交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、西 安 外 事 學(xué) 院 交 流 調(diào) 速 實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書工學(xué)院 自動(dòng)化系2013.12實(shí)驗(yàn)一、三相交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)分析與研究【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解三相交流調(diào)壓技術(shù)。2、掌握交流異步電機(jī)電樞電壓的調(diào)速電路原理。3、熟知反向并接晶閘管的交流調(diào)壓技術(shù)?！緦?shí)驗(yàn)電路與原理】圖1-1 觸發(fā)電路圖1-2 主控回路1、 三相交流調(diào)壓原理2、 交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式3、 三相交流異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性表達(dá)式轉(zhuǎn)差率2、交流異步電機(jī)可采用以下的調(diào)速技術(shù)（1） 、機(jī)械變速（2） 、變極調(diào)速（3） 、改變電樞電壓（4） 、轉(zhuǎn)子串電阻（5） 、變頻調(diào)速（6） 、轉(zhuǎn)差離合器 3、本實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)改變電樞電壓的調(diào)速技術(shù)進(jìn)行分析

2、和研究，重在實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)調(diào)速的同時(shí)，掌握三相交流的調(diào)壓電路特點(diǎn)和基本原理。【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】1、 電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及相關(guān)試驗(yàn)箱2、 萬用表3、 雙蹤示波器4、 鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)【實(shí)驗(yàn)步驟】1、 變壓器的連接與調(diào)試： 本實(shí)驗(yàn)與研究主要包括主電路和同步觸發(fā)兩個(gè)部分，主電路主要由反向并接的晶閘管組成三相開關(guān)支路（還包括支路電流采集的互感器單元）；觸發(fā)電路是本次研究的關(guān)鍵所在，其中包括以下幾個(gè)方面的情況。（1）、觸發(fā)電路的電源與主控電源之間的同步問題（如何使觸發(fā)準(zhǔn)確）。（2）、了解晶閘管的工作原理。（3）、三相交流電的自然換流點(diǎn)。（4）、熟悉六只晶閘管的導(dǎo)通與觸發(fā)順序和過程。（5）、了解晶閘管觸發(fā)電

3、路校正相位電路（阻容元件微調(diào)相位）和KC785電路（相控脈沖形成單元）、以及CD4011的工作原理（雙拍形成電路與保護(hù)）。 電源變壓器（主電路）的連接；控制變壓器，仔細(xì)測(cè)量其相位關(guān)系；重點(diǎn)掌握變壓器的組聯(lián)技術(shù)。2、 觸發(fā)電路的連接與調(diào)試：（1） 、按照原理圖要求將三相控制電源接入觸發(fā)單元。（2） 、給觸發(fā)單元正確接入電源。（3） 、測(cè)量、的相位。（4） 、分別調(diào)整觸發(fā)單元、的鋸齒波的幅值和相位，脈沖相位校準(zhǔn)。3、 三相交流調(diào)壓主電路的連接（注意：先不要連接晶閘管的門極，防止連接失誤而損壞功率器件）。4、 假負(fù)載連接三支白熾燈（110V/8W）為三角型接法。5、 分別按順序1和6，1和2，2和3

4、，3和4，4和5，5和6連接。6、 調(diào)整給定電壓，檢測(cè)交流輸出電壓的變化。7、 關(guān)閉電源，拆卸假負(fù)載；連接交流異步電機(jī)（接法）。8、 上電并調(diào)整電樞電壓，同時(shí)記錄其數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】1、 三相觸發(fā)脈沖的波形，及其相位關(guān)系（繪制實(shí)驗(yàn)波形圖）。2、 控制角時(shí)的輸出電壓的測(cè)量（制表）。3、 電樞電壓與轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)記錄?！緦?shí)驗(yàn)思考與回答】1、 如何實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)的速度閉環(huán)控制？2、 速度全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)過載或者堵轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)采用何種保護(hù)和限制措施？【發(fā)揮部分】（選擇）3、 如何建立速度給定值與反饋之間的控制？圖1-3 交流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)二、變頻器基礎(chǔ)及操作界面【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 熟悉臺(tái)達(dá)變頻

