變頻器1-5章復習及課堂測驗

1/36變頻技術應用第一章變頻調速基礎一、變頻調速的概念目標3變頻器：是利用電力電子器件把工頻電源變換成各種頻率的交流電源以實現(xiàn)電動機的變速運行的設備，是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。二、交流異步電動機的五種調速方式方法1方法2方法3改變異步電動機速度的方法：1、變極調速1、變頻調速1、轉子回路串電阻調速2、定子調壓調速3、串級調速改變磁極對數(shù)p改變轉差率s改變電源頻率f■（其中屬于有極調速的方法有：）4/36變頻技術應用第二章變頻器的類型及電力電子器件一、變頻器的分類序號分類方式變頻器類型1變流環(huán)節(jié)交-直-交變頻器交-交變頻器2濾波方式電壓型變頻器電流型變頻器3電壓的調制方式脈幅調制（PAM)變頻器脈寬調制（PWM)變頻器4控制方式U/f控制矢量控制（VC)直接轉矩控制5輸入電流的相數(shù)三進三出變頻器單進三出變頻器6用途通用變頻器低成本的簡易型高性能的多功能型專用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器高壓變頻器1、按變流環(huán)節(jié)分類1.1、1.2、2、按直流電路的濾波方式分類2.1、濾波方式：大電容直流電壓：波形平直，恒壓源交流電壓：矩形波或階梯波能量回饋：電容2.2、濾波方式：大電感直流電流：波形平穩(wěn)，恒流源交流電壓：正弦波能量回饋：電感3、按電壓的調制方式分類3.1、PAM方式：一種改變電壓源的電壓或電流源的電流的幅值進行輸出控制的方式。PWM方式：指變頻器輸出電壓的大小是通過改變輸出脈沖的占空比來實現(xiàn)的。3.2、4、按控制方式分類4.1、U/f控制☆對變頻器輸出的電壓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矩特性?！罨l以下可以實現(xiàn)恒轉矩調速，基頻以上可是實現(xiàn)恒功率調速?！钷D速開環(huán)控制；控制電路簡單，通用性強；經(jīng)濟性好；4.2、矢量控制（VC)☆根據(jù)交流電動機的動態(tài)數(shù)學模型，利用坐標變換的手段，將交流電動機的定子電流分解成磁場分量和轉矩分量電流，并分別加以控制?！钍噶靠刂品绞绞巩惒诫妱訖C的高性能成為可能?！钸m用于精密或快速控制領域。4.2、直接轉矩控制通過控制電動機的瞬時輸入電壓來控制電動機定子磁鏈的瞬時旋轉速度，改變它對轉子的瞬時轉差率，從而達到直接控制電動機輸出的目的。二、變頻器的主要功能新一代的變頻器除能完成電動機變頻器調速的基本功能外，還具有內置的可編程、參數(shù)辨識、通信及保護功能。2.1、自動加減速變頻器可實現(xiàn)最優(yōu)模糊加減速，它根據(jù)電動機的負載狀態(tài)而自動設定加減速的最短時間；或者在設定的最短加減時間內，將加速電流限制，將減速的直流過電壓控制在允許值以內。2.2、多段程序運行變頻器可以根據(jù)預設的速度值和運行時間執(zhí)行多段程序運行。2.3、節(jié)能自動選定輸出電壓，使電動機運行于最小電流狀態(tài)，從而使電動機運行損耗最低，其效率在原有節(jié)能基礎上再提高3%。2.4、電動機參數(shù)辨識第一次試運行時按規(guī)定程序自動辨識電動機參數(shù)。2.5、通信和反饋功能RS232/422/485通信接口2.6、控制功能轉矩提升、轉差補償、轉矩限定、直流制動、瞬時停電自動再啟動、轉矩矢量控制、PID控制等功能?？刂品绞竭x擇功能。2.7、保護和監(jiān)控功能過電流、過電壓、欠電壓、過熱、逆變器過熱、電動機過熱、通信出錯、CPU故障等。12/36變頻技術應用第三章變頻控制技術原理與實現(xiàn)一、變頻器的基本構成：由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)和逆變器）和控制電路組成。中間電路：功能：濾波、儲能（吸收電動機再生電能）。整流電路：功能：將交流電轉換為直流電?？刂齐娐罚哼\算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅動電路等功能：完成對逆變器的開關控制，對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能。逆變電路：功能：通過有規(guī)律地控制逆變器中主開關器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電。中間電路1、濾波電路變頻器的中間電路有濾波電路和制動電路整流后的電壓和電流含有頻率為電源頻率6倍的紋波（1）、電容濾波①一般采用電解電容，采用串并聯(lián)得到所需電壓值和電容量值②抑制浪涌電流方式，接入交流電抗、接入直流電抗、串聯(lián)充電電阻通常用大容量電容對整流電路輸出電壓進行濾波，稱為電容濾波。采用大電容濾波后再送給逆變器，這樣可使加在負載上的電壓值不受負載變動的影響，基本保持恒定。該變頻器電源類似電壓源，因而稱為電壓型變頻器。

