制系統(tǒng)中，微分功能D可以不用。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，被控量上升或下降后難以恢復(fù)，說(shuō)明反應(yīng)太慢，應(yīng)加大比例增益KP，直至比較滿意為止；在增大KP后，雖然反應(yīng)快了，但容易在目標(biāo)值附近波動(dòng)，說(shuō)明系統(tǒng)有振蕩，應(yīng)加大積分時(shí)間，直至基本不振蕩為止。在某些對(duì)反應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)中，可考慮增加微分環(huán)節(jié)D。FR-E500變頻器的PID參數(shù)設(shè)置及范圍如下：比例增益KP:（Pr.129 = 0. 1%1000%，9999即無(wú)效），出廠設(shè)置為100%；積分時(shí)間Ti:（Pr.130= 0.13600s，9999即無(wú)效），出廠設(shè)置為1S；微分時(shí)間Td：（Pr.134= 0.01lO.OOs，9999即

41、無(wú)效），出廠設(shè)置為0.01S；四實(shí)訓(xùn)步驟1 按圖4-32連接實(shí)訓(xùn)線路，（反饋信號(hào)可由“可調(diào)電流源”替代）2先將變頻器參數(shù)恢復(fù)出廠設(shè)置，再將上、下限頻率分別設(shè)置為50HZ、10HZ。圖4-32 變頻器PID調(diào)節(jié)接線圖3.調(diào)節(jié)給定電位器使U2、5 ( XT）=2.5V (50%),調(diào)節(jié)反饋信號(hào)XF使I4=12 mA (50%)。 實(shí)訓(xùn)過(guò)程中保持U2、5不變，而I4可在12 mA左右調(diào)節(jié)。4將參數(shù)Pr.128的值分別設(shè)置為“0”、“1”、“2”， I4在12 mA左右調(diào)節(jié)，記錄變頻器穩(wěn)定頻率f和達(dá)到穩(wěn)定頻率的時(shí)間t。Pr.128I4=12 mA時(shí)（穩(wěn)定）I4= mA時(shí)（大于12 mA）I4= mA時(shí)（小于12 mA）0f= f= f= 1f= f= ；t= f= ；t= 2f= f= ；t= f= ；t= 5將比例增益KP設(shè)置為1%；重復(fù)步驟4, 觀察變頻器頻率變化情況。6. 改變Pr.129、Pr.130、Pr.134參數(shù)，觀察變頻器頻率變化情況。四思考題1、P、I、D參數(shù)的大小對(duì)頻率的調(diào)節(jié)過(guò)程有什么影響？2、若調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，應(yīng)怎樣修改參數(shù)？實(shí)訓(xùn)六 “PLC+變頻器”綜合實(shí)訓(xùn)二 實(shí)訓(xùn)目