變頻調(diào)速技術實訓指導書

1、變頻調(diào)速技術 實訓指導書杭州職業(yè)技術學院電氣教研室注 意 事 項在實訓前，學生須仔細閱讀和理解本指導書的各項內(nèi)容，以確保正確使用變頻調(diào)速實訓裝置，順利完成各項實訓任務。不正確的使用，將造成系統(tǒng)不正常運行或引起事故，如設備損壞、火災、人身傷害甚至傷亡事故等。1變頻調(diào)速實訓裝置均已調(diào)試完畢，不能自行拆裝、更改變頻器內(nèi)部以及實驗板連接線和控制選件及電動機。2不能對變頻器內(nèi)部零件進行耐壓測試，這些半導體零件易受高電壓損壞。3變頻器接地端子務必正確接地。4變頻器必須安裝好前蓋才能接通電源，通電后不能取下前蓋，否則可能發(fā)生觸電事故；不能在送電過程中實施接、配線。5變頻器運行時不可以切離電動機，否則會造成變

2、頻器過電流跳閘，甚至變頻器主電路燒毀。6變頻器接通電源時，即使處于停止狀態(tài)，其端子上仍帶電，不能接觸。否則可能發(fā)生觸電事故。7變頻器關閉電源后，在充電指示燈熄滅前，其端子上仍帶電，不能接觸。否則可能發(fā)生觸電事故。8不能采用接通和斷開主電路電源的方法來控制變頻器的運行和停止。否則可能引起事故。9若變頻器設置了自動重起功能，當發(fā)生跳閘停止情況時，按跳閘原因會自動實現(xiàn)再起動，此過程中不能靠近電動機及所拖動的機械，以免危險。10變頻器可以很容易地實現(xiàn)由低頻到高頻的運行，務必確定電動機及其拖動機械的工作頻率范圍。實訓一 變頻器的結(jié)構和功能預置一 實訓目的1 熟悉變頻器的結(jié)構，了解各部分的作用；2 熟悉變

3、頻器各端子的功能，掌握變頻器的接線方法；3 掌握變頻器的參數(shù)設置方法；4 熟悉變頻器各面板操作鍵的名稱和功能。二 實訓設備及儀器1 萬用表、螺絲刀、連接線2 三菱FR-E500系列變頻器3 三相異步電動機三 知識準備-變頻器的分類 1.根據(jù)主開關器件分類變頻技術是應交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的。20世紀60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR（晶閘管）、GTO（門極可關斷晶閘管）、BJT（雙極型功率晶體管）、MOSFET（金屬氧化物場效應管）、SIT（靜電感應晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）、MGT（MOS控制晶體管）、MCT（MOS控制晶閘管）、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、

4、HVIGBT（耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管）的發(fā)展過程，器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發(fā)展。根據(jù)變頻器主開關器件的不同，變頻器可分為：IGBT變頻器、SCR變頻器、BJT變頻器、GTO變頻器等，目前常用的是IGBT變頻器。2.根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同分類：（1）交-直-交變頻器 先將工頻交流電源通過整流器變換成直流，再通過逆變器變換成可控頻率和電壓的交流，又稱間接式變壓變頻器。低壓變頻器通用，調(diào)節(jié)頻率范圍較寬。（2）交-交變頻器 把恒壓恒頻（CVCF）的交流電源直接變換成VVVF輸出。又稱直接式變壓變頻器。轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同，變換效率高，可調(diào)頻率范圍窄，用于低速大容量的調(diào)速系統(tǒng)。3.按電壓等級的劃

5、分（1）低壓變頻器(110V，220V，380V) （2）中壓變頻器(500V，660V，1140V) （3）高壓變頻器(3KV，3.3KV，6KV，6.6KV，10KV)4.根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)（濾波方式）分類： （1）電壓型變頻器其儲能元件為電容器，中、小容量變頻器以電壓型變頻器為主。 （2）電流型變頻器其儲能元件為電感線圈，適用于大容量變頻器。5.根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類： （1） 脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器 脈沖寬度調(diào)制，電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實現(xiàn)的，中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。 （2）脈幅調(diào)制（PAM）變頻器脈沖幅度調(diào)制，電壓的大小是通過調(diào)節(jié)直流電壓幅值來

