《電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》課件第七章

本章主要介紹變頻器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其PLC與變頻器在電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、正反運(yùn)動(dòng)、變頻/工頻切換控制、變頻器多段速運(yùn)行中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括變頻器概述，變頻器的額定參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)與產(chǎn)品選型，三菱FR-A540變頻器的基本應(yīng)用。

第7章PLC與變頻器及其應(yīng)用7.1變頻器概述

7.2變頻器的額定參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)與產(chǎn)品

選型

7.3變頻器的基本應(yīng)用7.1.1變頻器的基本概念

1.變頻技術(shù)的誕生

直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)先后誕生于19世

紀(jì)，迄今已有100多年的歷史，并已成為動(dòng)力機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)裝置。由于技術(shù)上的原因，在很長一段時(shí)期內(nèi)，占整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)80%左右的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)中采用的是交流電動(dòng)機(jī)(包括異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī))，而在需要進(jìn)行調(diào)速控制的拖動(dòng)系統(tǒng)中則基本上采用的是直流電動(dòng)機(jī)。7.1變

頻

器

概

述但是，由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下缺點(diǎn)：

(1)需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較

短；

(2)由于直流電動(dòng)機(jī)存在更換向火花，難以應(yīng)用于存在易

燃、易爆氣體的惡劣環(huán)境；

(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)。

而與直流電動(dòng)機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作可靠，易于維護(hù)保養(yǎng)；

(2)不存在更換向火花，可以應(yīng)用于存在易燃、易爆氣體的惡劣環(huán)境；

(3)容易制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的交流電動(dòng)機(jī)。

因此，很久以來，人們希望在許多場合下能夠用可調(diào)速的交流電動(dòng)機(jī)來代替直流電動(dòng)機(jī)，并在交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方面進(jìn)行了大量的研究開發(fā)工作。但是，直至20世紀(jì)70年代，交流調(diào)速系統(tǒng)在研發(fā)方面一直未能得到真正能夠令人滿意的成果，也因此限制了交流調(diào)速系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的諸如風(fēng)機(jī)、水泵等需要進(jìn)行調(diào)速控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中采用擋板和閥門來調(diào)節(jié)風(fēng)速和流量。這種做法不但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也造成了能源的浪費(fèi)。

經(jīng)歷了20世紀(jì)70年代中期的第2次石油危機(jī)之后，人們充分認(rèn)識到了節(jié)能工作的重要性，并進(jìn)一步重視和加強(qiáng)了對交流調(diào)速技術(shù)的研究工作，隨著同時(shí)期電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為交流調(diào)速系統(tǒng)中心的變頻器技術(shù)也得到了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。

雖然發(fā)展變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)最初的目的主要是為了節(jié)能，但是隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件和微處理器的性能不斷提高，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也得到了顯著發(fā)展。隨著各種復(fù)雜控制技術(shù)在變頻器技術(shù)中的應(yīng)用，變頻器的性能不斷得到提高，而且應(yīng)用范圍也越來越廣。目前變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且?guī)缀跻呀?jīng)擴(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，并且在空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家電產(chǎn)品中也得到了廣泛應(yīng)用。變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，并隨著這些基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而不斷得到發(fā)展。2.變頻器的分類

變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電的變換器，是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制裝置。按緩沖無功功率的中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容還是電感，變頻器可分為電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類。

對于交—直—交變頻器，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)主要采用大電容作為儲能元件時(shí)，主回路直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一種內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，電流波形為正弦波，稱為電壓型變頻

器，其結(jié)構(gòu)如圖7-1所示。其工作原理：整流電路將電網(wǎng)輸送的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，供給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特性是不能四象限運(yùn)行，過流及短路保護(hù)復(fù)雜。

圖7-1電壓型變頻器主電路結(jié)構(gòu)

當(dāng)交—直—交變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能元件時(shí)，直流回路中電流波形比較平直，對負(fù)載來說基本上是一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，電壓波形為正弦波，稱為電流型變頻器，其結(jié)構(gòu)如圖7-2所示。電流型變頻器的工作原理：整流電路將電網(wǎng)輸送的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電，供給推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其特性是電機(jī)不能并聯(lián)運(yùn)行，能夠四象限運(yùn)行，過流及短路保護(hù)容易。

圖7-2電流型變頻器主電路結(jié)構(gòu)

除此之外，變頻器的分類方法有多種。按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為U/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、專用變頻

器、系統(tǒng)變頻器。如表7-1所示。

表7-1變頻器分類及其應(yīng)用范圍

簡易通用型變頻器一般采用U/f控制方式，主要以風(fēng)

扇、風(fēng)機(jī)等二次降轉(zhuǎn)矩負(fù)載為目的，其節(jié)能效果成本較

低，占該領(lǐng)域的40%。另外，為配合大量生產(chǎn)空調(diào)、真空泵，以小型化、低成本為目的的機(jī)電一體化專用變頻器也在逐漸增多。

隨著工廠自動(dòng)化的不斷深入，自動(dòng)倉庫，升降機(jī)、搬運(yùn)系統(tǒng)等的高效率化、低成本化以及小型CNC機(jī)床、擠壓成形機(jī)、紡織及膠片機(jī)械等的高速化、高效率化、高精密化已經(jīng)日趨重要，多功能變頻器正是適用這一要求的驅(qū)動(dòng)器。

