變頻器的電位器控制任務(wù)書劉建君

1、目 錄一、總體思路設(shè)計(jì)與主電路的確定.11.1概述.11.2總體思路設(shè)計(jì).21.3三菱FR-D700變頻器與外部電位器的接線.31.4三菱FR-D700變頻器的參數(shù)設(shè)定.3 1.5實(shí)物接線圖.4二、變頻器的介紹.52.1變頻器.5 2.1.1變頻器的簡(jiǎn)介.5 2.1.2變頻器的發(fā)展.52.2三菱變頻器的基本構(gòu)成與原理.62.3三菱FR-D700變頻器的介紹.72.3.1三菱FR-D700變頻器的結(jié)構(gòu)與外形.72.3.2三菱FR-D700變頻器的操作面板.8三、實(shí)驗(yàn)的仿真與調(diào)試.93.1變頻器參數(shù)調(diào)試.103.2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試.113.3調(diào)試結(jié)果.12四、總結(jié)與體會(huì).13附錄：（FR-D700變頻器總

2、電路圖）.14參考文獻(xiàn).15湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表.16一、總體思路設(shè)計(jì)與主電路的確定1.1概述20世紀(jì)60年代以后,半導(dǎo)體功率器件從普通晶閘管(SCR)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、雙極型晶體管(BJT)、金屬氧化硅場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)、MOS控制晶體管(MGT)、MOS控制晶閘管(MCT)逐步發(fā)展到今天的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和耐高壓絕緣柵雙極型晶體管(HVIGBT)。器件的每一次更新都為調(diào)速技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速從直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組調(diào)速、靜止晶閘管整流直流調(diào)壓調(diào)速逐步發(fā)展到交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速,而

3、且隨著控制技術(shù)和控制手段的不斷提高,變頻調(diào)速又由變壓變頻控制的變頻調(diào)速發(fā)展到了矢量控制變頻調(diào)速,通過控制交流電動(dòng)機(jī)里相當(dāng)于并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的磁通變化,提高變頻器的恒轉(zhuǎn)矩輸出范圍和動(dòng)靜態(tài)特性,使得交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能超過了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的性能。為了簡(jiǎn)化控制系統(tǒng),減少設(shè)備故障率,在矢量控制變頻調(diào)速的基礎(chǔ)上又發(fā)展了無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速。在一些對(duì)動(dòng)靜態(tài)特性要求不太高的應(yīng)用中,無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速已完全可以和有速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速相媲美。矢量控制對(duì)交流電機(jī)調(diào)速具有劃時(shí)代的意義。交流電機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)代電機(jī)調(diào)速的潮流，它以體積小、重量輕、精度高、通用

4、性強(qiáng)、工藝先進(jìn)、功能豐富、保護(hù)齊全、可靠性高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)超過以往的任何調(diào)速方式，深受鋼鐵、有色、石油、化工、紡織、機(jī)械、電力、建材、煤炭、醫(yī)藥、造紙、卷煙、航海、電力機(jī)車、自來水、養(yǎng)殖等行業(yè)的歡迎。隨著電力電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制理論的發(fā)展，交流電機(jī)變頻系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用比重會(huì)逐步增高，直到最后取代直流調(diào)速和其他調(diào)速方式。201.2總體思路設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)是用三菱FR-D700變頻器實(shí)現(xiàn)控制功能的。正確設(shè)置變頻器參數(shù)，采用外部電位器控制變頻器運(yùn)行，再由變頻器控制交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速作用。1.3三菱FR-D700變頻器與外部電位器的接線三菱FR-D700變頻器的接線圖如圖1.1所示，其中輸入端

5、子L和N間接單相220V交流電，端子10，2，5接電位器，通過旋轉(zhuǎn)電位器來對(duì)變頻器的輸入頻率進(jìn)行改變，輸出端子接U,V,W接三相異步電動(dòng)機(jī)。變頻器和電機(jī)都必須接地，為了防止人接觸電氣設(shè)備的外殼時(shí)因漏電流而將外殼接地，這就是接地的目的。圖1.2為接線圖的實(shí)物圖。圖1.1 變頻器的外部端子連接圖圖1.2 FR-D700系列變頻器與外部電路接線實(shí)物圖1.4三菱FR-D700變頻器的參數(shù)設(shè)定變頻器參數(shù)設(shè)定表如下表所示。 序 號(hào)變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說明1P150 50上限頻率（50Hz）2 P20 0下限頻率（0Hz）3 P75 5加速時(shí)間（5S）4 P85 5減速時(shí)間（5S）5 P900.35電

6、子過電流保護(hù)（0.35A）6 P160 9999 0擴(kuò)張功能顯示選擇7 P7904操作模式選擇8 P73110-5V輸入表1 變頻器參數(shù)設(shè)定表注：在參數(shù)設(shè)置前應(yīng)先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠設(shè)定值，將參數(shù)進(jìn)行清零設(shè)置。1.5實(shí)物接線圖2、 變頻器的介紹2.1變頻器 2.1.1變頻器簡(jiǎn)介變頻器（frequency transformer）一般是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。2.1.2變頻器的發(fā)展變頻器是運(yùn)動(dòng)

7、控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng)域，總的發(fā)展趨勢(shì)是：驅(qū)動(dòng)的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價(jià)格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實(shí)現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對(duì)電機(jī)的影響；二要看對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和輸入功率因數(shù)；三要看本身的能量損耗（即效率）如何。這里僅以量大面廣的交直交

