電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 6、電動(dòng)機(jī)的變頻控制

1、1電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 第第6 6章章 電動(dòng)機(jī)的變頻控制電動(dòng)機(jī)的變頻控制26.1 6.1 變頻器概述變頻器概述 6.1.1 6.1.1 變頻器應(yīng)用范圍變頻器應(yīng)用范圍 變頻器：是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。 變頻器還具有改變交流電電壓的輔助功能。 變頻器主要應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)。 應(yīng)用變頻調(diào)速可以大大提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電動(dòng)機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。 36.1.2 6.1.2 變頻器的分類變頻器的分類現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器件件 IGBT IGBT 或功率模塊或功率模塊IPM IPM 組成的組成的

2、PWMPWM逆變器，構(gòu)成交逆變器，構(gòu)成交- -直直- -交電壓交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界0.50.5500KVA 500KVA 中、小容量變中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場。頻調(diào)速裝置的絕大部分市場。 所謂所謂“通用通用”變頻器，包含兩方面的含義：變頻器，包含兩方面的含義： （1 1）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用；）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用； （2 2）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。4變頻調(diào)速的分類變頻調(diào)速的分類 變頻調(diào)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出性能的不同可分為： （1）保

3、持電動(dòng)機(jī)過載能力不變。 （2）保持電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩輸出。 （3）保持電動(dòng)機(jī)恒功率輸出。 變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是能平滑調(diào)速、調(diào)速范圍廣、效率高。主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜、成本較高。52022-3-75 變頻調(diào)速技術(shù)變頻調(diào)速技術(shù) 是現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備發(fā)展的方向是現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備發(fā)展的方向 隨著機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。 因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于機(jī)電領(lǐng)域。62022-3-76籠型異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)籠型異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 籠型異步

4、電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)籠型異步電機(jī)的變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（VVVFVVVF系統(tǒng)）系統(tǒng)）一般一般簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)，它是轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。簡稱為變頻調(diào)速系統(tǒng)，它是轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。 由于變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變由于變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬，無論是高速還是低速時(shí)效率都較高，化，調(diào)速范圍寬，無論是高速還是低速時(shí)效率都較高，在采取一定的技術(shù)措施后能實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能，可與直流在采取一定的技術(shù)措施后能實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應(yīng)用很廣。調(diào)速系統(tǒng)媲美。因此現(xiàn)在應(yīng)用很廣。72022-3-77改變頻率和電壓改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法

5、是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會使電機(jī)出于過電壓（過勵(lì)磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。 例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V。82022-3-78 電機(jī)調(diào)速采用變頻器后，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)調(diào)速采用變頻器后，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？速度為什么能夠自由地改變？ 在機(jī)電領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均是感應(yīng)式交流電機(jī)。 感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近

6、似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。 由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適合改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。 頻率是電機(jī)供電電源的電信號，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。 92022-3-79變頻器的工作原理變頻器的工作原理 變頻器基本概念變頻器基本概念 變頻器是一種用來改變交流電頻率的電氣設(shè)備。 變頻器還具有改變交流電壓的輔助功能。 變頻器主要應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)。 應(yīng)用變頻調(diào)速可以大大提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使

7、電動(dòng)機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。 10n電力電子器件是變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)第一代晶閘管SCR第二代門極可關(guān)斷晶閘管GTO 電力晶體管GTR第三代電力MOS場效應(yīng)管（MOSFET） 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT） 第四代智能功率模塊（IPM） 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展無法關(guān)斷！無法關(guān)斷！可關(guān)斷！可關(guān)斷！大功率！大功率！大功率！大功率！壓控大功率壓控大功率!IGBT集成模塊！集成模塊！112022-3-711通用變頻器通用變頻器現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器現(xiàn)代通用變頻器大都是采用二極管整流和由快速全控開關(guān)器件件 IGBT IGBT 或功率模塊或功率模塊IPM IP

8、M 組成的組成的PWMPWM逆變器，構(gòu)成交逆變器，構(gòu)成交- -直直- -交電壓交電壓源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界源型變壓變頻器，已經(jīng)占領(lǐng)了全世界0.50.5500KVA 500KVA 中、小容量變中、小容量變頻調(diào)速裝置的絕大部分市場。頻調(diào)速裝置的絕大部分市場。 所謂所謂“通用通用”變頻器，包含兩方面的含義：變頻器，包含兩方面的含義： （1 1）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用；）可以和通用的籠型異步電機(jī)配套使用； （2 2）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。）具有多種可供選擇的功能，適用于各種不同性質(zhì)的負(fù)載。12變頻器交-交變頻器單相交-直-交變頻器有環(huán)流按輸出波形分按儲能

9、方式分按調(diào)壓方式分電壓型按相數(shù)分按環(huán)流情況分脈幅調(diào)制脈寬調(diào)制三相無環(huán)流正弦波方波電流型變頻器的基本類型變頻器的基本類型132022-3-7132.2.按變頻器應(yīng)用特點(diǎn)分類按變頻器應(yīng)用特點(diǎn)分類 14 變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是什么？變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)是什么？ 根據(jù)用途的不同，變頻器如何分類？根據(jù)用途的不同，變頻器如何分類？ 變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是能平滑調(diào)速、調(diào)速范圍廣、效率高。主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜、成本較高。 變頻器按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。15問題與思考：問題與思考： 1. 1. 什么是變頻器？其功能是什么？什么是變頻器？其功能是什么？

10、2. 2. 變頻器是怎樣分類的？變頻器是怎樣分類的？16圖圖6.1 6.1 變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器的結(jié)構(gòu)6.1.3 6.1.3 變頻器基本工作原理變頻器基本工作原理176.2 6.2 變頻器的組成與控制變頻器的組成與控制變頻器可分為兩大部分，即主電路和控制電路，如圖6-5所示為變頻器的組成框圖。18M3通用變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的電路結(jié)構(gòu)19主電路與控制電路主電路與控制電路20主電路的構(gòu)成主電路的構(gòu)成21變頻器三相逆變橋的控制概念變頻器三相逆變橋的控制概念22M3變頻器的主電路變頻器的主電路23M3變頻器的主電路變頻器的主電路24 變頻器的主電路變頻器的主電路25變頻器的主電路變頻器的主電路2

