變頻器模塊講義

1、交流伺服系統(tǒng)的運行與維護模塊一 變頻調(diào)速第一章 概述引入變頻空調(diào)所謂的“變頻空調(diào)”是與傳統(tǒng)的“定頻空調(diào)”相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周知，我國的電網(wǎng)電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱之為“定頻空調(diào)”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，依靠不斷地“開、?！眽嚎s機來調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一關(guān)之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相對的變頻空調(diào)由變頻器改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，依靠壓縮機轉(zhuǎn)速的快慢達到控制室溫的目的，室溫波動小、電能消耗少，其舒適度得到較大提高。運用變頻控制技術(shù)的變頻空調(diào)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕運轉(zhuǎn)方式，使居室在短

2、時間內(nèi)迅速達到所需要的溫度，并在低轉(zhuǎn)速、低能消耗狀態(tài)下以較小的溫差波動，實現(xiàn)快速、節(jié)能和舒適控溫的效果。供電頻率高，壓縮機轉(zhuǎn)速快，空調(diào)器制冷（熱）量就大；而當供電頻率較低時，空調(diào)器制冷（熱）量就小，這就是所謂“變頻”的原理。變頻空調(diào)的核心是它的變頻器，變頻技術(shù)是20世紀80年代問世的高新技術(shù)，它通過對電流的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，把50Hz的固定電網(wǎng)頻率改為30至130Hz的變化頻率，使空調(diào)完成了一個新革命；同時，還使電源電壓范圍達到142V至270V，徹底解決了由于電源電壓不穩(wěn)造成空調(diào)機不能正常工作的難題。變頻每次開始使用時，通常是讓空調(diào)以最大功率、最大風速量進行制冷或制熱，迅速

3、接近所設(shè)定的溫度。由于變頻空調(diào)通過提高壓縮機工作頻率的方式增大了在低溫時的制熱能力，最大制熱量可達到同品牌同級別定頻空調(diào)器的1.5倍，低溫下仍能保持良好的制冷效果。此外，一般的分體機只有四風速可供調(diào)節(jié)，而變頻空調(diào)的室內(nèi)風機自動運行時，轉(zhuǎn)速會隨壓縮機的工作頻率在12擋風速范圍內(nèi)變化，由于風機的轉(zhuǎn)速與空調(diào)器的能力配合較為合理，實現(xiàn)了低噪音地寧靜運行。在空調(diào)高功率運轉(zhuǎn)時，迅速接近所設(shè)定的溫度。這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壓縮機壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現(xiàn)了高效節(jié)能。 變頻空調(diào)采用了比較先進的技術(shù)，啟動時電壓較小，可在低電壓和低溫條件下啟動，這對于某些地區(qū)由于電壓不

4、穩(wěn)或冬天室外溫度較低而空調(diào)難以啟動的情況有一定的改善作用。由于實現(xiàn)了壓縮機的無級變速，它也可以適應(yīng)更大面積的制熱要求。不過，變頻空調(diào)的價位通常較定頻空調(diào)高出幾百元。變頻技術(shù)的優(yōu)點： （1）制熱速度快； （2）較好的舒適性； （3）啟動時對電路沒有大的電流沖擊。一、變頻器的概念變頻器就是將固定頻率的交流電變?yōu)轭l率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。二、交流電動機調(diào)速原理：眾所周知，直流調(diào)速系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜、動態(tài)指標，在很長的一段歷史時期內(nèi)，調(diào)速傳動領(lǐng)域基本上被直流電動機調(diào)速系統(tǒng)所壟斷。直流電動機雖有調(diào)速性能好的優(yōu)勢，當也有一些固有的難以克服的缺點。如機械式換向帶來的弊端，使其事故率高，無法在大容量的調(diào)速領(lǐng)域

5、中應(yīng)用。交流電動機的優(yōu)點是：其容量、電壓、電流和轉(zhuǎn)速的上限不像直流電動機那樣受限制，且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、堅固耐用、容易維護。因此，長期以來人們一直努力研究交流電動機的調(diào)速問題。今年來，隨著電力半導體器件、計算機技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的速度控制產(chǎn)生了一場深刻的革命。以各種電力半導體器件構(gòu)成的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)正在取代著直流電動機調(diào)速系統(tǒng)。由電動機學可知，異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為異步電動機的轉(zhuǎn)速為： 由上式可知，要調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速應(yīng)從P、S、f三個分量入手，因此，異步電動機的調(diào)速方式分為三種，即變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。（1）變極調(diào)速籠型異步電動機可通過改

6、變電動機繞組的接線方式，使電動機從一種極對數(shù)變?yōu)榱硪环N極對數(shù)，從而實現(xiàn)異步電動機的有極調(diào)速。變極調(diào)速所需設(shè)備簡單，價格低廉，工作也比較可靠。變極調(diào)速電動機的關(guān)鍵在于繞組設(shè)計，以最少的抽頭和接線達到最好的電動機技術(shù)性能指標。缺點：屬有級調(diào)速，調(diào)速級數(shù)很少。只適用于特制的籠型異步電動機，這種電動機結(jié)構(gòu)復雜，成本高。（2）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速對于繞線式異步電動機，可通過調(diào)節(jié)串聯(lián)在繞組中的電阻值（調(diào)阻調(diào)速）、在轉(zhuǎn)子電路中引入附加的轉(zhuǎn)差電壓（串級調(diào)速）、調(diào)整電動機定子電壓（調(diào)壓調(diào)速）以及采用電磁轉(zhuǎn)差離合器（電磁離合器調(diào)速）改變氣隙磁場等方法實現(xiàn)變轉(zhuǎn)差率，從而對電動機進行無級調(diào)速，變轉(zhuǎn)差率盡管效果不高，但在異步電

