變頻器原理與應用 第3版 課件匯總 王廷才 第6-10章 變頻器的接線端子與功能參數(shù)-變頻器應用實例

第6章變頻器的接線端子與功能參數(shù)6.1變頻器的外部接線端子

圖6-1森蘭通用變頻器的外部接線端子《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.1.1主回路端子《變頻器原理與應用（第3版）》第6章森蘭SB70G2.2～15機型主回路端子排列如圖6-2所示。

圖6-2SB70G2.2～15機型主回路端子排列《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.1.2控制板端子及跳線

SB70G375kW及以下機型控制板接線端子排列如圖6-3所示。圖6-3SB70G375kW及以下機型控制板端子排列《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.1.3控制端子的配線1）模擬輸入端子配線使用模擬信號遠程操作時，操作器與變頻器之間的控制線長度應小于30m，由于模擬信號容易受到干擾，模擬控制線應與強電回路、繼電器、接觸器等回路分離布線。配線應盡可能短且連接線應采用屏蔽雙絞線，屏蔽線一端接到變頻器的GND端子上。2）多功能輸入端子X1～X6、FWD、REV端子及多功能輸出端子Y1、Y2配線

SB70G多功能輸入端子及輸出端子有漏型邏輯和源型邏輯兩種方式可供選擇，接口方式非常靈活、方便。《變頻器原理與應用（第3版）》第6章3）繼電器輸出端子TA、TB、TC配線如果驅(qū)動感性負載（例如電磁繼電器、接觸器、電磁制動器），則應加裝浪涌電壓吸收電路、壓敏電阻或續(xù)流二極管（用于直流電磁回路，安裝時一定要注意極性）等。吸收電路的元件要就近安裝在繼電器或接觸器的線圈兩端，如圖6-4所示圖6-4繼電器輸出端子TA、TB、TC配線《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.2變頻器的主要功能參數(shù)及預置6.2.1變頻器運行模式功能參數(shù)

1.功能參數(shù)預置（1）功能參數(shù)預置步驟

1)查功能碼表，找出需要預置參數(shù)的功能碼。

2)在參數(shù)設(shè)定模式(編程模式)下，讀出該功能碼中原有的數(shù)據(jù)。

3)修改數(shù)據(jù)，送入新數(shù)據(jù)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第6章變頻器程序設(shè)定的方法1)按模式轉(zhuǎn)換鍵(FUNC、MODE或PRG)；使變頻器處于程序設(shè)定狀態(tài)。2)按數(shù)字鍵或數(shù)字增減（∧和∨）鍵，找出需預置的功能號。3)按讀出鍵或設(shè)定鍵(READ或SET)，讀出該功能中原有的數(shù)據(jù)碼。4)如需修改，則按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵來修改數(shù)據(jù)碼。5)按寫入鍵或設(shè)定鍵(WRT或SET)，將修改后的數(shù)據(jù)碼寫入存儲器中。6)判斷預置是否結(jié)束，如未結(jié)束，則轉(zhuǎn)入第二步繼續(xù)預置其他功能；如已結(jié)束，則按模式轉(zhuǎn)換鍵，使變頻器進入運行狀態(tài)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第6章2.運行模式的選擇運行模式是指變頻器運行時，給定頻率和起動信號從哪里給出。根據(jù)給出地方的不同，運行方式主要可分為：面板操作，外部操作(端子操作)，通信控制(上位機給定)。選擇運行模式，大多采用功能預置的方法，如森蘭SB70系列的功能碼F0-01的參數(shù)：設(shè)置為0，F(xiàn)0-00數(shù)字給定；設(shè)置為1，通訊給定；設(shè)置為2，UP/DOWN調(diào)節(jié)值；設(shè)置為3，AI1；設(shè)置為4，AI2；設(shè)置為5，PFI；設(shè)置為6，算術(shù)單元1；設(shè)置為7，算術(shù)單元2；設(shè)置為8，算術(shù)單元3；設(shè)置為9，算術(shù)單元4；設(shè)置為10，面板電位器給定?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第6章3.給出起動信號經(jīng)過以上兩步，變頻器巳做好了運行的準備，只要起動信號一到，變頻器就按照預置的參數(shù)運轉(zhuǎn)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第6章6.2.2變頻器的運行功能參數(shù)1.加速時間指工作頻率從0Hz升至基本頻率fb所需要的時間，給定加速時間的基本原則是在電動機的起動電流不超過允許值的前提下，盡量地縮短加速時間。

2.加速模式根據(jù)各種負載的不同要求，給出了各種不同的加速曲線(模式)供用戶選擇。常見的曲線有線性方式、S形方式和半S形方式等。

3.減速時間輸出頻率從基本頻率fb減至0Hz所需的時間，減速時間的給定方法同加速時間一樣，其值的大小主要考慮系統(tǒng)的慣性。

4.減速模式減速模式設(shè)置與加速模式相似，也有線性和S形、半S形等幾種方式。

5.多功能端子多功能端子的功能由用戶可根據(jù)需要通過功能代碼進行設(shè)置，以節(jié)省變頻器控制端子的數(shù)量。

6.程序控制也稱簡易PLC控制。對于一個需要多擋速操作的拖動系統(tǒng)來說，多擋速的選擇可用外部控制來切換

，也可依靠變頻器內(nèi)部定時器來自動執(zhí)行。

《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.2.3優(yōu)化特性功能及預置1.節(jié)能功能很多變頻器都提供了自動節(jié)能功能，只需用戶選擇“用”，變頻器就可自動搜尋最佳工作點，以達到節(jié)能的目的。

2.PID控制功能給定信號與反饋信號相比較的偏差值，經(jīng)過P、I、D調(diào)節(jié)，變頻器通過改變輸出頻率，迅速、準確地消除拖動系統(tǒng)的偏差，回復到給定值。

