三菱PLC、變頻器和觸摸屏應(yīng)用項(xiàng)目教程課件：探秘變頻器

探秘變頻器任務(wù)5.1認(rèn)識變頻器【知識目標(biāo)】1.了解變頻器產(chǎn)生、定義與分類；2.了解變頻器基本結(jié)構(gòu)與控制原理；3.了解變頻器典型應(yīng)用與發(fā)展前景?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠利用互聯(lián)網(wǎng)查找變頻器相關(guān)資料；2.能夠撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告.任務(wù)描述通過互聯(lián)網(wǎng)查找、收集變頻器應(yīng)用工程案例以及應(yīng)用場景，了解變頻器的起源、發(fā)展、特點(diǎn)、基本應(yīng)用，列舉市場上的變頻器品牌和主流型號，完成變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告。【任務(wù)要求】1.通過互聯(lián)網(wǎng)了解變頻器的起源、發(fā)展以及變頻器常用品牌與主流型號。2.在互聯(lián)網(wǎng)上收集變頻器應(yīng)用工程案例。3.討論變頻器的特點(diǎn)、典型應(yīng)用領(lǐng)域。4.完成變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告?！救蝿?wù)環(huán)境】1.具備網(wǎng)絡(luò)功能的變頻器實(shí)訓(xùn)室。2.變頻器應(yīng)用技術(shù)課程網(wǎng)站。

1.變頻器的產(chǎn)生直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)先后誕生于19世紀(jì)，距今已有100多年的歷史，并已成為動(dòng)力機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)裝置。由于技術(shù)上的原因，在很長一段時(shí)期內(nèi)，占整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)80%左右的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)中采用的是交流電動(dòng)機(jī)，而在需要進(jìn)行調(diào)速控制的拖動(dòng)系統(tǒng)中則基本上采用直流電動(dòng)機(jī)。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下顯著缺點(diǎn)：

（1）需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短。（2）由于直流電動(dòng)機(jī)存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境。（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)。上述存在問題解決途徑之一是利用可調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)代替直流電動(dòng)機(jī)。因此，很久以來，交流調(diào)速系統(tǒng)成為電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域主要研究方向之一。但直至20世紀(jì)70年代，交流調(diào)速系統(tǒng)的研究開發(fā)一直未能得到真正能夠令人滿意的成果，也因此限制了交流調(diào)速系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的諸如風(fēng)機(jī)、水泵等需要進(jìn)行調(diào)速控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中不得不采用擋板和閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)速和流量。這種做法不但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也造成了能源的浪費(fèi)，。經(jīng)歷了20世紀(jì)70年代中期的第二次石油危機(jī)之后，人們充分認(rèn)識到了節(jié)能工作的重要性，并進(jìn)一步重視和加強(qiáng)了對交流調(diào)速系統(tǒng)的研究開發(fā)工作，隨著同時(shí)期內(nèi)電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為交流調(diào)速系統(tǒng)核心的變頻技術(shù)也得到了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。關(guān)聯(lián)知識☆5.1.1變頻器的產(chǎn)生與定義第一代電力半導(dǎo)體器件是以1956年出現(xiàn)的晶閘管為代表。晶閘管是電流控制型開關(guān)器件，只能通過門極控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷，因此也稱為半控器件。由晶閘管組成的變頻器工作頻率較低，應(yīng)用范圍很窄。第二代電力半導(dǎo)體器件以門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）和電力晶體管（GTR）為代表。這兩種電力半導(dǎo)體器件是電流控制型自關(guān)斷開關(guān)器件，可以方便地實(shí)現(xiàn)逆變和斬波，但其工作頻率仍然不高，一般在5kHz以下。盡管該階段已經(jīng)出現(xiàn)了脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，但因斬波頻率和最小脈寬都受到限制，難以獲得較為理想的正弦脈寬調(diào)制波形，會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速時(shí)產(chǎn)生刺耳的噪聲，因而限制了變頻器的推廣和應(yīng)用。第三代電力半導(dǎo)體器件是以電力MOS場效應(yīng)晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）為代表，在20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用。這兩種電力半導(dǎo)體器件是電壓型自關(guān)斷器件，其開關(guān)頻率可達(dá)到20kHz以上，由于采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)，由MOSFET或IGBT構(gòu)成的變頻器應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，噪聲可大大降低。目前，由MOSFET或IGBT構(gòu)成的變頻器已在工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。第四代電力半導(dǎo)體器件是以智能化功率集成電路（PIC）和智能功率模塊（IPM）為代表。它們實(shí)現(xiàn)了開關(guān)頻率的高速化、低導(dǎo)通電壓的高效化和功率器件的集成化，另外還可集成邏輯控制、保護(hù)、傳感及測量等變頻器輔助功能。目前，由PIC或IPM構(gòu)成的變頻器是眾多變頻器生產(chǎn)廠家的主要研究、生產(chǎn)方向。

