變頻器PLC應(yīng)用技術(shù)4-1

變頻器應(yīng)用技術(shù)主講任元吉廣州城建職業(yè)學(xué)院第4章變頻器常用控制電路4.1變頻器的外接主電路4.1.1外接主電路的接線

LAC1——電源側(cè)交流電抗器。Zl——進(jìn)線側(cè)無(wú)線電干擾抑制電抗器。LDC——直流電抗器。RB——制動(dòng)電阻。PW——制動(dòng)單元。LAC2——輸出側(cè)交流電抗器Z2——輸出側(cè)無(wú)線電干擾抑制電抗器

4.1.2外接主電路主要電器的功能和選擇1.低壓斷路器QF（1）主要作用低壓斷路器QF主要有兩個(gè)作用：一是隔離作用，當(dāng)變頻器需要檢修時(shí)，或者因某種原因而長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，將QF切斷，使變頻器與電源隔離；二是保護(hù)作用，當(dāng)變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時(shí)，進(jìn)行保護(hù)。（2）選用原則由于：①變頻器在剛接通電源的瞬間，對(duì)電容器的充電電流可高達(dá)額定電流的2～3倍。②變頻器的進(jìn)線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^(guò)額定電流。③變頻器允許的過(guò)載能力為150％、1min。所以，為了避免誤動(dòng)作，低壓斷路器的額定電流IQN≥（1.3～1.4）IN，其中IN為變頻器的額定電流。2.接觸器KM

（1）主要作用①可通過(guò)按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電。②變頻器發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)切斷電源。注意，請(qǐng)不要用接觸器起動(dòng)和停止變頻器，這樣將降低變頻器的壽命。（2）選擇原則由于接觸器自身并無(wú)保護(hù)功能，不存在誤動(dòng)作的問(wèn)題，故選擇原則是，主觸點(diǎn)的額定電流IKN≥IN。3.輸出接觸器變頻器的輸出端一般不接接觸器。如由于某種需要而接人時(shí)，如工頻切換電路圖4.2所示的KM2，則因?yàn)殡娏髦泻休^強(qiáng)的諧波成分，故變頻器的主觸點(diǎn)的額定電流IKN≥1.5IMN。其中IMN是電動(dòng)機(jī)的額定電流。圖4.2工頻切換主電路4.制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元YB

（1）主要作用電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過(guò)程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升（該電壓通常稱(chēng)為泵升電壓），甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻RB就是用來(lái)消耗這部分能量的。制動(dòng)單元YB是由GTR或IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是當(dāng)直流回路的電壓UD超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)，接通耗能電路，使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻RB釋放能量。

（2）制動(dòng)電阻的連接一般每個(gè)變頻器制造廠家都會(huì)為變頻器提供合適的制動(dòng)單元，稱(chēng)為獨(dú)立選件單元。①連接專(zhuān)用外接制動(dòng)電阻（選件）。內(nèi)置制動(dòng)電阻是連接在P和PR端子上。當(dāng)內(nèi)置制動(dòng)電阻在頻繁地制動(dòng)時(shí)，由于散熱能力不足，需要安裝外接制動(dòng)電阻（選件）替代內(nèi)置制動(dòng)電阻。

②連接FR-BU制動(dòng)單元（選件）如圖4.3所示，為了提高減速時(shí)的制動(dòng)能力，連接FR-BU制動(dòng)單元選件。注意：連接時(shí)應(yīng)使變頻器端子（P、N）與FR-BU制動(dòng)單元的端子的記號(hào)相同。（接錯(cuò)時(shí)會(huì)損壞變頻器）。另外，對(duì)7.5kW以下型號(hào)的變頻器，請(qǐng)拆下PR-PX間的短路片。圖4.3制動(dòng)單元的接線4.2變頻器的起?？刂齐娐穲D4.4變頻器起?？刂齐娐吩趫D4.4中，接觸器KM控制變頻器接通或斷開(kāi)電源，中間繼電器KA控制變頻器起動(dòng)或停止。通過(guò)接觸器KM的按鈕SB1可以使變頻器運(yùn)行或停止，但是，電源接通時(shí)所選擇的瞬間電流會(huì)縮短變頻器的使用壽命（開(kāi)關(guān)壽命為100萬(wàn)次左右），因此要盡量減少頻繁地起動(dòng)和停止?？梢酝ㄟ^(guò)變頻器起動(dòng)控制用端子（STF，STR）來(lái)使變頻器運(yùn)行或停止，此時(shí)應(yīng)設(shè)定Pr.79＝2（外部操作模式）。在圖4.6中，只有當(dāng)接觸器接通電源后，KM的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)按下變頻器起動(dòng)按鈕SB3，中間繼電器線圈KA才會(huì)得電并自鎖，KA的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通變頻器的STR或STF端子，變頻器開(kāi)始運(yùn)行。