經(jīng)過十余年的發(fā)展，在鋼鐵行業(yè)的處理流水線和制造業(yè)設(shè)備、塑料膠片的制造、加工設(shè)備中，以矢量控制的變頻器代替直流電機(jī)控制已達(dá)到實(shí)用化階段。異步電機(jī)以其構(gòu)造上的特點(diǎn)，即優(yōu)良的可靠性、易維護(hù)和適應(yīng)惡劣環(huán)境的性能，以及進(jìn)行矢量控制時(shí)具有轉(zhuǎn)矩精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于需要長期穩(wěn)定運(yùn)行的多種特定用途的設(shè)備中。

3.變頻器常用控制方法

1)?U/f控制

U/f控制為了得到理想的轉(zhuǎn)矩—速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)磁通不變的思想而提出的一種變頻器控制方式。通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。U/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特

性。

2)矢量控制

通過矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，以達(dá)到對電動(dòng)機(jī)在d、q坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。

3)直接轉(zhuǎn)矩控制

利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，通過檢測定子電阻來達(dá)到觀測定子磁鏈的目的。因此，省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算，系統(tǒng)直觀、簡潔，計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出100%的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動(dòng)具有負(fù)荷平衡功能。

4.變頻器的發(fā)展趨勢

變頻器雖問世時(shí)間不長，但變頻器技術(shù)的發(fā)展速度極快，它以優(yōu)異的性能和廣泛的適用范圍以及許多優(yōu)越性被世人所公認(rèn)。變頻器已在各行各業(yè)普及應(yīng)用，但它畢竟是一個(gè)新的領(lǐng)域，還有不盡如人意之處，還需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高，仍有極大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。變頻器的未來，主要從進(jìn)一步優(yōu)化控制技術(shù)、增大容量、減小體

積、降低成本、減少對環(huán)境的噪音和電磁污染等方面發(fā)

展。其主要發(fā)展趨勢簡述如下：

(1)主控一體化。主要措施是把功率元件、保護(hù)元件、驅(qū)動(dòng)元件、檢測元件進(jìn)行大規(guī)模的集成，變?yōu)橐粋€(gè)IPM的智能電力模塊，使其具有體積小、可靠性高、價(jià)格低的特點(diǎn)。

(2)多功能化和高性能化。電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展。特別是微機(jī)的應(yīng)用，以其簡單的硬件結(jié)構(gòu)和豐富的軟件功能，為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證。

(3)小型化。緊湊型變頻器要求功率和控制元件具有較高的集成度，其中包括智能化的功率模塊、緊湊型的光耦合

器、高頻率的開關(guān)電源，以及采用新型電工材料制造的小體積變壓器、電抗器和電容器。例如，ABB公司將小型變頻器定型為Comp-ACTM，它向全球發(fā)布的全新概念是小功率變頻器應(yīng)當(dāng)像接觸器、軟啟動(dòng)器等電器元件一樣使用簡單，安裝方便，安全可靠。

(4)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。通用變頻器除了發(fā)展單機(jī)的數(shù)字化、智能化、多功能化外，還向集成化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。新型通用變頻器可提供多種兼容的通信接口，支持多種不同的通信協(xié)議，內(nèi)裝RS—485接口，可由個(gè)人計(jì)算機(jī)通過變頻器專用軟件向通用變頻器輸入運(yùn)行命令和設(shè)定功能碼數(shù)據(jù)

等，通過選件可與現(xiàn)場總線通信。如西門子、VACON、富士、日立、三菱等品牌的通用變頻器，均可通過各自可提供的選件支持上述幾種或全部類型的現(xiàn)場總線。

7.1.2變頻器的基本結(jié)構(gòu)及調(diào)速原理

1.變頻器的基本結(jié)構(gòu)

變頻器是把電壓、頻率固定的交流電變成電壓、頻率可調(diào)的交流電的變換器，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。

變頻器由主電路(包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器)和控制電路組成，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。

圖7-3變頻器的基本結(jié)構(gòu)

變頻器各組成部分功能如下所述：

(1)整流器。整流器與單相或三相交流電源相連接，其主要功能是產(chǎn)生脈動(dòng)的直流電壓。

(2)中間電路中間電路的主要作用是為使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑，供逆變器使用；通過開關(guān)電源為各個(gè)控制線路供電；可以配置濾波或制動(dòng)裝置以提高變頻器性能。

(3)逆變器。逆變器的主要功能是將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。

(4)控制電路。控制電路將信號傳送給整流器、中間電路和逆變器，同時(shí)它也接收來自這些部分的信號。其主要組成部分是輸出驅(qū)動(dòng)電路和操作控制電路。主要功能：利用信號來開關(guān)逆變器的半導(dǎo)體器件；提供操作變頻器的各種控制信號；監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)，提供保護(hù)功能。

2.變頻器的變頻調(diào)速原理

1)異步交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速

現(xiàn)代交流調(diào)速傳動(dòng)，主要指采用電子式電力變換器對交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速傳動(dòng)。對于交流異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)是用來把交流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的交流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)品種，通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的相互作用使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)速方法很多，其中以變頻調(diào)速的性能最

好。由電機(jī)學(xué)知識可知，異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為

(7-1)式中，f1為供電電源頻率；p為電機(jī)極對數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速為