圖3-8電壓型變頻器的電路框圖（2）、電感濾波采用大容量電感對整流電路輸出電流進行濾波，稱為電感濾波。由于經(jīng)電感濾波后加于逆變器的電流值穩(wěn)定不變，所以輸出電流基本不受負載的影響，電源外特性類似電流源，因而稱為電流型變頻器。2、制動電路（1）制動電路組成：由制動電阻和制動單元構成（2）制動電阻作用：吸收電動機再生電能（3）產(chǎn)生再生電能原因：n實＞n1變換后頻率（4）制動單元作用：控制流經(jīng)RB的放電電流（5）制動原理：當電動機發(fā)生再生制動時，使直流側濾波電容上的電壓升高，當該值超過設定值時，自動給VTB基極施加信號，使之導通，將RB與電容并聯(lián)，電容上的再生能量經(jīng)電阻消耗掉。利用設置在直流回路中的制動電阻吸收電動機的再生電能的方式稱為動力制動或再生制動。制動電路的設置方式

1）在中間直流電路中設法將再生能量處理掉，即在電容Cd的兩端并聯(lián)一條由能耗電阻R與功率開關（晶閘管或自關斷器件）相串聯(lián)的電路，如圖3-12所示。

2）在電路中設置再生反饋通路反并聯(lián)一組逆變橋，如圖3-13所示。此時，Cd的極性仍然不變，但可以借助于反并聯(lián)三相橋（工作在有源逆變狀態(tài)）改變方向使再生電能反饋到交流電網(wǎng)。該方法可用于大容量系統(tǒng)。

圖3-13反并聯(lián)一組逆變橋的制動電路3）還有一種直流制動方式，即異步電動機定子加直流的情況下，轉動著的轉子產(chǎn)生制動力矩，使電動機迅速停止。這種方式在變頻調速中也有應用，稱為“DC制動”，即由變頻器輸出直流的制動方式。當變頻器向異步電動機的定子通直流電時(逆變器某幾個器件連續(xù)導通)，異步電動機便進入能耗制動狀態(tài)。此時變頻器的輸出頻率為零，異步電動機的定子產(chǎn)生靜止的恒幅磁場，轉動著的轉子切割此磁場產(chǎn)生制動轉矩。二、變頻器的控制方式2.1U/f控制變頻器的控制方式：U／f控制、矢量控制、直接轉矩控制（1）什么是U/f控制？U/f控制是使變頻器的輸出在改變頻率的同時也改變電壓，通常是使U/f為常數(shù)，這樣可使電動機磁通保持一定，在較寬的調速范圍內，電動機的轉矩、效率、功率因數(shù)不下降。（2）為什么在變頻時還要變壓？電動機調速要考慮的一個重要因素：每極磁通量為額定值，并保持不變。電機學兩個關系式：