2.變頻器的定義變頻器的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對變頻器有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，工控行業(yè)對變頻器作了如下精確定義：“利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將電壓和頻率固定不變的工頻交流電源變換成電壓和頻率可變的交流電源，供給交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能的電能變換控制裝置稱為變頻器（VariableVoltageVariableFrequency，簡稱VVVF）。

3.變頻器的分類變頻器可按照用途、控制方式、主電路結(jié)構(gòu)、變頻電源性質(zhì)、調(diào)壓方式等方法進(jìn)行分類，見表5-1。

1.變頻器基本結(jié)構(gòu)目前，變頻器的變換環(huán)節(jié)大多采用交—直—交變頻變壓方式。該方式是先把工頻交流電通過整流器變換成直流電，然后再把直流電逆變成頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電。變頻器主要由主電路和控制電路組成，其中主電路包括整流電路、直流中間電路和逆變電路3部分，其基本結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。

圖5-1交-直-交變頻器的基本結(jié)構(gòu)

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5.1.2變頻器基本結(jié)構(gòu)與控制原理

（1）變頻器主電路。給異步電動(dòng)機(jī)提供可調(diào)頻、調(diào)壓電源的電力變換電路，稱為主電路。圖5-2所示為通用變頻器主電路。

圖5-2通用變頻器主電路

（2）變頻器控制電路。變頻器的控制電路為主電路提供控制信號，其主要任務(wù)是完成對逆變器開關(guān)元件的開關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能。通用變頻器控制電路框圖如圖5-3所示，主要由主控板、鍵盤與顯示板、電源板與驅(qū)動(dòng)板、外接控制電路等構(gòu)成。

圖5-3通用變頻器控制電路框圖

2.變頻器工作原理將直流電變換為交流電的過程稱為逆變，完成逆變功能的裝置稱為逆變器。本項(xiàng)目以三相逆變器為例，說明其工作原理。三相逆變器電路結(jié)構(gòu)與輸出電壓波形如圖5-4所示，圖中陰影部分表示各逆變管的導(dǎo)通時(shí)間。

圖5-4三相逆變器電路結(jié)構(gòu)與輸出電壓波形a）電路結(jié)構(gòu)b）

各開關(guān)元件的導(dǎo)通情況

c）輸出電壓波形

1.變頻器的典型應(yīng)用（1）節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用。在工控領(lǐng)域，變頻調(diào)速已被認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用。由于變頻器內(nèi)置有16位或32位的微處理器，具有多種算術(shù)邏輯運(yùn)算和智能控制功能，故在自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。如化纖行業(yè)中的卷繞、拉伸、計(jì)量，玻璃行業(yè)中的平板玻璃退火爐、玻璃窯攪拌、拉邊機(jī)，電弧爐的自動(dòng)加料、配料系統(tǒng)以及電梯的智能控制等。（3）產(chǎn)品工藝和質(zhì)量領(lǐng)域的應(yīng)用。變頻器還可以廣泛用于傳送、起重、擠壓和機(jī)床等各種機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域，它可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減少設(shè)備的沖擊和噪聲，延長設(shè)備的使用壽命。此外，采用變頻調(diào)速控制可使機(jī)械系統(tǒng)得到簡化，操作和控制更加方便，有的甚至可以改變原有的工藝規(guī)范，從而提高整個(gè)設(shè)備的性能。（4）家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用。除了工業(yè)相關(guān)行業(yè)，在普通家庭中，節(jié)約電能、提高家用電器性能、保護(hù)環(huán)境等方面也受到越來越多的關(guān)注，變頻家用電器成為變頻器的另一個(gè)廣闊市場。帶有變頻控制的冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等，在節(jié)電、降噪、提高控制精度等方面具有很大的優(yōu)勢。