7、動機技術(shù)中仍占有重要的地位。缺點：隨著s的增大，電動機的機械特性會變軟，效率降低。（3）變頻調(diào)速通過改變定子繞組供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速，在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能。在諸多交流調(diào)速中，變頻調(diào)速的性能最好，變頻調(diào)速電氣傳動調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高，調(diào)速范圍廣。對于成品電機，其磁極對數(shù)已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機的轉(zhuǎn)速n與電源頻率成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機調(diào)速的目的。 三相異步電動機的電磁特性感應(yīng)電動勢E1 E1=4.44K1N11m=U1+U式中: E

8、1定子繞組的感應(yīng)電動勢有效值 K1定子繞組的繞組系數(shù)，K11 N1定子每相繞組的匝數(shù)1定子繞組感應(yīng)電動勢的頻率，即電源的頻率 m主磁通可見：E11m 將U忽略，則E1U11m 異步電動機工作時一般要求其轉(zhuǎn)矩恒定，因此要在額定電壓、額定頻率以及額定磁通下進行設(shè)計。其主磁通m選在鐵芯磁化曲線的接近飽和處，其值基本不變。如1下降，U1不變，則m上升進入磁化曲線的飽和區(qū)，引起工作電流大幅度增加，使電動機過熱損壞。如1上升，U1不變，則m下降，將使工作電流下降。由于電流的下降，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩不足。為了保持電動機的m不變，必須使U1與1的比值保持恒定，即U1/1 =常數(shù) 結(jié)論：為了保持在調(diào)速時電機的最大

9、轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。變頻器就是在調(diào)整頻率的同時還要調(diào)整電壓，故簡稱VVVF裝置。通過電工理論分析可知，轉(zhuǎn)矩與磁通量成正比，在轉(zhuǎn)子參數(shù)值一定時，轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。 基頻以下的恒磁通（轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速基頻：指電動機的額定頻率。在基頻以下調(diào)速時，采用U/控制方式以保持主磁通m的恒定。且此過程中，TM恒定，電動機帶動負載的能力不變，轉(zhuǎn)速差n基本不變，所以調(diào)速后的機械特性平行地移動，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。當1較低時，電動機的帶動負載能力會變小，可采用電壓（轉(zhuǎn)矩）補償方法來提高電動機帶動負載的能力，其機械特性曲線如下圖虛線所示。

10、基頻以上的弱磁（恒功率）變頻調(diào)速由于電動機不能超過額定電壓運行，所以頻率由額定值向上升高時，定子電壓不可能隨之升高，只能保持在額定值不變。這樣必然會使m隨著1的升高而下降，類似于直流電動機的弱磁調(diào)速。由于TM（U1/1）2，保持U1恒定時，TM隨著1的升高而下降，因此電動機的帶負載能力減?。浑S著1的升高，m下降，電磁轉(zhuǎn)矩T下降，而轉(zhuǎn)速上升，屬于近似恒功率調(diào)速。三、變頻器的分類按原理分交-直-交型和交-交型1.交-交變頻器 單相交-交變頻電路由兩組反并聯(lián)的晶閘管整流器構(gòu)成。當正組供電時，負載上獲得正向電壓；當反組供電時，負載上獲得負向電壓。如果在各組工作期間角不變，則輸出電壓為矩形波交流電壓，如

11、圖 (b)所示。改變正反組切換頻率可以調(diào)節(jié)輸出交流電的頻率，而改變的大小即可調(diào)節(jié)矩形波的幅值。交-交變頻器在結(jié)構(gòu)上雖然只有一個環(huán)節(jié)，當所用器件多，總設(shè)備投資大，另外，交-交變頻器的最大輸出頻率為30HZ,其應(yīng)用受到限制。 由于交-直-交變頻器中，把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)比較容易控制，并且在電動機變頻后的特性方面比其它方法具有明顯的優(yōu)勢，所以通用變頻器一般采用交直交變頻器。2.交-直-交變頻器 交-直-交變頻器又成間接變頻器，它是先將工頻交流電通過整流器變成直流電，再經(jīng)逆變器將直流電變成頻率和電壓可調(diào)的交流電。根據(jù)儲能方式的不同，分為電壓型和電流型兩種。 1）電壓型變頻器 在電壓型變頻器中，整

