OMRON變頻器培訓資料

1、omron 變頻器培訓變頻器培訓歐姆龍自動化(中國)統轄集團 客戶服務中心smac 秦波 2007-07omron 總括電動機種類和特性1.1.概要1.2.步進電動機的動作原理和特征1.3.直流電動機的動作原理和特征1.4.同步電動機的動作原理和特征1.5.感應電動機的動作原理和特征1.6.使交流電動機旋轉的旋轉磁場1.7.感應電動機的詳細特性變頻器的動作原理2.1.概要2.2.輸入電路2.3.輸出電路的基本2.4.通電法2.5.實際的變頻器輸出（pwm控制）變頻器的控制3.1. v/f控制3.2.轉矩控制3.3. v/f調試3.4. v/f控制時的抖動調試3.5.矢量控制的原理3.6.矢量控

2、制自學習3.7. v/f控制和矢量控制的優(yōu)缺點比較3.8.制動控制3.9.pid控制3.10.過載檢測3.11.過載的幾種情況的處理辦法3.12.參數監(jiān)控參考資料omron種類名稱特征使用例直流步進電動機收到脈沖信號后，照預定的角度旋轉優(yōu)點：高速動作、簡單位置控制（便宜）。缺點：轉矩小、易產生失調的位置偏差。輸送機打印機直流電動機具有急劇的加速性。轉子為電磁鐵、定子為永久磁鐵的結構上，維修保養(yǎng)非常費工夫。優(yōu)點：高速動作。轉矩大。缺點：電刷裝置有一定壽命。永久磁石價格昂貴。吸塵器、攪拌器、縫紉機同步電動機為了控制位置及角度，電動機上帶有檢測器。優(yōu)點：高速動作。轉矩大。缺點：永久磁石價格昂貴?？刂?/p>

3、困難。工業(yè)用機器人機床omronomron由電刷裝置與換向器來切換電的方向從而旋轉。電刷裝置有壽命 約5000小時(1年)換向器電刷裝置（極）機座主磁極電樞（繞組、鐵心）電刷裝置（極）omron。對準永久磁石來控制旋轉磁場。最適用于伺服控制。omron感應電動機控制簡單、轉矩中(額定的200%)。很便宜。沒有永久磁石。電動機很便宜。尺寸很大。（通過旋轉磁場可簡單地控制）可以做成大功率的電動機。轉矩變大時速度會下降。也有失調的特性?？捎胿ector控制來提高速度精度。也能做伺服控制。axisdirection of disk motion軸磁石圓 盤旋 轉方向渦電流旋轉方向旋轉方向磁束圓 盤旋

4、轉方向omron3）三項交變電流產生旋轉磁場）三項交變電流產生旋轉磁場三相電機，使用三相交流電三相電機，使用三相交流電代替磁鐵的旋轉，產生了【旋轉代替磁鐵的旋轉，產生了【旋轉磁場】。磁場】。uvwuv v相相vwuvw022u,v,w u,v,w 線圈的始繞點線圈的始繞點u,v,wu,v,w線圈的終線圈的終繞點繞點u uv vw wuuvvww1 1個周期個周期（ 電流電流 ）三相交流三相交流 磁場方向磁場方向三相交流（電源）和磁場方向三相交流（電源）和磁場方向感應電機感應電機u u相相omron2.2.4 三相感應電機的轉速三相感應電機的轉速將上式換算一下，得到如下結果。因而同步轉速 旋轉磁

5、場的速度又叫轉速 (ns)，此速度由定子線圈結構所決定的磁極對數（極對數）p和 電源頻率f決定。旋轉速度 轉子的速度n(min-1)比同步旋轉速度ns略慢。相差量叫做轉差。ssnnnssnns1spfn1120pfns120ns : 同步旋轉速度 ( min-1 ) f : 頻率( hz )( min-1 )( min-1 )極數p電源頻率50hz60hz2300036004150018006100012008750900omron36003600180018000 0( p( p4,4,60hz60hz的時候的時候 ( min( min-1-1 ) )額定旋轉速度額定旋轉速度同步旋轉速度同步