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5.1.3變頻器典型應(yīng)用與發(fā)展前景

2.變頻器的發(fā)展前景探究（1）高性能化。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，變頻器將向高性能、高精度方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制和優(yōu)化。（2）智能化。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、數(shù)據(jù)分析等功能，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。（3）集成化。雖然單個(gè)功率器件的效率越來越高，控制簡化，但電能的復(fù)雜性給生產(chǎn)和測試帶來不便。智能功率模塊（IPM）是將功率器件的配置、散熱乃至驅(qū)動(dòng)問題在模塊中解決，因而性能更穩(wěn)定，可靠性更高。即隨著電力電子器件的不斷發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向集成化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更小、更輕、更高效的設(shè)計(jì)，從而降低成本和能耗。（4）多功能化。隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能制造、新能源等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，變頻器將向多功能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對不同負(fù)載的控制和適應(yīng)，滿足不同領(lǐng)域和應(yīng)用的需求。（5）綠色化。隨著環(huán)保意識的提高和能源消耗的壓力，變頻器將向綠色化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的高效控制和能源的節(jié)約利用，降低對環(huán)境的影響?？傊?，變頻器的未來發(fā)展趨勢將是高性能化、智能化、集成化、多功能化和綠色化等。需要不斷提高技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，滿足不同領(lǐng)域和應(yīng)用的需求，為工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

1.收集變頻器相關(guān)信息搜索關(guān)鍵詞“什么是變頻器”、“變頻器的由來”、“變頻器的特點(diǎn)”、“變頻器的發(fā)展”、“變頻器品牌”、“變頻器主流型號”、“變頻器應(yīng)用工程案例”。2.撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告查找變頻器應(yīng)用相關(guān)素材，學(xué)習(xí)小組分工完成調(diào)研報(bào)告（“變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀”、“變頻器常用品牌與主流型號”、“變頻器外圍設(shè)備”、“變頻器發(fā)展現(xiàn)狀”任選一題完成）。參考格式如下（詳見教材）：

任務(wù)實(shí)施☆

5.1.4撰寫變頻器應(yīng)用調(diào)研報(bào)告登錄三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國）有限公司網(wǎng)站（）或工控人家園網(wǎng)（/），收集、學(xué)習(xí)如下資料。（1）《三菱通用變頻器FR-E740使用手冊》；（2）《三菱通用變頻器FR-E700使用手冊（應(yīng)用篇）》。

任務(wù)實(shí)施☆

5.1.5下載課程學(xué)習(xí)資源

【知識目標(biāo)】1.了解FR-E700系列變頻器硬件配置；2.了解FR-E700系列變頻器操作面板；【能力目標(biāo)】

1.能正確操作FR-E700系列變頻器操作面板；2.能正確連接FR-E700系列變頻器輸入、輸出電路；任務(wù)描述通過參觀變頻器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解FR-E700系列變頻器硬件配置以及運(yùn)行與操作模式。能正確識別變頻器型號以及含義、FR-E700系列變頻器控制面板各部分名稱與功能；能正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置。

任務(wù)5.2認(rèn)識三菱FR-E700系列變頻器和工作環(huán)境

【任務(wù)要求】1.認(rèn)識實(shí)訓(xùn)室變頻器，能正確識別型號以及型號含義。2.認(rèn)識FR-E700系列變頻器控制面板各部分名稱以及功能。3.按要求設(shè)置FR-E700系列變頻器參數(shù)。4.按要求連接FR-E700系列變頻器輸入、輸出電路并檢驗(yàn)是否有效。5.按要求正確、規(guī)范操作實(shí)訓(xùn)裝置。【任務(wù)環(huán)境】1.每學(xué)習(xí)小組配套FR-E700系列變頻器實(shí)訓(xùn)裝置一套。2.每學(xué)習(xí)小組配套若干導(dǎo)線、工具等。

三菱公司的變頻器是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。三菱公司近年來應(yīng)用較廣泛的是700系列變頻器，共包括A700、D700、E700、F700四種類型。700系列變頻器在端子排布和參數(shù)設(shè)置上具有共通性，因此，只要了解了其中一種類型的變頻器，就可以觸類旁通，其基本參數(shù)和外部接線基本一致。三菱700系列變頻器常用產(chǎn)品如圖5-5所示。

圖5-5常用三菱700系列變頻器產(chǎn)品a）FR-A700系列

b）FR-D700系列

c）FR-E700系列

d）FR-F700系列

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5.2.1初識三菱FR-E700系列變頻器本項(xiàng)目以三菱FR-E700系列FR-E740型變頻器為例進(jìn)行介紹。FR-E740型變頻器的型號、銘牌及其基本結(jié)構(gòu)如圖5-6所示。

圖5-6三菱FR-E740型變頻器型號、銘牌及其基本結(jié)構(gòu)

