變頻器的使用介紹

第2章變頻器的使用2.1變頻器概述2.2變頻器輸出頻率的設(shè)置或修改2.3三菱通用變頻器FR-E500系列的使用2021/6/2712.1變頻器概述2.1.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法由公式可知，改變?nèi)嘟涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過以下三種方法來實(shí)現(xiàn)。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為1.變極調(diào)速2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

3．變頻調(diào)速變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬，調(diào)速平滑性好，機(jī)械特性硬的特點(diǎn)?？梢哉J(rèn)為，在轉(zhuǎn)差率s變化不大的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f1大致成正比，若均勻地改變電源頻率f1，則能平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。

2021/6/2722.1.2變頻器的用途和構(gòu)造

使用變頻器的電動(dòng)機(jī)大大降低了啟動(dòng)電流，啟動(dòng)和停機(jī)過程平穩(wěn)，減少了對(duì)設(shè)備的沖擊力，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)及生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。

1．變頻器的用途（1）平滑調(diào)速。圖2.1變頻器變頻輸出（2）節(jié)能。（3）提高自動(dòng)化控制水平。2021/6/2732．通用變頻器的構(gòu)造圖2.2變頻器的基本構(gòu)造圖2.3變頻器主電路結(jié)構(gòu)2021/6/2741．正弦脈寬調(diào)制波（SPWM）2.1.3變頻器的工作原理圖2.4正弦脈寬調(diào)制波（SPWM）2021/6/2752．單相正弦脈寬調(diào)制電路圖2.5單相正弦脈寬調(diào)制電路

（1）在調(diào)制波的正半周，V1保持導(dǎo)通，V2保持截止。當(dāng)V4受控導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓Uo=Ud，當(dāng)V4受控截止時(shí)，負(fù)載感性電流經(jīng)過V1和VD3續(xù)流。（2）在調(diào)制波的負(fù)半周，V2保持導(dǎo)通，V1保持截止。當(dāng)V3受控導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓Uo=?Ud，當(dāng)V3受控截止時(shí)，負(fù)載感性電流經(jīng)過V2和VD4續(xù)流。2021/6/2763．三相正弦脈寬調(diào)制過程

圖2.6變頻器逆變電路V1～V6管導(dǎo)通及輸出線電壓波形圖

在一個(gè)周期內(nèi)，V1～V6晶體管的導(dǎo)通電角度均為180?，同一相的上下兩個(gè)晶體管交替導(dǎo)通。例如在0?～180?電角度內(nèi)，V1導(dǎo)通、V2截止；在180?～360?電角度內(nèi)V2導(dǎo)通、V1截止。各相開始導(dǎo)通的相位差為120?，例如V3從120?、V5從240?開始導(dǎo)通，據(jù)此可畫出V3與V4、V5與V6的導(dǎo)通波形。可以看出，在任意時(shí)刻，均有3只晶體管導(dǎo)通。2021/6/277（1）u/f控制方式（2）矢量控制方式4．變頻調(diào)速控制方式圖2.7u/f曲線

矢量控制方式是變頻器的高性能控制方式，特別是低頻轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)于u/f控制方式。2021/6/2782.1.4變頻器電路配線與注意事項(xiàng)變頻器的主電路配線如圖2.8所示。圖2.8變頻器主電路配線2021/6/279配線注意事項(xiàng)如下