在KA線圈電路中串聯(lián)KM的常開(kāi)觸點(diǎn)，是保證KM未吸合前，繼電器KA線圈不得電，從而防止先接通KA的誤動(dòng)作。而當(dāng)KA接通時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合使停止按鈕SB2失去作用，從而保證了只有在電動(dòng)機(jī)先停機(jī)的情況下，才能使變頻器切斷電源。在圖4.4所示的控制電路中，串入了報(bào)警輸出端子B-C的常閉觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)變頻器發(fā)生故障而報(bào)警時(shí)，B-C觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM和KA線圈失電，將變頻器的電源切斷。1.將控制回路的電源端子R1、S1接到變頻器主觸點(diǎn)之前在變頻器的保護(hù)回路動(dòng)作后，需要保持異常信號(hào)的輸出時(shí)，請(qǐng)將控制回路的電源端子L11、L21連接到KM的一次側(cè)。2.改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如果電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反了，可以不必更換電動(dòng)機(jī)的接線，而通過(guò)以下方法來(lái)更正：（1）繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)KA由正轉(zhuǎn)端子STF接到反轉(zhuǎn)端子STR上。（2）接至STF端子上的接線不變，而通過(guò)功能預(yù)置來(lái)改變旋轉(zhuǎn)方向。例如三菱FR-S540變頻器就可以通過(guò)將Pr.7的設(shè)定值變?yōu)?來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.變頻器電源側(cè)接接觸器的原因當(dāng)變頻器通過(guò)外接信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)，一般不推薦由接觸器KM來(lái)直接控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止。這是因?yàn)椋海?）控制電路的電源在尚未充電至正常電壓之前，其工作狀況有可能出現(xiàn)紊亂。盡管近代的變頻器對(duì)此已經(jīng)作了處理，但所作的處理仍須由控制電路來(lái)完成。因此，其準(zhǔn)確性和可靠性難以得到充分的保證。（2）通過(guò)接觸器KM切斷電源時(shí)，變頻器已經(jīng)不工作了，電動(dòng)機(jī)將處于自由制動(dòng)狀態(tài)，不能按預(yù)置的減速時(shí)間來(lái)停機(jī)。（3）變頻器在剛接通電源的瞬間，充電電流是很大的，會(huì)構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)的干擾。因此，應(yīng)將變頻器接通電源的次數(shù)降低到最少程度。4.3變頻器正反轉(zhuǎn)控制電路圖4.5繼電器控制的變頻器正反轉(zhuǎn)電路按鈕SB1、SB2用于控制接觸器KM，從而控制變頻器接通或切斷電源；按鈕SB3、SB4用于控制正轉(zhuǎn)繼電器KAl，從而控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行；按鈕SB5、SB4用于控制反轉(zhuǎn)繼電器KA2，從而控制電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)運(yùn)行；在KA1和KA2線圈電路中串入KM的常開(kāi)觸點(diǎn)，是為了實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)運(yùn)行只有在接觸器KM已經(jīng)動(dòng)作、變頻器已經(jīng)通電的狀態(tài)下才能進(jìn)行。在SB2按鈕兩端并聯(lián)繼電器KA1、KA2的常開(kāi)觸點(diǎn)用以防止電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下通過(guò)KM直接停機(jī)。p116p116p118p1184.4變頻器的外接兩地控制電路1.電位器控制如圖4.6所示，當(dāng)三位選擇開(kāi)關(guān)SA合至A時(shí)，由電位器RPA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)SA合至B時(shí)，由電位器RPB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。變頻器起動(dòng)端子STF一直閉合。

圖4.6電位器實(shí)現(xiàn)的兩地控制電路當(dāng)三位選擇開(kāi)關(guān)SA合至A時(shí)，由電位器RPA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)SA合至B時(shí)，由電位器RPB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速2.升降速端子控制

為了克服電位器控制缺點(diǎn)，采用變頻器中的升、降速端子進(jìn)行兩地控制，如圖4.7所示。SB3和SB4是A地的升、降速按鈕；SB5和SB6是B地的升、降速按鈕。首先通過(guò)參數(shù)預(yù)置使變頻器的RH和RM端子具有升降速調(diào)節(jié)功能：Pr.79＝2（外部操作模式）；Pr.59=1（使“遙控方式”有效）；Pr.182＝2（在遙控方式中，使RH端子具有升速能）；Pr.181＝1（在遙控方式中，使RM端子具有降速功能）。