6、實現(xiàn)的，比較少用。6.根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類： （1）三進三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電，絕大多數(shù)變頻器都屬此類。 （2） 單進三出變頻器 變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電，家用電器里的變頻器均屬此類，通常容量較小。7.按照工作原理分類（1）V/f控制變頻器（2）轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器（3）矢量控制變頻器（4）直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器8.按照用途分類（1）通用變頻器用于機械傳動調(diào)速，功能齊全、性能好、價格貴。（2）高性能專用變頻器為具體應用而設計，使用面窄、價格低、操作簡單。四 實訓步驟1通過變頻器的拆卸和安裝，了解變頻器的結(jié)構和各端子的功能以三菱FR-E500系列變頻

7、器為例（1）變頻器前蓋板的拆卸和安裝：（2）變頻器輔助蓋板的拆卸和安裝：（3）變頻器接線蓋板的拆卸和安裝：（4）熟悉三菱FR-E500系列變頻器常用端子功能：2變頻器的輸入、輸出接線注：將三相異步電動機接成星型或三角形3熟悉變頻器的操作面板4變頻器的功能預置5變頻器的監(jiān)示功能6將變頻器的參數(shù)值和校準值全部初始化到出廠設定值7. 操作模式選擇( Pr.79)“1”-PU操作模式是指起動信號和頻率設定均用變頻器的操作面板操作?！?" -外部操作模式是指根據(jù)外部的頻率設定旋鈕和外部起動信號進行的操作。頻率設定用外部的接于端子2-5之間的旋鈕（頻率設定器）RP來調(diào)節(jié),變頻器操作面板只起到頻率

8、顯示的作用。“3"-組合操作模式1是指起動信號由外部輸入，運行頻率由操作面板設定，頻率設定用操作面板操作，不接收外部的頻率設定信號和PU的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)信號?！?”-組合操作模式2是指起動信號用操作面板來操作，頻率設定用外部的接于端子25之間的旋鈕（頻率設定器）RP來調(diào)節(jié)?！?" -切換模式。在運行狀態(tài)下，進行PU操作和外部操作的切換?！?”-外部操作模式（PU操作互鎖）當MRS信號為ON，可切換到PU操作模式； 當MRS信號為OFF，禁止切換到PU操作模式?！?”-切換到除外部操作模式以外的模式。 四. 思考題（1）若將R、S、T端子與U、V、W端子反接會怎樣？（2）SET鍵

9、有什么功能？（3）需要近距離操作變頻器時（PU模式），應怎樣設置參數(shù)？（4）三菱FR-E500系列變頻器有哪幾種操作模式？各操作模式有什么異同？實訓二 變頻器的面板操作模式一 實訓目的1 掌握變頻器面板操作模式的操作過程；2 熟悉變頻起動、升降速、直流制動過程的特征；3 進一步熟悉變頻器參數(shù)的設定方法；4 了解變頻器基本參數(shù)的意義。二實訓設備及儀器1 萬用表、螺絲刀、連接線2 三菱FR-E500系列變頻器3 三相異步電動機4 計時器三知識準備1.面板顯示FR-E500系列變頻器LED顯示屏可以顯示給定頻率、運行電流和電壓等參數(shù)。顯示屏旁有單位指示及狀態(tài)指示。 Hz-顯示頻率； A-顯示運行電流

10、； RUN-顯示變頻器運行狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時燈亮，反轉(zhuǎn)時燈閃亮； MON-監(jiān)視模式狀態(tài)顯示； PU-PU操作模式顯示； EXT-外部操作模式顯示。 注意：組合模式1、2時PU、EXT同時燈亮。2.操作鍵盤鍵盤各鍵的功能如下：RUN鍵用于控制正轉(zhuǎn)運行。MODE鍵用于選擇操作模式或設定模式。SET鍵用于進行頻率和參數(shù)的設定。上下鍵在設定模式中按下此鍵可連續(xù)設定參數(shù)，用于連續(xù)增加或降低運行頻率，按下此鍵可改變頻率。 FWD鍵用于給出正轉(zhuǎn)指令。 REV鍵用于給出反轉(zhuǎn)指令。 STOP/RESET鍵用于停止運行變頻器及當變頻器保護功能動作使輸出停止時復位變頻器。3鍵盤控制過程 (1)接通電源，合上電源后，LED