（1）絕對(duì)禁止將電源線接到變頻器的輸出端U、V、W上。（2）在變頻器不使用時(shí)，可將斷路器斷開，起電源隔離作用；當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，斷路器起保護(hù)作用，以免事故擴(kuò)大。但在正常工作情況下，不要使用斷路器啟動(dòng)和停止電動(dòng)機(jī)。（3）在變頻器的輸入側(cè)接交流電抗器可以削弱三相電源不平衡對(duì)變頻器的影響，延長(zhǎng)變頻器的使用壽命，同時(shí)也降低變頻器產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的干擾。（4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于直流制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組呈發(fā)電狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生較高的直流電壓反送直流電壓側(cè)?？梢赃B接直流制動(dòng)電阻進(jìn)行耗能以降低高壓。（5）由于變頻器輸出的是高頻脈沖波，所以禁止在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間加裝電力電容器件。（6）變頻器和電動(dòng)機(jī)必須可靠接地。（7）變頻器的控制線應(yīng)與主電路動(dòng)力線分開布線，平行布線應(yīng)相隔10cm以上，交叉布線時(shí)應(yīng)使其垂直。變頻器模擬信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)妥善接地。（8）通用變頻器僅適用于一般的工業(yè)用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。（9）變頻器的安裝環(huán)境應(yīng)通風(fēng)良好。2021/6/27102.2變頻器輸出頻率的設(shè)置或修改2.2.1設(shè)置或修改變頻器輸出頻率的方法1．面板功能鍵按面板上增、減鍵設(shè)置或修改輸出頻率值。2．面板電位器旋動(dòng)面板電位器旋鈕可以設(shè)置或修改連續(xù)變化的輸出頻率值。3．外部接點(diǎn)端子用外部高速、中速、低速或多段速接點(diǎn)端子的通斷來改變輸出頻率。4．外部模擬信號(hào)端子用外部模擬電壓值或模擬電流值的變化設(shè)置或修改輸出頻率。2021/6/27111．最大頻率fmax、基準(zhǔn)頻率fN和基準(zhǔn)電壓UN圖2.9輸出頻率與輸出電壓的關(guān)系

2.2.2變頻器輸出頻率的含義2021/6/2712在調(diào)速過程中，有時(shí)需要多個(gè)不同速度的階段，通?？稍O(shè)置為3～15段不同的輸出頻率。2．上限頻率fＨ和下限頻率fL變頻器的輸出頻率被限定在上下限頻率之間，以防止誤操作時(shí)發(fā)生失誤。3．啟動(dòng)頻率啟動(dòng)信號(hào)為ON的開始頻率，通常出廠設(shè)定值為0.5Hz。4．點(diǎn)動(dòng)頻率點(diǎn)動(dòng)操作時(shí)的頻率，通常出廠設(shè)定值為幾赫茲。5．跳躍頻率跳躍頻率是指運(yùn)行時(shí)避開某個(gè)頻率。如果電動(dòng)機(jī)在某個(gè)頻率下運(yùn)行時(shí)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生機(jī)械諧振，則要避開這個(gè)頻率。6．多段速頻率2021/6/2713載波頻率偏低，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲；載波頻率偏高，工作損耗增大。變頻器出廠時(shí)已設(shè)置了較好的載波頻率，一般不需要重新設(shè)定。7.制動(dòng)頻率當(dāng)變頻器停止輸出時(shí)，頻率下降到進(jìn)行直流制動(dòng)的頻率。在生產(chǎn)工藝需要準(zhǔn)確定位停機(jī)時(shí)，需要設(shè)置制動(dòng)頻率、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)電壓。例如，三菱變頻器FR-E540-0.75K-CHT的出廠設(shè)定值分別為3Hz、0.5s和電源電壓的6%。8．輸入最大模擬量時(shí)的頻率指輸入模擬電壓5V（10V）或模擬電流20mA時(shí)的頻率值，通常出廠設(shè)定值為50Hz。9．載波頻率2021/6/27142.3通用變頻器FR-E500的使用圖2.10變頻器FR-E500外形與端子板三菱通用變頻器FR-E540-0.75K-CHT的容量和輸入/輸出參數(shù)見表2.2。表2.2 通用變頻器FR-E540-0.75K-CHT容量和輸入/輸出參數(shù)2021/6/27152.3.1變頻器的配線圖與端子板1．變頻器的基本配線圖

圖2.11三菱變頻器FR-E500基本配線圖2021/6/2716控制電路端子如圖2.12（b）所示，控制電路端子符號(hào)與功能說明見表2.4。圖2.12變頻器主電路、控制電路端子