5、器接線端子的定義2、 了解臺(tái)達(dá)變頻器的操作面板的信息以及軟鍵按鈕的作用3、 掌握變頻器顯示屏的信息和參數(shù)設(shè)置【實(shí)驗(yàn)電路與原理】1、 臺(tái)達(dá)VFD-007M變頻器圖2-1 臺(tái)達(dá)變頻器2、 臺(tái)達(dá)變頻器的型號(hào)與標(biāo)牌圖2-2 臺(tái)達(dá)變頻器型號(hào)2、變頻器接口、電路連接圖2-3 臺(tái)達(dá)變頻器接線圖3、變頻器操作面板介紹（LC-M2E 數(shù)字操作器）圖2-4 臺(tái)達(dá)變頻器操作面板4、 電路連接注意事項(xiàng)：（說明書原文摘錄） （1）、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主回路電源端子R/L1, S/L2, T/L3是輸入電源端。如果將電源錯(cuò)誤連接于其它端子，則將損壞交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。另外應(yīng)確認(rèn)電源應(yīng)在銘牌標(biāo)示的允許電壓/電流範(fàn)圍內(nèi)(參考 1-

6、1 產(chǎn)品外觀之銘牌說明)。 接地端子必須良好接地，一方面可以防止電擊或火災(zāi)事故，另外能降低噪聲干擾。 各連接端子與導(dǎo)線間的螺絲請(qǐng)確實(shí)鎖緊，以防震動(dòng)鬆脫產(chǎn)生火花。 （2）、若要改變接線，首先應(yīng)關(guān)掉運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器電源，因?yàn)閮?nèi)部回路直流部分濾波電容器完全放電需要一定時(shí)間。為避免危險(xiǎn)，用直流電壓表量測(cè)輸入端子，確認(rèn)電壓值小于25Vdc 安全電壓值后，才能開始進(jìn)行配線。若使用者未讓變頻器充分時(shí)間放電，內(nèi)部會(huì)有殘留電壓，此時(shí)進(jìn)行配線會(huì)造成電路短路並發(fā)生火花現(xiàn)象，所以請(qǐng)使用者最好在無電壓條件下進(jìn)行作業(yè)以確保自身安全。 配線作業(yè)應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行。確認(rèn)電源斷開（OFF）后才可作業(yè)，否則可能發(fā)生感電事故。 （3）配

7、線時(shí)，配線線徑規(guī)格之選定，請(qǐng)依照電工法規(guī)之完成電路配線后，請(qǐng)?jiān)俅螜z查以下幾點(diǎn)： a 所有連接是否都正確無誤? b. 有無遺漏接線? c. 各端子和連接線之間是否有短路或?qū)Φ囟搪? （4）、VFD-M 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部並無安裝制動(dòng)電阻，在負(fù)載慣性大或頻繁啟動(dòng)/停止的使用場(chǎng)合時(shí)，可選購加裝制動(dòng)電阻?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備】1、 臺(tái)達(dá)VFD-M變頻器 400V 和 230V2、 海利普變頻器3、 功率模塊4、 萬用表5、 其他低壓電器【實(shí)驗(yàn)步驟】1、 仔細(xì)閱讀和理解變頻器的使用說明書。（另附電子版說明書）2、 了解變頻器的型號(hào)和基本參數(shù)（輸入電源、輸出功率、控制方式）。3、 利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流電源（變頻器有單

8、相電源、三相電源輸入方式），R/S/T（L1/L2/L3）。4、 輸出端連接一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)，U/V/W（T1/T2/T3）。5、 本次實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和掌握控制面板的操作過程；因此，無需連接其他接線端子。6、 操作面板的顯示圖2-6 顯示屏信息7、 操作面板的操作過程 鍵盤面板操作流程1) 畫面選擇2) 參數(shù)設(shè)定3) 參數(shù)修改4) 轉(zhuǎn)向設(shè)定 8、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)：（在未上電之前，必須熟知以下參數(shù)的功能）（1）、P00 主頻率輸入來源設(shè)定 （00：主頻率輸入由數(shù)字操作器控制）（2） 、P01 運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)來源設(shè)定 （00：運(yùn)轉(zhuǎn)指令由數(shù)字操作器控制） （3） 、P02 電機(jī)停車方式設(shè)定 （01：以自由運(yùn)轉(zhuǎn)方式