11、顯示屏將顯示“O.OO"。 (2)開始運行控制 按MODE鍵，切換到頻率設定模式。 按 “上升或下降 ”鍵，使給定頻率升至所需數(shù)值。 按SET鍵1.5秒以上，寫入給定頻率。 按FWD鍵或REV鍵，變頻器的輸出頻率即按預置的升速時間開始上升到給定頻率，電動機的運行方向由所按鍵決定。按 STOP/RESET鍵，頻率按預置的降速時間開始下降。 4起動運行 (1)起動頻率對于靜摩擦系數(shù)較大的負載，為了易于起動，起動時需有一點沖擊力。為此，可根據(jù)需要預置起動頻率fs (Pr.13=060Hz)，使電動機在該頻率下“直接起動”，如圖4.22所示。 (2)起動前的直流制動用于保證拖動系統(tǒng)從零速開始

12、起動，因為變頻調(diào)速系統(tǒng)總是從最低頻率開始起動的，如果在開始起動時，電動機已經(jīng)有一定轉(zhuǎn)速，將會引起過電流或過電壓。起動前的直流制動功能可以保證電動機在完全停轉(zhuǎn)的狀態(tài)下開始起動。5升降速時間 (1)升速時間在生產(chǎn)機械的工作過程中，升速過程屬于從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過渡過程，在這段時間內(nèi)，通常不進行生產(chǎn)活動。因此，從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，升速時間越短越好。但升速時間越短，頻率上升越快，越容易“過流。所以，預置升速時間( Pr.7=03600s/0360s)的基本原則，就是在不過流的前提下越短越好。通常，可先將升速時間預置得長一些，觀察拖動系統(tǒng)在起動過程中電流的大小，如起動電流較小，可逐漸縮短時

13、間，直至起動電流接近最大允許值時為止。 (2)降速時間電動機在降速過程中，有時會處于再生制動狀態(tài)，將電能反饋到直流電路，產(chǎn)生泵升電壓，使直流電壓升高。降速過程和升速過程一樣，也屬于從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過渡過程。從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，降速時間應越短越好。但降速時間越短，頻率下降越快，直流電壓越容易超過上限值。所以在實際工作中，也可以先將降速時間( Pr.8=03600s/0360s)預置得長一些，觀察直流電壓升高的情況，在直流電壓不超過允許范圍的前提下，盡量縮短降速時間。 水泵類負載由于有液體（水）的阻力，一旦切斷電源，水泵立即停止工作，故在降速過程中不會產(chǎn)生泵生電壓，直流電壓不會增大

14、，但過快的降速和停機，會導致管路系統(tǒng)的“水錘效應”，必須盡量避免。所以直流電壓不增大，也應預置一定的降速時間。風機的慣性較大，且風機在任何情況下都屬于長期連續(xù)負載，因此，其降速時間應適當預置得長一些。6.升、降速方式 線性方式( Pr.29=0)頻率與時間呈直線性關系，如圖4.23所示，多數(shù)負載可預置線性方式。 S型A (Pr.29=1)在開始階段和結(jié)束階段，升降速比較緩慢。如圖4.24 (a)所示。 S型B (Pr.29=2)在兩個頻率f1，f2間提供一個S型升降速曲線，具有緩和升降速時的振動的作用，防止運輸時負荷的倒塌。如圖4.24 (b)所示。7直流制動為了防止出現(xiàn)生產(chǎn)機械的“爬行”和“

15、溜坡”現(xiàn)象，有必要加入直流制動。Pr.10是直流制動時的動作頻率，Pr.11是直流制動時的動作時間（作用時間），Pr.12是直流制動時的電壓（轉(zhuǎn)矩），通過這三個參數(shù)的設定，可以提高停止的準確度，使之符合負載的運行要求。 (1)直流制動動作頻率fDB (Pr.10=0120Hz)。在大多數(shù)情況下，直流制動都是和再生制動配合使用的。首先用再生制動方式將電動機的轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速，其對應的頻率廠即作為直流制動的動作頻率fDB，然后再加入直流制動，使電動機迅速停住。負載要求制動時間越短，則動作頻率fDB應越高。(2)直流制動電壓UDB（Pr.12=0，增益為30%的電源電壓）。在定子繞組上施加直流電壓的