12、流電路產(chǎn)生的直流電壓，通過電容進行濾波后供給逆變電路，由于采用大電容濾波，身上輸出電壓波形比較平直，在理想情況下可看成一個內(nèi)阻為零的電壓源，逆變電路輸出的電流為矩形波或階梯波。2）電流型變頻器 當交-直-交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時，直流電流波形比較平直，因而電源內(nèi)阻較大，對負載來說基本殺還能是一個電流源，逆變電路輸出的電流為矩形波。適用于頻繁可逆運轉(zhuǎn)的變頻器和大容量的變頻器中。RSTUVW（b） 電流源型變頻器RTUVW（a） 電壓源型變頻器C根據(jù)調(diào)壓方式的不同，交直交變頻器又分為脈幅調(diào)制和脈寬調(diào)制兩種。1）脈幅調(diào)制（PAM）是一種改變電壓源的電壓幅值或電流源的電流幅值來控制輸出的

13、方式。2）脈寬調(diào)制 PWM（Pulse width Modulation）通過改變輸出脈沖的占空比來控制輸出電壓的大小。目前使用最多的是占空比按正弦規(guī)律變化的正弦波脈寬調(diào)制方式，即SPWM方式。如圖所示：按電壓的等級分 低壓變頻器：220V460V，一般為中小容量。 高壓大容量變頻器： 電壓等級有3 kV 、6 kV 、10 kV。 類型有高-低-高型和直接高壓型。按用途分 專用型：為具體應(yīng)用而設(shè)計，使用面窄、價格低、操作簡單。通用型：用于機械傳動調(diào)速，功能齊全、性能好、價格貴。按變頻器的控制方式分類 1壓頻比控制變頻器 （ U/f ） U/f控制即壓頻比控制，它的基本特點是對變頻器輸出的電壓

14、和頻率同時進行控制，通過保持U/f恒定使電動機獲得所需的轉(zhuǎn)矩特性。這種方法控制電路成本低，多用于精度要求不高的通用變頻器。 Uf控制原理 由公式 U1 E1f1M 可知若U1沒有變化，則E1也可認為基本不變。如果這時從額定頻率fN向下調(diào)節(jié)頻率，必將使M增加，即f1M。 由于額定工作時電動機的磁通已接近飽和，M增加將會使電動機的鐵心出現(xiàn)深度飽和，這將使勵磁電流急劇升高，導致定子電流和定子鐵心損耗急劇增加，使電動機工作不正常?？梢姡谧冾l調(diào)速時單純調(diào)節(jié)頻率是行不通的。為了達到下調(diào)頻率時，磁通M不變，必須讓 常數(shù)，即 常數(shù)2轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器 （SF） 轉(zhuǎn)差頻率控制，變頻器通過電動機、速度傳感構(gòu)成速

15、度反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。變頻器的輸出頻率由電動機的實際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差頻率之和來設(shè)定，從而在達到調(diào)速控制的同時也使輸出轉(zhuǎn)矩得到控制。3矢量控制 （VC） VC的基本思想就是將異步電動機的定子電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵磁電流）和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的直流分量，并分別加以控制。四、變頻器的應(yīng)用 變頻調(diào)速是目前最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，在運輸業(yè)、石油化工、家用電器、造紙、紡織、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如超導磁懸浮列車、高速鐵路、電動汽車、變頻空調(diào)、變頻洗衣機、變頻微波爐、軍事通信、導航、雷達、宇航設(shè)備的小型化電源等。變頻器的應(yīng)用主要在以下幾個方面：（1）變頻器在自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用化纖工業(yè)中

16、的卷繞、拉伸、計量、導絲；玻璃工業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機、制瓶機；電弧爐自動加料、配料系統(tǒng)等。（2）變頻器在節(jié)能中的應(yīng)用風機、泵類負載采用變頻調(diào)速后，節(jié)電率可以達到20%60% （3）變頻器在機械設(shè)備控制中的應(yīng)用（4）變頻器在數(shù)控機床中的應(yīng)用（5）變頻器在電梯控制中的應(yīng)用第二章 變頻器的工作原理一、工作原理交-直-交變頻器的主電路框圖如圖所示。主電路包括三個組成部分：整流電路、中間電路和逆變電路。交直交變頻器的主電路圖VT1VT3VT5VT2VT4VT6OCAB整流電路 濾波電路 逆變電路變頻器的主電路UdZA 三相電源ZBZC中間環(huán)節(jié)的制動電路：二、 SPWM控制技術(shù)原理 我

17、們期望通用變頻器的輸出電壓波形是純粹的正弦波形，但就目前技術(shù)而言，還不能制造功率大、體積小、輸出波形如同正弦波發(fā)生器那樣標準的可變頻變壓的逆變器。目前技術(shù)很容易實現(xiàn)的一種方法是：逆變器的輸出波形是一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，這些波型與正弦波等效。12t12ttUmsint單極式SPWM電壓波形u等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。如果把一個正弦半波分作n等份（圖中n等于12，實際n要大得多），然后把每一等份的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，脈沖幅值不變，寬度為t，各脈沖的中點與正弦波每一等份的中點重合。這樣，有n個等幅不等寬的矩形脈沖組成的波形就與正弦波的正半周