11、6 27 28M329 12330 31 SSDDMM LMMDSPPPPP21321233M331233M34 35變頻器的控制電路結(jié)構(gòu)變頻器的控制電路結(jié)構(gòu)362022-3-736主電路與控制電路主電路與控制電路372022-3-737M3電壓檢測泵升限制電流檢測溫度檢測電流檢測單片機(jī)顯示設(shè)定接口PWM發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路URUIR0R1R2RbVTbKR0R1RbR2主電路與控制電路主電路與控制電路二極管二極管整流器整流器 PWM逆變器逆變器 平波電路平波電路 限流電阻限流電阻 泵升限制電路泵升限制電路 38PWMPWM變壓變頻器的基本控制作用變壓變頻器的基本控制作用tff *ufu斜坡函數(shù)U

12、/ f 曲線脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電路工作頻工作頻率設(shè)定率設(shè)定升降速升降速時(shí)間設(shè)定時(shí)間設(shè)定電壓補(bǔ)償設(shè)定電壓補(bǔ)償設(shè)定PWM產(chǎn)生產(chǎn)生 PWMPWM變壓變頻器的基本控制作用變壓變頻器的基本控制作用 39PWMPWM脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，它把每一脈沖寬度均相等的脈

13、沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制電流的目的。 40變頻器基本工作原理變頻器基本工作原理41IGBTIGBT（絕緣柵（絕緣柵雙極型晶體管雙極型晶體管） IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。 GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。 IG

14、BT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。 42問題與思考：問題與思考： 3. 3. 簡單敘述變頻器的工作原理。簡單敘述變頻器的工作原理。 4. 4. 變頻器的主電路有哪幾部分？變頻器的主電路有哪幾部分？432022-3-743變頻器應(yīng)用中的三類負(fù)載變頻器應(yīng)用中的三類負(fù)載u恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載u恒功率負(fù)載u風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載 442022-3-744恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)

15、載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。 如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。 452022-3-745恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載 機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。 負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)楹戕D(zhuǎn)矩性質(zhì)。 462022-3-746風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載 在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的

16、阻力大致與速度n的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3次方成正比。 當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長過快，與速度的三次方成正比，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。 472022-3-747 PID PID控制的基本概念控制的基本概念 (1) PID調(diào)節(jié)的含義 PID調(diào)節(jié)的全稱是比例、積分、微分調(diào)節(jié)，是閉環(huán)控制中一種重要的調(diào)節(jié)手段，目的是使被控物理量迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于控制目標(biāo)。 (2) PID調(diào)節(jié)的控制信號 在實(shí)行PID調(diào)節(jié)時(shí)，必須至少有兩種控制信號: 目標(biāo)

17、信號； 反饋信號。482022-3-748 (1) 比例控制 (2) 積分與微分控制 (a) 積分控制 為了消除系統(tǒng)的振蕩，引入了積分環(huán)節(jié)，其目的是: 使給定信號XG的變化與乘積KP(XT-XF)對時(shí)間的積分成正比。 (b) 微分控制 微分控制是根據(jù)偏差變化率的大小，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間太長而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)。 P( P(比例比例) )、I( I(積分積分) )、D(D(微分微分) )的控制作用的控制作用492022-3-749P P、I I、D D功能應(yīng)用舉例功能應(yīng)用舉例風(fēng)機(jī)調(diào)速的恒溫控制風(fēng)機(jī)調(diào)速的恒溫控制 空調(diào)機(jī)產(chǎn)生的冷空氣，由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)通風(fēng)管道吹

18、入會議室，使會議室降溫，并要求保持恒溫狀態(tài)。 測溫電阻測溫電阻 溫度控制器溫度控制器 502022-3-750方案方案1 1：采用變頻器的：采用變頻器的PIDPID功能功能 電路構(gòu)成： 溫度控制器僅僅將測溫電阻的信號轉(zhuǎn)換成電流信號，作為變頻器的反饋信號，接至C1端。溫度控制的目標(biāo)信號由變頻器外接的電位器RP給定，從端子12輸入。溫度控制器的PID功能不用，或只用P功能，如圖所示。 工作特點(diǎn)： 因?yàn)楫?dāng)變頻器的PID功能有效時(shí)，其“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”功能將失效，電動(dòng)機(jī)的加、減速過程是由PID調(diào)節(jié)功能控制的，而鼓風(fēng)機(jī)的慣性較大。所以，在起動(dòng)過程中容易因過電流而跳閘。但在恒溫過程中，由于溫度本身

19、的變化比較緩慢，運(yùn)行是正常的。因此，須注意預(yù)置加速過程的“防跳閘”功能。512022-3-751方案方案2 2：由溫度控制器進(jìn)行：由溫度控制器進(jìn)行PIDPID調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 電路構(gòu)成： 因?yàn)闇囟瓤刂频哪繕?biāo)值以及P、I、D的具體設(shè)置，都通過溫度控制器TC的面板進(jìn)行給定。所以，溫度控制器TC輸出的電流信號將直接作為變頻器的頻率給定信號，如圖所示。 工作特點(diǎn)： 變頻器可根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)慣性大的特點(diǎn)來預(yù)置加、減速的時(shí)間和方式。但變頻器加、減速時(shí)間的加入，相當(dāng)于延長了積分時(shí)間。因此，溫度控制器的積分時(shí)間可以設(shè)置得短一些。52 實(shí)際應(yīng)用中，變頻器有哪三類主要負(fù)載？在控制實(shí)際應(yīng)用中，變頻器有哪三類主要負(fù)載？在控制恒轉(zhuǎn)矩

