變頻器系統(tǒng)的選擇與操作實(shí)用教案

1、變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章 9.1.3 變頻器專用電機(jī) 普通電機(jī)是按工頻電源下能獲得最佳特性而設(shè)計(jì)的，所以(suy)使用通用變頻器時(shí)，根據(jù)用途在特性、強(qiáng)度等方面受到限制。因此，為變頻器傳動(dòng)而設(shè)計(jì)的各種專用電機(jī)已有系列化產(chǎn)品。 變頻器專用電機(jī)的分類有以下幾種： 1) 在運(yùn)轉(zhuǎn)頻率區(qū)域內(nèi)低噪聲、低振動(dòng)。 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(jī))。 3) 高速用電機(jī)。 4) 用于閉環(huán)控制(抑制轉(zhuǎn)速變動(dòng))的帶測(cè)速發(fā)電機(jī)的電機(jī)。 5) 矢量控制用電機(jī)。第1頁(yè)/共32頁(yè)第一頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路及電器(dinq)選擇

2、變頻(bin pn)調(diào)速系統(tǒng)比較完整的主電路，如圖9-3所示。 圖9-3 森蘭SB70G變頻(bin pn)調(diào)速系統(tǒng)的完整主電路 第2頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.1 9.2.1 斷路器 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路是指從交流電源到負(fù)載(fzi)之間的電路 。1. 斷路器的功能 1) 隔離作用; 2) 保護(hù)作用2. 斷路器的選擇 低壓斷路器的額定電流IQN應(yīng)選： IQN （1.3 1.4）IN （9-1）式中 IN 變頻器的額定電流。 在電動(dòng)機(jī)要求實(shí)現(xiàn)工頻和變頻的切換控制的電路中，斷路器應(yīng)按電動(dòng)機(jī)在工頻下的起動(dòng)電流來(lái)進(jìn)行選擇： IQN 2.5 IMN

3、 （9-2）式中 IMN 電動(dòng)機(jī)的額定電流。第3頁(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.2 電磁(dinc)接觸器 電磁接觸器的功能(gngnng)是在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)切斷主電源，并防止掉電及故障后的再起動(dòng)。 1) 輸入側(cè)接觸器的選擇 IKN IN （9-3） 2) 輸出側(cè)接觸器的選擇 IKN 1.1 IMN （9-4） 3）工頻接觸器的選擇 工頻接觸器的選擇應(yīng)考慮到電動(dòng)機(jī)在工頻下的起動(dòng)情況，其觸點(diǎn)電流通?？砂措妱?dòng)機(jī)的額定電流再加大一個(gè)擋次來(lái)選擇。 第4頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.3 輸入(shr)

4、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(gòu)件，在以下情況下應(yīng)考慮接入交流電抗器：變頻器所用之處的電源容量與變頻器容量之比為101以上； 同一電源上接有晶閘管變流器負(fù)載或在電源端帶有開(kāi)關(guān)控制調(diào)整功率因數(shù)的電容器； 三相電源的電壓不平衡度較大（3%）；變頻器的輸入電流中含有許多(xdu)高次諧波成分，這些高次諧波電流都是無(wú)功電流，使變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)降低到0.75以下變頻器的功率30kW。 表9-2 常用交流電抗器的規(guī)格 第5頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.4 無(wú)線電噪聲(zoshng)濾波

5、器 濾波器就是用來(lái)削弱這些較高頻率的諧波電流，以防止變頻器對(duì)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9-9 無(wú)線電噪聲濾波器 各相的連接線在同一個(gè)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(shuō)明的是：三相的連接線必須按相同方向繞在同一個(gè)磁心上，這樣(zhyng)，其基波電流的合成磁場(chǎng)為0，因而對(duì)基波電流沒(méi)有影響。第6頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.5 制動(dòng)電阻(dinz)及制動(dòng)單元 制動(dòng)電阻及制動(dòng)單元的功能是當(dāng)電動(dòng)機(jī)因頻率下降或重物下降(如起重機(jī)械(

6、q zhn j xi)而處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，避免在直流回路中產(chǎn)生過(guò)高的泵生電壓。 1. 制動(dòng)電阻RB的選擇 1）電阻值大小的選擇 RB=UDH/2IMNUDH/IMN （9-5）式中 UDH 直流回路電壓的允許上限值(V)，在我國(guó)，UDH600V。 2) 電阻的功率PB （9-6）式中 修正系數(shù)。 2. 制動(dòng)單元VB 一般情況下，只需根據(jù)變頻器的容量進(jìn)行配置即可。BDHBRUP/2第7頁(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.2.6 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(shí)配用交流電抗器和直流電抗器，則可將變頻調(diào)