16、大小，決定了直流制動的強度。負載慣性越大，UDB也應該越大。 (3)直流制動時間tDB (Pr.ll=OlOs)。即施加直流制動的時間長短。預置直流制動時間tDB的主要依據(jù)是負載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對克服“爬行”的要求，要求高的，tDB應當長一些。 風機在停機狀態(tài)下，有時會因自然風的對流而旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)方向總是反轉(zhuǎn)的。如遇這種情況，應預置起動前的直流制動功能，以保證電動機茌零速下起動。在運行過程中： 8查看運行參數(shù) 在運行狀態(tài)下，可以通過按SET鍵更改LED顯示屏的顯示內(nèi)容，以便查看在運行過程中變頻器的輸出電流或電壓。每次按SET鍵，顯示內(nèi)容依次是；頻率、電流、電壓、報警、頻率。 9停止 按

17、STOP/RESET鍵，輸出頻率按預置的降速時間下降至OHz。四實訓步驟1 按圖2-1接線圖2-1 變頻器的輸入輸出接線2將變頻器的參數(shù)值和校準值全部初始化到出廠設定值3.進入PU模式設定運行頻率4觀察變頻器的運行情況在PU模式下，觀察并記錄變頻器的正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)運行頻率變化情況。（1）正轉(zhuǎn)啟動過程現(xiàn)象： （2）停止過程現(xiàn)象： （3）反轉(zhuǎn)過程現(xiàn)象： 5升降速時間對起動和停車過程的影響升降速過程是從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)的過渡過程，從提高生產(chǎn)力的角度出發(fā)，升降速時間越短越好，但頻率升降越快，越容易過流。所以，預置升降速時間的基本原則，就是在不過流的前提下越短越好。升速時間（Pr7=0360秒

18、），廠家出廠設定值為5秒，是指從0HZ加速到50HZ的時間；降速時間（Pr8=0360秒），廠家出廠設定值也為5秒，是指從50HZ減速到0HZ的時間。（1）在PU模式下，觀察設定頻率為50HZ時的運行情況，并記錄起動與停止過程的時間。記錄起動時間： 秒記錄停止時間： 秒（2）將頻率設定改為100HZ ，再觀察運行情況，并記錄起動與停止的時間。記錄起動時間： 秒記錄停止時間： 秒（3）將起動與停止的時間各改為1S和8S，在設定頻率為100HZ的情況下，觀察運行情況，并記錄時間。記錄起動時間： 秒記錄停止時間： 秒6起動頻率對于靜摩擦力較大的負載，為了易于起動，起動時需要有一定的沖擊力，為此，可根

19、據(jù)需要預置起動頻率fs（Pr.13=0360HZ）,使電動機在該頻率下“直接起動”。將Pr.13參數(shù)設定為20，觀察起動頻率為 。7升降速方式 為了防止運輸設備在運輸時負荷的倒塌，起到緩沖和防止震動的作用，需改變升降速方式，升降速方式可通過參數(shù)Pr.29設定。在設定頻率為100HZ的情況下，觀察頻率升降規(guī)律：將Pr.29參數(shù)設定為0，觀察起動時的頻率變化規(guī)律為 。將Pr.29參數(shù)設定為1，觀察起動時的頻率變化規(guī)律為 。將Pr.29參數(shù)設定為2，觀察起動時的頻率變化規(guī)律為 。8直流制動設定以下參數(shù)：Pr.10=10；Pr.11=1；Pr.12=10%，觀察制動過程中電機的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律。電機在10

20、0HZ運行過程中，按下“停止”鍵，制動過程現(xiàn)象為： 。五. 思考題（1）升降速時間的長短對變頻器有什么影響？（2）在制動過程中加入直流制動的目的是什么？直流制動參數(shù)的大小對設備的運行有什么影響？（3）電動叉車為了防止運輸貨物的倒塌，應該采用哪種升降速方式？變頻器參數(shù)應怎樣設置？實訓三 變頻器的外控操作模式一實訓目的1 掌握變頻器外控操作模式的操作過程；2 掌握頻率給定線的設置方法；3 掌握上下限頻率、回避頻率的設定方法；4 進一步熟悉變頻器參數(shù)的設定方法；5.了解變頻器基本參數(shù)的意義。二 實訓設備及儀器1.萬用表、螺絲刀、連接線2三菱FR-E500系列變頻器3三相異步電動機三 知識準備1 頻率