1.FR-E740型變頻器接線圖圖5-7所示為FR-E740型變頻器的基本接線圖。圖5-7三菱FR-E740型變頻器基本接線圖

2.FR-E740型變頻器端子功能（1）主電路端子功能FR-E740型變頻器主電路端子主要包括交流電源輸入、變頻器輸出等端子。端子功能見表5-4。

（2）控制電路端子功能FR-E740型變頻器控制電路端子包括接點(diǎn)輸入、頻率設(shè)定、繼電器輸出、集電極輸出、模擬電壓輸出和通信六個(gè)部分。各端子的功能可通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)的值進(jìn)行變更，在出廠初始值的情況下，各控制電路端子的功能見表5-5（詳見教材）。FR-E740型變頻器操作面板如圖5-8所示。其上半部分為面板顯示器，下半部分為M旋鈕和各種按鍵。

圖5-8三菱FR-E740型變頻器操作面板

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5.2.2三菱FR-E700系列變頻器操作面板

FR-E740型變頻器操作面板旋鈕、按鍵功能和運(yùn)行狀態(tài)顯示分別見表5-6、表5-7。

在實(shí)驗(yàn)室管理員指導(dǎo)下參觀變頻器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，了解三菱FR-E700系列變頻器硬件配置以及軟元件資源。并按照要求填寫表5-8。

任務(wù)實(shí)施☆5.2.3認(rèn)識實(shí)訓(xùn)室三菱FR-E700系列變頻器按照圖5-9所示三菱FR-E740型變頻器基本接線圖正確連接主電路、控制電路，且要求起動(dòng)命令由外部端子STF/STR發(fā)出，頻率命令由M旋鈕設(shè)定。變頻器參數(shù)設(shè)定后好請根據(jù)設(shè)定情況填寫入表5-14中。

圖5-9三菱FR-E740型變頻器基本接線圖任務(wù)實(shí)施☆5.2.4連接三菱FR-E700系列變頻器主電路、控制電路下面以電機(jī)正轉(zhuǎn)為例介紹連接、參數(shù)設(shè)定是否正確驗(yàn)證方法，先將R、S、T接入三相交流電源，然后按步驟完成以下操作。（1）將STF端子外接開關(guān)閉合，查看三相異步電機(jī)是否正傳。若正傳則說明連接與參數(shù)設(shè)定正確，反之則說明連接不正確或參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。（2）旋動(dòng)M旋鈕，查看三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速是否按要求變化。如在一定范圍內(nèi)正常變化則說明參數(shù)設(shè)定正確，反之則說明參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。

【知識目標(biāo)】1.了解變頻器額定參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)。2.掌握三菱FR-E700系列變頻器運(yùn)行模式和參數(shù)設(shè)置方法【能力目標(biāo)】

1.能夠進(jìn)行化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.能夠根據(jù)變頻控制系統(tǒng)控制要求選擇并設(shè)置參數(shù)。3.能夠進(jìn)行變頻控制系統(tǒng)硬件接線，并利用實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

任務(wù)5.3化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)描述某化工企業(yè)工藝流程如圖5-10所示。請使用FR-E740型變頻器實(shí)現(xiàn)此控制功能，完成變頻控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、相關(guān)參數(shù)設(shè)置以及聯(lián)機(jī)調(diào)試。

圖5-10化工企業(yè)工藝流程圖

控制要求：（1）分別對M01、M02、M03進(jìn)行控制。其中M02和M03能自動(dòng)跟隨M01 速度。（2）M02和M03能在手動(dòng)情況下用電位器進(jìn)行調(diào)速。（3）M01故障后，M02、M03自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）三臺電動(dòng)機(jī)的功率為M01為3.7kW，M02和M03為2.2kW。且均需要設(shè)置過載保護(hù)環(huán)節(jié)。（5）對于M01來說，運(yùn)行頻率既能設(shè)定為2段速度，即從低到高依次為25Hz和50Hz，也能通過電位器簡單設(shè)定速度。

【任務(wù)要求】1.利用FR-E740型變頻器進(jìn)行化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2.根據(jù)控制要求設(shè)定變頻器參數(shù)。3.正確連接輸入、輸出電路。4.聯(lián)機(jī)調(diào)試。【任務(wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FR-E740型變頻器實(shí)訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u價(jià)標(biāo)準(zhǔn)】該任務(wù)考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表5-10所示。