E1=4.44f1KN1N1ΦM≈U1T=CMΦMI2COSφ2f1:通入電動機定子的頻率KN1、CM:電磁常數(shù)ΦM：主磁通E1:定子繞組的感應電動勢U1:加到定子繞組上的電壓COSφ2：轉子的功率因數(shù)T:轉矩N1：電動機定子匝數(shù)I2:轉子的電流結論：要保持ΦM不變，則維持E1/f1不變或U1/f1不變?；綰/f控制線：電動機的輸出頻率從0Hz上升到基本頻率fBA時，滿足KU=Kf的U/f控制線稱為基本控制線。Ku=Ux/UmaxKf=fx/fBA結論：Ux/fx=Umax/fBA=常數(shù)正比例的直線當變頻器的運行頻率高于基本頻率時，變頻器的輸出電壓不再隨頻率的上升而上升。如圖中A點后的情況。通常轉折點A成為弱磁點。（3）基頻以下為恒轉矩調速，基頻以上為恒功率調速。（4）U/f控制存在的問題：U/f控制在整個調速范圍內并不能完全實現(xiàn)恒磁通控制。在頻率較低時，由于定子電壓降不能忽略，U不再近似等于E，從而即使U/f控制線為常數(shù)，而E/f不再近似為常數(shù)。而磁通的減小又引起轉矩的減小，甚至不能帶動負載。2.2轉矩提升“轉矩提升”功能是指在低速范圍內或因變頻器與電動機相距較遠而壓降較大的情況下，通過對輸出電壓做一些提升來補償因線路壓降和定子電阻上電壓降所引起的轉矩損失，從而改善電動機的輸出轉矩的功能。轉矩提升（轉矩補償、電壓補償）包括：1、全程補償（多見）2、低端補償

2.3矢量控制

矢量控制是通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及相位，用以維持電動機內部的磁通為設定值，產(chǎn)生所需的轉矩。它是從直流電動機的調速方法得到啟發(fā)，利用現(xiàn)代計算機技術解決了大量的計算技術，從而使得矢量控制方式得到了成功的實施，成為高性能的異步電動機控制方式。特點：動態(tài)響應快、調速范圍寬、低頻轉矩大、控制靈活等優(yōu)點。26/36變頻技術應用第四章變頻器的通用操作與優(yōu)化特性設置適用于MM440變頻器的操作面板1．MM440變頻器操作運行方式目標32、變頻器的頻率給定有哪幾種方式？（1）面板給定方式