21、的給定功能 當變頻器設定為外部操作模式時，變頻器的輸出頻率將跟隨給定信號的變化，選擇合適的給定方式和給定信號，是變頻器正常運行的前提，給定方式分為模擬量給定和數(shù)字量給定。（1）模擬量給定方式：當給定信號為模擬量時，稱為模擬量給定方式，模擬量給定時的頻率精度略低，為最高頻率的±0.50-/0以內(nèi)。 以電壓大小作為給定信號的稱電壓信號，其范圍有：05V或010V。輸入端為2，通過參數(shù)Pr.73切換。輸入電壓(Pr.73)可進行“05V，O1OV選擇”。 Pr.73="0" - DC 05V；Pr.73=“1”- DC 010V。 以電流大小作為給定信號的稱電流信號，其

22、范圍為：420mA。 由于電流信號所傳輸?shù)男盘柌皇芫€路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱效應以及感應噪聲等的影響，因此抗干擾能力較強。 在遠距離控制中，給定信號的范圍常用420mA，其“零”信號為4mA。這是為了方便檢查工作是否正常，在進行測量時，因為電流中還有4mA，說明給定信號電路的工作是正常的，如圖4.14 (a)所示；無電流信號說明是因傳感器或信號電路發(fā)生故障而根本沒有信號，在進行測量時，如果給定信號值為0mA，說明給定電路的工作不正常，如圖4.14 (b)所示。 具體給定方式如下。 電位器給定給定信號為電壓信號，信號電源由變頻器內(nèi)部的直流電源(5V)提供，頻率給定信號從電位器的滑動觸

23、頭上得到，如圖4.15所示。 直接電壓（或電流）給定。由外部儀器設備直接向變頻器的給定端輸入電壓（端子2和5之間）或電流信號（端子4和5之間）。 輔助給定在變頻器的給定信號輸入端，配置有輔助給定信號輸入端（簡稱輔助給定），輔助給定信號與主給定信號迭加，起調(diào)整變頻器輸出頻率的輔助作用，4端輸入起輔助給定作用。(2)數(shù)字量給定方式即給定信號為數(shù)字量，這種給定方式的頻率精度很高，可達給定頻率的O.01%以內(nèi)，具體給定方式如下： 面板給定。即通過面板上的“固鍵”升和“團鍵”降來控制頻率的升降。 多擋轉(zhuǎn)速控制給定在變頻器外接輸入端中，通過功能預置，最多可以將4個輸入端（RH，RM，RL，MRS）作為多擋

24、轉(zhuǎn)速控制端。根據(jù)若干個輸入端的狀態(tài)（接通或斷開）可以按二進制方式組成115擋。每一擋可預置一個對應的工作頻率，則電動機轉(zhuǎn)速的切換便可以用開關器件通過改變外接輸入端子的狀態(tài)及其組合來實現(xiàn)。2頻率給定線的設置 (1)頻率給定的概念頻率給定指由模擬量進行外接頻率給定時，變頻器的給定信號G與對應的頻率之間的關系f=f (G)，稱為頻率的給定。這里的給定信號G，既可以是電壓信號UG(05V或O10V)，也可以是電流信號IG（420mA）。 頻率給定線是指在給定信號G從O增至最大值Gmax過程中，頻率fG線性地增大到最大頻率fmax的對應關系。(2) 頻率給定預置頻率給定的起點（給定信號為“O時的對應頻率

25、）和終點（給定信號為最大值時的對應頻率）可以根據(jù)拖動系統(tǒng)的需要任意預置。 變頻器的起點、終點坐標預置，可通過Pr.902，Pr.903，Pr.904，Pr.905，分別設置電壓（電流）偏置和增益。如圖4.19所示。若起點為(0V、10HZ);終點為（4V、60HZ）,兩點便可決定一條直線。參數(shù)設定方法為：Pr.902-SET-10-SET-0-SET-閃爍； Pr.903-SET-60-SET-80-SET-閃爍。這里SET后的第一個參數(shù)值是頻率，第二個參數(shù)值是電壓的百分比，電流給定線可按同樣方法設定。3 .頻率控制功能(1)上、下限頻率 為了防止因傳感器故障而使生產(chǎn)機械出現(xiàn)過高或過低的轉(zhuǎn)速,