9、停止 ）（4） 、P03 最高操作頻率選擇 50.00400.0 Hz （5） 、P04 最大電壓頻率選擇 10.00400.0Hz（6） 、P05 最高輸出電壓選擇 （115V/230V：0.1255.0V 460V：0.1510.0V ）（7） 、P06 中間頻率選擇 0.10400.0Hz （8） 、P07 中間電壓選擇 115V/230V：0.1255.0 V 460V：0.1510.0V （9） 、P08 最低輸出頻率選擇 0.1020.00 Hz （10） 、P09 最低輸出電壓選擇 115V/230V：0.1255.0 V 460V：0.1510.0V（11） 、P24 禁止反轉(zhuǎn)

10、功能設(shè)定 0（12） 、P26 加速中過電流檢出位準(zhǔn) 0（13） 、P27 運(yùn)轉(zhuǎn)中過電流檢出位準(zhǔn) 00：此功能無效 （14） 、P36 輸出頻率上限設(shè)定 0.10400.0 Hz（15） 、P37 輸出頻率下限設(shè)定 0.00400.0 Hz （16） 、P64 開機(jī)顯示畫面選擇 （00：顯示實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)頻率 (H) 01：顯示物理量為輸出頻率 H*P65 02：顯示輸出電壓（E） 03：顯示主迴路DC 直流電壓（u） 04：顯示PV 05：顯示計(jì)數(shù)值 (c) 06：顯示設(shè)定頻率 (F or 0=%) 07：顯示參數(shù)設(shè)定畫面 (P) 08：保留 09：顯示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流（A） 10：顯示程序運(yùn)轉(zhuǎn)（0.

11、xxx），或是正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)）9、 以上參數(shù)確認(rèn)后，確認(rèn)電動(dòng)機(jī)連接無誤，且電動(dòng)機(jī)周圍沒有其他物品和工具，轉(zhuǎn)軸上沒有導(dǎo)線，以防纏繞的不安全事故發(fā)生）。10、 為變頻器上電。11、 按照數(shù)字操作面板的操作方法，修改以上參數(shù)。12、 變頻器斷電。13、 變頻器重新上電。14、 通過數(shù)字面板操作變頻器啟動(dòng)。15、 通過數(shù)字操作面板（加減按鈕）改變輸入頻率，同時(shí)觀察電動(dòng)機(jī)的反應(yīng)。16、 停止電機(jī)?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果與思考】1、 簡(jiǎn)答參數(shù)P00設(shè)置與應(yīng)用。2、 闡述P01參數(shù)的作用。3、 為什么要進(jìn)行最高頻率限定？4、 闡述臺(tái)達(dá)VFD-007M變頻器P29和P27參數(shù)的作用。5、 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表：（填寫本次實(shí)驗(yàn)涉及參數(shù)與

12、功能）序號(hào)參數(shù)設(shè)定值備注123456789101112131415161718192021實(shí)驗(yàn)三、變頻器參數(shù)（多功能輸入）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解變頻器的多功能輸入端控制。2、掌握用戶參數(shù)、操作參數(shù)、輸入輸出功能參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等其他參數(shù)的應(yīng)用。3、熟悉多功能輸入操作的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置與電路連接的關(guān)系和應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)電路與原理】1、 變頻器的多功能輸入端子圖3-1 VFD-007M多功能接線端子2、 常見的連接方式1) 兩線式運(yùn)轉(zhuǎn)控制模式一（參數(shù)P38）2) 兩線式運(yùn)轉(zhuǎn)控制模式二3) 三線式運(yùn)轉(zhuǎn)控制【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】1、 電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、 變頻器3、 按鈕4、 萬用表5、 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)6、 直流電動(dòng)機(jī)（