1.變頻器額定參數(shù)（1）輸入側(cè)額定值。變頻器輸入側(cè)的額定值主要包括電壓和相數(shù)。在我國的中小容量變頻器中，輸入側(cè)的額定參數(shù)有以下幾種情況（均為線電壓）。（2）輸出側(cè)額定值。變頻器輸出側(cè)的額定值主要包括輸出電壓額定值、輸出電流額定值、輸出容量、適用電動(dòng)機(jī)功率以及過載能力等。1）輸出電壓額定值UN（單位為V）。變頻器輸出電壓額定值是指輸出電壓中的最大值。大多數(shù)情況下，它就是輸出頻率等于電動(dòng)機(jī)額定頻率時(shí)的輸出電壓值。通常，輸出電壓的額定值總是和輸入電壓的額定值相等。2）輸出電流額定值IN（單位為A）。輸出電流額定值是指允許長時(shí)間輸出的最大電流，是用戶進(jìn)行變頻器選型的主要依據(jù)。3）輸出容量SN（單位為kVA）。SN與UN和IN的關(guān)系為

。4）適用電動(dòng)機(jī)功率PN（單位為kW）。變頻器規(guī)定的適用電動(dòng)機(jī)功率，適用于長期連續(xù)負(fù)載運(yùn)行。對于各種變動(dòng)負(fù)載，則不適用。此外，適用電動(dòng)機(jī)功率PN是針對四極電動(dòng)機(jī)而言，若拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)是六極或其他，則相應(yīng)的變頻器容量加大。5）過載能力。變頻器的過載能力是指其輸出電流超過額定電流的允許范圍和時(shí)間。大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150%、60s或180%、0.5s。

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5.3.1變頻器技術(shù)規(guī)格、產(chǎn)品選型及使用注意事項(xiàng)

2.變頻器技術(shù)指標(biāo)（1）頻率范圍。頻率范圍是指變頻器能夠輸出的最低頻率fmin和最高頻率fmax。不同類型變頻器規(guī)定的頻率范圍不盡相同。通常，最低工作頻率為0.1～1Hz，最高工作頻率為120～650Hz。（2）頻率精度。頻率精度是指變頻器頻率給定值不變的情況下，當(dāng)溫度、負(fù)載變化，電壓波動(dòng)或長時(shí)間工作后，變頻器的實(shí)際輸出頻率與設(shè)定頻率之間的最大誤差與最高工作頻率之比的百分?jǐn)?shù)。通常，由數(shù)字量給定時(shí)的頻率精度比模擬量給定時(shí)的頻率精度高一個(gè)數(shù)量級，后者能達(dá)到±0.05%，前者通常能達(dá)到±0.01%。（3）頻率分辨率。頻率分辨率是指輸出頻率的最小改變量，即每相鄰兩檔頻率之間的最小差值，一般分為模擬設(shè)定分辨率和數(shù)字設(shè)定分辨率。對于數(shù)字設(shè)定式的變頻器，頻率分辨率決定于微機(jī)系統(tǒng)的性能，在整個(gè)頻率范圍（如0.5～400Hz）內(nèi)是一個(gè)常數(shù)（如±0.01Hz）。對于模擬設(shè)定式的變頻器，其頻率分辨率還與頻率給定電位器的分辨率有關(guān)，一般可以達(dá)到最高輸出頻率的±0.05Hz。（4）速度調(diào)節(jié)范圍控制精度和轉(zhuǎn)矩控制精度?，F(xiàn)有變頻器的速度調(diào)節(jié)范圍控制精度能達(dá)到±0.

005%，轉(zhuǎn)矩控制精度能達(dá)到±3%。

3.變頻器產(chǎn)品選型（1）變頻器類型的選擇。變頻器類型的選擇，一般根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。1）風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，由于低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x用普通功能型變頻器。2）恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載，例如攪拌機(jī)、傳送帶、起重機(jī)的平移結(jié)構(gòu)等，有如下兩種情況。①采用普通功能型變頻器。為了保證低速時(shí)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常需要采用加大電機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩。②采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的多功能型U/f控制變頻器，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒速運(yùn)行。（2）變頻器容量的選擇。變頻器容量通常用額定輸出電流、輸出容量、適用電機(jī)功率表示。對于標(biāo)準(zhǔn)四極電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載，變頻器的容量可根據(jù)適用電機(jī)的功率選擇。對于其他極數(shù)電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載、變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載，因其額定電流比標(biāo)準(zhǔn)四極電機(jī)大，不能根據(jù)適用電機(jī)的功率選擇變頻器容量。變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇，即IN≥IMmax式中IN—變頻器的額定電流，單位為A；IMmax—電機(jī)的最大工作電流，單位為A。