26、有必要設置上、下限頻率。與生產(chǎn)機械所要求的最高轉(zhuǎn)速相對的頻率稱為上限頻率，用fH表示，由上限頻率參數(shù)Pr.1=0120Hz設定。上限頻率與最高頻率之間，必有fHfmax。與生產(chǎn)機械所要求的最低轉(zhuǎn)速相對的頻率，稱為下限頻率，用fL表示，由下限頻率參數(shù)Pr.2設定。 注意：上限頻率fH是根據(jù)生產(chǎn)需要預置的最大運行頻率，它并不和某個確定參數(shù)相對應。假如采用模擬量給定方式，給定信號為05V的電壓信號，給定頻率對應為O50Hz，而上限頻率fH=40Hz，則表示給定電壓大于4V以后，不論如何變化，變頻器輸出頻率為最大頻率40Hz。如圖4.20所示。（2）回避頻率 (1)設置回避頻率的目的是為了消除機械諧振

27、。任何機械都有一個固有的振蕩頻率，它取決于機械結(jié)構。其運動部件的固有振蕩頻率常常和運動部件與基座之間以及各運動部件之間的緊固情況有關。而機械在運行過程中的實際振蕩頻率則與運動的速度有關。在對機械進行無級調(diào)速的過程中，機械的實際振蕩頻率也不斷地變化。當機械的實際振蕩頻率和它的固有頻率相等時，機械將發(fā)生諧振。這時，機械的振動將十分劇烈，可能導致機械損壞。 消除機械諧振的途徑如下： 改變機械的固有振蕩頻率。 避開可能導致諧振的速度。 在變頻器調(diào)速的情況下，設置回避頻率F使拖動系統(tǒng)“回避”可能引起諧振的轉(zhuǎn)速，預置回避頻率的具體方法是通過設置回避頻率區(qū)域來實現(xiàn)的，即設置回避頻率區(qū)的上下限頻率。 回避區(qū)的

28、下限頻率fL，是在頻率上升過程中開始進入回避區(qū)的頻率；回避區(qū)的上限頻率fH是在頻率上升過程中退出回避區(qū)的頻率。參數(shù)Pr.31Pr.36=0-400Hz，最多可設置三個區(qū)域。如圖4.21所示。四實訓步驟1 按圖接線，接通電機與電源，并將變頻器的參數(shù)值和校準值全部初始化到出廠設定值。2在外控模式下，按廠家設定方式運行，觀察輸入電壓與輸出頻率之間的對應關系，并作記錄：輸入電壓輸出頻率繪出廠家設定的頻率給定線：3重新輸入頻率給定線，觀察輸入電壓與輸出頻率之間的對應關系。要求：輸入電壓U=1-5V，對應輸出頻率f=10-100HZ按要求輸入頻率給定線，運行并記錄：輸入電壓輸出頻率4 在以上頻率給定線的基

29、礎上，設置下限頻率FL=20HZ，上限頻率FH =40HZ 觀察運行情況，并繪制頻率給定線。5設置回避頻率設置回避頻率20HZ-25HZ與30HZ -35HZ ，觀察運行現(xiàn)象，并繪制頻率給定線。五思考題（1）為了防止立體車庫在升降過程中出現(xiàn)過高轉(zhuǎn)速，應采取什么措施？（2）設置回避頻率有什么作用？（3）當傳感器的輸出電流在6-18mA范圍內(nèi)變化時，要求變頻器的輸出頻率對應為10-50HZ，變頻器的參數(shù)應怎樣設置？實訓四 多段速控制一 實訓目的1.掌握變頻器多段速運行的控制方法；2.掌握變頻器多段速控制的頻率參數(shù)設定方法；3.理解多段速控制各參數(shù)的意義；4.了解變頻器多段速控制的應用。二 實訓設備

30、及儀器1.萬用表、螺絲刀、連接線2.三菱FR-E500系列變頻器3.三相異步電動機三知識準備在變頻器的外接輸入端中，通過功能預置，最多可以將4個輸入端（RH，RM，RL，MRS）作為多擋轉(zhuǎn)速控制端，根據(jù)若干個輸入端的狀態(tài)（接通或斷開）可以按二進制方式組成115擋。每一擋可預置一個對應的工作頻率，則電動機轉(zhuǎn)速的切換便可以用開關器件通過改變外接輸入端子的狀態(tài)及其組合來實現(xiàn)。 使用多擋轉(zhuǎn)速功能時，必須進行兩步預置（以三個輸入端、7擋轉(zhuǎn)速說明）： 第一步：通過預置確定哪幾個輸入端子為多擋轉(zhuǎn)速輸入端子。將輸入端子功能選擇參數(shù)( Pt.180Pr.182)分別預置成0，1，2(Pr.180=0；Pr.18