3．自動電壓調(diào)整

當遇到輸入電壓降低時，變頻器會適當提高其輸出電壓，以保證電動機的帶負載能力不變。

4．瞬間停電再起動是在發(fā)生瞬時停電又復電時，使變頻器仍然能夠根據(jù)原定的工作條件自動進入運行狀態(tài)。

5.電動機參數(shù)的自動調(diào)整很多變頻器都提供了電動機參數(shù)的自動調(diào)整功能，對電動機的參數(shù)進行測試。

6.變頻器和工頻電源的切換

如果采用自動切換方式，需要對變頻器進行參數(shù)預置。

《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.2.4變頻器的保護功能及預置1．過電流保護過電流是指變頻器的輸出電流的峰值超出了變頻器的容許值。由于逆變器的過載能力很差，大多數(shù)變頻器的過載能力都只有150％，允許遲續(xù)時間為1min。因此變頻器的過電流保護，就顯得尤為重要。

2．電動機過載保護當變頻器的輸出電流大于過載保護電流，在超過時限后過載電流仍然存在，則變頻器將跳閘，停止輸出。

3.過電壓保護電動機處于再生制動狀態(tài)，若減速時間設(shè)置得太短，或是由于電源系統(tǒng)的浪涌電壓都可以引起的過電壓。對于電源過電壓的情況，規(guī)定：電源電壓的上限一般不能超過電源電壓的10％。如果超過該值，變頻器將會跳閘。

4.欠電壓保護和瞬間停電的處理當電網(wǎng)電壓過低時，會引起變頻器中間直流電路的電壓下降，從而使變頻器的輸出電壓過低并造成電動機輸出轉(zhuǎn)矩不足和過熱現(xiàn)象。欠電壓保護的作用就是在變頻器的直流中間電路出現(xiàn)欠電壓時，使變頻器停止輸出。

《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.3變頻器的頻率參數(shù)及預置6.3.1各種基本頻率參數(shù)

1.給定頻率用戶根據(jù)生產(chǎn)工藝的需求所設(shè)定的變頻器輸出頻率。

2.輸出頻率輸出頻率即變頻器實際輸出的頻率。

3．基準頻率用fb表示。一般以電動機的額定頻率fN作為基頻fb的給定值。

4.上限頻率和下限頻率指變頻器輸出的最高、最低頻率，常用fH和fL來表示。

5.跳躍頻率也叫回避頻率，是指不允許變頻器連續(xù)輸出的頻率，常用fJ表示。

《變頻器原理與應用（第3版）》第6章6.3.2變頻器的其他頻率參數(shù)

1.點動頻率點動頻率是指變頻器在點動時的給定頻率。

2.載波頻率(PWM頻率)PWM變頻器的輸出電壓大小取決于調(diào)制波(基波)和載波(三角波)的交點。載波頻率越高，電流波形的平滑性就越好，但是對其他設(shè)備的干擾也越大。

3.起動頻率是指電動機開始起動時的頻率，常用fs表示。

4.直流制動起始頻率當變頻器的工作頻率下降至fDB時，通入直流電。

5.多擋轉(zhuǎn)速頻率《變頻器原理與應用（第3版）》第6章本章小結(jié)

變頻器的基本組成可分為兩大部分：由電力電子器件構(gòu)成的主電路；以微處理器為核心的控制電路。變頻器與外部連接的端子分為主電路端子和控制電路端子。變頻器在使用前，一定要對功能參數(shù)進行預置，預置過程大致有下面幾個步驟：

1)查功能參數(shù)碼表，找出需要預置參數(shù)的功能碼。

2)在參數(shù)設(shè)定模式(編程模式)下，讀出該功能碼中原有的數(shù)據(jù)。

3)修改數(shù)據(jù)，送入新數(shù)據(jù)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第6章

謝謝！《變頻器原理與應用（第3版）》第6章第7章

變頻器的控制方式

7.1U／f控制

7.1.1U／f控制原理

在進行電機調(diào)速時，通常是希望保持電機中每極磁通量為額定值，并保持不變。如果磁通太弱就等于沒有充分利用電機的鐵心，是一種浪費；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，過大的勵磁電流使繞組過熱損壞電機。

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(diào)速范圍內(nèi)，電動機的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第7章7.1.2恒U／f控制方式的機械特性

1.調(diào)頻比和調(diào)壓比調(diào)頻時，通常都是相對于其額定頻率fN來進行調(diào)節(jié)的，那么調(diào)頻頻率fx就可以用下式表示：

fx=kffN

(7-1)式中

kf——頻率調(diào)節(jié)比(也叫調(diào)頻比)。根據(jù)變頻也要變壓的原則，在變壓時也存在著調(diào)壓比，電壓Ux可用下式表示：

Ux=kuUN

(7-2)式中

ku——調(diào)壓比；

UN——電動機的額定電壓。

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章2.變頻后電動機的機械特性機械特性曲線的特征如下：①從fN向下調(diào)頻時，n0x下移，

TKx逐漸減小。②fx在fN附近下調(diào)時：

kf=ku→1，TKx減小很少，可近似認為TKx≈TKN

，

fx調(diào)的很低時：kf=ku→0，

TKx減小很快。③fx不同時，臨界轉(zhuǎn)差ΔnKx

變化不是很大，所以穩(wěn)定工作區(qū)的機械特性基本是平行的，且機械特性較硬。圖7-1變頻調(diào)速機械特性

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.1.3對額定頻率fN以下變頻調(diào)速特性的修正1.TKx減小的原因分析2．解決的辦法適當提高調(diào)壓比ku，使ku＞kf，即提高Ux的值，使得Ex的值增加。從而保證Ex/fx＝常數(shù)

。這樣就能保證主磁通ΦM基本不變。最終使電動機的臨界轉(zhuǎn)矩得到補償。fx＞fN時，電動機近似具有恒功率的調(diào)速特性圖7-2U/f采用電壓補償后機械特性《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.1.4U／f控制的功能1.轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)矩提升是指通過提高U／f比來補償fx下調(diào)時引起的TKx下降。但并不是U／f比取大些就好。補償過分，電動機鐵心飽和厲害，勵磁電流I0的峰值增大，嚴重時可能會引起變頻器因過電流而跳閘。2.U／f控制功能的選擇為了方便用戶選擇U／f比，變頻器通常都是以U／f控制曲線的方式提供給用戶，讓用戶選擇的，如圖8-3所示。圖7-3變頻器的U／f控制曲線