18、等效，稱為SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation 正弦波脈沖寬度調(diào)制）波形。同樣，正弦波的負半周也可以用同樣的方法與一系列負脈沖等效。這種正、負半周分別用正、負半周等效的SPWM波形稱為單極式SPWM波形。雖然SPWM電壓波形與正弦波相差甚遠，但由于變頻器的負載是電感性負載電動機，而流過電感的電流是不能突變的，當把調(diào)制頻率為幾kHz的SPWM電壓波形加到電動機時，其電流波形就是比較好的正弦波了。第三章 變頻器系統(tǒng)選擇一、變頻器的原理框圖與接線端子二、接線端子1.主電路端子2.控制電路端子三、變頻器的頻率參數(shù)及預置一）各種基本頻率參數(shù) 1. 給定頻率 用戶根

19、據(jù)生產(chǎn)工藝的需求所設(shè)定的變頻器的輸出頻率。設(shè)置的方法有兩種：一種是通過變頻器的操作面板來輸入頻率的數(shù)字量50；另一種是從控制接線端子上用外部給定（電壓或電流）信號進行調(diào)節(jié)，最常見的形式就是通過外接電位器來完成。 2. 輸出頻率 輸出頻率即變頻器實際輸出的頻率。 3基準頻率 基準頻率也叫基本頻率，一般以電動機的額定頻率作為基準頻率的設(shè)定值。 基準電壓是指輸出頻率到達基準頻率時變頻器的輸出電壓，基準電壓通常取電動機的額定電壓。 4. 上限頻率和下限頻率 上限頻率和下限頻率是指變頻器輸出的最高、最低頻率。根據(jù)拖動系統(tǒng)所帶的負載不同，有時要對電動機的最高、最低轉(zhuǎn)速給予限制，以報紙拖動系統(tǒng)的安全和產(chǎn)品的

20、質(zhì)量，另外，由操作面板的誤操作引起的頻率過高和過低，設(shè)置上限頻率和下限頻率可起到保護作用。當變頻器的給定頻率高于上限頻率或是低于下限頻率時，變頻器的輸出頻率將被限制在上限或下限頻率。 5. 跳躍頻率 跳躍頻率也叫回避頻率，是指不允許變頻器連續(xù)輸出的頻率。由于生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)時的振動是和轉(zhuǎn)速有關(guān)系的，當電動機調(diào)到某一轉(zhuǎn)速時，機械振動的頻率和它的固有頻率一致時就會發(fā)生諧振，此時對機械設(shè)備的損害是非常大的。二）變頻器的其他頻率參數(shù) 1. 點動頻率 2. 載波頻率(PWM頻率) 3. 起動頻率 4. 直流制動起始頻率 5. 多檔轉(zhuǎn)速頻率 四、變頻器的運行功能及預置 1. 加速時間 指工作頻率從0Hz升至基

21、本頻率fb所需要的時間，給定加速時間的基本原則是在電動機的起動電流不超過允許值的前提下，盡量地縮短加速時間。 2. 加速模式 根據(jù)各種負載的不同要求，給出了各種不同的加速曲線(模式)供用戶選擇。常見的曲線有線性方式、S形方式和半S形方式等。 3. 減速時間 輸出頻率從基本頻率fb減至0Hz所需的時間，減速時間的給定方法同加速時間一樣，其值的大小主要考慮系統(tǒng)的慣性。 4. 減速模式 減速模式設(shè)置與加速模式相似，也有線性和S形、半S形等幾種方式。 5. 多功能端子 多功能端子的功能由用戶可根據(jù)需要通過功能代碼進行設(shè)置，以節(jié)省變頻器控制端子的數(shù)量。 6. 程序控制 也稱簡易PLC控制。對于一個需要多

22、擋速操作的拖動系統(tǒng)來說，多擋速的選擇可用外部控制來切換 ，也可依靠變頻器內(nèi)部定時器來自動執(zhí)行。 五、優(yōu)化特性功能及預置1. 節(jié)能功能 很多變頻器都提供了自動節(jié)能功能，只需用戶選擇“用”，變頻器就可自動搜尋最佳工作點，以達到節(jié)能的目的。 2. PID控制功能 給定信號與反饋信號相比較的偏差值，經(jīng)過P、I、D調(diào)節(jié)，變頻器通過改變輸出頻率，迅速、準確地消除拖動系統(tǒng)的偏差，回復到給定值。 3自動電壓調(diào)整 當遇到輸入電壓降低時，變頻器會適當提高其輸出電壓，以保證電動機的帶負載能力不變。4瞬間停電再起動 是在發(fā)生瞬時停電又復電時，使變頻器仍然能夠根據(jù)原定的工作條件自動進入運行狀態(tài) 。5. 電動機參數(shù)的自動

23、調(diào)整 很多變頻器都提供了電動機參數(shù)的自動調(diào)整功能，對電動機的參數(shù)進行測試。 6. 變頻器和工頻電源的切換 六、變頻器的保護功能及預置1過電流保護 過電流是指變頻器的輸出電流的峰值超出了變頻器的容許值。由于逆變器的過載能力很差，大多數(shù)變頻器的過載能力都只有150，允許遲續(xù)時間為1min。因此變頻器的過電流保護，就顯得尤為重要。2電動機過載保護 當變頻器的輸出電流大于過載保護電流，在超過時限后過載電流仍然存在，則變頻器將跳閘，停止輸出。3. 過電壓保護 電動機處于再生制動狀態(tài)，若減速時間設(shè)置得太短，或是由于電源系統(tǒng)的浪涌電壓都可以引起的過電壓。對于電源過電壓的情況，規(guī)定：電源電壓的上限一般不能超過

