安川變頻器培訓二：應用技術安川課件

變頻控制技術劉飛2011.1.12工作原理基本操作簡易程序模式自學習模式高級程序模式——基本曲線設定高級程序模式——S形曲線設定高級程序模式——多段速設定任務、變頻器的認識與基本操作變頻器是什么？●

將商用交流電源通過整流回路變換成直流，●

將變換后的直流經過逆變回路變換成電壓、頻率可調節(jié)的交流電，將變換后的直流經過逆變回路變換成電壓、頻率可調節(jié)的交流電，

利用交流異步三相電動機的轉速與頻率成正比的特點，通過改變電源的頻率和幅度以達到改變電機轉速的目的?！糇冾l器的基本構成整流部分商用電源逆變部分ＩＭ平波電容＋馬達◆變頻器的電壓波形變化整流逆變直流電壓電源電壓輸出電壓輸出電壓的平均值是正弦波正弦波ＰＷＭ（脈寬調制）控制方式變頻器的控制對象——三相異步電動機

三相異步電動機主要由定子、轉子、轉軸組成，當在定子繞組上加上三相交流電壓時，將會產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場的速度由加在定子繞組上的三相交流電壓的頻率所決定。位于該磁場中的轉子繞組，將切割旋轉磁場的磁力線，根據電磁感應原理，在轉子繞組中將產生感應電動勢和感應電流，感應電流與旋轉磁場的磁通互相作用而產生電磁力，即轉矩。轉子及轉軸將沿著與旋轉磁場相同的方向旋轉。任意改變三相定子繞組的兩個電壓相位，即可使磁場旋轉的方向發(fā)生改變，電動機的轉向也將隨之變化，即可逆控制。旋轉磁場的轉速稱為同步轉速，同步轉速是根據電動機的極數和電源頻率來決定的。由于需要有轉矩輸出，電動機的實際轉速總是落后于同步轉速，它們之間的差值稱為轉差率。Ｎ＝１２０×ｆＰ×（１－ｓ）［ｒ/min］Ｎ：馬達的轉速（r/min）ｆ：頻率（Hz）Ｐ：馬達的極數（P）ｓ：馬達的轉差率◆可變速運轉的原理◆異步電動機的速度—轉矩特性0速度N轉矩

T額定轉矩啟動轉矩同步轉速Ｎ0（s=0）實際轉速Ｎ（s=1）最大轉矩動作領域電動機區(qū)（正力矩）發(fā)電機區(qū)（負力矩）ｆ1轉差【例：ｆ＝５０Ｈｚ、Ｐ＝４】●同步轉速Ｎ

0

Ｎ0＝１２０×５０４×（１－０）＝１５００（r/min）●轉差率ｓ＝０．１的速度Ｎ＝１２０×５０４×（１－０．１）＝１３５０（r/min）轉差率ｓ＝Ｎ

0－ＮＮ

0Ｎ

0：同步轉速Ｎ：實際轉速為什么使用變頻器會節(jié)省能源？●風機、泵等需要控制流量（風量）的場合，采用變頻器控制或擋板控制，其消耗的電力和流量（風量）的關系如右下圖?！窳髁浚L量）小的場合，變頻器的節(jié)電的效果特別明顯。變頻器和擋板控制節(jié)能效果實例例：事物所中央空調系統(tǒng)的運行流量：８５％：２０００小時、６０％：２０００小時。合計４０００小時／年、