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章3.選擇U／f控制曲線時常用的操作方法1)將拖動系統(tǒng)連接好，帶以最重的負載。2)根據(jù)所帶的負載的性質(zhì)，選擇一個較小的U／f曲線，在低速時觀察電動機的運行情況，如果此時電動機的帶負載能力達不到要求，需將U／f曲線提高一檔。依此類推，直到電動機在低速時的帶負載能力達到拖動系統(tǒng)的要求。3)如果負載經(jīng)常變化，在2)中選擇的U／f曲線，還需要在輕載和空載狀態(tài)下進行檢驗。方法是：將拖動系統(tǒng)帶以最輕的負載或空載，在低速下運行，觀察定子電流I1的大小，如果I1過大，或者變頻器跳閘，說明原來選擇的U／f曲線過大，補償過分，需要適當調(diào)低U／f曲線。《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）7.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為圖7-6所示的特性，在電動機允許的過載轉(zhuǎn)矩以下，大體可以認為產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成比例。另外，電流隨轉(zhuǎn)差頻率的增加而單調(diào)增加。所以，如果我們給出的轉(zhuǎn)差頻率不超過允許過載時的轉(zhuǎn)差頻率，那么就可以具有限制電流的功能。圖7-6轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為了控制轉(zhuǎn)差頻率雖然需要檢出電動機的速度。但系統(tǒng)的加減速特性和穩(wěn)定性比開環(huán)的U／f控制獲得了提高，過電流的限制效果也變好。《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成

圖7-7為轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。速度調(diào)節(jié)器通常采用PI控制。它的輸入為速度設(shè)定信號ω2*和檢測的電機實際速度ω2之間的誤差信號。速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定信號ωs*。變頻器的設(shè)定頻率即電動機的定子電源頻率ω1*為轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定值ωs*與實際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω2的和。當電動機負載運行時，定子頻率設(shè)定將會自動補償由負載所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差，保持電動機的速度為設(shè)定速度。速度調(diào)節(jié)器的限幅值決定了系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)差頻率。

圖7-7異步電動機的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)框圖《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.3矢量控制(VC控制)

7.3.1直流電動機與異步電動機調(diào)速上的差異1．直流電動機的調(diào)速特征直流電動機具有兩套繞組，即勵磁繞組和電樞繞組，它們的磁場在空間上互差π/2電角度，兩套繞組在電路上是互相獨立的。

2．異步電動機的調(diào)速特征異步電動機也有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，但只有定子繞組和外部電源相接，定子電流I1是從電源吸取電流，轉(zhuǎn)子電流I2是通過電磁感應產(chǎn)生的感應電流。因此異步電動機的定子電流應包括兩個分量，即勵磁分量和負載分量。勵磁分量用于建立磁場；負載分量用于平衡轉(zhuǎn)子電流磁場?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第7章7.3.2矢量控制中的等效變換

a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組圖7-9異步電動機的幾種等效模型《變頻器原理與應用（第3版）》第7章2.3相／2相變換(3s／2s)

三相靜止坐標系A(chǔ)、B、C和兩相靜止坐標系α和β之間的變換，稱為3s／2s變換。變換原則是保持變換前的功率不變。設(shè)三相對稱繞組(各相匝數(shù)相等、電阻相同、互差120°空間角)通入三相對稱電流iA、iB、iC，形成定子磁動勢，用F3表示，如圖7-10a所示。兩相對稱繞組(匝數(shù)相等、電阻相同、互差90°空間角)內(nèi)通入兩相電流后產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁動勢，用F2表示，如圖7-10b所示。適當選擇和改變兩套繞組的匝數(shù)和電流，即可使F3和F2的幅值相等。若將兩種繞組產(chǎn)生的磁動勢置于同一圖中比較，并使Fa與FA重合，如圖7-10c所示.

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章

a)三相繞組b)兩相繞組c)磁動勢圖7-10繞組磁動勢的等效關(guān)系《變頻器原理與應用（第3版）》第7章3.2相/2相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r）2相/2相旋轉(zhuǎn)變換又稱為矢量旋轉(zhuǎn)變換器，因為α和β兩相繞組在靜止的直角坐標系上（2s），而M、T繞組則在旋轉(zhuǎn)的直角坐標系上（2r），變換的運算功能由矢量旋轉(zhuǎn)變換器來完成，圖7-11為旋轉(zhuǎn)變換矢量圖。圖7-11旋轉(zhuǎn)變換矢量圖《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.3.3.直角坐標／極坐標變換

在矢量控制系統(tǒng)中，有時需將直角坐標變換為極坐標，用矢量幅值和相位夾角表示矢量。圖7-11中矢量i1和M軸的夾角為θ1，若由已知的im、iy來求i1和θ1，則必須進行K／P變換，其關(guān)系公式為

(7-13)

（7-14)《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.3.4變頻器矢量控制的基本思想

1．矢量控制的基本理念

圖7-12矢量控制的示意圖

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章2．矢量控制中的反饋

電流反饋用于反映負載的狀態(tài)，使iT*能隨負載而變化。速度反饋反映出拖動系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速和給定值之間的差異，從而以最快的速度進行校正，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能。速度反饋的反饋信號可由脈沖編碼器PG測得。現(xiàn)代的變頻器又推廣使用了無速度傳感器矢量控制技術(shù)，它的速度反饋信號不是來自速度傳感器，而是通過CPU對電動機的各種參數(shù)，如I1、r2等經(jīng)過計算得到的一個轉(zhuǎn)速的實在值，由這個計算出的轉(zhuǎn)速實在值和給定值之間的差異來調(diào)整iM*和iT*，改變變頻器的輸出頻率和電壓?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第7章7.3.5使用矢量控制的要求選擇矢量控制模式，對變頻器和電動機有如下要求：1)一臺變頻器只能帶一臺電動機。2)電動機的極數(shù)要按說明書的要求，一般以4極電動機為最佳。3)電動機容量與變頻器的容量相當，最多差一個等級。4)變頻器與電動機間的連接線不能過長，一般應在30m以內(nèi)。如果超過30m，需要在連接好電纜后，進行離線自動調(diào)整，以重新測定電動機的相關(guān)參數(shù)。《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.3.6矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點和應用范圍1.矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點

1）動態(tài)的高速響應

2）低頻轉(zhuǎn)矩增大

3）控制靈活

2.矢量控制系統(tǒng)的應用范圍

1）要求高速響應的工作機械

2）適應惡劣的工作環(huán)境

3）高精度的電力拖動

4）四象限運轉(zhuǎn)