改變電動(dòng)機(jī)的供電電源頻率f1，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。

2)?U/f調(diào)速原理

交流電機(jī)通過改變供電電源頻率，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速運(yùn)行。對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，希望電動(dòng)機(jī)的主磁通保持額定值不變。

(7-2)式中，s為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率

由電機(jī)理論可知，三相交流電機(jī)定子每相電動(dòng)勢的有效值為

一旦電機(jī)已選定，則N1為常數(shù)。Φm由E1、f1共同決定，對E1、f1適當(dāng)控制，可保持Φm為額定值不變。對此，需考慮基頻以下和基頻以上兩種情況。(7-3)式中，E1為定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢的有效值；f1為定子頻率；N1為定子每相有效匝數(shù)；KN1為基波繞組系數(shù)；Φm為每極磁通量。(1)基頻以下調(diào)速。由式(7-3)可知，保持E1?/?f1?=?常數(shù)，可保持Φm不變。但在實(shí)際中，E1難于直接檢測和控制。當(dāng)頻率較高時(shí)，定子漏阻抗可忽略不計(jì)，認(rèn)為定子相電壓

U1

≈?E1，保持U1?/?f1?=?常數(shù)即可。當(dāng)頻率較低時(shí)，定子漏阻抗壓降不能忽略。這時(shí)，可人為地適當(dāng)提高定子電壓補(bǔ)償定子電阻壓降，以保持氣隙磁通基本不變。

(2)基頻以上調(diào)速。在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從f1N往上增高，但電壓U1不能超過額定電壓U1N，由式(7-3)可知，這將迫使磁通與頻率成反比下降，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。

把基頻以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速兩種情況結(jié)合起來，可得到圖7-4所示的電機(jī)U/f控制特性曲線。

由上面的分析可知，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻裝置獲得電壓和頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)調(diào)速控制。

圖7-4U/f控制特性曲線

7.2.1變頻器的額定參數(shù)

1.輸入側(cè)的額定參數(shù)

變頻器輸入側(cè)的額定參數(shù)主要是電壓和相數(shù)。在我國的中小容量變頻器，輸入電壓的額定值有以下幾種情況(均為線電壓)：

(1)380V/50Hz，三相，用于絕大多數(shù)電氣設(shè)備。

(2)200～230V/50Hz，三相，主要用于某些進(jìn)口設(shè)備。

(3)200～230V/50Hz，單相，主要用于精細(xì)加工電器和家用電器。

7.2變頻器的額定參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)與產(chǎn)品選型2.輸出側(cè)的額定值

1)輸出電壓額定值UN

由于變頻器在變頻的同時(shí)也在變壓，所以輸出電壓的額定值是指輸出電壓的最大值。大多數(shù)情況下，它就是輸出頻率等于電動(dòng)機(jī)額定頻率時(shí)的輸出電壓值。通常，輸出電壓的額定值總是和輸入電壓的額定值相等。

2)輸出電流額定值IN

輸出電流額定值是指允許長時(shí)間輸出的最大電流，是用戶進(jìn)行變頻器選型的主要依據(jù)。

3)輸出容量SN

SN與UN和IN的關(guān)系：

4)適用電動(dòng)機(jī)功率PN

變頻器規(guī)定的適用電動(dòng)機(jī)功率，適用于長期連續(xù)的負(fù)載運(yùn)行。對于各種變動(dòng)負(fù)載，則不適應(yīng)。此外，適用電動(dòng)機(jī)功率PN是針對4極電動(dòng)機(jī)而言，若拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)是6極或其他，則相應(yīng)的變頻器容量要加大。

5)過載能力

變頻器的過載能力是指輸出電流超過額定電流的允許范圍和時(shí)間。大多數(shù)變頻器都規(guī)定為150%、160%或

180%、0.5s。(7-4)7.2.2變頻器的技術(shù)指標(biāo)

1.最大適配電機(jī)

變頻器最大適配電機(jī)通常給出最大適配電機(jī)容量(kW)。應(yīng)該注意，該容量一般是以4極普通異步電動(dòng)機(jī)為對象，而6極以上電機(jī)和變極電機(jī)等特殊電機(jī)的額定電流大于4極普通異步電機(jī)，因此在驅(qū)動(dòng)4極以上電機(jī)及特殊電機(jī)時(shí)不能單單依據(jù)指標(biāo)選擇變頻器，同時(shí)還應(yīng)考慮變頻器的額定電流是否滿足電動(dòng)機(jī)的額定電流。

2.額定輸出

變頻器的額定輸出包括額定輸出容量和額定輸出電流兩方面的內(nèi)容。其中，額定輸出容量為變頻器在額定輸出電壓和額定輸出電流下的三相輸出功率，即

而額定輸出電流則為變頻器在額定輸入條件下，以額定容量輸出時(shí)，可連續(xù)輸出的電流。這是選擇適配電機(jī)的重要參數(shù)，其電流值全部為有效值。

例如，400?V，7.5?kW，4極電機(jī)額定輸出電流為32?A(過載能力150%，1?min)；最大連續(xù)輸出電流為36?A；此變頻器可允許短時(shí)最大輸出電流為32?A?×?1.5?=?48?A。