20、負(fù)載時(shí)變頻器要注意什么？恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)變頻器要注意什么？ 變頻器在應(yīng)用中的三類負(fù)載是：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載、風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。 53如何根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器？如何根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器？ 通用變頻器通常分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能

21、型U/f控制變頻器及矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制高性能型變頻器。變頻器類型要根據(jù)負(fù)載的要求來進(jìn)行選擇。 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，可以選擇普通功能型變頻器。 恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載可選擇高功能型U/f控制變頻器。 軋鋼、造紙、塑料薄膜加工線這一類對動(dòng)態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，則可以選矢量控制高性能變頻器。 542022-3-754變頻器起動(dòng)電機(jī)時(shí)，變頻器起動(dòng)電機(jī)時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣變化？其輸出轉(zhuǎn)矩會怎樣變化？ 我們常說：“電機(jī)在工頻電源供電時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)和加速沖擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些”。 如果用大的電壓和頻率起動(dòng)電機(jī)，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)沖擊（大的起動(dòng)電流）。而當(dāng)使用

22、變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要小于工頻電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)矩值。所以變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)起動(dòng)電流要小些。通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小些。 通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。 552022-3-755 通用變頻器的面板通用變頻器的面板 通用變頻器的控制面板又稱功能單元，指變頻器上有數(shù)字和畫面的顯示窗口及其按鍵部分。 主要功能：顯示頻率、電流、電壓；設(shè)定操作模式、操作命令、功能碼；讀取變頻器運(yùn)行信息和故障報(bào)警信息；監(jiān)視變頻器運(yùn)行；變頻器運(yùn)行參數(shù)的自整定；故障報(bào)警狀態(tài)復(fù)位。562022-

23、3-756變頻器的控制面板之一變頻器的控制面板之一 572022-3-757變頻器的控制面板之二變頻器的控制面板之二 582022-3-758變頻器的控制面板之三變頻器的控制面板之三 592022-3-759變頻器的控制面板之四變頻器的控制面板之四 602022-3-760變頻器的控制面板之五變頻器的控制面板之五 612022-3-761變頻器的控制面板之六變頻器的控制面板之六 626.2.2 6.2.2 變頻器的技術(shù)指標(biāo)變頻器的技術(shù)指標(biāo) 1變頻器的額定值 （1）輸入側(cè)的額定值（2）輸出側(cè)的額定值 2變頻器的頻率指標(biāo)（1）頻率范圍（2）頻率精度（3）頻率分辨率63 選擇使用MM440變頻器時(shí)，

24、需首先了解其技術(shù)規(guī)格。 MM440變頻器的主要性能特征有： （1）具有矢量控制性能。兩種矢量控制方式:無傳感器矢量控制；帶編碼器的矢量控制。 （2）具有U/f控制性能。磁通電流控制，改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性。 （3）具有快速電流限制功能，避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘。 （4）具有復(fù)合制動(dòng)功能，改善了制動(dòng)特性；具有內(nèi)置的制動(dòng)單元(僅限外形尺寸為AF型的MM440變頻器)。 （5）加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能:起始和結(jié)束段帶平滑圓??；起始和結(jié)束段不帶平滑圓弧。 （6）具有比例、積分和微分(PID)控制功能的閉環(huán)控制。MM440MM440變頻器的主要性能特征變頻器的主要性能特征64問題與

25、思考：問題與思考： 5. 5. 變頻器的主要負(fù)載有哪幾類？變頻器的主要負(fù)載有哪幾類？ 6. 6. 變頻器有哪些技術(shù)指標(biāo)？變頻器有哪些技術(shù)指標(biāo)？656.3 6.3 變頻器的使用變頻器的使用 6.3.1 6.3.1 通用變頻器的基本參數(shù)通用變頻器的基本參數(shù) （1）型號 （2）電壓級別 （3）最大適配電機(jī)功率 （4）額定輸出指標(biāo) （5）瞬時(shí)過載能力 （6）電源 （7）效率 （8）功率因數(shù) （9）變頻器的主要控制特性666.3.2 6.3.2 變頻器的選擇變頻器的選擇 容量選擇容量選擇 （）風(fēng)機(jī)、水泵：按說明書的配用電動(dòng)機(jī)容量選擇。 （）恒轉(zhuǎn)矩與恒功率負(fù)載：如運(yùn)行中經(jīng)常過載者，應(yīng)考慮加大變頻器的容量。

26、 型號選擇（專用者除外）型號選擇（專用者除外） （）對機(jī)械特性及調(diào)速范圍要求不高者，盡量采用一般通用系列。 （）對機(jī)械特性及調(diào)速范圍要求較高者，應(yīng)選用具有矢量控制功能的變頻器，一般情況下，盡量采用無反饋矢量控制即可。 （）對動(dòng)態(tài)響應(yīng)有較高要求者，選用有反饋矢量控制模式。 品牌選擇品牌選擇 （）一般情況下，盡量選用國產(chǎn)變頻器，有利于維修。 （）對于一旦發(fā)生故障，造成重大損失甚至可能對人生安全構(gòu)成威脅者，則應(yīng)選擇高品牌變頻器。 67 通用變頻器通常分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器及矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制高性能型變頻器。 變頻器類型要根據(jù)負(fù)載的要求

27、來進(jìn)行選擇。 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，可以選擇普通功能型變頻器。 恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載可選擇高功能型U/f控制變頻器。 軋鋼、造紙、塑料薄膜加工線這一類對動(dòng)態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，則可以選矢量控制高性能變頻器。1. 1.根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇變頻器68 （1）開環(huán)控制方式 開環(huán)控制方案結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，但調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性不高，可以滿足諸如風(fēng)機(jī)、水泵類對控制要求不高的負(fù)載要求。 （2）閉環(huán)控制方式 閉環(huán)控制方式一般采用帶PID控制器的U/f控制通用變頻器或有速度傳感器的矢量控制變頻器組成，適用于溫度、壓力、流量、速度、張力、位置、pH值等過程參數(shù)控制場合。 2. 2.根據(jù)系