《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.4直接轉(zhuǎn)矩控制7.4.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是繼矢量控制之后發(fā)展起來的另一種高性能的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。直接轉(zhuǎn)矩控制把轉(zhuǎn)矩直接作為控制量來控制。直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標系下分析交流電動機的模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復雜計算，它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第7章

圖7-13所示為按定子磁場控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理框圖，采用在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的方法，以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響，因此，轉(zhuǎn)速與磁鏈子系統(tǒng)也是近似獨立的。圖7-13直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理框圖《變頻器原理與應用（第3版）》第7章7.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢

轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對除定子電阻外的所有電動機參數(shù)變化魯棒性好；所引入的定子磁鏈觀測器能很容易地估算出同步速度信息。因而能方便地實現(xiàn)無速度傳感器化。這種控制也稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。

然而，這種控制要依賴于精確的電動機數(shù)學模型和對電動機參數(shù)的自動識別(ID)。《變頻器原理與應用（第3版）》第7章本章小結(jié)

變頻器的控制方式有：U/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。

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(diào)速范圍內(nèi)，電動機的轉(zhuǎn)矩、效率、功率因數(shù)不下降。低頻時，可通過提高U/f

比使輸出轉(zhuǎn)矩得到補償?shù)模@種方法被稱作轉(zhuǎn)矩補償。轉(zhuǎn)差頻率控制就是檢測出電動機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流，使速度的靜態(tài)誤差變小。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(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩。是一種高性能的異步電動機控制方式。直接轉(zhuǎn)矩控制是直接分析交流電動機的模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。《變頻器原理與應用（第3版）》第7章

謝謝！《變頻器原理與應用（第3版）》第7章第8章變頻調(diào)速系統(tǒng)的選擇與操作

8.1變頻器的選擇

8.1.1變頻器電壓等級的選擇國內(nèi)外變頻器制造商提供了多種電壓等級的產(chǎn)品，低壓產(chǎn)品有200V、400V（380V）、440V、460V、480V、500V、525V、550V、575V、600V、660V、690V和950V等系列。低壓產(chǎn)品中功率范圍很大，電壓型變頻器目前最大可做到630kW，電流型變頻器可以做到6000kW。對于高（中）壓變頻器，設(shè)有2.3kV、3kV、4.16kV、6kV、10kV等電壓等級。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.1.2變頻器容量的選擇

變頻器的容量以千伏安（kVA）值表示，同時也標明它所適配的電動機功率（kW）值。變頻器容量的選擇主要依據(jù)以下幾個方面。

1）根據(jù)原有的電動機功率。在大多數(shù)情況下，電動機功率已經(jīng)確定，并且認為是合適的，選擇變頻器容量大于電動機功率的1.1倍即可。

2）根據(jù)電動機的實際功率。對于明顯“大馬拉小車”的電動機，可根據(jù)電動機實際負載功率的大小選擇功率相當?shù)淖冾l器.

3）根據(jù)代換后的功率?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.1.3依據(jù)電動機的類型選用變頻器

1.籠型電動機

1)依據(jù)負載電流選擇變頻器

2)考慮低速轉(zhuǎn)矩特性

3)考慮短時最大轉(zhuǎn)矩

4)考慮容許最高頻率范圍

2繞線式異步電動機

繞線式異步電動機采用變頻器控制運行，大多是對老設(shè)備進行改造，利用已有的電機。改用變頻器調(diào)速時，可將繞線式異步機的轉(zhuǎn)子短路，去掉電刷和起動器。考慮電機輸出時的溫度上升的問題，所以要降低容量的10％以上。應選擇比通常容量稍大的變頻器。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章3變頻器專用電機普通電機是按工頻電源下能獲得最佳特性而設(shè)計的，所以使用通用變頻器時，根據(jù)用途在特性、強度等方面受到限制。因此，為變頻器傳動而設(shè)計的各種專用電機已有系列化產(chǎn)品。變頻器專用電機的分類有以下幾種：

1)在運轉(zhuǎn)頻率區(qū)域內(nèi)低噪聲、低振動。

2)在低頻區(qū)內(nèi)提高連續(xù)容許轉(zhuǎn)矩(恒轉(zhuǎn)矩式電機)。

3)高速用電機。

4)用于閉環(huán)控制(抑制轉(zhuǎn)速變動)的帶測速發(fā)電機的電機。

5)矢量控制用電機。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.1.4依據(jù)電動機的運行方式選擇變頻器1．一臺變頻器驅(qū)動一臺電動機一臺變頻器驅(qū)動一臺電動機，變頻器的額定工作電流應滿足

I＞1.1Im(8-1)式中I——

變頻器的額定工作電流，A；

Im

——

電動機最大工作電流，A。詳見電動機參數(shù)，該電流值與電動機種類、極數(shù)等有關(guān)，當最大電流小于額定電流時取額定電流。2．一臺變頻器驅(qū)動多臺電動機1）n臺電動機同時起動、停止，變頻器工作電流I應滿足

I＞1.1∑IM(8-2)式中∑IM

——

n臺電動機輸出電流總和，A。2）先投入n1臺，后投入n2臺，變頻器工作電流I應滿足

I＞(8-3)式中Ist

——電動機的起動電流，A?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章3）電動機周期性運行多臺電動機周期性地加速或減速，電流變化有一定的規(guī)律，則變頻器的額定電流應滿足

(8-4)式中I1、I2、…In——1周期內(nèi)各電動機電流，A；

t1、t2、…tn——1周期內(nèi)各電動機的運行時間，s；

K——

系數(shù)，通常取1.2?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章4）電動機非周期運行變頻器的工作電流取

I≥KIM(8-5)式中IM

——電動機可輸出的最大電流，A；

K——

系數(shù)，通常取1.05?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章3.電動機快速加速或快速減速在實際生產(chǎn)中為了提高效率，常常要求電動機在很短時間里驟加速和驟減速，此時變頻器容量不能按常規(guī)方法確定，其功率要適當放大，否則會因瞬間峰值電流過大或持續(xù)過載而跳閘，致使變頻器無法正常工作。容量需放大的倍數(shù)與加速時間或減速時間的長短有關(guān)，通常情況需放大2～3倍為宜。另外要求快速響應的變頻調(diào)速系統(tǒng)，加速和減速時間也是越短越好，因此原則上都應以電動機的實際加速電流的大小來確定變頻器的容量。同樣，驟減速必須通過內(nèi)置或外置與變頻器容量相匹配的制動單元，以此獲得足夠大的制動電流來實現(xiàn)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.1.5依據(jù)負載的機械特性選擇變頻器