2．主電路端子主電路端子如圖2.12（a）所示，主電路端子符號(hào)與功能說明見表2.3。3．控制電路端子2021/6/2717表2.3 主電路端子符號(hào)與功能說明2021/6/2718表2.4 控制電路端子符號(hào)與功能說明2021/6/27192.3.2變頻器操作面板與參數(shù)設(shè)定1．變頻器的操作面板圖2.13變頻器操作面板2021/6/2720表2.5 按鍵與狀態(tài)指示燈說明2021/6/27212.3.3實(shí)習(xí)操作：變頻器面板操作模式操作內(nèi)容為：恢復(fù)出廠設(shè)定值；由面板【▲】、【▼】鍵設(shè)定輸出頻率；由面板按鍵完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制?？刂齐娐坊窘泳€圖如圖2.14所示。操作步驟如下。（1）按圖2.14接線，檢查無誤后接通電源。（2）恢復(fù)變頻器出廠設(shè)定值。有關(guān)出廠設(shè)定值如下。參數(shù)【1=120】，上限頻率為120Hz。參數(shù)【2=0】，下限頻率為0Hz。參數(shù)【3=50】，基準(zhǔn)頻率為50Hz。參數(shù)【7=5】，啟動(dòng)加速時(shí)間為5s。參數(shù)【8=5】，停止減速時(shí)間為5s。參數(shù)【79=0】，外部操作模式，【EXT】顯示點(diǎn)亮。

圖2.14變頻器面板操作運(yùn)行基本接線圖2021/6/2722（3）修改不符合控制要求的出廠設(shè)定值。修改參數(shù)【79=1】，選擇面板操作模式，【PU】燈點(diǎn)亮。（4）設(shè)定輸出頻率。用【MODE】鍵選擇【頻率設(shè)定模式】，用【▲】、【▼】鍵設(shè)定頻率值為50Hz，用【SET】鍵寫入。（5）正轉(zhuǎn)。按【FWD】鍵，電動(dòng)機(jī)加速啟動(dòng)，顯示輸出頻率?！綬UN】燈點(diǎn)亮。（6）反轉(zhuǎn)。按【REV】鍵，電動(dòng)機(jī)加速啟動(dòng)，顯示輸出頻率。【RUN】燈閃爍。（7）停止。按【STOP/RESET】鍵，電動(dòng)機(jī)減速停止。【RUN】燈滅。（8）切斷電源。2021/6/27232.3.4實(shí)習(xí)操作：變頻器外部操作模式操作內(nèi)容為：恢復(fù)出廠設(shè)定值；由外部模擬電壓信號(hào)端設(shè)定輸出頻率；由外部開關(guān)完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制?？刂齐娐坊窘泳€圖如圖2.15所示。操作步驟如下。（1）按圖2.15接線，接線無誤后接通電源。