28、統(tǒng)的控制方式選擇變頻器根據(jù)系統(tǒng)的控制方式選擇變頻器69 通用變頻器最適用于比較平穩(wěn)的負(fù)載，對于沖擊性負(fù)載一般不適用。 所選擇變頻器的類型與被控制的異步電機(jī)的參數(shù)匹配。 專用型變頻器的選擇， 對于專用機(jī)械設(shè)備，往往由于工藝過程的要求有一些特定的特性和要求，專用變頻器一般是充分考慮了這些要求并設(shè)置了一些專用功能，因此選用專用型變頻器容易滿足工藝要求。3. 3.選擇變頻器應(yīng)滿足的條件選擇變頻器應(yīng)滿足的條件70 基本原則。選擇變頻器時(shí)，應(yīng)以電機(jī)的額定電流和負(fù)載特性為依據(jù)，選擇變頻器的額定容量。 變頻器輸出端允許連接的電纜長度是有限制的，若要長電纜運(yùn)行，或控制幾臺電機(jī)，則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?變頻器用于控

29、制高速電機(jī)時(shí)，會產(chǎn)生較多的諧波，因此，選擇的變頻器的容量應(yīng)稍大一些。 在選型和使用變頻器前，應(yīng)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品樣本和使用說明書 。 4. 4.變頻器的選型依據(jù)和方法變頻器的選型依據(jù)和方法716.3.3 6.3.3 變頻器的故障顯示功能變頻器的故障顯示功能 1.“OC”過流報(bào)警故障2.“OV”過壓故障3.“UV”欠壓故障4.“OH”過熱故障5.“SC”短路故障6.“FU”快速熔斷故障（分組表述）726.3.4 6.3.4 變頻器的矢量控制變頻器的矢量控制 矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩

30、的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵(lì)磁電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。 73 PID PID控制的基本概念控制的基本概念 (1) PID調(diào)節(jié)的含義 PID調(diào)節(jié)的全稱是比例、積分、微分調(diào)節(jié)，是閉環(huán)控制中一種重要的調(diào)節(jié)手段，目的是使被控物理量迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于控制目標(biāo)。 (2) PID調(diào)節(jié)的控制信號 在實(shí)行PID調(diào)節(jié)時(shí)，必須至少有兩種控制信號: 目標(biāo)信號； 反饋信號。74 (1) 比例控制 (2) 積分與微分控制 (a) 積分控制 為了消除系統(tǒng)的振蕩，引入了

31、積分環(huán)節(jié)，其目的是: 使給定信號XG的變化與乘積KP(XT-XF)對時(shí)間的積分成正比。 (b) 微分控制 微分控制是根據(jù)偏差變化率的大小，提前給出一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作，從而縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間，克服了因積分時(shí)間太長而使恢復(fù)滯后的缺點(diǎn)。3. P(3. P(比例比例) )、I( I(積分積分) )、D(D(微分微分) )的控制作用的控制作用75P P、I I、D D功能應(yīng)用舉例功能應(yīng)用舉例風(fēng)機(jī)調(diào)速的恒溫控制風(fēng)機(jī)調(diào)速的恒溫控制 空調(diào)機(jī)產(chǎn)生的冷空氣，由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)通風(fēng)管道吹入會議室，使會議室降溫，并要求保持恒溫狀態(tài)。 測溫電阻測溫電阻 溫度控制器溫度控制器 76方案方案1 1：采用變頻器的：采用變頻器的PIDPI

32、D功能功能 電路構(gòu)成： 溫度控制器僅僅將測溫電阻的信號轉(zhuǎn)換成電流信號，作為變頻器的反饋信號，接至C1端。溫度控制的目標(biāo)信號由變頻器外接的電位器RP給定，從端子12輸入。溫度控制器的PID功能不用，或只用P功能，如圖所示。 工作特點(diǎn)： 因?yàn)楫?dāng)變頻器的PID功能有效時(shí)，其“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”功能將失效，電動(dòng)機(jī)的加、減速過程是由PID調(diào)節(jié)功能控制的，而鼓風(fēng)機(jī)的慣性較大。所以，在起動(dòng)過程中容易因過電流而跳閘。但在恒溫過程中，由于溫度本身的變化比較緩慢，運(yùn)行是正常的。因此，須注意預(yù)置加速過程的“防跳閘”功能。77方案方案2 2：由溫度控制器進(jìn)行：由溫度控制器進(jìn)行PIDPID調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 電路構(gòu)成： 因

33、為溫度控制的目標(biāo)值以及P、I、D的具體設(shè)置，都通過溫度控制器TC的面板進(jìn)行給定。所以，溫度控制器TC輸出的電流信號將直接作為變頻器的頻率給定信號，如圖所示。 工作特點(diǎn)： 變頻器可根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)慣性大的特點(diǎn)來預(yù)置加、減速的時(shí)間和方式。但變頻器加、減速時(shí)間的加入，相當(dāng)于延長了積分時(shí)間。因此，溫度控制器的積分時(shí)間可以設(shè)置得短一些。786.3.5 6.3.5 變頻器的變頻器的使用使用n確保變頻器已正確接地。n當(dāng)變頻器同主電源相連時(shí)不要拔掉主電源插頭、電動(dòng)機(jī)插頭或其它電源插頭。n防止用戶接觸供電電壓。n按照國家和地方法規(guī)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)。n默認(rèn)設(shè)置中包括電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)。n接地漏電電流大于 3.5 mA。n

34、OFF（關(guān)閉）鍵不是安全開關(guān)。它不能將變頻器與主電源斷開。79使用變頻器要重視散熱問題使用變頻器要重視散熱問題 改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法。如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問題就非常突出。 為防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率時(shí)必須同時(shí)改變電壓。 例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從220V改變到約100V。 如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真考慮散熱問題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。在變頻器工作時(shí)，流過變頻