24、電源電壓的10。如果超過該值，變頻器將會跳閘。4. 欠電壓保護和瞬間停電的處理 當電網(wǎng)電壓過低時，會引起變頻器中間直流電路的電壓下降，從而使變頻器的輸出電壓過低并造成電動機輸出轉(zhuǎn)矩不足和過熱現(xiàn)象。欠電壓保護的作用就是在變頻器的直流中間電路出現(xiàn)欠電壓時，使變頻器停止輸出。 七、變頻器的選擇1.變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路及電器選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路是指從交流電源到負載之間的電路 。斷路器1. 斷路器的功能 1) 隔離作用; 2) 保護作用2. 斷路器的選擇 低壓斷路器的額定電流IQN應(yīng)選： IQN （1.3 1.4）IN 式中 IN 變頻器的額定電流。 在電動機要求實現(xiàn)工頻和變頻的切換控制的電路中，斷

25、路器應(yīng)按電動機在工頻下的起動電流來進行選擇： IQN 2.5 IMN 式中 IMN 電動機的額定電流。電磁接觸器電磁接觸器的功能是在變頻器出現(xiàn)故障時切斷主電源，并防止掉電及故障后的再起動。 1) 輸入側(cè)接觸器的選擇 IKN IN 2) 輸出側(cè)接觸器的選擇 IKN 1.1 IMN 3）工頻接觸器的選擇 工頻接觸器的選擇應(yīng)考慮到電動機在工頻下的起動情況，其觸點電流通?？砂措妱訖C的額定電流再加大一個擋次來選擇。 輸入交流電抗器輸入交流電抗器可抑制變頻器輸入電流的高次諧波，明顯改善功率因數(shù)。輸入交流電抗器為另購件，在以下情況下應(yīng)考慮接入交流電抗器：變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為101以上；

26、 同一電源上接有晶閘管變流器負載或在電源端帶有開關(guān)控制調(diào)整功率因數(shù)的電容器； 三相電源的電壓不平衡度較大（3%）；變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成分，這些高次諧波電流都是無功電流，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到0.75以下變頻器的功率30kW。無線電噪聲濾波器濾波器就是用來削弱這些較高頻率的諧波電流，以防止變頻器對其他設(shè)備的干擾。濾波器主要由濾波電抗器和電容器組成 。 a) 輸入側(cè)濾波器 b) 輸出側(cè)濾波器 c) 濾波電抗器的結(jié)構(gòu)制動電阻及制動單元制動電阻及制動單元的功能是當電動機因頻率下降或重物下降(如起重機械)而處于再生制動狀態(tài)時，避免在直流回路中產(chǎn)生過高的泵生電壓。 1. 制動電阻R

27、B的選擇 1）電阻值大小的選擇 RB=UDH/2IMNUDH/IMN 式中 UDH 直流回路電壓的允許上限值(V)，在我國，UDH600V。 2) 電阻的功率PB 式中 修正系數(shù)。 2. 制動單元VB 一般情況下，只需根據(jù)變頻器的容量進行配置即可。直流電抗器直流電抗器除了提高功率因數(shù)外，還可削弱在電源剛接通瞬間的沖擊電流。如果同時配用交流電抗器和直流電抗器，則可將變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)提高至0.95以上。 2.變頻器系統(tǒng)的控制電路變頻器控制電路的主要組成 為變頻器的主電路提供通斷控制信號的電路，稱為控制電路。其主要任務(wù)是完成對逆變器開關(guān)器件的開關(guān)控制和提供多種保護功能?？刂品绞接心M控制和數(shù)字

28、控制兩種。目前已廣泛采用了以微處理器為核心的全數(shù)字控制技術(shù)，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件完成各種控制功能，以充分發(fā)揮微處理器計算能力強和軟件控制靈活性高的特點。 正轉(zhuǎn)控制電路正、反轉(zhuǎn)控制三位旋鈕開關(guān)控制正、反轉(zhuǎn)電路正、反轉(zhuǎn)控制變頻與工頻切換的控制電路第四章 西門子MM420變頻器應(yīng)用一、MM420變頻器原理框圖模擬量輸入回路可以另行組態(tài)，用以提供一個附加的數(shù)字輸入端子（DIN4）。二、操作面板缺省的電源頻率值可以用BOP下的DIP開關(guān)加以改變；DIP開關(guān)2：OFF 位置：歐洲地區(qū)缺省值（50HZ 功率單位：KW）ON 位置：北美地區(qū)缺省值（60HZ 功率單位：HP）DIP開關(guān)1：不供用

29、戶使用顯示/按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當前的設(shè)定值起動變頻器按此鍵起動變頻器。缺省值運行時此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700 = 1。停止變頻器停止變頻器鍵OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車.缺省值運行時此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定P0700 = 1。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時間較長）電動機將在慣性作用下自由停車。此功能總是“使能”的。改變電動機的轉(zhuǎn)動方向改變電動機的轉(zhuǎn)動方向鍵按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向。電動機的反向用負號（）表示或用閃爍的小數(shù)點表示。缺省值運行時此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定 P0700