（3）變頻器外圍設(shè)備及其選擇。在選定了變頻器之后，下一步的工作就是根據(jù)需要選擇與變頻器配合工作的各種外圍設(shè)備。正確選擇變頻器外圍設(shè)備是保證變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常工作的必備條件。外圍設(shè)備通常指配件，分為常規(guī)配件和專用配件，通用變頻器常用外圍設(shè)備如圖5-11（詳見教材）所示。圖5-10中，低壓斷路器和接觸器為常規(guī)配件；交流電抗器、濾波器、制動(dòng)電阻、直流電抗器和輸出交流電抗器是專用配件。1）常規(guī)配件的選擇。由于變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的起動(dòng)電流可控制在較小范圍內(nèi)，因此電源側(cè)低壓斷路器、接觸器的額定電流可按變頻器的額定電流來選用。2）專用配件的選擇。專用配件的選擇應(yīng)以變頻器廠家提供的用戶手冊中的要求為依據(jù)，不可盲目選取。

4.變頻器使用注意事項(xiàng)三菱FR-E700系列變頻器雖然是高可靠性產(chǎn)品，但周邊電路的連接方法錯(cuò)誤以及運(yùn)行、使用方法不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短或損壞。運(yùn)行前請務(wù)必重新確認(rèn)下列注意事項(xiàng)。（1）電源及電機(jī)接線的壓接端子推薦使用帶絕緣套管的端子。（2）電源若向變頻器的輸出端子（U、V、W）通電，則會(huì)導(dǎo)致變頻器損壞。因此請務(wù)必防止此種接線。（3）接線時(shí)請勿在變頻器內(nèi)留下電線切屑。電線切屑可能會(huì)導(dǎo)致異常、故障、誤動(dòng)作發(fā)生。請保持變頻器的清潔。在控制柜等上鉆安裝孔時(shí)請勿使切屑粉掉進(jìn)變頻器內(nèi)。（4）為確保電壓降在2%以內(nèi)請用適當(dāng)規(guī)格的電線進(jìn)行接線。變頻器和電機(jī)間的接線距離較長時(shí)，特別是低頻率輸出時(shí)，會(huì)由于主電路電纜的電壓降而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降。（5）接線總長請不要超過500m。尤其是長距離接線時(shí)，由于接線寄生電容所產(chǎn)生的充電電流會(huì)引起高響應(yīng)電流限制功能下降，變頻器輸出側(cè)連接的設(shè)備可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作或異常，因此請務(wù)必注意總接線長度。（6）電磁波干擾。變頻器輸入／輸出（主電路）包含有高次諧波成分，可能干擾變頻器附近的通訊設(shè)備（如AM收音機(jī)）。這種情況下安裝無線電噪音濾波器FR-BIF（輸入側(cè)專用）、線噪音濾波器FR-BSF01、FR-BLF等選件，可以將干擾降低。

（7）在變頻器的輸出側(cè)請勿安裝移相用電容器或浪涌吸收器、無線電噪音濾波器等。否則將導(dǎo)致變頻器故障、電容器和浪涌抑制器的損壞。（8）運(yùn)行后若要進(jìn)行接線變更等作業(yè)，請?jiān)谇袛嚯娫?0分種后用萬用表測試電壓后再進(jìn)行。切斷電源后一段時(shí)間內(nèi)電容器仍然有高壓電，非常危險(xiǎn)。（9）變頻器輸出側(cè)的短路或接地可能會(huì)導(dǎo)致變頻器模塊損壞。1）由于周邊電路異常而引起的反復(fù)短路、接線不當(dāng)、電機(jī)絕緣電阻低下而實(shí)施的接地都可能造成變頻器模塊損壞，因此在運(yùn)行變頻器前請充分確認(rèn)電路的絕緣電阻。2）在接通電源前請充分確認(rèn)變頻器輸出側(cè)的對地絕緣、相間絕緣。使用特別舊的電機(jī)、或者使用環(huán)境較差時(shí)，請務(wù)必切實(shí)進(jìn)行電機(jī)絕緣電阻的確認(rèn)。（10）不要使用變頻器輸入側(cè)的電磁接觸器啟動(dòng)／停止變頻器。變頻器的啟動(dòng)與停止請務(wù)必使用啟動(dòng)信號（STF、STR信號的ON、OFF）進(jìn)行。（11）除了外接再生制動(dòng)用放電電阻器以外，P/+、PR端子請不要連接其他設(shè)備。請不要連接機(jī)械式制動(dòng)器。另外，此間也絕對不能發(fā)生短路。（12）變頻器輸入輸出信號電路上不能施加超過容許電壓以上的電壓。如果向變頻器輸入輸出信號電路施加了超過容許電壓的電壓，極性錯(cuò)誤時(shí)輸入輸出元件便會(huì)損壞。特別是要注意確認(rèn)接線，確保不會(huì)出現(xiàn)速度設(shè)定用電位器連接錯(cuò)誤、端子10-5之間短路的情況。