(7-5)式中，P為額定輸出容量(kVA)；U為額定輸出電壓(V)；I為額定輸出電流(A)。圖7-5電機(jī)三種輸出電流關(guān)系圖

以上三種電流的關(guān)系如圖7-5所示。3.輸出頻率范圍

變頻器可控制的輸出頻率范圍：最低的啟動(dòng)頻率一般為0.1Hz，最高頻率則因變頻器性能指標(biāo)而異。

4.輸出頻率分辨率

輸出頻率分辨率為輸出頻率變化的最小量。在數(shù)字型變頻器中，軟啟動(dòng)回路(頻率指令變換回路)的運(yùn)算分辨率決定了輸出頻率的分辨率，如圖7-6所示。

若運(yùn)算分辨率能夠達(dá)到1/10?000～1/130?000，對于一般的應(yīng)用沒有問題；若運(yùn)算分辨率在1/1000左右，則電動(dòng)機(jī)進(jìn)行加速減速時(shí)可能發(fā)生速度不平穩(wěn)的情況。

若最高輸出頻率為300?Hz，分辨率為1/10?000，則輸出頻率最小的變化幅度為0.3?Hz。

圖7-6輸出頻率分辨率

5.輸出頻率精度

輸出頻率精度為輸出頻率根據(jù)環(huán)境條件改變而變化的程度。

頻率精度?=?頻率變動(dòng)大小?×?100%最高頻率

通常這種變動(dòng)都是由溫度變化或漂移引起的。

6.電壓/頻率特性

電壓/頻率特性為在頻率可變化范圍內(nèi)，變頻器輸出電壓與頻率的比。一般的變頻器都備有已確定好的多種U/f，如轉(zhuǎn)矩增強(qiáng)、二次降負(fù)載用節(jié)能特性等，以適應(yīng)不同負(fù)載的需求。

7.載頻頻率

載頻頻率的高低決定了變頻器輸出電壓(電流)PWM脈沖的多少，還標(biāo)志著輸出波形的質(zhì)量，載頻頻率越高輸出電壓(電流)波形越好。其頻率的上限受到功率元件開關(guān)速度的限制。早期雙極性功率晶體管的載頻頻率為1～3?kHz，最近由于采用1?GBT元件，載頻頻率可達(dá)10～15?kHz。

8.過載能力

變頻器所允許的過載電流，以額定電流的百分?jǐn)?shù)和允許的時(shí)間來表示。一般變頻器的過載能力為額定電流的150%，持續(xù)60?s(小容量性也有120?s)，或者130%，60?s。如果瞬時(shí)負(fù)載超過了變頻器的過載耐量，即使變頻器與電機(jī)的額定容量相符，也應(yīng)該選擇大一擋的變頻器。

7.2.3變頻器的產(chǎn)品選型

不同類型、不同品牌的變頻器有不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，為了便于讀者了解變頻器及進(jìn)行變頻器產(chǎn)品的選擇工作，以下從變頻器的類型與容量兩方面來考慮變頻器的選型以供參考。

1.變頻器的類型選擇

根據(jù)控制功能可以將變頻器分為普通功能型U/f控制變頻器和具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。變頻器的類型選擇，一般根據(jù)負(fù)載要求進(jìn)行。

(1)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x用普通功能型變頻器。

(2)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類，如攪拌機(jī)、傳送帶的平移結(jié)構(gòu)等，有兩種情況需考慮：一是采用普通功能型變頻器，為了保證低速時(shí)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常需要采用加大電動(dòng)機(jī)和變頻器容量的方法，以提高低速轉(zhuǎn)矩。二是采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型U/f控制變頻器，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的恒速運(yùn)行。

2.變頻器的容量選擇

變頻器的容量通常用額定輸出電流、輸出容量、適用電機(jī)功率來表示。對于標(biāo)準(zhǔn)4極電機(jī)拖動(dòng)的連續(xù)恒定負(fù)載、變頻器的容量可根據(jù)適用電機(jī)的功率來選擇。對于其他極電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載、變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載，因其額定電流比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)大，不能根據(jù)適用電機(jī)的功率選擇變頻器容量。此時(shí)變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇，即

式中，IN為變頻器的額定電流，Imax為電機(jī)的最大工作電流。

本節(jié)以三菱FR-A540變頻器為例，介紹變頻器的接線端口、運(yùn)行與操作，以及變頻器的常用參數(shù)設(shè)置，并結(jié)合工程實(shí)例介紹變頻器的應(yīng)用。

7.3.1三菱FR-A540變頻器端子接線圖簡介

三菱FR-A540變頻器端子接線圖如圖7-7所示。

1.主回路接線端子的功能

主回路端子主要包括交流電源輸入、變頻器輸出等端子，主回路接線端子功能說明如表7-2所示。

7.3變頻器的基本應(yīng)用圖7-7三菱FR-A540變頻器端子接線圖

表7-2主回路接線端子功能說明

續(xù)表2.控制回路接線端子功能

輸出控制的功能是向變頻器輸入各種控制信號，如控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、控制變頻器的輸出頻率等功能，端子數(shù)量較多，具體說明如表7-3所示。

表7-3控制回路接線端子功能說明

續(xù)表1

續(xù)表2續(xù)表3續(xù)表4續(xù)表5續(xù)表6續(xù)表7續(xù)表8

續(xù)表97.3.2變頻器的運(yùn)行與操作

1.操作面板及其功能

三菱FR-A540變頻器操作面板(FR-DU04)各部分功能如圖7-8所示。

FR-DU04操作面板按鍵功能如表7-4所示。

FR-DU04操作面板上的單位顯示、運(yùn)行狀態(tài)顯示如表7-5所示。

圖7-8操作面板(FR-DU04)