（2）外部給定方式

外接模擬量給定

外接數(shù)字量給定

外接脈沖給定

通信給定

（3）輔助給定方式目標33、什么是頻率給定線？由模擬量進行外接頻率給定時，變頻器的給定信號x與對應的給定頻率fx之間的關系曲線fx=f(x)，稱為頻率給定線。1)起點為（x=0,fx=0)；終點為（X=Xmax,fx=fmax）2)線性變化5、基本頻率給定線的特點？在給定信號X從0增大到最大值Xmax的過程中，給定頻率fx線性地從0增大到最大頻率fmax的頻率給定線，稱為基本頻率給定線。4、什么是基本頻率給定線？目標36、死區(qū)的設置用模擬量給定信號進行正、反轉控制時，“0”速控制很難穩(wěn)定，在給定信號為“0”時，常常出現(xiàn)正轉相序與反轉相序的“反復切換”現(xiàn)象。為了防止這種“反復切換”現(xiàn)象，需要在“0”速附近設定一個死區(qū)Δx。P0761設置死區(qū)寬度。7、有效“0”的設置在給定信號為單極性的正、反轉控制方式中，萬一給定信號因電路接觸不良或其他原因而“丟失”，則變頻器的給定輸入端得到的信號為“0”，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D的最大頻率，電動機將從正常工作狀態(tài)轉入高速反轉狀態(tài)。8、有效“0”的實質？讓變頻器的實際最小給定信號不等于0（χmin≠0），而當給定信號x=0時，變頻器將輸出頻率降至0Hz。目標39、頻率給定線的調整原則？調整：頻率給定線的起點（給定信號為最小值時對應的頻率）頻率給定線的終點（給定信號為最大值時對應的頻率）10、頻率給定線的調整方式？兩種方式：（1）設置偏置頻率和頻率增益方式（2）設置坐標方式11、變頻器的優(yōu)化特性設置1、節(jié)能特性2、PID控制特性3、自動電壓調整特性4、瞬間停電再起動特性5、電動機參數(shù)的自動調整6、變頻器和工頻電源的切換7、變頻器的保護功能1、過電流保護2、電動機過載保護3、過電壓保護4、欠電壓保護和瞬間停電處理2s以內目標3例1、某用戶要求，當模擬給定信號為1-5V時，變頻器的輸出頻率為0-50Hz。試確定頻率給定線。參數(shù)設置：分析：1V-0Hz5V-50Hz起點坐標：P0757=1VP0758=0%終點坐標：P0759=5VP0760=100%目標3例2、某用戶要求，當模擬給定信號為2-10V時，變頻器的輸出頻率為-50-+50Hz，帶有中心為“0”且寬度為0.2V的死區(qū)。試確定頻率給定線。參數(shù)設置：分析：2V--50Hz10V-+50Hz起點坐標：P0757=2VP0758=-100%終點坐標：P0759=10VP0760=100%死區(qū)電壓：P0761=0.1V目標3項目五變頻器的多段速運行操作練習1、某控制器的輸出信號為2-8V，要求變頻器的對應頻率是0-50Hz，如何處理？練習2、某變頻器采用電位器給定方式，用戶要求：當外接電位器從“0”位旋轉到底（給定信號為10V）時，輸出頻率范圍為0-30Hz，如何處理？練習3、某控制器的輸出信號為2-8V，要求變頻器的對應頻率是0-50Hz，應對變頻器進行哪些參數(shù)的設置？第四章變頻器的通用操作與優(yōu)化特性設置1、變頻器的操作運行方式2、變頻器的給定功能3、變頻器的優(yōu)化特性設置SDPBOPAOP面板給定外部給定輔助給定外接模擬量外接數(shù)字量外接脈沖通信給定頻率給定線基本頻率給定線死區(qū)、有效“0”的設置頻率給定線的調整方式直接坐標預置預置上下限值偏置頻率和頻率增益坐標節(jié)能PID自動電壓調整瞬間停電再起動電動機參數(shù)的自動調整變頻器和工頻電源的切換變頻器的保護功能過電流保護電動機過載保護過電壓保護欠電壓保護和瞬間停電處理37/36變頻技術應用第五章變頻器的基本運行項目1．MM440參數(shù)分類：2、返回參數(shù)設置初始位置（r0000）有哪兩種方法

？1、利用鍵，調到參數(shù)設置初始位置（r0000）；2、用功能鍵的跳轉功能，直接回到設置初始位置（r0000）。項目一變頻器鍵盤面板的基本操作目標33、變頻調試過程中，發(fā)現(xiàn)參數(shù)非?；靵y，怎么辦

？在變頻器停車狀態(tài)下，將變頻器參數(shù)恢復為工廠的默認值。步驟如下：1、設置參數(shù)P0010=30；2、設置參數(shù)P0970=1。此時，LCD屏顯示“BUSY”，開始復位。此過程大約需要3分鐘。項目一變頻器鍵盤面板的基本操作目標34、變頻調試過程中，會出現(xiàn)要設置的參數(shù)找不到的現(xiàn)象。試分析原因，并指出解決方案。1、參數(shù)過濾器設置有誤；設置P0004=0（所有參數(shù)）；2、用戶訪問級設置有誤；設置P0003=3（專家級）；3、調試參數(shù)過濾器設置有誤；設置P0010=0（準備）；項目一變頻器鍵盤面板的基本操作目標35、變頻調試之前，首先要設置電動機參數(shù)，請問如何提高參數(shù)設置效率