馬達：１５ｋＷ×１臺●采用擋板控制的場合所需的電力（15kW×91%×2000小時）＋（15kW×76%×2000小時）＝50,100kWh風量８５％風量６０％●使用變頻器來控制馬達轉速時，所消耗的電力（15kW×61%×2000小時）＋（15kW×22%×2000小時）＝24,900kWh風量８５％風量６０％●一年間所節(jié)省的能源50,100kWh－24,900kWh＝25,200kWh/年50%100%50%100%80%10%00節(jié)能效果61％91％76％22％變頻器控制擋板控制所需電力（％）風量［流量］（％）主電路接線相互接線數字操作器使用數字操作器使用數字操作器使用操作模式的切換Menu鍵切換各模式Enter鍵進行模式選擇及設置確定箭頭按鍵更改參數ESC退出A參數：環(huán)境設定A1：環(huán)境設定A2：用戶參數B參數：應用程序B1：運行模式;B2：直流制動B3：B4;B6;B7;B8C參數：調整C1：加減速時間C2:S形加減速時間C3:滑差補償C4：轉矩補償C5：速度控制C6：載波頻率D參數：指令參數D1：頻率指令D6：勵磁控制E參數：電機參數E1:V/F特性E2：電機參數E5：PM電機參數F參數：選購件F1：PG卡F4:模擬量監(jiān)視卡F5:數字式輸出卡F6:通信選購卡參數值意義H參數：端子功能選擇H1：多功能接點輸入H2：多功能接點輸出H3：模擬量輸入H5：MenoBUS通信L參數：保護功能參數L1：電機保護功能L2：瞬時停電處理L3防失速功能L4頻率檢出L5：故障重試L6：L7：L8：N參數：特殊調整N2；N5；N8；N9O參數：操作器/監(jiān)視器O1：顯示設定/選擇O2：多功能選擇O3：拷貝功能S參數：電梯功能參數S1;S2;S3T參數：自學習T1:異步電機T2：永磁電機U參數：監(jiān)視參數值意義高級程序模式——基本曲線設定B1參數、C1參數、D1參數、E1、E2參數高級程序模式——S形曲線設定基本曲線設置，加C2**設置完畢后，按MENU切換到驅動模式，并按ENTER進入驅動模式，再選擇正反轉啟動。任務二變頻器的高級程序模式操作1、初始化：A1-03=22202、操作器操作：b1-01及b1-02=03、加減速時間：C1-01、C1-024、輸出頻率：D1-01=505、速度優(yōu)先選擇：高速優(yōu)先D1-18=0d1-09E2參數：電機參數（可自學習）鑒于實訓室電機容量小E2-01/E2-03，取最小值E2-11按電機實際設置禁止檢出”缺相”:L8-07=0高級程序模式——基本曲線設定B1參數、C1參數、D1參數、E1、E2參數頻率時間Fmax－最大輸出頻率加速時間C1-01減速時間C1-02任務二變頻器的高級程序模式操作任務二變頻器的高級程序模式操作1、初始化：A1-03=22202、操作器操作：b1-01及b1-02=03、加減速時間：C1-01、C1-02,加C2參數設置4、輸出頻率：D1-01=505、速度優(yōu)先選擇：高速優(yōu)先D1-18=0高級程序模式——S形曲線設定基本曲線設置，加C2E2參數：電機參數（可自學習）鑒于實訓室電機容量小E2-01/E2-03，取最小值E2-11按電機實際設置禁止檢出”缺相”:L8-07=0自學習模式填好基本的已知的電機參數，讓變頻器“學習”未知的電機參數。學習結果自動更新到E2參數。任務四變頻器的自學習模式1.加速和啟動1）、加速時間工作頻率從0Hz上升到設定頻率所需的時間加速時間的設定需兼顧 生產效率和系統(tǒng)啟動的平穩(wěn)性2）、加速模式線性： 簡單，常用S形： 平穩(wěn)，傳送帶、電梯等半S形：設定適合的啟動頻率和加速時間，和解決啟動電流大和機械沖擊問題3）變頻停機方式減速停機：預置減速頻率和時間，電機處于再生制 動狀態(tài)自由停機：變頻器停止輸出，慣性停機變頻器在低頻狀態(tài)下短暫運行后再降為0停機：消除爬行2.減速和制動1、參數初始化通過設置，使變頻器參數恢復出廠值：參數初始化2、電動機參數自動檢測：參數自學習：電動機的定子/轉子電阻，電感等3、自動電壓調整消除輸入電壓波動的影響三、其他功能參數4、電機熱過載保護電子熱保護：由微處理器計算控制熱敏電阻PTC保護5、轉矩特性U/F曲線選擇轉矩提升6、再啟動：瞬間停電再啟動：停電時間不超2S時，自動重啟動故障跳閘后重合閘：避免干擾引起的誤動作跳閘 通常間隔0～10S,最多重合閘10次三、其他功能參數概括從啟動頻率啟動 變頻器輸出由0直接變化為啟動頻率對應的交流電壓，而后在此基礎上按照加速曲線逐步提高輸出頻率和輸出電壓直到設定頻率到達。注：啟動頻率不宜過大，否則會造成啟動沖擊或過流先制動后從啟動頻率再啟動 變頻器先給電機通脈沖直流，使電機保持在停止狀態(tài)，然后再按照從啟動頻率方式直接啟動。 注：一般應用在負載初始狀態(tài)不確定的場合轉速跟蹤啟動 直接將正在自由旋轉的電機或負載由當前速度驅動到預定速度 注：非常適用于水泵的工頻變頻切換或重要設備的異常停機后的快速恢復啟動方式停車方式減速停車 變頻器按設定的減速時間和曲線逐漸減小輸出頻率，降到0后停機注：這種方式最常用，當直流母線電壓過高時會自動啟動能耗制動，此時需配置制動單元自由停車變頻器接到停止命令后，立刻中止輸出，負載依慣性停車注：變頻器故障時的停車方式就是自由停車減速＋直流制動停車 變頻器接到停止命令后，按照設定曲線逐漸減少輸出頻率，當到達某一預設頻率，即開始直流制動（通脈沖直流）停車，防止電機爬行 注：對于大慣量負載或有定位要求的場合非常適用變頻器基礎知識—變頻器分類按變換方法分交直交（廣泛使用）電壓型（儲能環(huán)節(jié)為電解電容）電流型(儲能環(huán)節(jié)為電抗器）交交無儲能環(huán)節(jié)（調頻范圍窄）控制算法通用型內置V/F控制方式，簡單，性能一般高性能專用型內置矢量控制方式，復雜，高性能按供電電源分低壓220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH高壓3000、6000、10000V/3PH變頻器基礎知識—控制算法交流調速的控制核心是：只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果V/F控制－－－－簡單實用，性能一般，使用最為廣泛只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定例:對于380V50Hz電機，當運行頻率為40HZ時，要保持V/F恒定，則