表7-4

PU操作面板按鍵功能說明

表7-5單位顯示、運(yùn)行狀態(tài)顯示

2.操作面板的使用

要對變頻器進(jìn)行某項(xiàng)操作，需先在操作面板上切換到相應(yīng)的模式，如圖7-9所示，通過操作“MODE”鍵可改變變頻器的工作模式，如監(jiān)示模式、頻率設(shè)定模式、參數(shù)設(shè)定模式、運(yùn)行模式和幫助模式。

1)監(jiān)示模式的設(shè)置

監(jiān)示模式用于了解變頻器的工作頻率、電流大小、電壓大小和報(bào)警信息，便于用戶了解變頻器的工作情況，且可以更改監(jiān)示的參數(shù)，具體操作如圖7-10所示。

圖7-9“MODE”鍵的操作

圖7-10監(jiān)示模式的操作

具體操作時(shí)，注意以下幾點(diǎn)：

(1)按下標(biāo)有*1的鍵超過1.5s可以把電流監(jiān)示模式改為上電監(jiān)示模式。

(2)按下標(biāo)有*2的鍵超過1.5s可以顯示包括最近4次的錯(cuò)誤指示。

(3)在外部操作模式下轉(zhuǎn)換到參數(shù)設(shè)定模式。

2)頻率設(shè)定模式的設(shè)置

在PU操作模式下設(shè)定變頻器的運(yùn)行頻率，即變頻器逆變電路輸出電源的頻率，具體操作如圖7-11所示。

圖7-11頻率設(shè)定的操作

操作時(shí)注意：參數(shù)設(shè)定用增減鍵；按下“SET”鍵1.5?s可寫入設(shè)定值并更新。

3)參數(shù)設(shè)定模式的設(shè)置

參數(shù)設(shè)定模式用來設(shè)置變頻器的各種工作參數(shù)。三菱FR-A540變頻器有近千種參數(shù)，每種參數(shù)又有不同的值。例如，把Pr.79參數(shù)設(shè)定值從2變?yōu)?的操作如圖7-12所示。

4)運(yùn)行模式的設(shè)置

運(yùn)行模式用來設(shè)定變頻器的操作模式，可在外部操

作，PU操作和PU點(diǎn)動(dòng)操作之間切換。具體設(shè)置過程如圖7-13所示。

圖7-12參數(shù)設(shè)定值的操作

圖7-13運(yùn)行模式的設(shè)定

5)幫助模式的設(shè)置

幫助模式主要用來查詢和清除有關(guān)記錄、參數(shù)等內(nèi)容。具體操作過程如圖7-14所示。

3.變頻器的運(yùn)行操作模式

所謂運(yùn)行操作模式，是指輸入變頻器的啟動(dòng)指令及設(shè)定頻率的場所。變頻器的常見運(yùn)行操作模式有PU操作模

式、外部操作模式、PU/外部組合操作模式和通信操作模

式。模式的選擇應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)過程的控制要求和生產(chǎn)作業(yè)的現(xiàn)場條件等因素來確定，達(dá)到既滿足控制要求，又能夠以人為本的目的。

三菱變頻器操作模式的選擇采用“運(yùn)行操作模式選擇”參數(shù)Pr.79進(jìn)行設(shè)定，其運(yùn)行操作模式通常有8種，詳見表7-6所示。

圖7-14幫助模式的設(shè)定表7-6變頻器運(yùn)行操作模式

續(xù)表1)?PU操作模式

PU操作模式主要通過變頻器的面板設(shè)定變頻器的運(yùn)行頻率、啟動(dòng)指令、監(jiān)視操作命令、顯示參數(shù)等。這種模式不需要外接其他的操作控制信號，可直接在變頻器的面板上進(jìn)行操作。

采用PU操作模式時(shí)，可通過設(shè)定運(yùn)行操作模式選擇參數(shù)Pr.79?=?1或0來實(shí)現(xiàn)。

2)外部操作模式

外部操作模式通常為出廠設(shè)置。這種模式通過外接的啟動(dòng)開關(guān)、頻率設(shè)定電位器等產(chǎn)生外部操作信號來控制變頻器的運(yùn)行。外部頻率設(shè)定信號為0～5?V、0～10?V或4～20?mA的直流信號。啟動(dòng)開關(guān)與變頻器的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)STF端/反轉(zhuǎn)啟動(dòng)STR端連接，頻率設(shè)定電位器與變頻器的10、2、5端相連接。當(dāng)采用外部操作模式時(shí)，可通過設(shè)定運(yùn)行操作模式選擇參數(shù)Pr.79?=?2或0來實(shí)現(xiàn)。

3)?PU/外部組合操作模式

PU操作和外部操作模式可以進(jìn)行組合操作，此時(shí)Pr.79?=?3或4，可采用下列兩種方法中的一種：

(1)啟動(dòng)信號用外部信號設(shè)定(通過STF或STR端子設(shè)定)，頻率信號用PU操作模式設(shè)定或通過多段速端子RH、RM、RL設(shè)定。