6、旋轉速度600600700700500500- 1800- 1800起動電流起動電流額定電流額定電流空載電流空載電流轉轉矩矩停止轉矩停止轉矩起動轉矩起動轉矩額定轉矩額定轉矩反相制動領域反相制動領域反相制動反相制動轉差（額定）轉差（額定）電動領域電動領域再生制動領域再生制動領域（感應發(fā)電機）（感應發(fā)電機）電電流流2.2.5 三相感應三相感應 電機的特性電機的特性omron2.2.5 2.2.5 三相感應電機的特性三相感應電機的特性例 題 7.5kwp4，額定旋轉速度 1740 (min-1)的額定轉矩額定轉矩 tm 電機額定輸出 p (w)額定旋轉速度 n (r/min)(n m)602額定轉矩

7、 tm 7.51031740(n m) 41.2602omron1.1.負載轉矩變動時負載轉矩變動時 負載轉矩增大時，電機旋轉速度減慢（轉 差增大）；負載轉矩減小時，旋轉速度加快。 此時，負載轉矩越大，電機電流也越大。 2.2.電機外加電壓變化時電機外加電壓變化時 電機的輸出轉矩和電壓的平方成正比。 電壓降低的話，輸出轉矩下降，則電機 旋轉速度減慢。（轉差增大）2.2.6 負載變化和電壓變化負載變化和電壓變化負載變動和速度變化負載變動和速度變化輸出轉矩旋轉速度轉矩負載轉矩大負載轉矩小電壓變動和速度變化電壓變動和速度變化輸出轉矩轉矩電壓大電壓小旋轉速度負載轉矩一定omron 變頻器的動作原理變頻

8、器的動作原理2.1.變頻變頻器概要器概要電動機交流直流直流交流整流平波逆變固定頻率（ 50/60hz）任意頻率（0400hz）omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.2.變頻器輸入電路變頻器輸入電路mcpncrd3d2d1d6d5d4vvededvsvs抑制浪涌電流的電阻vs（v）ed = （2）vsomron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.3.變頻變頻器器輸輸出出電電路的基本路的基本利用開關的導通閉合，形成交變電流omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.4. 120通通電電法法omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.5.實際的變頻器輸出實際的變頻器輸出（ （pw

9、m控制）控制）pwm（pulse寬度放大）控制變頻器輸出電路實際的變頻器輸出控制omron 變頻器的控制 電電壓壓頻頻率率電電阻阻z z：coilcoil 電抗電抗mhmh ：角速度：角速度 ：頻頻率率hzhz ：常數：常數電電流流i一定一定電動電動機機轉轉矩一定矩一定3.1. v/f控制控制omron 變頻器的控制3.1. v/f控制控制額定電壓電壓 (v)轉矩負載按平方遞減的場合定轉矩負載的場合e/f 一定電機 初級線圈電壓降低的補償量電壓 偏差頻率f (hz)額定頻率v/f 一定在v/f 控制方式下，當e/f磁通量保持恒定時，會補償電機初級線圈的電壓降低量。omron 變頻器的控制loa

10、d torquethe operating speed is at the intersection of the generated motor torque and the load torque.increased number of poleschanging p (pole change motor)reduced voltagechanging s(primary voltage control)increased secondary resistancechanging s(secondary resistance control)changing f(primary frequ

11、ency control, inverter drive)reduced frequency3.2.轉矩控制轉矩控制omron 變頻器的控制3.2.轉矩控制轉矩控制 設置轉矩補償參數后，變頻器在檢測到轉矩不足 的時候自動提升轉矩，以滿足負載變化的要求。注意事項： 轉矩補償以提升變頻器的輸出電流 為手段來執(zhí)行，補償時應在監(jiān)控變 頻器輸出電流的同時逐步提升，保 證輸出電流在額定范圍內。 轉矩補償在vf控制中效果最明顯， 在矢量控制中不明顯。 多臺電動機時,不需要設轉矩補償因為控制困難,輸出電流會變得很大。omron 變頻器的控制頻率輸出電壓hzn1.02n1.02n1.06n1.06n1.04n1

12、.04n1.00n1.00n1.01n1.01n1.03n1.03n1.05n1.050調試時設定為重要的頻率值為了輸出必要的轉矩把電壓提升上去3.3. v/f調試調試omron 變頻器的控制3.4. v/f控制時的抖動調試控制時的抖動調試當按照3.2項與3.3項調大了轉矩后動作仍然不穩(wěn)定的時候轉矩補償與機械發(fā)生了諧振。將轉矩補償的一次延遲時間常數設大。omron 變頻器的控制3.5.矢量控制的原理矢量控制的原理直流直流電電路路交流交流電電路路jj jj1圖圖omron 變頻器的控制(a) (a) 電機一相分電機一相分 等價回路等價回路 2i1r1e1imimsrrssr2221(b) 矢量圖