40HZ時電機的供電電壓:380×（40/50)＝304V低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高矢量控制－－－性能優(yōu)良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現(xiàn)對異步電機定子勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的轉矩控制性能，實現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復雜，直到90代計算機技術迅速發(fā)展才真正大范圍使用變頻器基礎知識—控制算法項目通用變頻器高性能變頻器控制算法V/F控制＋轉矩提升同步機異步機控制算法基本相同開環(huán)矢量控制（無速度傳感器矢量控制）閉環(huán)矢量控制（有速度傳感器矢量控制）異步機和同步機需要不同的控制算法調速范圍<1:401:100（開環(huán)矢量),1:1000(閉環(huán)矢量)啟動轉矩無要求180%0.5Hz（開環(huán)矢量)，200%0速(閉環(huán)矢量)穩(wěn)速精度與轉差有關（2-3%)0.5%(開環(huán)矢量)，0.05%(閉環(huán)矢量)轉矩控制無有控制算法簡單復雜電機參數不依賴電機參數，支持同時驅動不同類型不同功率的電機電機參數對控制性能的影響較大，一般只能驅動一臺電機變頻器的構成—用戶接口主回路接口控制回路接口模擬量輸入模擬量輸出通訊接口控制回路接口開關量輸入開關量輸出編碼器接口變頻器的構成—主回路接口工頻電網輸入380V3PH/220V3PH220V1PH制動電阻直流電抗器三相交流電機變頻器應用簡介－變頻器運行的兩大要素運行給定運行命令決定速度大?。ㄖ苯铀俣冉o定、多段速、PID結果）決定電機的運行方向決定變頻器是啟動還是停止序號運行命令運行給定變頻器狀態(tài)1無運行命令×停機2有正向或反向運行命令給定為0零速運行3有正向運行命令有非0給定正向運行4有反向運行命令有非0給定反向運行5有正向或反向運行命令給定由非0變?yōu)?減速而后保持零速運行4運行中直接方向命令切換有非0恒定給定減速到0后反向運行一個狀態(tài)正常的