(2)啟動(dòng)信號用PU鍵盤設(shè)定，頻率信號用外部頻率設(shè)定電位器或多段速選擇端子RH、RM、RL進(jìn)行設(shè)定。

4)通信操作模式

通過RS-485接口和通信電纜可以將變頻器的PU接口與PLC、ASIC、RISC和工業(yè)用計(jì)算機(jī)(PC)等數(shù)字化控制器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的數(shù)字化控制、現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制等。該領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用和開發(fā)前景。

計(jì)算機(jī)通信模式可以通過設(shè)定參數(shù)Pr.79?=?6來實(shí)現(xiàn)，這時(shí)不僅可以進(jìn)行數(shù)字化控制器與變頻器的通信操作，還可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信操作與其他操作模式的相互切換。

7.3.3變頻器常用參數(shù)的設(shè)置

變頻器出廠時(shí)，廠家對每個(gè)參數(shù)都預(yù)設(shè)一個(gè)值，這些參數(shù)叫做出廠(缺省)值。一般缺省值并不能滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，所以用戶在使用變頻器之前，要求對變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

變頻器的參數(shù)設(shè)定在調(diào)試過程中是十分重要的。由于若參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，則將不能滿足生產(chǎn)的需要，而且可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)、制動(dòng)的失敗，或工作時(shí)常跳閘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀功率模塊IGBT或整流橋等器件。變頻器的品種不同，參數(shù)量亦不同。一般單一功能控制的變頻器約有50～60個(gè)參數(shù)值，多功能控制的變頻器有200個(gè)以上的參數(shù)。但不論參數(shù)多或少，在調(diào)試過程中是否需要把全部的參數(shù)重新進(jìn)行調(diào)整呢?其實(shí)大多數(shù)可不變

動(dòng)，按出廠值即可，只需要把使用時(shí)原出廠值不合適的予以重新設(shè)定即可。例如：外部端子操作、模擬量操作、基底頻率、最高頻率、上限頻率、下限頻率、啟動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間(及方式)、熱電子保護(hù)、過流保護(hù)、載波頻率、失速保護(hù)和過壓保護(hù)等參數(shù)是必須要調(diào)整的。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)不合適時(shí)，再調(diào)整其他參數(shù)。

變頻器的設(shè)定參數(shù)較多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，而導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象，因此，必須對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定。下面簡單介紹三菱變頻器的主要額定參數(shù)。

1.轉(zhuǎn)矩提升功能參數(shù)的設(shè)定

轉(zhuǎn)矩提升功能是設(shè)置電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩大小，可以通過補(bǔ)償電壓降以改善電機(jī)在低速范圍的轉(zhuǎn)矩降，如圖7-15所示轉(zhuǎn)矩提升主要是通過在低頻時(shí)提升變頻器的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)的。

轉(zhuǎn)矩提升功能參數(shù)主要有Pr.0轉(zhuǎn)矩提升、Pr.46第二轉(zhuǎn)矩提升和Pr.112第三轉(zhuǎn)矩提升3個(gè)。值得注意的是，當(dāng)RT信號ON時(shí)，Pr.46“第二轉(zhuǎn)矩提升”有效；在X9信號ON時(shí)，Pr.112“第三轉(zhuǎn)矩提升”有效。X9信號輸入端子應(yīng)安排在Pr.180到Pr.186處。

2.加減速時(shí)間

加減速時(shí)間是指輸出頻率從0Hz上升到基準(zhǔn)頻率所需要的時(shí)間，有5個(gè)參數(shù)可設(shè)置：即Pr.7，加速時(shí)間；Pr.8，減速時(shí)間；Pr.20，加減速基準(zhǔn)頻率；Pr.21，加減速時(shí)間單位；Pr.29，加減速時(shí)間曲線。加減速時(shí)間參數(shù)的使用如圖7-16所示。

圖7-15轉(zhuǎn)矩提升圖7-16加減速時(shí)間參數(shù)的使用

3.上/下限頻率的設(shè)置

上限頻率是指不允許超過的最高輸出頻率；下限頻率是指不允許超過的最低輸出頻率。上/下限頻率設(shè)置參數(shù)有Pr.1“上限頻率”、Pr.2“下限頻率”和Pr.18“高速上限頻率”3個(gè)。參數(shù)的出廠設(shè)置和設(shè)置范圍如表7-7所示。

上/下限頻率參數(shù)功能如圖7-17所示。參數(shù)使用說明如下：用Pr.1設(shè)定輸出頻率的上限，如果頻率設(shè)定值高于此設(shè)定值，則輸出頻率被鉗位在上限頻率。在120?Hz以上運(yùn)行時(shí)，用參數(shù)Pr.18設(shè)定輸出頻率的上限。當(dāng)Pr.18被設(shè)定時(shí)，Pr.1自動(dòng)地變?yōu)镻r.18的設(shè)定值；或者Pr.1被設(shè)定后，Pr.18會(huì)自動(dòng)切換到Pr.1的頻率。用Pr.2設(shè)定輸出頻率的下限。

表7-7上/下限頻率參數(shù)

圖7-17上/下限頻率參數(shù)功能

4.加/減速曲線

為了適應(yīng)不同機(jī)械的啟停要求，可給變頻器設(shè)置不同的加減速方式。加減速方式由Pr.29參數(shù)來設(shè)定，可設(shè)置三種方式，如表7-8所示。