1.FR-E740型變頻器運(yùn)行模式

所謂運(yùn)行模式是指對輸入到變頻器的啟動(dòng)指令和設(shè)定頻率的命令來源的指定。一般來說，使用控制電路端子、在外部設(shè)置電位器和開關(guān)來進(jìn)行操作的是“外部運(yùn)行模式”；使用操作面板或參數(shù)單元輸入啟動(dòng)指令、設(shè)定頻率的是“PU運(yùn)行模式”；通過PU接口進(jìn)行RS-485通信或使用通信選件的是“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式（由于篇幅有限，此處不予介紹）”。在進(jìn)行變頻器操作以前，必須了解其各種運(yùn)行模式，才能進(jìn)行各項(xiàng)操作。FR-E740型變頻器通過參數(shù)Pr.79的設(shè)定值來指定變頻器運(yùn)行模式，設(shè)定值范圍為0、1、2、3、4、6、7。FR-E740型變頻器運(yùn)行模式的功能以及相關(guān)LED指示燈的狀態(tài)見表5-11（詳見教材）。

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5.3.2三菱FR-E700系列變頻器運(yùn)行模式和參數(shù)設(shè)置

2.FR-E740型變頻器參數(shù)設(shè)置FR-E740型變頻器有幾百個(gè)參數(shù)，實(shí)際使用時(shí)，只需根據(jù)使用現(xiàn)場的要求設(shè)定部分參數(shù)，其余按出廠設(shè)定值即可（變頻器參數(shù)的出廠設(shè)定值被設(shè)置為完成簡單的變速運(yùn)行）。熟悉變頻器常用參數(shù)的設(shè)置，是利用變頻器解決實(shí)際工控問題的基本條件。本項(xiàng)目根據(jù)一般工控系統(tǒng)對變頻器的要求，介紹其常用參數(shù)的設(shè)定。關(guān)于參數(shù)設(shè)定更詳細(xì)的說明請參閱FR-E740使用手冊。（1）運(yùn)行模式選擇（Pr.79）。FR-E740型變頻器出廠時(shí)，參數(shù)Pr.79設(shè)定值為0。當(dāng)停止運(yùn)行時(shí)用戶可以根據(jù)實(shí)際需要修改其設(shè)定值實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式選擇。運(yùn)行模式選擇對應(yīng)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-12.

圖5-12所示為變更參數(shù)Pr.79設(shè)置值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.79（運(yùn)行模式選擇）從固定外部運(yùn)行模式變更為組合運(yùn)行模式1。

圖5-12變更參數(shù)Pr.79設(shè)定值示例

（2）輸出頻率限制（Pr.1、Pr.2）。為了限制電動(dòng)機(jī)的速度，應(yīng)對變頻器的輸出頻率加以限制。用Pr.1（上限頻率）和Pr.2（下限頻率）來設(shè)定，可將輸出頻率的上、下限鉗位。輸出頻率限制相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-13。

圖5-13所示為變更參數(shù)Pr.1設(shè)定值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.1（上限頻率）從出廠設(shè)定值120Hz變更為50Hz，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-13變更參數(shù)Pr.1設(shè)定值示例

（3）加/減速時(shí)間（Pr.7、Pr.8、Pr.20）。加速時(shí)間是指輸出頻率從0Hz上升到基準(zhǔn)頻率所需的時(shí)間。加速時(shí)間越長，起動(dòng)電流越小，起動(dòng)越平緩。對于頻繁起動(dòng)的設(shè)備，加速時(shí)間要求短些；對于慣性較大的設(shè)備，加速時(shí)間要求長些。參數(shù)Pr.7用于設(shè)置電動(dòng)機(jī)加速時(shí)間，Pr.7設(shè)定值越大，加速時(shí)間越長。減速時(shí)間是指輸出頻率從基準(zhǔn)頻率下降到0Hz所需的時(shí)間。參數(shù)Pr.8用于設(shè)置電動(dòng)機(jī)減速時(shí)間，Pr.8設(shè)定值越大，減速時(shí)間越長。參數(shù)Pr.20用于設(shè)置加/減速基準(zhǔn)頻率，在我國一般選用50Hz。加/減速時(shí)間相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-14。

圖5-14所示為變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例，所完成的操作是把參數(shù)Pr.7（加速時(shí)間）從出廠設(shè)定值5s變更為10s，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-14變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例