13、 v : 電機端子電壓 r11 : 初級線圈電阻 e : 電機（內部）感應電壓 r22 : 次級線圈電阻 i1 : 電機初級（定子）電流 l1 : 初級線圈漏電感 i2 : 電機次級（轉子）電流 m : 勵磁電感 im : 勵磁電流（初級電流的勵磁電流成分） s : 轉差 ：位相角 ：功率因數角 l1 ：定子自感系數 l2：轉子自感系數 v2i1imi11r21rmr1mi2i1iev3.5.矢量控制的原理矢量控制的原理omron變頻器的控制考慮到某些機械設備不方便拆除負載的情況下，實行停止型自學習。請確認電機是否正常連接。確認已經正常完成了基本v/f 模式的設定和電機額定電流的設定。與電機廠

14、家確認電機空載電流，并設定之之下調整步驟同旋轉型自學習。重要的參數電動機額定電流值電動機空載電流值電動機額定頻率電動機額定電壓電動機線間電阻值3.6.矢量控制自學習矢量控制自學習omron 變頻器的控制3.7 v/f控制和矢量控制的優(yōu)缺點比較控制和矢量控制的優(yōu)缺點比較 控制方式比較項目v/f控制矢量控制（無pg）矢量控制（帶pg）變頻器方式電壓型變頻器適合適合適合電流型變頻器適合適合適合旋轉編碼器不要不要要速度控制失速傳感器（零速度運行）不可以不可以可以速度控制范圍1：401：1001：1000響應性慢快快穩(wěn)定精度23%0.2%0.02%力矩控制可否不可以不可以可以響應性-快快回路構成最簡單稍

15、復雜復雜特點長處結構簡單調節(jié)容易可用于通用電機不要pg力矩的響應好力矩控制性能良好力矩的響應好速度控制范圍廣短處低速力矩較難保證不能力矩控制急加速負載激增時會失速需正確設定電機參數需有自動測試的功能要正確設置電機參數要高精度pg需自動測試omron 變頻器的控制3.8.制動控制制動控制 3.1 為何需要制動控制 在負載減速過程中，負載的運動能量將轉化為電能返回變頻器直流 母線上導致變頻器直流電壓的上升，這部分能量稱為回生能量因此 必須控制回生能量以保護變頻器的內部元件。 回生能量 = 負載常數轉動慣量轉動角速度 降低回升能量沖擊方法： 延長負載的減速時間，負載減速時間延長后， 回生能量在較長的

16、時間內逐漸回到變頻器， 可以完全被電容吸收，有效的保護變頻器 內部電路。omron 變頻器的控制 3.2 制動電阻的應用 在有些生產工藝中對減速時間的要求比較嚴格，不能延長減速時間 時，可以外接制動電阻，將變頻器吸收不完的回升能量加到制動電 阻上以發(fā)熱的形式散發(fā)掉。注意：制動電阻必須接在制動晶體管 兩端，若無晶體管需先安裝制動 晶體管后才能使用。（制動電阻值） 電動機容量額定轉矩最大制動轉距（400v級變頻器）、（200v級變頻器）3.8.制動控制制動控制omron 變頻器的控制3.8.制動控制制動控制 共直流母線接法 將一臺或幾臺變頻器在制動 過程中產生的回生能量轉移 到其他在電動狀態(tài)的變頻

17、器 的直流母線上。 omron變頻器的控制3.9.3.9. pid pid控制控制pidpid原理原理pidpid的正反特性的正反特性反饋值泵1泵2圖中水泵特性變頻器輸出反饋值變化泵正特性fwd run泵反特性fwd runomronpidpid參數含義參數含義 p比例增益控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。 i積分時間常數控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。 d微分時間常數 控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。變頻器的控制omrongain調試變頻器的控制omron3.10過載檢測時的處理過載檢測時的處理過載的檢測方法過載的檢測方法1）變頻器過載檢測的方法

18、： 輸出電流超過變頻器額定電流150且持續(xù)1分鐘以上，檢出變頻器過載。2）電機過載檢測方法： 以電機額定電流150、電機保護功能選擇、電機護動作時間為基準，檢出電機過載。變頻器的控制omron3.11. 過載的幾種情況的處理辦法過載的幾種情況的處理辦法1）負載過大）負載過大檢查機械安裝，確認軸安裝良好，潤滑良好選用更高功率的變頻器2）電機長時間低速運行）電機長時間低速運行選擇更大功率變頻器選用變頻專用電機3）單臺變頻器帶動多臺電機）單臺變頻器帶動多臺電機選擇合適容量的變頻器。功率1.1n電機功率和多臺同時起停。變頻器額定電流1.1n電機最大運行電流之和順序起停。變頻器額定電流1.1（n-1)電