(1)當(dāng)Pr.29?=?0時(shí)，這種方式是減速時(shí)間與輸出頻率變化成正比關(guān)系，大多數(shù)負(fù)載采用這種方式。

(2)當(dāng)Pr.29?=?1時(shí)，這種方式是開始和結(jié)束階段，升速和減速比較緩慢，一般電梯、傳送帶等設(shè)備采用這種方式。

(3)當(dāng)Pr.29?=?2時(shí)，這種方式是在兩個(gè)頻率之間提供一個(gè)“S”形加減速A方式，如圖7-18所示，該方式具有緩和震動(dòng)的效果。

表7-8加/減速參數(shù)的設(shè)定

圖7-18加/減速參數(shù)功能

5.啟動(dòng)頻率

啟動(dòng)頻率是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的頻率，由參數(shù)Pr.13來設(shè)定。啟動(dòng)頻率設(shè)置范圍為0～60Hz，對于慣性較大或者摩擦力較大的負(fù)載，為了容易啟動(dòng)，可設(shè)置合適的啟動(dòng)頻率來增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。Pr.13參數(shù)功能如圖7-19所示，默認(rèn)出廠設(shè)置是0.5Hz。

6.直流制動(dòng)

直流制動(dòng)的作用是利用設(shè)定停止時(shí)的相關(guān)參數(shù)，可以調(diào)整定位運(yùn)行等的停止準(zhǔn)確度和直流制動(dòng)的運(yùn)行時(shí)間，使之適合負(fù)載的要求。直流制動(dòng)參數(shù)包括Pr.10“直流制動(dòng)動(dòng)作頻率”、Pr.11“直流制動(dòng)動(dòng)作時(shí)間”和Pr.12“直流制動(dòng)電壓”三個(gè)，該組參數(shù)的出廠設(shè)定值和設(shè)定范圍如表7-9所示。

圖7-19啟動(dòng)頻率參數(shù)功能

表7-9直流制動(dòng)參數(shù)的設(shè)定

直流制動(dòng)的制動(dòng)電壓、制動(dòng)頻率和制動(dòng)時(shí)間動(dòng)作關(guān)系如圖7-20所示。

說明如下：①用Pr.10設(shè)定直流制動(dòng)開始應(yīng)用的頻率。若將Pr.10設(shè)定為“9999”，則當(dāng)電機(jī)減速到Pr.13“啟動(dòng)頻率”的設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)為直流制動(dòng)。②用Pr.11設(shè)定直流制動(dòng)的時(shí)間。若將Pr.11設(shè)定為“8888”，則當(dāng)X13信號ON時(shí)，直流制動(dòng)動(dòng)作。③用Pr.180到Pr.186中的任意一個(gè)參數(shù)指定用于X13信號輸入的端子。用Pr.12設(shè)定電源電壓的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)使用變頻器專用電機(jī)(恒轉(zhuǎn)矩電機(jī))時(shí)，可將Pr.12的設(shè)定按下述方式更改：3.7k以下——4%，5.5k以上——2%。圖7-20直流制動(dòng)參數(shù)功能

7.3.4

PLC與變頻器的基本應(yīng)用

在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，由于控制對象和系統(tǒng)的要求不同，因此變頻器的運(yùn)行方式也不同。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，最為常見的是變頻器和PLC的組合應(yīng)用，并且產(chǎn)生了多種多樣的PLC控制變頻器的方法，構(gòu)成了不同類型的變頻PLC控制系統(tǒng)。本節(jié)主要介紹變頻器的多種運(yùn)行方式。

1.變頻器與PLC的連接方式簡介

用PLC對變頻器控制進(jìn)行電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，首先要考慮的是變頻器和PLC的連接方法，通常PLC可以通過下面三種途徑來控制變頻器：一是利用PLC的模擬量輸出模塊控制變頻器；二是PLC通過通信接口控制變頻器；三是利用PLC的開關(guān)量輸入/輸出模塊控制變頻器。下面簡單介紹PLC與變頻器的三種連接方法。

1)利用PLC的模擬量輸出模塊控制變頻器

PLC的模擬量輸出模塊輸出0～5?V電壓或4～20?mA電流，將其送給變頻器的模擬電壓或電流輸入端，控制變頻器的輸出頻率。這種控制方式的硬件接線簡單，但是PLC的模擬量輸出模塊價(jià)格相當(dāng)高，有的用戶難以接受。

2)?PLC通過RS-485通信接口控制變頻器

這種控制方式的硬件接線簡單，但需要增加通信用的接口模塊，這種接口模塊的價(jià)格較高，并且熟悉通信模塊的使用方法和設(shè)計(jì)通信程序可能要花費(fèi)較多的時(shí)間。

3)利用PLC的開關(guān)量輸入/輸出模塊控制變頻器

PLC的開關(guān)量輸入/輸出端，一般可以與變頻器的開關(guān)量輸入/輸出端直接相連。這種控制方式的接線很簡單，抗干擾能力較強(qiáng)，用PLC的開關(guān)量輸出模塊可以控制變頻器的正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速、加減速時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制要求。雖然只能有級調(diào)速，但對于大多數(shù)系統(tǒng)已足夠了。

2.基于變頻器的電動(dòng)機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制電路

采用PLC控制變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要根據(jù)控制要求來確定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，其點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制的I/O分配如表7-10所示。