13、做測(cè)速用）【實(shí)驗(yàn)步驟】1、 仔細(xì)閱讀變頻器說明書中關(guān)于多功能輸入端子的相關(guān)內(nèi)容2、 多段速熟知變頻器通過多功能輸入端的操作過程和典型電路3、 充分理解源極連接、和漏極連接（即NPN PNP）4、 熟悉有關(guān)多功能端子的參數(shù)及其應(yīng)用設(shè)置。5、 多功能端子的連接（變頻器的啟動(dòng)、停止按鈕控制）6、 多段速輸入接口的連接7、 準(zhǔn)備相關(guān)參數(shù)的設(shè)置 （1）、主頻率的來源（2） 、控制啟停信號(hào)的來源（3） P38 多功能輸入端子（M0，M1）功能選擇 多功能輸入相關(guān)參數(shù)表（部分）8、 連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（變頻器電源、多功能端子的啟動(dòng)、停止按鈕）。9、 變頻器上電，調(diào)整所需參數(shù)。10、 切斷電源。11、 重新上電。1

14、2、 啟動(dòng)變頻器。13、 改變多段速的輸入，觀察電機(jī)速度的變化是否和設(shè)定值相符。14、 停止變頻器?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果與思考】1、 分別設(shè)定第一段速-第七段速為100、300、500、750、900、1100和1200。2、 多段速的輸入口屬于何種代碼形式（如果要使變頻器工作在第四、第七段速，其多功能輸入將如何實(shí)現(xiàn)）。3、 利用多功能輸入端子(參考 P38, P39, P40, P41, P42)可選擇多段速運(yùn)行(最多為7 段速)，段速頻率分別在 P17P23 設(shè)定。4、 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表變頻器相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置表(實(shí)驗(yàn)報(bào)告)序號(hào)參數(shù)設(shè)定值備注123456789101112131415161718192021

15、實(shí)驗(yàn)四 程序自動(dòng)運(yùn)行（可編程控制）【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?） 、掌握變頻器可編程的自動(dòng)運(yùn)行知識(shí)。（2） 、掌握關(guān)于變頻器可編程的運(yùn)行參數(shù)及其應(yīng)用。（3） 、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行的工程控制?！緦?shí)驗(yàn)原理與知識(shí)】1、 在自動(dòng)控制的工程中，需要對(duì)某異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)按照一定的順序，實(shí)現(xiàn)多段速的運(yùn)行和變換；其工作曲線如下圖所示。圖 4-1 自動(dòng)運(yùn)行速度曲線一（單向運(yùn)行）圖 4-2 自動(dòng)運(yùn)行速度曲線二（帶換向控制）2、 本情況涉及到不同速度切換過程中的加減速常數(shù)，不同時(shí)間段的時(shí)常，以及對(duì)應(yīng)的工作頻率（電機(jī)速度）設(shè)定?！緦?shí)驗(yàn)設(shè)備】1、 交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、 臺(tái)達(dá)變頻器3、 交流異步電機(jī)4、 萬用表5、 指針式電壓表、電流表表頭【實(shí)

16、驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟】（以下說明包括VFD-007M操作說明書摘抄）1、 AUTO RUN 可程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)2、 當(dāng)此設(shè)定可程序自動(dòng)運(yùn)行的功能端子的開關(guān)動(dòng)作時(shí)，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出頻率便依多段速P17P23，P78、P79，P81P87的設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行。運(yùn)行中可利用暫停端子暫時(shí)中斷運(yùn)行的程序，待中斷恢復(fù)仍繼續(xù)執(zhí)行運(yùn)轉(zhuǎn)程序。3、 多功能輸入端子設(shè)定4、 詳細(xì)的動(dòng)作說明請(qǐng)參閱參數(shù)P78的說明。5、 自動(dòng)程序運(yùn)行速度設(shè)定：6、 自動(dòng)程序運(yùn)行的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)設(shè)定如下【實(shí)驗(yàn)結(jié)果與思考】1、 根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)范例選擇其中一種模式完成自動(dòng)運(yùn)行程序設(shè)計(jì)，并運(yùn)行之。2、 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表 變頻器可編程序自動(dòng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)表 表6-1序號(hào)參

17、數(shù)設(shè)定值備注123456789101112131415161718192021【實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目參考】：圖 4-3 變頻器（多段速）自動(dòng)運(yùn)行速度曲線圖 4-4 圖 4-5實(shí)驗(yàn)五、變頻器的模擬控制運(yùn)行【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 了解變頻器的模擬量控制技術(shù)2、 掌握變頻器的電壓型模擬量控制3、 掌握變頻器的電流型模擬量控制【實(shí)驗(yàn)電路與原理】1、 實(shí)驗(yàn)電路原理圖 5-1 2、 實(shí)驗(yàn)參數(shù) 參數(shù)表 表5-1【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】1、 交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)2、 臺(tái)達(dá)變頻器，海利普變頻器3、 鼠籠式交流異步電機(jī)4、 可調(diào)直流電源5、 開關(guān)、按鈕組【實(shí)驗(yàn)步驟】1、 仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和變頻器說明書中的相關(guān)內(nèi)容。2、 熟悉電路的連接與控制原理。