圖2.15變頻器外部控制方式基本接線圖2021/6/2724（2）恢復(fù)變頻器出廠設(shè)定值。有關(guān)出廠設(shè)定值如下。參數(shù)【1=120】，上限頻率為120Hz。參數(shù)【2=0】，下限頻率為0Hz。參數(shù)【3=50】，基準(zhǔn)頻率為50Hz。參數(shù)【7=5】，啟動(dòng)加速時(shí)間為5s。參數(shù)【8=5】，停止減速時(shí)間為5s。參數(shù)【38=50】，5V（10V）輸入時(shí)頻率為50Hz。參數(shù)【73=0】，選擇5V的輸入電壓。參數(shù)【79=0】，外部操作模式，【EXT】顯示點(diǎn)亮。（3）把外接電位器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，輸出頻率設(shè)定為0。把外接電位器慢慢順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，輸出頻率逐步增大到50Hz。（4）正轉(zhuǎn)。接通STF-SD，【RUN】燈亮，輸出頻率逐步增大到50Hz。（5）反轉(zhuǎn)。接通STR-SD，【RUN】燈閃爍，輸出頻率逐步增大到50Hz。（6）停止。斷開STF、STR。（7）切斷電源。2021/6/27252.3.5實(shí)習(xí)操作：變頻器組合操作模式操作內(nèi)容為：恢復(fù)出廠設(shè)定值；由面板設(shè)定輸出頻率；由外部開關(guān)完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制?？刂齐娐坊窘泳€圖如圖2.16所示，操作步驟如下。（1）按圖2.16接線，接線無誤后接通電源。圖2.16變頻器組合操作控制方式基本接線圖2021/6/2726（2）恢復(fù)變頻器出廠設(shè)定值。有關(guān)出廠設(shè)定值如下。參數(shù)【1=120】，上限頻率為120Hz。參數(shù)【2=0】，下限頻率為0Hz。參數(shù)【3=50】，基準(zhǔn)頻率為50Hz。參數(shù)【7=5】，啟動(dòng)加速時(shí)間為5s。參數(shù)【8=5】，停止減速時(shí)間為5s。參數(shù)【79=0】，外部操作模式，【EXT】顯示點(diǎn)亮。（3）修改不符合控制要求的出廠設(shè)定值。修改參數(shù)【79=3】，外部與面板組合操作模式，【PU】和【EXT】?jī)蔁袅痢＃?）設(shè)定輸出頻率。用【MODE】鍵選擇【頻率設(shè)定模式】，用【▲】、【▼】鍵改變?cè)O(shè)定值為50Hz，用【SET】鍵寫入。（5）正轉(zhuǎn)。接通STF-SD，【RUN】燈亮，輸出頻率逐步增大到50Hz。（6）反轉(zhuǎn)。接通STR-SD，【RUN】燈閃爍，輸出頻率逐步增大到50Hz。（7）停止。斷開STF、STR。（8）切斷電源斷路器。2021/6/27272.3.6實(shí)習(xí)操作：繼電器控制的變頻器調(diào)速電路控制要求：用繼電器控制電動(dòng)機(jī)低速啟動(dòng)，中、高速運(yùn)行，控制原理圖如圖2.17所示。圖2.17變頻器3速控制方式原理圖2021/6/2728各按鈕名稱及動(dòng)作如下。SB1：低速啟動(dòng)按鈕。按下SB1電動(dòng)機(jī)以10Hz頻率低速啟動(dòng)。SB2：中速運(yùn)行按鈕。按下SB2電動(dòng)機(jī)以30Hz頻率中速運(yùn)行。SB3：高速運(yùn)行按鈕。按下SB3電動(dòng)機(jī)以50Hz頻率高速運(yùn)行。SB4：停機(jī)按鈕。按下SB4電動(dòng)機(jī)減速停止。注：各速運(yùn)行頻率（參數(shù)4、5、6）可以修改。3速設(shè)定的場(chǎng)合，2速以上同時(shí)被選中時(shí)，低速設(shè)定的頻率優(yōu)先。低速啟動(dòng)，中、高速運(yùn)行曲線如圖2.18所示。圖2.18低速啟動(dòng)，中、高速運(yùn)行曲線2021/6/2729操作步驟如下。（1）按圖2.17接線，接線無誤后接通電源。（2）恢復(fù)變頻器出廠設(shè)定值。有關(guān)出廠設(shè)定值如下。參數(shù)【1=120】，上限頻率為120Hz。參數(shù)【2=0】，下限頻率為0Hz。參數(shù)【3=50】，基準(zhǔn)頻率為50Hz。參數(shù)【4=50】，高速頻率為50Hz。參數(shù)【5=30】，中速頻率為30Hz。參數(shù)【6=10】，低速頻率為10Hz。參數(shù)【7=5】，啟動(dòng)加速時(shí)間為5s。參數(shù)【8=5】，停止減速時(shí)間為5s。參數(shù)【79=0】，外部操作模式，【EXT】顯示點(diǎn)亮。（3）低速啟動(dòng)。按下低速啟動(dòng)按鈕SB1，中間繼電器KA1通電自鎖，RL-SD接通。KA4通電自鎖，STF-SD接通，電動(dòng)機(jī)以10Hz頻率低速運(yùn)行。（4）中速運(yùn)行。按下中速運(yùn)行按鈕SB2，中間繼電器KA2通電自鎖，RM-SD接通，電動(dòng)機(jī)以30Hz頻率中速運(yùn)行。KA1聯(lián)鎖斷電。（5）高速運(yùn)行。按下高速運(yùn)行按鈕SB3，中間繼電器KA3通電自鎖，RH-SD接通，電動(dòng)機(jī)以50Hz頻率高速運(yùn)行。KA2聯(lián)鎖斷電。（6）停機(jī)。按下停止按鈕SB4，KA1～KA4斷電，電動(dòng)機(jī)減速停機(jī)。（7）切斷電源。2