在電力拖動系統(tǒng)中，存在著兩個主要轉(zhuǎn)矩，一個是生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩TL，一個是電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T。這兩個轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系分別叫做負載的機械特性n＝f(TL)和電動機的機械特性n＝f(T)。由于電動機和生產(chǎn)機械是緊密相連的，它們的機械特性必須適當配合，才能得到良好的工作狀態(tài)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章1恒轉(zhuǎn)矩負載變頻器的選擇(1)恒轉(zhuǎn)矩負載特性恒轉(zhuǎn)矩負載是指那些負載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)的負載。帶式輸送機和起重機械都是恒轉(zhuǎn)矩負載的典型例子。

a)b)

圖8-4恒轉(zhuǎn)矩負載的機械特性和功率特性

a)機械特性b)功率特性《變頻器原理與應用（第3版）》第8章(2)恒轉(zhuǎn)矩負載的基本特點

1)恒轉(zhuǎn)矩由于F和r都和轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，所以在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速nL的過程中負載的阻轉(zhuǎn)矩TL保持不變，即具有恒轉(zhuǎn)矩的特點：

TL＝常數(shù)

2)負載功率與轉(zhuǎn)速成正比根據(jù)負載的機械功率PL和轉(zhuǎn)矩TL、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系，有：

(8-7)(3)恒轉(zhuǎn)矩負載下變頻器的選擇

1）依據(jù)調(diào)速范圍。

2）依據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的變動范圍。

3）考慮負載對機械特性的要求?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章2恒功率負載變頻器的選擇

恒功率負載是指負載轉(zhuǎn)矩TL的大小與轉(zhuǎn)速n成反比，而其功率基本維持不變的負載。屬于這類負載的有：

1）各種卷取機械

2）軋機在軋制小件時用高速軋制，但轉(zhuǎn)矩??；軋制大件時軋制量大需較大轉(zhuǎn)矩，但速度低，故總的軋制功率不變。

3）車床加工零件，在精加工時切削力小，但切削速度高；相反，粗加工時切削力大，切削速度低，故總的切削功率不變。

a）機械特性b)功率特性圖8-6恒功率負載的機械特性和功率特性《變頻器原理與應用（第3版）》第8章(1)恒功率負載的特點1）功率恒定恒功率負載的力F必須保持恒定，且線速度v保持恒定。所以，在不同的轉(zhuǎn)速下，負載的功率基本恒定：

PL=Fv＝常數(shù)

2）負載阻轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比負載阻轉(zhuǎn)矩的大小決定于：

TL=Fr(8-8)式中F——卷取物的張力；

r——卷取物的卷取半徑。根據(jù)負載的機械功率PL和轉(zhuǎn)矩PL、轉(zhuǎn)速nL之間的關(guān)系，有：

(8-9)即，負載阻轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成反比?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章

(2)恒功率負載變頻器的選擇對恒功率負載，一般可選擇通用型的，采用U/f控制方式的變頻器。但對于動態(tài)性能有較高要求的卷取機械，則必須采用具有矢量控制功能的變頻器?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章3二次方律負載變頻器的選擇

二次方律負載是指轉(zhuǎn)矩與速度的二次方成正比例變化的負載，例如：風扇、風機、泵、螺旋槳等機械的負載轉(zhuǎn)矩，機械特性和功率特性如圖8-8所示。

a)機械特性b)功率特性圖8-8二次方律負載的特性《變頻器原理與應用（第3版）》第8章(1)二次方律負載的特點

二次方律負載機械在低速時由于流體的流速低，所以負載轉(zhuǎn)矩很小，隨著電動機轉(zhuǎn)速的增加，流速增快，負載轉(zhuǎn)矩和功率也越來越大，負載轉(zhuǎn)矩TL和功率PL可用下式表示：

(8-10)(8-11)

式中T0、P0——分別為電動機軸上的轉(zhuǎn)矩損耗和功率損耗；

KT、KP——分別為二次方律負載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)《變頻器原理與應用（第3版）》第8章(2)二次方律負載變頻器的選擇可以選用“風機、水泵用變頻器”。這是因為：1)風機和水泵一般不容易過載，所以，這類變頻器的過載能力較低。為120％，1min(通用變頻器為150％，1min)。因此在進行功能預置時必須注意。由于負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當工作頻率高于額定頻率時，負載的轉(zhuǎn)矩有可能大大超過變頻器額定轉(zhuǎn)矩，使電動機過載。所以，其最高工作頻率不得超過額定頻率。2)配置了進行多臺控制的切換功能。3)配置了一些其他專用的控制功能，如“睡眠”與“喚醒”功能、PID調(diào)節(jié)功能?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章4直線律負載變頻器的選擇

軋鋼機和輾壓機等都是直線負載。

1.直線律負載及其特性

(1)轉(zhuǎn)矩特點。負載阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速nL成正比：

(8-12)(2)功率特點。負載的功率PL與轉(zhuǎn)速nL的二次方成正比。（8-13）

式中，和——直線律負載的轉(zhuǎn)矩常數(shù)和功率常數(shù)。

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章其機械特性曲線如圖8-9所示。

a)輾壓機示意圖b)機械特性c)功率特性圖8-9直線律負載及其特性《變頻器原理與應用（第3版）》第8章2．變頻器的選擇直線律負載的機械特性雖然也有典型意義．但在考慮變頻器時的基本要點與二次方律負載相同，故不作為典型負載來討論。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章5特殊性負載變頻器的選擇