表7-10變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制I/O分配

變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制電路如圖7-21所示。

變頻器的速度由外接電位器RP來進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于PLC是繼電器輸出型，所以變頻器的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號由PLC的Y1直接接到正轉(zhuǎn)啟動(dòng)端子STF上，然后將PLC輸出的公共端子COM1和變頻器的公共端子SD相連。變頻器的故障報(bào)警信號A-C(常開觸點(diǎn))直接連接到PLC的輸入端子X4上，然后將PLC輸入的公共端子COM和變頻器的C端相連。一旦變頻器發(fā)生故障，PLC的報(bào)警指示燈Y6亮，并使系統(tǒng)停止工

作，按鈕SB用于在處理完故障后使變頻器復(fù)位。為了節(jié)約PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，該信號不接入PLC的輸入端子。

圖7-21變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制電路

由于接觸器線圈需要220?VAV電源驅(qū)動(dòng)，而指示燈需要24?VDC電源驅(qū)動(dòng)，它們采用的電壓等級不同，因此將PLC的輸出分為兩組，一組是Y0～Y3，其公共端是

COM1；另一組是Y4～Y7，其公共端是COM2。注意，由于這兩組所使用的電壓不同，所以不能將COM1和COM2連接在一起。

由于變頻器采用外部操作模式，所以設(shè)定Pr.79?=?2。

變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制的程序如圖7-22所示。

圖7-22變頻器點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制程序

3.基于變頻器的電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路

PLC與變頻器控制電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)的控制電路和程序梯形圖，如圖7-23和圖7-24所示。

操作步驟如下：

(1)按下SB2輸入繼電器X1，得到信號并動(dòng)作，輸出繼電器Y0動(dòng)作并保持，接觸器KM動(dòng)作，變頻器接通電源；Y0動(dòng)作后，Y4動(dòng)作，指示燈HL1亮。

(2)按下SB4，Y10輸出，變頻器的STF接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)并運(yùn)行。同時(shí)Y5正轉(zhuǎn)指示輸出，HL2燈亮。松開SB4，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。

(3)按下停止按鈕SB3，Y10無輸出，正轉(zhuǎn)停止。

圖7-23PLC與變頻器控制電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)電路

圖7-24PLC與變頻器控制電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)電路梯形圖

(4)按下SB5，Y11輸出，變頻器的STF接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)并運(yùn)行。同時(shí)，Y6反轉(zhuǎn)指示輸出，HL3燈亮。松開

SB5，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。

(5)同理，按下SB3，反轉(zhuǎn)停止。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，Y10或Y11的常閉觸點(diǎn)斷開，使SB1不起作用，從而防止變頻器在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的情況下切斷電源。如果正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)停止再按下SB1，則X0得到信號，使Y0復(fù)位，KM斷電并且復(fù)位，變頻器脫離電源。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果變頻器因?yàn)榘l(fā)生故障而跳閘，則X5得到信號，一方面使Y0復(fù)位，變頻器切斷電源；同時(shí)，Y7動(dòng)作，指示燈HL4亮。在利用PLC控制變頻器運(yùn)行時(shí)，必須先對變頻器的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)

置，這樣才可以達(dá)到所需的運(yùn)行控制目的。

4.基于變頻器的變頻/工頻切換控制電路

控制任務(wù)描述：一臺電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行，當(dāng)頻率上升到50?Hz(工頻)并保持長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將電動(dòng)機(jī)切換到工頻電網(wǎng)供電，讓變頻器休息或另作它用；當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，也需將電動(dòng)機(jī)切換到工頻運(yùn)行；一臺電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在工頻電網(wǎng)，現(xiàn)工作環(huán)境要求其進(jìn)行無級調(diào)速，此時(shí)又必須將電動(dòng)機(jī)由工頻切換到變頻狀態(tài)運(yùn)行。下面介紹如何來連接變頻器與PLC，如何正確控制變頻與工頻之間的切換，以及參數(shù)的設(shè)定。

變頻與工頻切換的主電路原理圖如圖7-25所示。

電路工作原理：電機(jī)何時(shí)工作在工頻或變頻，這可通過變頻器中的接觸器KM1、KM2和KM3控制來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電機(jī)工作在工頻狀態(tài)時(shí)，KM1主觸頭閉合，KM2、KM3打

開，電源不經(jīng)過變頻器直接進(jìn)入電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)電機(jī)工作在變頻狀態(tài)時(shí)，KM2、KM3主觸頭閉合，KM1主觸頭打開，電源經(jīng)過變頻器控制后進(jìn)入電動(dòng)機(jī)。

PLC的I/O分配如表7-11所示。

圖7-25變頻器變頻/工頻切換控制電路原理圖

表7-11

PLC的I/O分配表PLC控制參考程序如圖7-26所示。

PLC控制工頻和變頻工作過程如下：

1)工頻運(yùn)行段

先將選擇開關(guān)SA1旋至“工頻運(yùn)行”位，使輸入繼電器X0動(dòng)作，為工頻運(yùn)行做好準(zhǔn)備。按啟動(dòng)按鈕SB1，輸入繼電器X2動(dòng)作，使輸出繼電器Y0動(dòng)作并保持，從而接觸器KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)在工頻電壓下啟動(dòng)并運(yùn)行；按停止按鈕SB4，輸入繼電器X5動(dòng)作，使輸出繼電器Y0復(fù)位，而接觸器KM1失電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

如果電動(dòng)機(jī)過載，則熱繼電器觸點(diǎn)FR閉合，X7信號輸入，輸出信號Y0停止，