30、 = 1。電動機點動電動機點動鍵在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動機起動，并按預設(shè)定的點動頻率運行。釋放此鍵時，變頻器停車。如果變頻器/電動機正在運行，按此鍵將不起作用。功能功能鍵此鍵用于瀏覽輔助信息。變頻器運行過程中，在顯示任何一個參數(shù)時按下此鍵并保持不動2 秒鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運行中，從任何一個參數(shù)開始）：1. 直流回路電壓（用d 表示 單位：V）2. 輸出電流（A）3. 輸出頻率（Hz）4. 輸出電壓（用 o 表示 單位：V）。5. 由P0005 選定的數(shù)值（如果P0005 選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個（3，4，或 5），這里將不再顯示）。連續(xù)多次按下此鍵，將輪流顯示以上

31、參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個參數(shù)（rXXXX 或PXXXX）時短時間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000,如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到 r0000 后，按此鍵將返回原來的顯示點。訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。用BOP基本操作面板更改參數(shù)的數(shù)值三、變頻器的快速調(diào)試快速調(diào)試流程圖P0010 開始快速調(diào)試0 準備運行1 快速調(diào)試30 工廠的缺省設(shè)置值說明：在電動機投入運行之前，P0010 必須回到0。P0100 選擇工作地區(qū)是歐洲 / 北美0 功率單位為 kW；f 的缺省值為 50 Hz1 功率單位為

32、hp；f 的缺省值為 60 Hz2 功率單位為 kW；f 的缺省值為 60 Hz說明：P0100 的設(shè)定值0 和1 應(yīng)該用DIP 關(guān)來更改，使其設(shè)定的值固定不變。P0304 電動機的額定電壓10 V - 2000 V根據(jù)銘牌鍵入的電動機額定電壓（V）P0305 電動機的額定電流0 - 2 倍 變頻器額定電流（A）根據(jù)銘牌鍵入的電動機額定電流（A）P0307 電動機的額定功率0 kW - 2000 kW根據(jù)銘牌鍵入的電動機額定功率（KW）,如果 P0100 = 1，功率單位應(yīng)是 hpP0310 電動機的額定頻率12Hz 650Hz根據(jù)銘牌鍵入的電動機額定頻率（Hz）（KW）,如果 P0100 =

33、 1，功率單位應(yīng)是 hpP0311 電動機的額定速度0 40000r/min根據(jù)銘牌鍵入的電動機額定速度（KW）,如果 P0100 = 1，功率單位應(yīng)是 hpP0700 選擇命令源（接通/斷開/反轉(zhuǎn)）0 工廠設(shè)置值1 基本操作面板BOP2 模擬輸入/數(shù)字輸入P1000 選擇頻率設(shè)定值0 無頻率設(shè)定值1 用BOP控制頻率的升降2 模擬設(shè)定值P1080 電動機最小頻率本參數(shù)設(shè)置電動機的最小頻率（0650Hz），達到這一頻率時電動機的運行速度將與頻率設(shè)定值無關(guān)，這里設(shè)定的值對電動機的正反轉(zhuǎn)都適用。P1120 斜坡上升時間0s 650s電動機從靜止停車加速到最大電動機頻率所需的時間P3900 結(jié)束快速

34、調(diào)試0 結(jié)束快速調(diào)試，不進行電動機計算或恢復為工廠缺省設(shè)置值。1 結(jié)束快速調(diào)試，進行電動機計算和恢復為工廠缺省設(shè)置值。（推薦方式）2 結(jié)束快速調(diào)試，進行電動機計算和I/O復位3 結(jié)束快速調(diào)試，進行電動機計算，但不進行I/O復位P1082 電動機最大頻率本參數(shù)設(shè)置電動機的最大頻率（0650Hz），達到這一頻率時電動機的運行速度將與頻率設(shè)定值無關(guān)，這里設(shè)定的值對電動機的正反轉(zhuǎn)都適用。P1121 斜坡下降時間0s 650s電動機從最大頻率減速到靜止停車所需的時間將變頻器恢復為工廠的缺省設(shè)定值為了把變頻器的全部參數(shù)恢復為工廠的缺省設(shè)定值，應(yīng)按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)。1. 設(shè)定P0010=302. 設(shè)定P

35、0970=1四、MM420變頻器的使用1. 頻率設(shè)定值 （P1000）標準的設(shè)定值：端子3/4（AIN+/AIN-, 010V, 相當于050/60Hz）可選的其他設(shè)定值;參看P10002. 命令源（P0700）電動機起動 標準的設(shè)定值： 端子5（DIN1, 低電平） 其他可選的設(shè)定值; 參看P0700P0704電動機停車 電動機停車有幾種方式 標準的設(shè)定值： OFF1端子5 (DIN1, 低電平) OFF2 用BOP上的OFF（停車）按鈕控制時，按下OFF按鈕（持續(xù)2秒鐘）或按2次OFF（停車）按鈕即可。 OFF3 缺省設(shè)置時不激活 其他可選的設(shè)定值; 參看P0700P0704電動機反向標準