35、器的電流很大, 變頻器產(chǎn)生的熱量也非常大，不能忽視其發(fā)熱所產(chǎn)生的影響。 80變頻器的發(fā)熱量變頻器的發(fā)熱量 通常，變頻器安裝在控制柜中。我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少. 可用以下公式估算: 發(fā)熱量的近似值 變頻器容量（KW）55 W 在這里, 如果變頻器容量是以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載為準(zhǔn)(過流能力150% 60s)，同時(shí)變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器, 并且也在柜子里, 這時(shí)發(fā)熱量會更大一些。 電抗器安裝在變頻器側(cè)面或側(cè)上方較好。這時(shí)可用估算: 變頻器容量（KW）60 W 因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多, 所以上式可以針對各品牌的產(chǎn)品。 如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 因此安裝位置

36、最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊。 81降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量 怎樣才能降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量呢? 當(dāng)變頻器安裝在控制柜中時(shí)，要考慮變頻器發(fā)熱的問題。根據(jù)機(jī)柜內(nèi)產(chǎn)生熱量值的增加，要適當(dāng)增加機(jī)柜尺寸。因此，要使控制機(jī)柜的尺寸盡量減小，就必須要使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量值盡可能地減少。 如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制柜的外面，將會使變頻器有70的發(fā)熱量釋放到控制柜的外面。由于大容量變頻器有很大的發(fā)熱量，所以對大容量變頻器更加有效。82降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量2 還可用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果也很好。

37、變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)，橫著放散熱會變差! 一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇。同時(shí)，建議在控制柜上出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇。進(jìn)風(fēng)口要加濾網(wǎng)以防止灰塵進(jìn)入控制柜。 注意控制柜和變頻器上的風(fēng)扇都是要的，不能誰替代誰。 83其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素 發(fā)熱和散熱能力：決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器輸出轉(zhuǎn)矩的能力。 載波頻率: 一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值。 降低載波頻率, 電機(jī)的電流不會受到影響。但元器件的發(fā)熱會減小。 海拔高度: 海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響。一般1000m以下可以不

38、考慮。 1000m以上每1000米降容5%就可以了。84關(guān)于散熱的問題關(guān)于散熱的問題 1.在海拔高于1000m的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档停虼藨?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，每增加1000m降容5%。 但由于設(shè)計(jì)中變頻器的負(fù)載能力和散熱能力一般比實(shí)際使用的要大， 所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在1500m的地方，但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。 85開關(guān)頻率開關(guān)頻率 2.開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自于IGBT（快速全控開關(guān)快速全控開關(guān)），IGBT的發(fā)熱集中在開和關(guān)的瞬間。 因此開關(guān)頻率高時(shí)自然變頻器的發(fā)熱量就變大。有的廠家宣稱降低開關(guān)頻率可以擴(kuò)容，就是這個(gè)道理

39、。 86問題與思考：問題與思考： 7. 7.什么是變頻器的矢量控制什么是變頻器的矢量控制 ？ 8.8.變頻器的變頻器的PIDPID調(diào)節(jié)控制是怎樣的？調(diào)節(jié)控制是怎樣的？87高壓警告高壓警告 當(dāng)變頻器與主電源接線時(shí)，其帶有危險(xiǎn)電壓。如果電動(dòng)機(jī)或變頻器安裝不當(dāng)，則可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至人身傷亡。因此，必須遵守變頻器手冊的說明以及國家和地方的安全規(guī)定。88使用變頻器一般警告使用變頻器一般警告 即使設(shè)備已斷開與主電源的連接，觸碰電氣部件也可能會導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。 此外還應(yīng)確保其它電壓輸入也已經(jīng)斷開（直流中間電路的連接）。 請注意，即使 LED 熄滅，直流回路上也可能存在高壓。 在接觸變頻器的任何可能帶電部分之

40、前，對于所有規(guī)格，請等待至少4分鐘的時(shí)間。 如果在特定設(shè)備的銘牌上規(guī)定了更短的等待時(shí)間，則以此時(shí)間為準(zhǔn)。89漏電電流漏電電流 變頻器的接地漏電電流超過3.5 mA時(shí)，根據(jù)要求，必須借助下述方式來增強(qiáng)保護(hù)性接地：橫截面積最小為10mm2的銅芯，或額外的 PE線，其橫截面積應(yīng)與主電源電纜相同，并且必須單獨(dú)連接。90避免意外啟動(dòng)避免意外啟動(dòng) 當(dāng)變頻器與主電源相連時(shí)，可以使用數(shù)字命令、總線命令、參考值或本地控制面板啟動(dòng)/停止電動(dòng)機(jī)。 為保證人身安全而必須避免意外啟動(dòng)時(shí)，請將變頻器與主電源斷開。 要避免意外啟動(dòng)，請始終先激活 OFF（關(guān)閉）鍵，然后再更改參數(shù)。91開始維修工作之前開始維修工作之前 1.

41、將變頻器與主電源以及外部直流電源（如果有的話）斷開。 2. 等待 4 分鐘，讓直流線路放電。 3. 斷開直流總線端子和制動(dòng)端子（如果有的話）。 4. 拆下電動(dòng)機(jī)電纜。92并排安裝注意事項(xiàng)并排安裝注意事項(xiàng) 變頻器可以與其他設(shè)備并排安裝。為了實(shí)現(xiàn)冷卻目的，其上方和下方都需要留出 100 mm 的間隙。 93如何連接電動(dòng)機(jī)如何連接電動(dòng)機(jī) 為符合 EMC 輻射規(guī)范，應(yīng)該使用屏蔽/鎧裝的電動(dòng)機(jī)電纜，并將此電纜同時(shí)連接到去耦板和電動(dòng)機(jī)的金屬機(jī)柜上。 為了減小噪音水平和漏電電流，應(yīng)該使用盡可能短的電動(dòng)機(jī)電纜。 所有類型的三相異步標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)都可以與變頻器相連。 小功率電動(dòng)機(jī)一般采用星型連接（230/400 V