31、1=1; Pr.182=2)，Pr.183=6（出廠設置），則控制端子RL，RM，RH即成為7擋轉(zhuǎn)速控制端子。如圖4.16所示。第二步：預置與各擋轉(zhuǎn)速對應的工作頻率（即進行頻率給定）。分別用參數(shù)Pr.4Pr.6，Pr.24Pr.27，設置17擋轉(zhuǎn)速頻率，各轉(zhuǎn)速擋與各輸入端狀態(tài)之間的關系如圖4.17所示。四. 實訓步驟1 接通電機與電源，并將變頻器的參數(shù)值和校準值全部初始化到出廠設定值。2. 七段速控制(1)預置七段速控制功能將輸入端子功能選擇參數(shù)(Pr.180Pr.183)分別預置成0、1、2、6（2）按下表預置與各檔轉(zhuǎn)速對應的工作頻率 七段速度運行參數(shù)設定表控制端子RHRMRLRM,RLRH

32、,RLRH,RMRH,RM,RL參數(shù)號Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27設定值（Hz）5030520254510圖 4.17 多段速控制狀態(tài)圖（3）在外控模式下運行并記錄閉合開關RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RL運行頻率（Hz）3. 十五段速控制(1)預置十五段速控制功能將輸入端子功能選擇參數(shù)(Pr.180Pr.183)分別預置成0、1、2、8;按下表預置與各檔轉(zhuǎn)速對應的工作頻率 一七段速度運行參數(shù)設定表控制端子RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RL參數(shù)號Pr.4Pr.5Pr.6Pr.24Pr.25Pr.26Pr.27設

33、定值（Hz）5030520254510八十五段速度運行參數(shù)設定表參數(shù)號Pr.232Pr.233Pr.234Pr.235Pr.236Pr.237Pr.238Pr.239設定值（Hz） 40 48 38 28 18 12 36 26（3）在外控模式下運行并記錄閉合開關RHRMRLRM,RLRH,RLRH,RMRH,RM,RLMRS斷開時運行頻率（HZ）MRS閉合時運行頻率（Hz）四思考題1、多段速控制與輸入電壓給定控制有什么不同？2、七段速與十五段速控制在參數(shù)設置方法上有什么不同？3、怎樣用PLC來實現(xiàn)變頻器的七段速控制，試畫出PLC與變頻器的連線圖。實訓五 變頻器的“PID”調(diào)節(jié)一 實訓目的1熟

34、悉變頻器“PID”調(diào)節(jié)功能的作用；2掌握變頻器“PID”調(diào)節(jié)功能的接線和參數(shù)設置方法；3學會使用變頻器的“PID”功能實現(xiàn)電動機的調(diào)速。二實訓設備及儀器1.萬用表、螺絲刀、連接線2.三菱FR-E500系列變頻器3可調(diào)電流源4.三相異步電動機、轉(zhuǎn)速表三知識準備PID調(diào)節(jié)功能 PID控制屬于閉環(huán)控制，是使控制系統(tǒng)的被控量在各種情況下，都能夠迅速而準確地無限接近控制目標的一種手段。具體地說，是隨時將傳感器測量的實際信號（稱為反饋信號）與被控量的目標信號相比較，以判斷是否已經(jīng)達到預定的控制目標。如尚未達到，則根據(jù)兩者的差值進行調(diào)整，直到達到預定的控制目標為止。 圖4.26所示為基本PID控制框圖，XT

35、為目標信號，XF為反饋信號，變頻器輸出頻率fx的大小由合成信號（XT-XF）決定。一方面，反饋信號XF應無限接近目標信號XT，即（XT- XF） =O；另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是XT和XF相減的結(jié)果來決定的。為了使變頻器輸出頻率fx維持一定，就要求有一個與此相對應的給定信號XG，這個給定信號既需要有一定的值，又要與XT-XF=O相聯(lián)系。 1PID調(diào)節(jié)功能 (1)比例增益環(huán)節(jié)(P)為了使XG這個給定信號既有一定的值，又與XT-XF=O相關聯(lián)；所以將（XT-XF）進行放大后再作為頻率給定信號，即： XG= KP ( XT-XF)式中，KP-放大倍數(shù)，也叫比例增益。 定義靜差=XT-XF，當