大部分金屬切削機床屬于混合特殊性負載。

(1)混合特殊性負載及其特性金屬切削機床中的低速段，由于工件的最大加工半徑和允許的最大切削力相同，故具有恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)；而在高速段，由于受到機械強度的限制，將保持切削功率不變，屬于恒功率性質(zhì)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章特殊性負載機械特性和功率特性則如圖8-10所示。

a)機械特性b)功率特性圖8-10混合負載的機械特性和功能特性

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章

(2)變頻器的選擇金屬切削機床除了在切削加工毛坯時，負載大小有較大變化外，其他切削加工過程中，負載的變化通常是很小的。就切削精度而言，選擇U／f控制方式能夠滿足要求。但從節(jié)能角度看并不理想。矢量變頻器在無反饋矢量控制方式下，已經(jīng)能夠在0．5Hz時穩(wěn)定運行，完全可以滿足要求。而且無反饋矢量控制方式能夠克服U／f控制方式的缺點。當機床對加工精度有特殊要求時，才考慮有反饋矢量控制方式。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.1.6變頻器控制方式的選擇

變頻器控制方式的選擇是依據(jù)電動機特性的以下幾個主要指標。

1）機械特性的硬度。即負載的輕重改變時，轉(zhuǎn)速的波動程度。當負載加大時，轉(zhuǎn)速降落小，則說明機械特性硬，反之為機械特性軟。

2）低頻時帶負載能力。即低頻時，能否具有足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩。

3）起動轉(zhuǎn)矩值。即起動時的轉(zhuǎn)矩大小。

4）調(diào)速范圍。

5）動態(tài)響應能力?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章

風機、水泵等呈平方轉(zhuǎn)矩特性的負載，一般沒有動態(tài)響應能力的要求，可選用性能比較一般的變頻器或直接選用專門用于風機、水泵的變頻器。車床、刨床等恒功率負載加工設(shè)備，從速度精度和動態(tài)要求出發(fā)，盡可能選用輸出特性好的矢量控制型變頻器。傳送帶、運輸機械、攪拌機、喂料機等恒轉(zhuǎn)矩負載設(shè)備，應選擇恒轉(zhuǎn)矩輸出的通用型變頻頻器（U／f型、矢量控制型或直接轉(zhuǎn)矩控制型均可，但后兩種性能更優(yōu)）。起重機等位能負載設(shè)備，應選用轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應快，能經(jīng)受負載沖擊的變頻器，通常是矢量控制型或直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器，當需要一臺變頻器同時驅(qū)動多臺電動機并實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制時，要選用直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器，因為矢量控制型變頻器通常只允許帶驅(qū)動一臺電動機。電動汽車、軌道車輛等用于牽引的場合，應該選擇矢量控制型或直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路及電器選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)比較完整的主電路，如圖8-11所示。圖8-11森蘭SB70G變頻調(diào)速系統(tǒng)的完整主電路

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.2.1斷路器

變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路是指從交流電源到負載之間的電路。1.斷路器的功能

1)隔離作用;2)保護作用2.斷路器的選擇

低壓斷路器的額定電流IQN應選：

IQN

≥

（1.3～1.4）IN（8-15）式中IN——變頻器的額定電流。在電動機要求實現(xiàn)工頻和變頻的切換控制的電路中，斷路器應按電動機在工頻下的起動電流來進行選擇：

IQN

≥2.5IMN（8-16）式中IMN——電動機的額定電流?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.2.2電磁接觸器

電磁接觸器的功能是在變頻器出現(xiàn)故障時切斷主電源，并防止掉電及故障后的再起動。

圖8-15電磁接觸器

1)輸入側(cè)接觸器的選擇IKN≥IN

（8-17）

2)輸出側(cè)接觸器的選擇IKN≥1.1IMN

（8-18）

3）工頻接觸器的選擇工頻接觸器的選擇應考慮到電動機在工頻下的起動情況，其觸點電流通常可按電動機的額定電流再加大一個擋次來選擇。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.2.3傳感器

傳感器的定義是“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成?！彼軐z測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的輸出，滿足信息的傳輸、存儲、顯示、記錄和控制要求。圖8-16所示為霍爾電流傳感器。圖8-16霍爾電流傳感器《變頻器原理與應用（第3版）》第8章1.傳感器的種類常用傳感器的分類方法有以下四種：

1）按傳感器的物理量分類按傳感器的物理量可分為位移、力、速度、溫度、流量和氣體成分等傳感器。

2）按傳感器工作原理分類按傳感器工作原理可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵和熱電偶等傳感器。

3）按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類按傳感器輸出信號的性質(zhì)可分為：輸出為開關(guān)量(“1”和“0”)的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬量的模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章4）按其用途分類

①壓力檢測。壓力傳感器、觸力傳感器、微壓傳感器、壓差傳感器等；

②溫度檢測。熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器等；

③液位檢測。光電式液位傳感器、機械浮子液位傳感器、伸縮液位傳感器等；

④電流檢測。電磁式電流傳感器、霍爾磁平衡式電流傳感器等；

⑤速度檢測。脈沖編碼速度傳感器、水磁發(fā)電速度傳感器等；

⑥位置檢測。電位計位置傳感器、編碼器位置傳感器等?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章2.傳感器選用的一般原則

1)根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器類型。即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用．哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件加以考慮。

2)靈敏度的選擇。通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲就容易混入，也會被傳感器放大，影響測量精度。

3)頻率響應特性。傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章4)線性范圍。傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。5)穩(wěn)定性。傳感器投入使用后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。6)精度。精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的個重要環(huán)節(jié)。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.2.4輸入交流電抗器輸入交流電抗器可抑制變頻器輸入電流的高次諧波，明顯改善功率因數(shù)。輸入交流電抗器為另購件，在以下情況下應考慮接入交流電抗器：①變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為10﹕1以上；②同一電源上接有晶閘管變流器負載或在電源端帶有開關(guān)控制調(diào)整功率因數(shù)的電容器；③三相電源的電壓不平衡度較大（≥3%）；④變頻器的輸入電流中含有許多高次諧波成分，這些高次諧波電流都是無功電流，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到0.75以下⑤變頻器的功率＞30kW。表8-3常用交流電抗器的規(guī)格

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.2.5電源濾波器

濾波器就是用來削弱較高頻率的諧波電流，以防止變頻器對其他設(shè)備的干擾。濾波器主要由濾波電抗器和電容器組成。

a)輸入側(cè)濾波器b)輸出側(cè)濾波器c)濾波電抗器的結(jié)構(gòu)