7、速系統(tǒng)(xtng)的功率因數(shù)提高至0.95以上。 圖9-10 直流電抗器的外形 表9-4 常用直流電抗器的規(guī)格第8頁(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3 變頻器系統(tǒng)(xtng)的控制電路 9.3.1 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(hào)的電路，稱為控制電路。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能?？刂品绞接心M控制和數(shù)字(shz)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(shz)控制技術(shù)，采用盡可能簡(jiǎn)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(jì)算能力強(qiáng)和軟件控制靈活性高的特點(diǎn)。 第

8、9頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章1-10電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅(qū)動(dòng)(q dn)電路、保護(hù)電路 和以電力電子器件為核心的主電路組成。圖9-11 電力(dinl)電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測(cè)電路驅(qū)動(dòng)電路RL主電路V1V2保護(hù)電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個(gè)系統(tǒng)正常可靠運(yùn)行應(yīng)用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路第10頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章 控制電路的基本結(jié)構(gòu)如圖9-12所示，它主要(zhyo)由主控板、鍵盤與顯示板、電源板、外接控制電路等構(gòu)成 。 圖9-1

9、2 控制電路的基本結(jié)構(gòu)第11頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3.2 正轉(zhuǎn)控制電路 圖9-13 由繼電器控制的正轉(zhuǎn)運(yùn)行(ynxng)電路 第12頁(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3.3 正、反轉(zhuǎn)(fn zhun)控制 圖9-14 三位旋鈕開(kāi)關(guān)控制(kngzh)正、反轉(zhuǎn)電路 第13頁(yè)/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章 圖9-15 繼電器控制(kngzh)的正反轉(zhuǎn)電路 第14頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3.4 升速與

10、降速控制(kngzh) 以森蘭BT40系列變頻器為例，通過(guò)對(duì)頻率給定方式的功能進(jìn)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(kāi)(dun ki)頻率保持。 “X4-CM”接通頻率下降； “X4-CM”斷開(kāi)(dun ki)頻率保持。 圖9-16 變頻器升速、降速控制第15頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3.5 變頻與工頻(n pn)切換的控制電路 圖9-17 變頻與工頻(n pn)切換的控制電路 第16頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.3.6 變頻

11、器的程序控制(chngxkngzh) 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(jìn)行程序控制 (1) 基本要求的預(yù)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(wú)效； “1”循環(huán)N個(gè)周期后停止； “2”循環(huán)N個(gè)周期后，以第15擋頻率運(yùn)行； “3”連續(xù)循環(huán)運(yùn)行； “4”程序控制優(yōu)先；2) 計(jì)時(shí)單位選擇(F701)“0”計(jì)時(shí)單位為s； “1”計(jì)時(shí)單位為min。(2)各程序段的預(yù)置1) 運(yùn)行時(shí)間 功能碼如F703、F705、F707等。2) 運(yùn)行頻率 第一程序的頻率為多擋轉(zhuǎn)速的第一擋運(yùn)行頻率(F616)、第二程序的頻率為多擋轉(zhuǎn)速的第二擋運(yùn)行頻率(F617

12、)，以此類推。3）運(yùn)行方向(fngxing)及加減速時(shí)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(kāi)關(guān)的通斷組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三個(gè)輸入端子可切換8擋轉(zhuǎn)速(包括0速)。 第17頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.4 外接給定(i dn)電路 9.4.1 頻率給定(i dn)信號(hào)的種類和電路 1. 數(shù)字量給定(i dn)方式 （1）面板給定(i dn) （2）通訊接口給定(i dn) 2. 模擬量給定(i dn)方式 （1）電位器給定(i dn) （2）直接電壓(或電流)給定

13、(i dn) 由外部?jī)x器設(shè)備直接向變頻器的給定(i dn)端輸出電壓或電流信號(hào)，端子“VRF”為給定(i dn)電壓信號(hào)輸入端，端子“IRF”為給定(i dn)電流信號(hào)輸入端。 第18頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.4.2 頻率(pnl)給定線 1頻率給定線的定義 由模擬量進(jìn)行外接頻率給定時(shí)，變頻器的給定頻率fx與給定信號(hào)x之間的關(guān)系曲線(qxin)fx = f(x)，稱為頻率給定線。 2基本頻率給定線 在給定信號(hào)x從0增大至最大值xmax的過(guò)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。 第19頁(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，

14、共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.5 變頻器與PLC的聯(lián)結(jié)(linji) 9.5.1 PLC與變頻器聯(lián)結(jié)時(shí)注意的問(wèn)題 1. 開(kāi)關(guān)指令信號(hào)的輸入 PLC通常利用繼電器接點(diǎn)或具有繼電器接點(diǎn)開(kāi)關(guān)特性的元器件(如晶體管)與變頻器連接，獲取運(yùn)行狀態(tài)指令。 2. 數(shù)值信號(hào)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(hào)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(lái)設(shè)定；模擬輸入則通過(guò)(tnggu)接線端子由外部給定，通常是通過(guò)(tnggu)010V（或5V）的電壓信號(hào)或者0（或4）20mA的電流信號(hào)輸入。 第20頁(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)