42、，/Y)。大功率電動(dòng)機(jī)采用三角形接法連接（400/690 V，/Y）。 有關(guān)正確的連接和電壓，可參閱電動(dòng)機(jī)銘牌。 步驟 1：首先安裝接地電纜。 步驟 2：用星形或三角形接線法將電線連接至各個(gè)端子。94保護(hù)與功能保護(hù)與功能 通過監(jiān)測散熱片的溫度，可以確保變頻器在溫度過高時(shí)跳閘。 變頻器在電動(dòng)機(jī)端子 U、V 和 W 上有短路保護(hù)。 如果電動(dòng)機(jī)缺相，變頻器則會跳閘并發(fā)出警報(bào)。 如果主電源發(fā)生缺相，變頻器將跳閘或發(fā)出警告（取決于負(fù)載）。 對中間電路電壓的監(jiān)測確保變頻器在中間電路電壓過低或過高時(shí)會跳閘。 變頻器在電動(dòng)機(jī)端子 U、V 和 W 上有接地故障保護(hù)。95變頻器的制動(dòng)變頻器的制動(dòng) 制動(dòng)的概念：指電

43、能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)）,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速。 負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢能。 動(dòng)能(由速度和重量確定其大小）隨著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。 機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦熱能消耗掉。96變頻器的制動(dòng)變頻器的制動(dòng)2 對于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時(shí)會產(chǎn)生制動(dòng)過程. 由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)。這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗。 在提升類負(fù)載下降時(shí), 能量(勢能)也要返回到變頻器(或電源)側(cè)，進(jìn)行制動(dòng)。這種操作方法被稱作“再生制動(dòng)”，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng)。在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗

44、的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做“功率返回再生方法”。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要“能量回饋單元”選件。97怎樣提高制動(dòng)能力？怎樣提高制動(dòng)能力？ 為了用散熱來消耗再生功率，需要在變頻器側(cè)安裝制動(dòng)電阻。 為了改善制動(dòng)能力，不能期望靠增加變頻器的容量來解決問題。應(yīng)選用“制動(dòng)電阻”、“制動(dòng)單元”或“功率再生變換器”等選件來改善變頻器的制動(dòng)容量。 98變頻器的安裝要求變頻器的安裝要求 確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境對以下因素的要求：確認(rèn)變頻器的安裝環(huán)境對以下因素的要求： 1）工作溫度 2）環(huán)境溫度 3）腐蝕性氣體 4）振動(dòng)和沖擊 5）電磁波干擾 99變頻器的實(shí)際操作變頻器的實(shí)際操作 西門子西門子

45、MM440MM440變頻器變頻器的操作運(yùn)行方式的操作運(yùn)行方式 MICROMASTER440變頻器簡稱MM440變頻器，是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，本系列有多種型號供用戶選用，恒定轉(zhuǎn)矩(CT)控制方式額定功率范圍從l20W200kW，可變轉(zhuǎn)矩 (VT)控制方式可達(dá)到25OkW。 MM440變頻器系列如圖所示。100MM440MM440變頻器的接線圖變頻器的接線圖101 MM440變頻器在標(biāo)準(zhǔn)供貨方式時(shí)裝有狀態(tài)顯示板(SDP)，對于很多用戶來說，利用SDP和制造廠的缺省設(shè)置值，就可以使變頻器成功地投入運(yùn)行。 如果工廠的缺省設(shè)置值不適合用戶的設(shè)備情況，用戶可以利用基本操作板(BOP)或

46、高級操作板(AOP)修改參數(shù)。 （1）用狀態(tài)顯示屏 (SDP)進(jìn)行操作 SDP上有兩個(gè)LED指示燈，用于指示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。狀態(tài)顯示屏(SDP)如圖所示。MM440MM440變頻器的操作運(yùn)行方式變頻器的操作運(yùn)行方式 狀態(tài)顯示屏狀態(tài)顯示屏 (SDP) (SDP) 102接線端子和接線端子和操作面板操作面板 (BOP)(BOP)基本操作面板基本操作面板 (BOP) (BOP) 103基本操作面板基本操作面板 (BOP)(BOP)上的按鍵上的按鍵及其功能說明如表所示。及其功能說明如表所示。104105基本操作面板基本操作面板 (BOP)(BOP)上的按鍵上的按鍵及其功能說明如表所示。及其功能說明如

47、表所示。106高級操作面板高級操作面板 (AOP)(AOP)（3 3）用高級操作面板）用高級操作面板(AOP)(AOP)進(jìn)行操作進(jìn)行操作107變頻器修改參數(shù)的基本操作變頻器修改參數(shù)的基本操作108109問題與思考：問題與思考： 9. 9.怎樣提高變頻器的制動(dòng)能力？怎樣提高變頻器的制動(dòng)能力？ 10.10.對變頻器的安裝環(huán)境有哪些要求？對變頻器的安裝環(huán)境有哪些要求？110變頻器控制電機(jī)的基本操作變頻器控制電機(jī)的基本操作111電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置112設(shè)置面板操作控制參數(shù)設(shè)置面板操作控制參數(shù)113變頻器運(yùn)行操作變頻器運(yùn)行操作114PLCPLC與變頻器的通訊與變頻器的通訊 利用S7-200PL

48、C和MM440變頻器實(shí)現(xiàn)PLC對變頻器的通信控制，通過S7-200PLC與站號為1的變頻器通信來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 相關(guān)知識：相關(guān)知識： 一個(gè)PLC系統(tǒng)由三部分組成:中央單元、輸入/輸出模塊和編程單元。在一個(gè)由PLC和變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)中，PLC可提供控制信號 (如速度)和指令通斷信號(啟動(dòng)、停止、反向)給變頻器。115 1. 1. 開關(guān)指令信號的輸入開關(guān)指令信號的輸入 變頻器的輸入信號中包括對運(yùn)行/停止、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的開關(guān)型指令信號 (數(shù)字輸入信號)。PLC通常利用繼電器觸點(diǎn)或具有繼電器觸點(diǎn)開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與變頻器連接，獲取運(yùn)行狀態(tài)指令。 使用繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行