8、變頻器為例，闡述它的發(fā)展趨勢(shì)： 主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化；開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān)損耗進(jìn)一步降低。2.2三菱變頻器的基本構(gòu)成與原理 變頻器分為交-交變頻器和交-直-交變頻器兩種，目前通用型變頻器是交-直-交頻器，交-直-交變頻器主要由三部分組成，交-直部分又稱整流部分，先把工頻交流通過整流器變成直流。 中間部分，由三段組成。第一段由兩電容組成，作用是把整流的電流進(jìn)行濾波變成直流電，第二段由電阻和顯示燈組成，電源關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過通過晶閘管回電到主電路，此時(shí)變頻器還有電，顯示燈會(huì)亮，起到了檢測(cè)是否有電的作用。第三段由電阻和IGBT組成，起到能耗電路作用。 直-交部分，又

9、稱逆變部分，通過逆變器把直流電變成交流電。逆變器是由6個(gè)晶體管代替6個(gè)開關(guān)構(gòu)成逆變器電路，該電路連接三相電動(dòng)機(jī)，晶體管的交替通斷電使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過改變晶體管接通順序，就可以電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。圖1.1 交直交變頻器主電路由于本次課程設(shè)計(jì)采用的是三菱FR-D700變頻器，所以其交直部分電源輸入端為單相交流輸入。輸出端為三相交流輸出。2.3三菱FR-D700變頻器的介紹2.3.1三菱FR-D700變頻器的結(jié)構(gòu)與外形 FR-D700系列變頻器如圖所示： 圖1.2 FR-D700系列變頻器外形2.3.2三菱FR-D700變頻器的操作面板 三菱FR-D700變頻器的操作面板如圖1.3所示：圖1.3 三菱

10、FR-D700變頻器的操作面板三菱FR-D700變頻器的面板指示功能及面板按鍵功能的具體介紹如表1、表2所示。 表2 操作面板按鍵按 鍵說 明Run鍵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指令Mode鍵可用于選擇操作模式或設(shè)定模式Set鍵用于確定頻率和參數(shù)的設(shè)定轉(zhuǎn)盤用于連續(xù)增加或者降低運(yùn)行頻率通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤改變頻率，在設(shè)定模式中旋轉(zhuǎn)此轉(zhuǎn)盤可連續(xù)設(shè)定參數(shù)Stop/Reset鍵用于停止運(yùn)行用于保護(hù)功能動(dòng)作輸出停止時(shí)復(fù)位PU/EXT 鍵用于進(jìn)入PU運(yùn)行模式表3 操作面板表示表 示說 明HZ表示頻率時(shí)燈亮A表示電流時(shí)燈亮RUN變頻器運(yùn)行時(shí)燈亮MON表示顯示模式式燈亮PUPU操作模式時(shí)燈亮EXT外部操作模式時(shí)燈亮表 示說 明HZ表示頻

11、率時(shí)燈亮A表示電流時(shí)燈亮三、實(shí)驗(yàn)的仿真與調(diào)試3.1 變頻器參數(shù)調(diào)試1.按“PU/EXT”模式選擇按鈕，將變頻器運(yùn)行模式切換至“PU”模式；2.按“MODE”鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定模式，此時(shí)顯示“P 0”；3.旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定旋鈕，調(diào)至p9參數(shù)； 4.按“SET”鍵，顯示p9參數(shù)的當(dāng)前值；5.繼續(xù)旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定旋鈕，把p9參數(shù)值調(diào)至0.35，設(shè)完后斷電保存參數(shù)（從第三步重復(fù)操作依次 改p160=0,p79=4,p73=1)；設(shè)完后斷電保存參數(shù)。 6.閉合K1，調(diào)節(jié)電位器旋鈕，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化情況。3.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試圖3.1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試3.3 調(diào)試結(jié)果調(diào)試結(jié)果顯示電壓（v)頻率（Hz）轉(zhuǎn)速（r/min）實(shí)際電壓（

12、v)0.54.783550.51.09.672780.981.514.514191.472.019.405631.962.524.197052.483.029.088492.973.534.1610003.484.039.0511453.984.544.0312934.485.048.9714404.98 四、總結(jié)與體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我不僅鞏固了以前學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上沒有沒到的知識(shí)，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，通過這次課程設(shè)計(jì)我們明白理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)還不夠，理論實(shí)踐相結(jié)合才能提高實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同樣，在學(xué)習(xí)中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，例如對(duì)以

13、前所學(xué)過的知識(shí)理解不夠深刻，掌握不夠牢固。回顧起此次課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多。從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近兩個(gè)星期的日子里，可以說得是苦多于甜，在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。通過這次設(shè)計(jì)，我還發(fā)現(xiàn)課本上的理論知識(shí)和實(shí)踐還是有一定的差別，理論知識(shí)要應(yīng)用到實(shí)踐中要經(jīng)過仔細(xì)地思考和多次嘗試，只有這要才能達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐的效果。如果不是通過課程設(shè)計(jì)，我們的知識(shí)面可能一直停留在理論的層面。最后我要感謝李祥來老師在這次課程設(shè)計(jì)中給予我的幫助，以及各位組員同學(xué)一起努力討論，有了他們的幫助我才可以順利完成此次課程設(shè)計(jì)。附錄：（FR-D700變頻器總電路圖）參考文獻(xiàn)1王兆安電力電子技術(shù)（第5版）機(jī)械工業(yè)出版社，20082孫培德現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用電子工業(yè)出版社，20123陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第4版）機(jī)械工業(yè)出版社，20124劉定建，朱丹霞實(shí)用晶閘管電路大全機(jī)械工業(yè)出版社，19965劉星平電力電子技術(shù)及電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)校內(nèi)，1999湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表項(xiàng) 目評(píng) 價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)方案合理性與創(chuàng)造性（10%）主