15、，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.5.2 PLC與變頻器聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)(shxin)多擋速控制 例：某機(jī)床有8擋轉(zhuǎn)速(0擋轉(zhuǎn)速為0)，由手柄的8個(gè)位置來(lái)控制，采用(ciyng)PLC控制是比較方便的。 第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.6 變頻器“1控X”切換(qi hun)技術(shù) “1控3”供水電路(dinl)原理圖 圖9-27 BT12S系列變頻器“1控3”供水電路(dinl)原理圖第22頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章 圖9-27中，以成都森蘭BT12S系列變頻器為例，在

16、進(jìn)行多臺(tái)切換控制時(shí)，須附加一塊繼電器擴(kuò)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(tái)水泵電動(dòng)機(jī)接至變頻器；接觸器1KM3、2KM3、3KM3分別用于將各臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)直接接至工頻電源。目標(biāo)信號(hào)可通過(guò)操作面板的功能按鍵設(shè)置，或使用電位器RP設(shè)置。遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號(hào)SP接在變頻器的VPF端子 。 BT12S在對(duì)“1控3”在進(jìn)行功能預(yù)置時(shí)，除常規(guī)的功能外，還須專門針對(duì)1臺(tái)變頻器控制3臺(tái)水泵設(shè)定如下功能： 1) 電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù) (功能碼：F53) 本例中，預(yù)置為“2”(1控3模式)； 2) 啟動(dòng)順序 (功能碼：F54) 本

17、例中，預(yù)置為“0”(1#機(jī)首先啟動(dòng))； 3) 附屬電動(dòng)機(jī) (功能碼：F55) 本例中，預(yù)置為“0”(無(wú)附屬電動(dòng)機(jī)) ； 4）換機(jī)間隙時(shí)間 (功能碼：F56) 根據(jù)(gnj)電動(dòng)機(jī)的容量大小來(lái)設(shè)定，容量越大，時(shí)間越長(zhǎng)。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4950Hz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。 第23頁(yè)/共32頁(yè)第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7 變頻器與PC機(jī)的通信(tng xn) 9.7.1 計(jì)算機(jī)與變頻器的通信連接 計(jì)算機(jī)通常只配置RS-232串口，而RS-

18、232傳輸距離只有幾十米，無(wú)法滿足用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求(yoqi)，需要配置一個(gè)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(dá)到1km以上。圖9-28所示為計(jì)算機(jī)與變頻器硬件連接框圖。 圖9-28 計(jì)算機(jī)與變頻器硬件連接框圖第24頁(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7.2 SB70 變頻器的通信協(xié)議 SB70 變頻器使用的是RS-485 Modbus 協(xié)議，該協(xié)議包含三個(gè)層次：物理層、數(shù)據(jù)(shj)鏈路層和應(yīng)用層。物理層和數(shù)據(jù)(shj)鏈路層采取了基于RS-485 Modbus 協(xié)議的接口方式，應(yīng)用層即控制

19、變頻器運(yùn)行、停止、參數(shù)讀寫等操作。第25頁(yè)/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7.3 計(jì)算機(jī)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(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，1個(gè)停止(tngzh)位。 1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，偶校驗(yàn)，1個(gè)停止(tngzh)位。 1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1個(gè)停止(tngzh)位。 1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，2個(gè)停止(tngzh)位。 默認(rèn)為1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，1個(gè)停止(tngzh)位。數(shù)據(jù)格式的選擇可查閱附錄B，通過(guò)功能碼FF-01進(jìn)行設(shè)置。第26頁(yè)/共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共3

20、3頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7.4 計(jì)算機(jī)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(rèn)值為9600bps。波特率選擇可可(kk)查閱附錄B，通過(guò)功能碼FF-02進(jìn)行設(shè)置。第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7.5 變頻器參數(shù)(cnsh)編址 變頻器參數(shù)(cnsh)編址方法：16 位的Modbus 參數(shù)(cnsh)地址的高8 位是參數(shù)(cnsh)的組號(hào)，低8 位是參數(shù)(cnsh)的組內(nèi)序號(hào)，按16 進(jìn)制編址。例如參數(shù)(cnsh)F4-17 的地址為：0411H。對(duì)于通訊變量（控制字，狀態(tài)字等），參數(shù)(cnsh)組號(hào)為50（32H）。第28頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。變頻器原理(yunl)與應(yīng)用(第2版）第9章9.7.6 通訊(tngxn)中的數(shù)據(jù)類型 通訊中的數(shù)據(jù)(shj)類型：通訊中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(shj)為16 位整數(shù)，最小單位可從參數(shù)一覽表中參數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置看出。例如：對(duì)于F0-00“數(shù)字給定頻率