圖8-18無線電噪聲濾波器各相的連接線在同一個磁心上按相同方向繞4圈(輸入側(cè))或3圈(輸出側(cè))構(gòu)成。需要說明的是：三相的連接線必須按相同方向繞在同一個磁心上，這樣，其基波電流的合成磁場為0，因而對基波電流沒有影響?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.2.6制動電阻及制動單元

制動電阻及制動單元的功能是當電動機因頻率下降或重物下降(如起重機械)而處于再生制動狀態(tài)時，避免在直流回路中產(chǎn)生過高的泵生電壓。

1.制動電阻RB的選擇

1）電阻值大小的選擇

RB=UDH/2IMN～UDH/IMN

（8-19）式中

UDH——直流回路電壓的允許上限值(V)，在我國，UDH≈600V。

2)電阻的功率PB

（8-20）式中

γ

——

修正系數(shù)。

3)常用制動電阻的阻值與容量的參考值。如表8-4所示?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章2.制動單元VB

對于大容量的電動機在調(diào)速剎車時往往會產(chǎn)生較大的再生電能，采用制動電阻進行能耗制動就很不經(jīng)濟，常采用具有能量回饋功能的制動單元。

IPC-PF系列回饋制動單元，是采用加拿大技術(shù)生產(chǎn)的高性能回饋式制動單元，它可以把電機在調(diào)速過程中所產(chǎn)生的再生電能回饋到電網(wǎng)，無需再使用制動電阻，節(jié)能環(huán)保。該產(chǎn)品自帶電抗器和噪聲濾波器，可直接與電網(wǎng)駁接使用，保證變頻器正常運行在最大節(jié)能狀態(tài)。一般情況下，只需根據(jù)變頻器的容量進行配置即可?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.2.7直流電抗器

直流電抗器除了提高功率因數(shù)外，還可削弱在電源剛接通瞬間的沖擊電流。如果同時配用交流電抗器和直流電抗器，則可將變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)提高至0.95以上。

圖8-19直流電抗器的外形表8-5常用直流電抗器的規(guī)格《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.2.8輸出交流電抗器輸出交流電抗器用于抑制變頻器的輻射干擾和感應干擾，還可以抑制電動機的振動。輸出交流電抗器是外選購件，當變頻器的干擾嚴重時或電機振動時，可考慮接入。交流輸出電抗器的輸出端通過電纜與電動機連接。電抗器的工作頻率為變頻器的PWM載波頻率，因此交流輸出電抗器可采用相當于1％電壓降(即1％阻抗)或更低的電感量，就可達到抑制du／dt的要求。電感量確切數(shù)值，還取決于電動機的參數(shù)和電纜類型和長度、變頻器的開關(guān)頻率、電動機的運行頻率和系統(tǒng)的雜散參數(shù)，因此有必要向制造商提出。工程上也可以用簡單估算的方法來確定輸出電抗器的電感量L=5.25／I(mH)，式中I為變頻器額定電流(A)。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.3變頻器系統(tǒng)的控制電路

8.3.1變頻器控制電路的主要組成為變頻器的主電路提供通斷控制信號的電路，稱為控制電路。其主要任務是完成對逆變器開關(guān)器件的開關(guān)控制和提供多種保護功能?？刂品绞接心M控制和數(shù)字控制兩種。目前已廣泛采用了以微處理器為核心的全數(shù)字控制技術(shù)，采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件完成各種控制功能，以充分發(fā)揮微處理器計算能力強和軟件控制靈活性高的特點?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.3.2正轉(zhuǎn)控制電路

圖8-23由繼電器控制的正轉(zhuǎn)運行電路《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.3.3正、反轉(zhuǎn)控制

圖8-24三位旋鈕開關(guān)控制正、反轉(zhuǎn)電路《變頻器原理與應用（第3版）》第8章

圖8-25繼電器控制的正反轉(zhuǎn)電路《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.3.4升速與降速控制以森蘭BT40系列變頻器為例，通過對頻率給定方式的功能進行設(shè)定后，可使“X4”和“X5”控制端子具有如下功能：“X5-CM”接通—→頻率上升；“X5-CM”斷開—→頻率保持。“X4-CM”接通—→頻率下降；“X4-CM”斷開—→頻率保持。

圖8-26變頻器升速、降速控制《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.3.5變頻與工頻切換的控制電路

圖8-27變頻與工頻切換的控制電路《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.4變頻器的程序控制變頻器的程序控制方式主要有兩種：1．用變頻器的編程功能進行程序控制(1)基本要求的預置

以森蘭SB61系列變頻器為例，有：1)程控功能選擇(F700)“0”——程控功能無效；

“1”——循環(huán)N個周期后停止；

“2”——循環(huán)N個周期后，以第15擋頻率運行；

“3”——連續(xù)循環(huán)運行；

“4”——程序控制優(yōu)先；2)計時單位選擇(F701)“0”——計時單位為s；

“1”——計時單位為min。(2)各程序段的預置1)運行時間

功能碼如F703、F705、F707……等。2)運行頻率

第一程序的頻率為多擋轉(zhuǎn)速的第一擋運行頻率(F616)、第二程序的頻率為多擋轉(zhuǎn)速的第二擋運行頻率(F617)，以此類推。3）運行方向及加減速時間

功能碼如F704、F706、F708……等。2.多擋轉(zhuǎn)速控制電路幾乎所有的變頻器都具有多擋轉(zhuǎn)速的功能，各擋轉(zhuǎn)速間的轉(zhuǎn)換是由外接開關(guān)的通斷組合來實現(xiàn)的。三個輸入端子可切換8擋轉(zhuǎn)速(包括0速)?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.5外接給定電路8.5.1頻率給定信號的種類和電路

1.數(shù)字量給定方式

（1）面板給定

（2）通訊接口給定

2.模擬量給定方式

（1）電位器給定

（2）直接電壓(或電流)給定

由外部儀器設(shè)備直接向變頻器的給定端輸出電壓或電流信號，端子“VRF”為給定電壓信號輸入端，端子“IRF”為給定電流信號輸入端。

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.5.2選擇給定方法的一般原則在選擇給定方法時應優(yōu)先選擇面板給定方法，因為面板給定不需要外部接線，方法簡單，頻率設(shè)置精度高。在實際工程應用中，當受連接線長度的限制時．則可選擇外部給定方法，此時應優(yōu)先選擇數(shù)字量給定。因為數(shù)字量給定時頻率精度高，抗干擾能力強。如果選擇模擬信號給定方式時．應優(yōu)先選擇電流信號。因為電流信號在傳輸過程中不受線路電壓降、接觸電阻、雜散的熱電效應及感應噪聲的影響，抗于擾能力較強。但由于電流信號電路比較復雜，故在距離不遠的情況下，仍以選用電壓給定方式居多?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.5.3頻率給定線