49、連接時(shí)，常因接觸不良而帶來誤動(dòng)作；使用晶體管進(jìn)行連接時(shí)，則需要考慮晶體管本身的電壓、電流容量等因素，保證系統(tǒng)的可靠性。 在設(shè)計(jì)變頻器的輸入信號電路時(shí)還應(yīng)該注意到，當(dāng)輸入信號電路連接不當(dāng)時(shí)有時(shí)也會造成變頻器的誤動(dòng)作。 PLCPLC與變頻器的連接與變頻器的連接116 變頻器中也存在一些數(shù)值型 (如頻率、電壓等)指令信號的輸入，可分為數(shù)字輸入和模擬輸入兩種。 數(shù)字輸入多采用變頻器面板上的鍵盤操作和串行接口來設(shè)定； 模擬輸入則通過接線端子由外部給定，通常是通過010V(或5V)的電壓信號或者0(或4)2OmA的電流信號輸入。 由于接口電路因輸入信號而異，故必須根據(jù)變頻器的輸入阻抗選擇PLC的輸出模塊。

50、 2. 2. 數(shù)值信號的輸入數(shù)值信號的輸入117 由于變頻器在運(yùn)行過程中會帶來較強(qiáng)的電磁干擾，為了保證PLC不因變頻器主電路的斷路器及開關(guān)器件等產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)故障，在將變頻器和PLC等上位機(jī)配合使用時(shí)還必須注意: （1) 對PLC本體按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地。此時(shí)，應(yīng)避免和變頻器使用共同的接地線，并在接地時(shí)盡可能使兩者分開。 （2) 當(dāng)電源條件不太好時(shí)，應(yīng)在PLC的電源模塊以及輸入/輸出模塊的電源線上接入噪聲濾波器和降低噪聲用的變壓器等。此外，如有必要在變頻器一側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)措施。 （3) 當(dāng)把變頻器和PLC安裝在同一操作柜中時(shí)，應(yīng)盡可能使與變頻器和PLC有關(guān)的電線分開。 （4) 通

51、過使用屏蔽線和雙絞線達(dá)到提高抗噪聲水平的目的。變頻器和變頻器和PLCPLC等上位機(jī)配合使用時(shí)的注意事項(xiàng)等上位機(jī)配合使用時(shí)的注意事項(xiàng)118 這種控制方式的硬件接線簡單，但需要增加通信用的接口模塊。且要求熟悉通信模塊的使用方法和設(shè)計(jì)通信程序。3 3PLCPLC通過通過485485通信接口控制變頻器通信接口控制變頻器119 西門子通用變頻器有兩種通信協(xié)議：USS協(xié)議和通過RS485接口的Profibus-DP協(xié)議。 如果使用Profibus-DP協(xié)議通信，必須使用Profibus-DP模塊CB15； 如果使用USS協(xié)議通信，可通過一個(gè)SUB-D插座連接，采用兩線制的RS485接口，以USS通信協(xié)議作

52、為現(xiàn)場監(jiān)控和調(diào)試協(xié)議，最多可連接31臺通用變頻器，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為19.2kbit/s，然后可用一個(gè)主站，如工業(yè)計(jì)算機(jī)或PLC進(jìn)行控制。 USS總線上的每臺通用變頻器都有一個(gè)從站號 (在參數(shù)中設(shè)定)，各站點(diǎn)由唯一的標(biāo)識碼識別，主站依靠它來識別每一臺通用變頻器。 西門子通用變頻器與西門子通用變頻器與PLCPLC的通信的通信120 PLC與變頻器連接時(shí)的所需要的設(shè)備、工具和材料有： MM440變頻器； S7-200PLC；通信適配器；通信電纜；三相交流電動(dòng)機(jī)；直流24V電源；接觸器；空氣斷路器；接線端子；電工工具；萬用表；按鈕；導(dǎo)線。PLCPLC與變頻器連接時(shí)的材料與變頻器連接時(shí)的材料121 1

53、.按電路圖接線 使用一根標(biāo)準(zhǔn)的Profibus電纜接在S7-2OOCPU通信口的1、3、8端上，電纜另一端是無插頭的，對應(yīng)的三根線分別接到變頻器的PE、29、30端子上，如圖所示。 S7-200的CPU最多可以接31個(gè)變頻器，每個(gè)變頻器要有唯一的站址，通過變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。PLCPLC與變頻器連接時(shí)的接線與變頻器連接時(shí)的接線122 （1）正確連接電路。 （2）確立通信方案。 西門子自動(dòng)化產(chǎn)品的小型變頻器與S7-20O的PLC之間的通信只能采用USS方式。 USS協(xié)議是傳動(dòng)產(chǎn)品 (變頻器等)通訊的一種協(xié)議，為主-從總線結(jié)構(gòu)。 總線上的每個(gè)傳動(dòng)裝置有一個(gè)從站號(在參數(shù)中設(shè)定)，主站(PC，西門

54、子PLC)依靠它識別每個(gè)傳動(dòng)裝置。S7-2OOPLC可以作為主站，用戶使用指令可以方便地實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。 S7-2OOPLC提供的USS協(xié)議指令為USS INIT和DRV_CTRL。見下表。 2. PLC2. PLC與變頻器連接時(shí)的操作步驟與變頻器連接時(shí)的操作步驟123 MM440 MM440與與S7-300CS7-300C的的DPDP通訊通訊1. 1. 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 本例中選用S7-300 CPU316-2DP作為PROFIBUS-DP 主站，連接一個(gè)MM440變頻器，連接多個(gè)MM440時(shí)與之相同。1246.4 6.4 變頻器控制電動(dòng)機(jī)的基本環(huán)節(jié)變頻器控制電動(dòng)機(jī)的基本環(huán)節(jié)