36、的設(shè)定值： 端子66（DIN2, 高電平） 其他可選的設(shè)定值; 參看P0700P07043. 停車和制動功能1） OFF1提示： ON命令和后繼的OFF1命令必須來自同一信號源 如果ON/OFF1的數(shù)字輸入命令不止由由一個端子輸入，那么只有最后一個設(shè)置的數(shù)字輸入（例如DIN3）才是有效地。 OFF1可以同時具有直流注入制動或復合制動2） OFF2這一命令使得電動機在慣性作用下滑行，最后停車提示;OFF2可以有一個或幾個信號源。3) OFF3使電動機快速的減速停車。在設(shè)置了OFF3的情況下，為啟動電動機，二進制輸入端必須閉合。如果OFF3為高電平，電動機才能啟動并用OFF2或OFF3方式停車。如

37、果OFF3為低電平電動機是不能啟動的。4） 直流注入制動5） 復合制動4.控制方式(P13 00)MM420變頻器的所有控制方式都是基于V/F控制特性。線性V/F控制，P1300=0五、系統(tǒng)參數(shù)用BOP可以設(shè)定和修改系統(tǒng)參數(shù)，使變頻器具有期望特性，如斜坡頻率，最小或是最大頻率等。選擇的參數(shù)號和設(shè)定的參數(shù)值可以通過LCD顯示。rxxxx表示只讀參數(shù)，pxxxx表示設(shè)置的參數(shù)。1. 訪問級變頻器的參數(shù)有4個用戶訪問級，即標準訪問級、擴展訪問級、專家訪問級和維修級。訪問的等級由參數(shù)P0003來決定。對于大多數(shù)應(yīng)用對象，只要訪問標準級（P0003=1）和擴展級（P0003=2）就足夠了。2. 參數(shù)表（

38、簡略形式）列表中有關(guān)信息含義是：Default: 設(shè)備出廠時的設(shè)置值Level: 用戶訪問等級DS： 變頻器的狀態(tài)，表明變頻器的這一參數(shù)在什么時候可以進行修改 C: 調(diào)試時U: 運行時T: 運行準備就緒時QC: 快速調(diào)試 Q：該參數(shù)在快速調(diào)試狀態(tài)可以進行修改 N：該參數(shù)在快速調(diào)試狀態(tài)不可以進行修改常用的參數(shù)參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCr0000驅(qū)動裝置只讀參數(shù)的顯示值-2-P0003用戶參數(shù)訪問級11CUT-P0004參數(shù)過濾器01CUT-P0010調(diào)試用的參數(shù)過濾器01CTNP3950訪問隱含的參數(shù)04CUT-快速調(diào)試參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP0100

39、適用于歐洲/北美01CQP3900結(jié)束快速調(diào)試01CQ參數(shù)復位參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP0970恢復為工廠設(shè)置值01C-變頻器（P0004=2）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCr0206變頻器額定功率-2-r0207變頻器額定電流-2-r0208變頻器額定電壓-2-P0210電源電壓2303CT-P1800脈寬調(diào)制頻率42CUT-電動機數(shù)據(jù)（P0004=3）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP03001選擇電動機類型12CQP03041電動機額定電壓2301CQP03051電動機額定電流3.251CQP03071電動機額定功率0.751CQP03

40、081電動機額定功率因數(shù)0.0002CQP03091電動機額定效率0.02CQP03101電動機額定頻率50.001CQP03111電動機額定速度01CQP03131電動機的極對數(shù)-3-命令和數(shù)字I/O（P0004=7）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP07001選擇命令源21CTQP07011選擇數(shù)字輸入1的功能12CT-P07021選擇數(shù)字輸入2的功能122CT-P03071選擇數(shù)字輸入3的功能92CT-P03081選擇數(shù)字輸入4的功能02CT-P07191選擇命令和頻率設(shè)定值03CT-P10551BI:使能正向點動0.03CT-P10561BI:使能反向點動0.03CT-設(shè)

41、定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器（P0004=10）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP10001選擇頻率設(shè)定值21CTQP1001固定頻率10.002CUT-P1002固定頻率25.002CUT-P1003固定頻率310.002CUT-P1004固定頻率415.002CUT-P1005固定頻率520.002CUT-P1006固定頻率625.002CUT-P1007固定頻率730.002CUT-P10401BOP的設(shè)定值5.002CUT-P1058正向點動頻率5.002CUT-P1059反向點動頻率5.002CUT-P1080最小頻率0.001CUTQP1082最大頻率50.001CUTQ

42、P1091跳轉(zhuǎn)頻率10.003CUT-P1092跳轉(zhuǎn)頻率20.003CUT-P1093跳轉(zhuǎn)頻率30.003CUT-P1094跳轉(zhuǎn)頻率40.003CUT-P11201斜坡上升時間10.001CUTQP11211斜坡下降時間10.001CUTQ驅(qū)動裝置的特點（P0004=12）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP0005選擇需要顯示的參量212CUT-P0006顯示方式23CUT-P1232直流制動電流1002CUT-P1233直流制動時間02CUT-通訊（P0004=20）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP2000基準頻率212CUT-P2001基準電壓23CUT-P2