只要“遙控方式”有效，通過(guò)RH和RM端子的通斷就可以實(shí)現(xiàn)變頻器的升降速，而不用電位器來(lái)完成。在A地按下SB3或在B地按下SB5按鈕，RH端子接通，頻率上升，松開(kāi)按鈕，則頻率保持，即具有記憶功能；在A地按下SB5或在B地按下SB6按鈕，RM端子接通，頻率下降，松開(kāi)按鈕，則頻率保持。從而在異地控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都是在原有的基礎(chǔ)上升降的，很好地實(shí)現(xiàn)了兩地控制時(shí)速度的銜接。圖4.7升降速端子實(shí)現(xiàn)的兩地控制電路SB3和SB4是A地的升、降速按鈕；SB5和SB6是B地的升、降速按鈕。4.5繼電器控制的工頻切換電路1.控制要求有些變頻器內(nèi)部不具備工頻與變頻的自動(dòng)切換功能，欲實(shí)現(xiàn)該功能，可以利用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1）用戶(hù)可根據(jù)工作需要選擇“工頻運(yùn)行”或“變頻運(yùn)行”。（2）在“變頻運(yùn)行”時(shí)，一旦變頻器因故障而跳閘時(shí)，可自動(dòng)切換為“工頻運(yùn)行”方式，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。2.繼電器控制電路如圖4.8所示，接觸器KMl用于將電源接至變頻器的輸入端，KM2用于將變頻器的輸出端接至電動(dòng)機(jī)，KM3用于將工頻電源直接接至電動(dòng)機(jī)，熱繼電器FR用于工頻運(yùn)行時(shí)的過(guò)載保護(hù)。在圖4.8中，接觸器KM2和KM3絕對(duì)不允許同時(shí)接通，互相間必須有可靠的互鎖。否則，變頻器的輸出端子U、V、W直接接電源而燒壞。4.6PLC控制的變頻器起停電路1.設(shè)計(jì)思路采用PLC控制變頻器起停運(yùn)行時(shí)，首先根據(jù)控制要求，確定PLC的輸入輸出，并給這些輸入輸出分配地址。這里的PLC采用三菱FX2N-48MR繼電器輸出型PLC，變頻器采用三菱FR-A540變頻器，其起?？刂频腎/O分配如表4.1所示。輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X0SB1接通電源按鈕Y0KM接通KMX1SB2切斷電源按鈕Y1STF-SD變頻器起動(dòng)X2SB3變頻器起動(dòng)Y4HL2電源指示X3SB4變頻器停止Y5HL2運(yùn)行指示X4A-C報(bào)警信號(hào)Y6HL3報(bào)警指示圖4.9變頻器起?？刂齐娐?.參數(shù)設(shè)置由于變頻器采用外部操作模式，所以設(shè)定Pr.79＝2。3.程序設(shè)計(jì)4.7PLC控制的變頻器多段速電路1.設(shè)計(jì)思想如圖4.11所示，用按鈕X0（SB）控制變頻器的電源接通或斷開(kāi)（即KM吸合或斷開(kāi)），用X10（SB1）控制變頻器的起動(dòng)和停止（即STF端子閉合與否），這里每組的起動(dòng)和停止都只用一個(gè)按鈕，利用PLC中ALT（交替）指令實(shí)現(xiàn)單按鈕起?？刂啤A1～SA7是速度選擇開(kāi)關(guān)，此種開(kāi)關(guān)保證這7個(gè)輸入中不可能兩個(gè)同時(shí)為ON。PLC的輸出Y0接變頻器的正轉(zhuǎn)端子STR，控制變頻器的起動(dòng)和停止。PLC的輸出Y1、Y2、Y3分別接轉(zhuǎn)速選擇端子RH、RM、RL，通過(guò)PLC的程序?qū)崿F(xiàn)三個(gè)端子的不同組合，從而使變頻器選擇不同的速度運(yùn)行。圖4.11PLC控制的變頻器多段速電路2.參數(shù)設(shè)置必須設(shè)置以下參數(shù)：Pr.79＝3（組合操作模式）；Pr.7＝2s（加速時(shí)間）；Pr.8＝2s（減速時(shí)間）；各段速度：Pr.4＝16Hz，Pr.5＝20Hz，Pr.6＝25Hz，Pr.24＝30Hz，Pr.25＝35Hz，Pr.26＝40Hz，Pr.27＝45Hz。3.程序設(shè)計(jì)圖4.127段速控制程序4.8基于PLC的工頻切換電路1.設(shè)計(jì)思想根據(jù)控制要求，確定工頻切換系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)，并給出I/O分配地址，如表4.3所示。

輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X0SB1起動(dòng)Y0KA起動(dòng)變頻器X1SB2停止Y1KM1變頻控制X2SA1工頻選擇Y2KM2變頻控制X3SA2變頻選擇Y3KM3工頻控制X4B-C報(bào)警信號(hào)Y4HL和HA報(bào)警指示X5A-C報(bào)警信號(hào)X6SB3變頻起動(dòng)X7