18、3、 提前準(zhǔn)備好相關(guān)的設(shè)定參數(shù)。（最高輸出頻率為60HZ ）4、 按照實(shí)驗(yàn)要求連接實(shí)驗(yàn)電路。5、 上電調(diào)整變頻器的參數(shù)為設(shè)定值。6、 變頻器斷電后重新上電。7、 （啟動(dòng)指令來自操作面板）啟動(dòng)變頻器，調(diào)整給定電壓（010V），觀察相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定表序號(hào)參數(shù)設(shè)定值備注123456789101112131415161718192021測(cè)量結(jié)果記錄表給定電壓（V）電機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)12345【實(shí)驗(yàn)思考】當(dāng)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)電流型控制時(shí)，電路應(yīng)該如何連接，參數(shù)又該咋樣變化？實(shí)驗(yàn)六、直流伺服控制應(yīng)用(選擇)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 了解位置控制技術(shù)基本原理2、 學(xué)會(huì)SG3731專用PWM控制集成

19、電路的原理和應(yīng)用3、 熟悉電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)與位置反饋和速度給定的控制技術(shù) 【實(shí)驗(yàn)電路與原理】圖 6-1 PWM集成電路控制系統(tǒng) 圖 6-1為由SG1731 PWM集成電路控制的、有BJT（H 型）電路供電的直流位置隨動(dòng)系統(tǒng)。圖中，供電電路為4 個(gè)BJT（V1V4）（BU406×4）構(gòu)成的H 型電路，4 個(gè)二極管為續(xù)流二極管，H型電路有±12V直流電源供電。SG3731 為PWM專用集成電路，它由±15V和±12V兩組直流電源供電。圖中SM為永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，額定電壓UN=24V，電動(dòng)機(jī)經(jīng)行星齒輪減速后，額定轉(zhuǎn)速nN=10r/min,此電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)，

20、帶動(dòng)檢測(cè)電位器RP2同步旋轉(zhuǎn)。檢測(cè)電位器RP2與給定電位器RP1并聯(lián)接在+5V 電源上，RP1的滑動(dòng)端經(jīng)R0（20K）送往SG3731 芯片腳，（芯片中的誤差放大器A3的反相輸入端），而檢測(cè)電位器RP2 的滑動(dòng)端經(jīng)R0（20K）送往芯片腳（A3正相輸入端），從而構(gòu)成位置負(fù)反饋。圖 6-圖 6-2 PWM脈寬與偏差控制波形【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】1佳悅電力電子型實(shí)驗(yàn)裝置單元（16）2雙蹤示波器3數(shù)字萬用表4毫安表5直流電壓表【實(shí)驗(yàn)步驟】1、將單元（16）（圖6-1）電路接上±15V的芯片工作電源，印刷板上已將芯片基腳與（-15V）端連接。2、調(diào)節(jié)RP3，使芯片腳（2V+）為+4V；調(diào)節(jié)RP4，使芯片腳（2V-）為-4V；（此時(shí)的載波頻率）3、RP1 與RP2 接上+5V工作電源，調(diào)節(jié)給定電位器RP1，使輸出US= +2.5V調(diào)節(jié)反饋電位器RP2，使輸出Uf= +2.5V。4、接上H型電路供電電源（±12V電源）5、接上電阻負(fù)載（24V、15W 燈炮）。將毫安表串接在負(fù)載電路中，直流電壓表測(cè)負(fù)載平均電壓，示波器測(cè)負(fù)載電壓波形。6、增加和減少給定電位器的給定電壓、觀察并記錄負(fù)載兩端的波形，（幅值與占空比）負(fù)載兩端的平均電壓（占孔比分別為0、20%、50%及最大）及讀出波形周期，算出載波頻率f