1．頻率給定線的定義由模擬量進行外接頻率給定時，變頻器的給定頻率fx與給定信號x之間的關(guān)系曲線fx

=f(x)，稱為頻率給定線。

2．基本頻率給定線在給定信號x從0增大至最大值xmax的過程中，給定頻率fx線性地從0增大到fmax的頻率給定線稱為基本頻率給定線。

《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.6變頻器與PLC的聯(lián)結(jié)8.6.1PLC概述1．PLC的分類（1）根據(jù)容量分類

PLC的容量主要是指PLC的輸入／輸出(I／O)點數(shù)。按照PLC的輸入／輸出點數(shù)可將PLC分為微型(64點及以下)、小型(64～256點)、中型(256～2048點)、大型(2048點以上)四種。（2）按結(jié)構(gòu)形式分類按結(jié)構(gòu)形式不同，PLC可分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩類?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章2．可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)

PLC實質(zhì)是一種工業(yè)控制計算機，它的組成基本上與微機系統(tǒng)相同，從硬件結(jié)構(gòu)上看，一般由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入／輸出(I／O)接口、電源、編程器等五部分組成?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章3．PLC的程序設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)是以程序形式來體現(xiàn)其控制功能的，一般是將硬件設(shè)計和軟件設(shè)計同時進行，在程序設(shè)計上，可分為以下幾個步驟：1)確定被控制系統(tǒng)必須完成的動作及完成這些動作的順序。2)分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是送入到PLC的信號，哪些外圍設(shè)備是接收來自PLC的信號，并將PLC輸入／輸出口與之對應進行分配。3)設(shè)計PLC梯形圖，梯形圖要按照正確的順序編寫，并要體現(xiàn)出控制系統(tǒng)所要求的全部功能及其相互關(guān)系。4)將梯形圖符號編寫成可用編程器鍵入PLC的指令代碼。5)通過編程器將上述程序指令鍵入PLC，并對其進行編輯。6)調(diào)試并運行程序(模擬和現(xiàn)場)。7)保存已完成的程序。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章

8.6.2PLC與變頻器聯(lián)結(jié)時注意的問題

1.開關(guān)指令信號的輸入

PLC通常利用繼電器接點或具有繼電器接點開關(guān)特性的元器件(如晶體管)與變頻器連接，獲取運行狀態(tài)指令。

2.數(shù)值信號的輸入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0～10V（或5V）的電壓信號或者0（或4）～20mA的電流信號輸入。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.6.3PLC與變頻器聯(lián)結(jié)實現(xiàn)多擋速控制

例：某機床有8擋轉(zhuǎn)速(0擋轉(zhuǎn)速為0)，由手柄的8個位置來控制，采用PLC控制是比較方便的。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.7變頻器“1控X”切換技術(shù)

“1控3”供水電路原理圖圖8-38BT12S系列變頻器“1控3”供水電路原理圖《變頻器原理與應用（第3版）》第8章

圖8-38中，以成都森蘭BT12S系列變頻器為例，在進行多臺切換控制時，須附加一塊繼電器擴展板，以便控制線圈電壓為交流220V的接觸器。接觸器1KM1用于接通變頻器的電源，接觸器1KM2、2KM2、3KM2分別用于將各臺水泵電動機接至變頻器；接觸器1KM3、2KM3、3KM3分別用于將各臺水泵電動機直接接至工頻電源。目標信號可通過操作面板的功能按鍵設(shè)置，或使用電位器RP設(shè)置。遠傳壓力表的反饋信號SP接在變頻器的VPF端子。

BT12S在對“1控3”在進行功能預置時，除常規(guī)的功能外，還須專門針對1臺變頻器控制3臺水泵設(shè)定如下功能：

1)電動機臺數(shù)

(功能碼：F53)本例中，預置為“2”(1控3模式)；

2)啟動順序

(功能碼：F54)本例中，預置為“0”(1#機首先啟動)；

3)附屬電動機

(功能碼：F55)本例中，預置為“0”(無附屬電動機)；

4）換機間隙時間(功能碼：F56)根據(jù)電動機的容量大小來設(shè)定，容量越大，時間越長。一般情況下，0.5s已經(jīng)足夠；

5)切換頻率上限(功能碼：F57)通常，以49～50Hz為宜。

6)切換頻率下限(功能碼：F58)在多數(shù)情況下，以30～35Hz為宜?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.8變頻器與PC機的通信8.8.1計算機與變頻器的通信連接計算機通常只配置RS-232串口，而RS-232傳輸距離只有幾十米，無法滿足用戶對現(xiàn)場控制的要求，需要配置一個RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器，采用半雙工RS-485的串行通信方式，可以使傳輸距離達到1km以上。圖8-39所示為計算機與變頻器硬件連接框圖。圖8-39計算機與變頻器硬件連接框圖《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.8.2SB70變頻器的通信協(xié)議

SB70變頻器使用的是RS-485Modbus

協(xié)議，該協(xié)議包含三個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采取了基于RS-485Modbus

協(xié)議的接口方式，應用層即控制變頻器運行、停止、參數(shù)讀寫等操作?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.8.3計算機與變頻器的數(shù)據(jù)格式

SB70變頻器使用的數(shù)據(jù)格式有：

1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，1個停止位。

1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，偶校驗，1個停止位。

1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，奇校驗，1個停止位。

1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，2個停止位。默認為1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，1個停止位。數(shù)據(jù)格式的選擇可查閱附錄B，通過功能碼FF-01進行設(shè)置。《變頻器原理與應用（第3版）》第8章8.8.4計算機與變頻器的波特率SB70變頻器使用的波特率有：

1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps、250000bps、500000bps。默認值為9600bps。波特率選擇可可查閱附錄B，通過功能碼FF-02進行設(shè)置?！蹲冾l器原理與應用（第3版）》第8章8.8.5