？1、利用參數(shù)過濾器，設置P0004=3；2、利用快速調試，設置P0010=1項目一變頻器鍵盤面板的基本操作項目一變頻器鍵盤面板的基本操作

分析：P0010=30P0970=1

參數(shù)解釋：1、P0010調試參數(shù)過濾器

0：準備1：快速調試2：變頻器29：下載30：工廠的設定值2、P0970工廠復位

0：禁止復位1：參數(shù)復位

操作步驟：

現(xiàn)象：6、參數(shù)復位過程

？項目一變頻器鍵盤面板的基本操作7、變頻器的頻率參數(shù)（1）、給定頻率（P1040)：用戶根據(jù)生產(chǎn)工藝的需求所設定的輸出頻率。設置方法：MOP外部給定（2）、輸出頻率：變頻器的實際輸出的頻率，也就是整個拖動系統(tǒng)的運行頻率。（3）、基準頻率也叫基本頻率，用fB表示。一般地，fB=fN(額定頻率）基準電壓：輸出頻率達到基準頻率時變頻器的輸出電壓，通常等于電動機的額定電壓UN。項目一變頻器鍵盤面板的基本操作（4）、上限頻率(P1082）和下限頻率（P1080）：指變頻器輸出的最高、最低頻率，常用fH和fL來表示。（5）、跳躍頻率（P1091和P1101）：也叫回避頻率，是指不允許變頻器連續(xù)輸出的頻率，用fJ來表示。（6）、點動頻率（P1058和P1059）：點動頻率是指變頻器在點動時的給定頻率。項目一變頻器鍵盤面板的基本操作知識拓展：變頻器的頻率參數(shù)跳躍頻率：項目一變頻器鍵盤面板的基本操作8、電動機上、下限頻率的設定與運行

試驗數(shù)據(jù)表：最高頻率最低頻率給定頻率輸出頻率P1082P1080P104060045600206007060080結論：項目一變頻器鍵盤面板的基本操作9、變頻器跳躍頻率的設定與運行

試驗數(shù)據(jù)表：跳躍頻率頻帶寬度給定頻率輸出頻率P1091P1101P104020210202202023020240結論：項目二變頻器的起、制動與快速調速程序的運行一、變頻器調試過程通常一臺新的MM440變頻器一般需要經(jīng)過如下三個步驟進行調試：參數(shù)復位快速調試功能調試參數(shù)復位：是將變頻器參數(shù)恢復到出廠狀態(tài)下的默認值的操作。一般在變頻器出廠和參數(shù)出現(xiàn)混亂的時候進行此操作?？焖僬{試：需要用戶輸入電機相關的參數(shù)和一些基本驅動控制參數(shù)，使變頻器可以良好的驅動電機運轉。一般在復位操作后，或者更換電機后需要進行此操作。功能調試：指用戶按照具體生產(chǎn)工藝的需要進行的設置操作。這一部分的調試工作比較復雜，常常需要在現(xiàn)場多次調試。項目二變頻器的起、制動與快速調速程序的運行二、變頻器的快速調試1、快速調試定義：指通過設置電機參數(shù)和變頻器的命令源及頻率給定源，從而達到簡單快速運轉電機的一種操作模式。2、快速調試內容：（1）、電機參數(shù)電機額定參數(shù)(根據(jù)電機銘牌輸入)電機起、制動參數(shù)（2）、變頻器參數(shù)P0700P1000項目二變頻器的起、制動與快速調速程序的運行三、變頻器的起、制動1、加、減速模式：（1）線性方式（2）S形方式(3)半S形方式2、變頻器停機方式（1）減速停機：按預置的減速時間和減速方式停機。減速過程中，電動機容易處于再生制動狀態(tài)。（2）自由停機（慣性停機）變頻器通過停止輸出（電動機斷電）來停機。（3）在低頻狀態(tài)下短暫運行后停機一、變頻器的外端子控制電動機正反轉運行目標3項目三變頻器的外端子控制變頻器的運行要求：