43、002基準電流1002CUT-PI控制器（P0004=22）參數(shù)號參數(shù)名稱DefaultLevelDSQCP2200BI:使能PID控制器0:02CT-P2201固定的PID設(shè)定值10.002CUT-P2202固定的PID設(shè)定值210.002CUT-P2203固定的PID設(shè)定值320.002CUT-P2204固定的PID設(shè)定值430.002CUT-P2205固定的PID設(shè)定值540.002CUT-P2206固定的PID設(shè)定值650.002CUT-P2207固定的PID設(shè)定值760.002CUT-P2240PID-MOP的設(shè)定值10.002CUT-P2280PID的比例增益系數(shù)3.002CUT-

44、P2285PID的積分時間0.002CUT-六、MM420變頻器的系統(tǒng)參數(shù)簡介P0003 用戶訪問級 最小值0；最大值4；缺省值1；訪問級1級 可以設(shè)定的值： 0：用戶設(shè)定的參數(shù)表-參照P0013的說明1：標準級 2：擴展級3：專家級4：維修級P0004 參數(shù)過濾器 最小值0；最大值22；缺省值0；訪問級1級 篩選參數(shù)，這樣可以方便的進行調(diào)試舉例：P0004=22,只能看到PID參數(shù) 可以設(shè)定的值： 0：全部參數(shù) 2：變頻器參數(shù)3：電動機參數(shù)4：維修級等等。P0010 調(diào)試參數(shù)過濾器 訪問級1級 設(shè)定值： 0 準備 1快速調(diào)試 2變頻器 29下載 30工廠缺省設(shè)定值P0700 選擇命令源 訪問

45、級1級 設(shè)定值: 0 工廠缺省設(shè)置 1 BOP面板設(shè)置 2 由端子排輸入P0701 數(shù)字輸入1的功能 訪問級2級 設(shè)定值: 0 禁止數(shù)字輸入 1 ON/OFF1（接通正轉(zhuǎn)/停車命令1） 2 ON reverse/OFF1（接通反轉(zhuǎn)/停車命令1） 3 OFF2(停車命令2)-按慣性自由停車 4 OFF3（停車命令3）-按斜坡函數(shù)曲線快速降速停車 9 故障確認 10 正向點動 11 反向點動 12 反轉(zhuǎn) 13 MOP升速 14 MOP降速 15 固定頻率設(shè)定值（直接選擇） 16固定頻率設(shè)定值（直接選擇+ON命令） 17固定頻率設(shè)定值（二進制編碼的十進制數(shù)選擇+ON命令） 21 遠程控制 25直流注

46、入制動P0702 數(shù)字輸入2的功能 設(shè)定值: 同上P0703 數(shù)字輸入3的功能 設(shè)定值: 同上P0704 數(shù)字輸入4的功能 設(shè)定值: 同上P1000 頻率設(shè)定值的選擇 0 無主設(shè)定值 1 MOP設(shè)定值 2 模擬設(shè)定值 3 固定頻率 。P1001 固定頻率1 訪問級2級定義固定頻率1的設(shè)定值，有3種選擇固定頻率的方法：1. 直接選擇(P0701-P0703=15)在這種操作方式下，一個數(shù)字輸入選擇一個固定頻率，如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是他們的總和。例如：FF1+FF2+FF32. 直接選擇+ON命令(P0701-P0703=16)選擇固定頻率時，既有選定的固有頻率，又帶有ON

47、命令，把他們組合在一起。在這種操作方式下，一個數(shù)字輸入選擇一個固定頻率，如果有幾個固定頻率輸入同時被激活，選定的頻率是他們的總和。例如：FF1+FF2+FF33. 二進制編碼選擇+ON命令(P0701-P0703=17) 使用這種方法最多可選擇7個固定頻率，各個固定頻率的數(shù)值根據(jù)下表選擇。舉例:DIN3DIN2DIN1OFF不激活不激活不激活P1001FF1不激活不激活激活P1002FF2不激活激活不激活P1003FF3不激活激活激活P1004FF4激活不激活不激活P1005FF5激活不激活激活P1006FF6激活激活不激活P1007FF7激活激活激活P1002 固定頻率2 訪問級2級 定義固

48、定頻率2的設(shè)定值，P1003 固定頻率3 訪問級2級 定義固定頻率3的設(shè)定值P1004 固定頻率4 訪問級2級 定義固定頻率4的設(shè)定值P1005 固定頻率5 訪問級2級 定義固定頻率5的設(shè)定值P1006 固定頻率6 訪問級2級 定義固定頻率6的設(shè)定值P1007 固定頻率7 訪問級2級 定義固定頻率7的設(shè)定值項目1 龍門刨床工作臺變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝與調(diào)試教學目標：1熟悉MM420通用變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理。2掌握MM420通用變頻器多檔轉(zhuǎn)速控制功能的實現(xiàn)。3會使用PLC對系統(tǒng)進行控制。實驗設(shè)備和器材：1西門子PLC 226CN主機，1臺；2三相異步電動機，1臺；3MM420通用變頻器，1臺。4導線，若干；工作臺變頻調(diào)速系統(tǒng)控制要求：先起動風機，然后再接通MM420變頻器電源。SB5為風機起動按鈕，SB4為風機停止按鈕；SB3為變頻器電源起動按鈕，SB2為變頻器電源停止按鈕。變頻器主電路通電后，變頻器