（4）多段速運(yùn)行模式操作。FR-E740型變頻器的速度控制端子是RH、RM和RL。通過這些開關(guān)的組合可以實(shí)現(xiàn)3段速、7段速的控制。轉(zhuǎn)速的切換：由于轉(zhuǎn)速的檔位是按二進(jìn)制順序排列，故三個(gè)輸入端可以組合成3段速至7段速（0狀態(tài)不計(jì)）轉(zhuǎn)速。其中3段速由RH、RM、RL單個(gè)通斷實(shí)現(xiàn)；7段速由RH、RM、RL通斷組合實(shí)現(xiàn)。7段速的各自運(yùn)行頻率則由參數(shù)Pr.4～Pr.6（設(shè)置前3段速的頻率）、Pr.24～Pr.27（設(shè)置第4段速至第7段速的頻率）設(shè)定。對應(yīng)控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系如圖5-15所示。

圖5-15多段速控制對應(yīng)的控制端狀態(tài)及參數(shù)關(guān)系

多段速運(yùn)行模式相關(guān)參數(shù)意義及設(shè)定范圍見表5-15。

圖5-16所示為低速信號（RL）應(yīng)用示例，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-16變更參數(shù)Pr.7設(shè)定值示例

（5）通過模擬量輸入（端子2、4）設(shè)定頻率。變頻器的頻率設(shè)定，除了用PLC輸出端子控制多段速設(shè)定外，也有連續(xù)設(shè)定頻率的要求。例如在變頻器安裝和接線完成進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，常常用調(diào)速電位器連接到變頻器的模擬量輸入信號端進(jìn)行連續(xù)調(diào)速試驗(yàn)。需要注意的是，如果要用模擬量輸入（端子2、4）設(shè)定頻率，則RH、RM、RL端子應(yīng)斷開，否則多段速設(shè)定優(yōu)先。1）模擬量輸入信號端子的選擇。FR-E740型變頻器提供2個(gè)模擬量輸入信號端子（端子2、4）用作連續(xù)變化的頻率設(shè)定。在出廠設(shè)定情況下，只能使用端子2，端子4無效。要使端子4有效，需要在輸入端子STF、STR…RES之中選擇一個(gè)，將其功能定位為AU信號輸入。則當(dāng)這個(gè)端子與SD端短接時(shí)，AU信號為ON，端子4變?yōu)橛行?，端?變?yōu)闊o效。例如：選擇RES端子用作AU信號輸入，則設(shè)置參數(shù)Pr.184=“4”，在RES端子與SD端子之間連接一個(gè)開關(guān)，當(dāng)此開關(guān)斷開時(shí)，AU信號為OFF，端子2有效；反之，當(dāng)此開關(guān)接通時(shí)，AU信號為ON，端子4有效。

2）模擬量信號的輸入規(guī)格。如果使用端子2，模擬量信號可為0～5V或0～10V的電壓信號，用參數(shù)Pr.73指定，其出廠設(shè)定值為1，指定為0～5V的輸入規(guī)格，并且不能可逆運(yùn)行。參數(shù)Pr.73的取值范圍為0、1、10、11，具體內(nèi)容見表5-16。如果使用端子4，模擬量信號可為電壓輸入（0～5V、0～10V）或電流輸入（4～20mA），用參數(shù)Pr

.267和電壓/電流輸入切換開關(guān)設(shè)定，并且要輸入與設(shè)定相符的模擬量信號。參數(shù)Pr.267的取值范圍為0、1、2，具體內(nèi)容見表5-16。

圖5-17所示為利用模擬量輸入（端子2）設(shè)定頻率應(yīng)用示例，假定當(dāng)前運(yùn)行模式為外部/PU切換模式（Pr.79=0）。

圖5-17模擬量輸入（端子2）設(shè)定頻率應(yīng)用示例

（6）參數(shù)清除操作。參數(shù)清除操作需要在參數(shù)設(shè)定模式下，用M旋鈕選擇參數(shù)Pr.CL，并設(shè)定為1，操作步驟如圖5-18所示。

圖5-18參數(shù)清除操作示例

1.硬件接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)圖5-10所示化工企業(yè)工藝流程以及M1、M2、M3控制要求，可對變頻控制系統(tǒng)硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖5-19所示。

圖5-19變頻控制系統(tǒng)硬件接線圖

任務(wù)實(shí)施☆

5.3.3化工企業(yè)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖5-19中，變頻器VF1、VF2和VF3分別控制電動(dòng)機(jī)M01、M02和M03。VF1頻率設(shè)定通過電位器RP1或選擇開關(guān)來進(jìn)行多段速設(shè)定，同時(shí)通過輸出AM信號，即變頻器運(yùn)行速度信號給VF2和VF3，VF2和VF3在自動(dòng)情況下進(jìn)行同步跟隨。VF2和VF3通過選擇RES端子