55、 6.4.1 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)/停止控制 電動(dòng)機(jī)單向啟動(dòng)/停止的變頻器控制是最基本的控制過程，控制電路如圖6-27所示。 （1）主電路 主電路采用QF空氣斷路器作為主電源的通斷控制，KM接觸器為變頻器的通斷開關(guān)。KM閉合，變頻器通電；KM斷開，變頻器斷電。 （2）控制線路 控制線路中SB1和SB2為變頻器的通、斷電按鈕。當(dāng)按下SB1，KM線圈通電，其觸點(diǎn)吸合，變頻器通電；按下SB2，KM線圈失電，觸點(diǎn)斷開，變頻器斷電。變頻器的啟動(dòng)由SB3控制，按下SB3，中間繼電器KA線圈得電吸合，其觸點(diǎn)將變頻器的STF與SD短路，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。1256.4.2 6.4.2 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 電

56、動(dòng)機(jī)的變頻器控制，可以由繼電器回路控制，也可以用PLC控制。 1繼電器控制1262 2PLCPLC控制控制 1276.4.3 6.4.3 電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 變頻器具有制動(dòng)功能，常用的制動(dòng)有電動(dòng)機(jī)帶抱閘制動(dòng)控制和電阻制動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)抱閘控制電路 128問題與思考：問題與思考： 11. PLC 11. PLC與變頻器連接時(shí)要注意哪些方面？與變頻器連接時(shí)要注意哪些方面？ 12. 12. 敘述敘述PLCPLC與變頻器連接時(shí)的操作步驟。與變頻器連接時(shí)的操作步驟。1296.5 6.5 變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用變頻器在生產(chǎn)中的應(yīng)用6.5.1 6.5.1 變頻器在造紙機(jī)上的應(yīng)用變頻器在造紙機(jī)上的應(yīng)

57、用 造紙?jiān)O(shè)備雖然種類繁多，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也各異，但從系統(tǒng)組成來造紙?jiān)O(shè)備雖然種類繁多，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也各異，但從系統(tǒng)組成來看都是由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾大部分組成的，各部分都看都是由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾大部分組成的，各部分都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 造紙工藝要求：設(shè)備傳動(dòng)時(shí)應(yīng)保證紙?jiān)诟鞑糠謧魉蜁r(shí)具有恒造紙工藝要求：設(shè)備傳動(dòng)時(shí)應(yīng)保證紙?jiān)诟鞑糠謧魉蜁r(shí)具有恒定的速度及恒定的張緊度。定的速度及恒定的張緊度。 目前造紙?jiān)O(shè)備實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的最佳控制方案是變頻調(diào)速。目前造紙?jiān)O(shè)備實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的最佳控制方案是變頻調(diào)速。130壓光輥及卷紙輥電路系統(tǒng)的組成壓光輥及卷紙輥電路系統(tǒng)的組成電路系統(tǒng)的組成電路系統(tǒng)的組成圖中僅畫出

58、壓光輥及卷紙輥電路，其他電路可依此畫出。圖中僅畫出壓光輥及卷紙輥電路，其他電路可依此畫出。1311 1光纜護(hù)套機(jī)概述光纜護(hù)套機(jī)概述 光纜護(hù)套機(jī)是通信光纜制造過程中的最后工序使用的設(shè)備，它的作用是在成纜后的纜芯上加綜合保護(hù)層，以保護(hù)纜芯不受外界機(jī)械、熱、化學(xué)及水分的影響。 設(shè)備的配置如圖6-6所示 。6.5.26.5.2變頻器在光纜護(hù)套機(jī)上的應(yīng)用變頻器在光纜護(hù)套機(jī)上的應(yīng)用13211纜芯放線架；纜芯放線架； 22放線張力舞蹈輪；放線張力舞蹈輪； 33軋紋機(jī)；軋紋機(jī)；44擠塑機(jī)；擠塑機(jī)； 55電氣控制柜；電氣控制柜； 66履帶式牽引機(jī)；履帶式牽引機(jī)； 77收線張力舞蹈輪；收線張力舞蹈輪； 88收線架

59、收線架圖圖6-6 6-6 光纜護(hù)套機(jī)主要設(shè)備配置簡圖光纜護(hù)套機(jī)主要設(shè)備配置簡圖 光纜護(hù)套機(jī)主要設(shè)備配置光纜護(hù)套機(jī)主要設(shè)備配置133 在控制系統(tǒng)中，放線、軋紋、擠塑、牽引、收線和排線電機(jī)均采用交流變頻電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器采用西門子的MM440系列變頻器，操作和生產(chǎn)工藝參數(shù)的顯示采用西門子的TP-070觸摸屏作為上位監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)、形象地顯示現(xiàn)場信號，并可以實(shí)時(shí)地對現(xiàn)場控制點(diǎn)進(jìn)行控制。 全線控制采用西門子的S7-226 PLC，外加模擬量輸入模塊EM231。為了提高設(shè)備的整體性能，采用S7-226 PLC的自由通信口分別與上位機(jī)TP-070和變頻器進(jìn)行通信。其中S7-226的端口0用于和MM440通信（U

60、SS4），端口1用于 和TP-070通信。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6-7所示。2. 2.系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成1346-7 6-7 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖觸摸屏觸摸屏 S7-226的端口0用于和MM440通信（USS4），端口1用于和TP-070通信。1356.5.3 MM4406.5.3 MM440變頻器在電梯上的運(yùn)用變頻器在電梯上的運(yùn)用 通過MM440變頻器在電梯上的運(yùn)用，來了解電梯舒適度概念，掌握變頻器的選用、控制電路設(shè)計(jì)及參數(shù)預(yù)置方法。 在典型的升降系統(tǒng)的轎廂控制中，要與“對重”相結(jié)合，系統(tǒng)表現(xiàn)為很大的慣性復(fù)雜系統(tǒng)。所以傳動(dòng)裝置必須有很大的啟動(dòng)力矩。 136控