1、變頻器與電動機正確連接；

2、控制要求：SB1電動機正向運行給定頻率：50Hz

SB2電動機反向運行給定頻率：50Hz

SB3電動機正向點動運行點動頻率：10Hz

SB4電動機反向點動運行點動頻率：20Hz

3、畫出接線圖，并寫出主要參數(shù)。二、變頻器的外端子控制電動機轉速目標3項目三變頻器的外端子控制變頻器的運行要求：

1、變頻器與電動機正確連接；

2、控制要求：

SB1電動機正向運行頻率由模擬端口1所接電位器調節(jié)

SB2電動機反向運行頻率由模擬端口1所接電位器調節(jié)

SB3電動機正向點動運行點動頻率：10Hz

SB4電動機反向點動運行點動頻率：20Hz

3、畫出接線圖，并寫出主要參數(shù)。變頻器運行方式小結項目四變頻器的組合運行操作BOP外端子起、停

頻率P0700=1P0700=２P1000=1P1000=２目標31、什么是變頻器的組合運行操作？組合運行操作是應用和共同控制變頻器運行的一種方法。參數(shù)單元（BOP面板）外部接線項目四變頻器的組合運行操作目標32、變頻器的組合運行操作包括哪兩種具體形式？一種是參數(shù)單元控制電機的起停，外部接線控制電機的運行頻率；另一種是參數(shù)單元控制電機的運行頻率，外部接線控制電機的起停。項目四變頻器的組合運行操作目標3多段固定頻率控制原理項目五變頻器的多段速運行操作1、MM440變頻器的6個數(shù)字輸入端口5、6、7、8、16、17可通過相應的參數(shù)P0701～P0706設置，實現(xiàn)多段固定頻率控制。4、在多頻段控制中，電動機轉速方向可以由P1001～P1015參數(shù)所設置頻率的正負決定。3、每一段的頻率可分別由P1001～P1015參數(shù)設置，最多可實現(xiàn)15頻段控制。2、實現(xiàn)多段固定頻率可有三種方法：P0701~P0706參數(shù)值：15、16、17目標3項目五變頻器的多段速運行操作1、直接選擇（P0701-P0706=15)

端子編號對應參數(shù)對應頻率設置說明5P0701P10011、頻率給定源P1000必須設定為3。2、當多個選擇同時激活時，選定的頻率是它們的總和。6P0702P10027P0703P10038P0704P100416P0705P100517P0706P10062、直接選擇+ON命令（P0701-P0706=16)

數(shù)字量輸入既選擇固定頻率，又具備起動功能。目標3項目五變頻器的多段速運行操作3.二進制編碼（P0701-P0704=17）注意1：參與二進制編碼的DI端口從DIN1開始連續(xù)使用。注意2：DIN1是二進制數(shù)據(jù)中的低位。目標33段固定頻率控制項目五變頻器的多段速運行操作要求：（1）SB1、SB2、SB3、SB4實現(xiàn)3段固定頻率控制，頻率分別為10、25、50Hz。

（2）用三種方法來實現(xiàn)。畫出接線圖，并寫出主要參數(shù)。

目標3多段固定頻率控制原理-練習項目五變頻器的多段速運行操作冰箱有冷藏、保鮮、冷凍三種狀態(tài)。如果超出溫度范圍，溫度傳感器SB1、SB2、SB3的觸點會產(chǎn)生動作，電機將分別以25、35、45Hz轉速運轉。如何實現(xiàn)？（三種方法）目標37段固定頻率控制項目五變頻器的多段速運行操作要求：（1）SB1、SB2、SB3實現(xiàn)7段固定頻率控制，頻率分別為10、25、50、30、-10、-20、-50Hz。

（2）SB4控制電動機正轉。畫出接線圖，并寫出主要參數(shù)。

引申：如果其中的某個端口出現(xiàn)故障，如何實現(xiàn)7段速？目標3項