19、機最大運行電流之和48n電機最大運行電流。啟動電流大，有大的沖擊。加輸出電抗器，抑制諧波，降低電機發(fā)熱4）變頻器參數設定不合適）變頻器參數設定不合適參照電機銘牌準確設置電機額定參數延長加減速時間v/f曲線設置不合適，初始化v/f曲線后再反復調整變頻器的控制omron3.12. 參數監(jiān)控參數監(jiān)控變頻器提供了豐富的參數監(jiān)控功能，常用的主要是兩類：1）變頻器運行狀態(tài)監(jiān)控2）故障報警運行狀態(tài)監(jiān)控運行狀態(tài)監(jiān)控1）通過數字操作器面板可以直接顯示頻率指令、輸出頻率、輸出電流、正/反轉2）通過n0.04設定可以選擇監(jiān)控計數器值、主回路直流電壓、輸出電壓、pid反饋量、功率因數、輸出功率、輸出轉矩、a1端子輸入

20、電壓、a2端子輸入電流、igbt溫度 異常歷史記錄異常歷史記錄1）發(fā)生異常狀況時，顯示故障/報警代碼。報警閃爍，可以復位，故障常亮，不能復位。2）n6.08n6.12依次記錄最近的5次故障報警記錄。變頻器的控制omron何何謂謂無無傳傳感器矢量控制？感器矢量控制？與其他公司與其他公司產產品相比怎么品相比怎么樣樣？系列系列轉轉矩特性矩特性(mi(mi社社) )系列系列轉轉矩特性矩特性1001002002003003000 01001002002004004008008001200120018001800% 速度速度r/minr/min1001002002003003000 01001002002

21、004004008008001200120018001800% 速度速度r/minr/min無無傳傳感器地感器地檢測檢測出出電電機速度、機速度、 速度速度變動變動少！少！在低速在低速時時有更有更強強的的轉轉矩！矩！轉轉矩特性的波形矩特性的波形越是垂直，當越是垂直，當轉轉矩矩( (負載負載) )變變化化時時速度的速度的變動變動越是少。越是少?？匆幌绿匦钥匆幌绿匦詧D圖，優(yōu)勢優(yōu)勢是是一目了然的一目了然的參考資料omron時時能能輸輸出的出的轉轉矩，有什么矩，有什么優(yōu)勢優(yōu)勢？與其他公司相比怎么與其他公司相比怎么樣樣？縮縮短生短生產間產間隔隔時間時間 低速度領域的高轉矩、可以縮短加速時間。這樣一來、就能

22、增加運轉停止的次數、實現對生產間隔時間的縮短。大大負載時負載時也有超群的耐久力也有超群的耐久力可完全對應突然的過大負載、可進行無跳閘失速動轉。 競競爭比爭比較較 相比于系列的全領域自動轉矩提升、（社）、（社）都為手動設定。因此在通常動轉時會消耗不必要的電力。定格（）（）的轉矩特性（）1.5hz3.0hz6.0hz （）10.0hz20.0hz30.0hz40.0hz50.0hz60.0hz（）（）（） （）u（mi社）的轉矩特性3.0hz6.0hz10.0 hz30.0 hz60.0 hz定格（）定格（）定格（）（）參考資料omronu/t1v/t2w/t3pmpmrectifier modu

23、lesmoothing capacitorbraking register (optional)b1b2control circuit power supply 5 v dcmpu(cpu)up vp wp un vn wn broc ohcucvcwrelay outputphotocoupler outputpulse monitor outputpwmphotocouplercontrol inputanalog input (pwm)photocouplerpulse train inputphotocouplerinrush current preventive circuitdc

24、reactor (optional)21eepromflash memorygate arrayanalog voltage outputphotocouplerrs-422/rs-485 communicationsfan controlphotocouplerinput circuit operation24-v dc power supplyanalog circuit operation12-v dc power supplyigbt gate power supplypower supply circuitmain circuit (motor power supply)3 - p h a s e 200 or 400 v acr/l1s/l2t/l3key operation and monitoringrs-232c communicationsrs-232c communicationsanalog inputfrequency reference adjustereepromdigital op