36、XG保持一定的值，比例增益KP越大，靜磺越小,如圖4.28 (a)所示。為了使靜差減小，就要使K增大。如果KP太大，一旦XT和XF之間的差值變大，XG= KP ( XT-XF)一下子增大或減小了許多，很容易使變頻器輸出頻率發(fā)生超調(diào)，又容易引起被控量的振蕩。如圖4.28 (b)所示。 (2)積分環(huán)節(jié)(I)積分環(huán)節(jié)能使給定信號XG的變化與XG= KP ( XT-XF)對時間的積分成正比,既能防止振蕩，也能有效地消除靜差。如圖4.28 (c)所示。但積分時間太長，又會產(chǎn)生當目標信號急劇變化時，被控量難以迅速恢復的情況。 (3)微分環(huán)節(jié)(D)微分環(huán)節(jié)可根據(jù)偏差的變化趨勢，提前給出較大的調(diào)節(jié)動作，從而縮

37、短調(diào)節(jié)時間，克服了因積分時間太長而使恢復滯后的缺點。如圖4.28 (d)所示。2PID調(diào)節(jié)功能預置 (1) PID動作選擇在自動控制系統(tǒng)中，電動機的轉(zhuǎn)速與被控量的變化趨勢相反，稱為負反饋，或正邏輯。反之為負邏輯，如空氣壓縮機的恒壓控制中，壓力越高要求電動機的轉(zhuǎn)速越低，其邏輯關系為正邏輯。空調(diào)機制冷中溫度越高，要求電動機轉(zhuǎn)速越高，其邏輯關系為負邏輯。 PID動作選擇(Pr.128)有三種功能： “O" -PID功能無效。 “1”-PID正邏輯（負反饋、負作用）。 “2”-PID反邏輯（正反饋、正作用）。 反饋量的邏輯關系如圖4.29所示。 參數(shù)Pr.128的值根據(jù)具體情況進行預置，當預

38、置變頻器PID功能有效時，變頻器完全按P、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律運行，其工作特點是： 變頻器的輸出頻率（fx)只根據(jù)反饋信號(XF)和 目標信號（XT）比較的結(jié)果進行調(diào)整，故頻率的大小與被控量之間并無對應關系。 變頻器的加、減速的過程將完全取決于P、I、D數(shù)據(jù)所決定的動態(tài)響應過程，而原來預置的“加速時間”和“減速時間”將不再起作用。 變頻器的輸出頻率（fx)始終處于調(diào)整狀態(tài)，因此顯示的頻率常不穩(wěn)定。 (2)目標值的給定。 鍵盤給定法由于目標信號是一個百分數(shù)，所以可由鍵盤直接給定。 電位器給定法目標信號從變頻器的頻率給定端輸入，由于變頻器已經(jīng)預置為PID運行方式，所以，在通過調(diào)節(jié)目標值時，顯示屏上顯示的

39、是百分數(shù)。如圖4.30所示。 變量目標值給定法在生產(chǎn)過程中，有時要求目標值能夠根據(jù)具體情況進行調(diào)整，如圖4.31所示。變量目標值為分擋類型。 (3) PID參數(shù)設定在系統(tǒng)運行之前，可以先用手動模擬的方式對PID功能進行初步調(diào)試（以負反饋為例）。先將目標值預置到實際需要的數(shù)值（可以通過圖4.30中RPi調(diào)節(jié)）；將一個可調(diào)的電流信號（圖4.30中通過RP2的電流）接至變頻器的反饋信號輸入端，緩慢地調(diào)節(jié)反饋信號。正常情況是：當反饋信號超過目標信號時，變頻器的輸出頻率將不斷上升，直至最高頻率；反之，當反饋信號低于目標信號時，變頻器的輸出頻率將不斷下降，直至頻率OHz。上升或下降的快慢，反映了積分時間的

40、長短。 在許多要求不高的控制系統(tǒng)中，微分功能D可以不用。當系統(tǒng)運行時，被控量上升或下降后難以恢復，說明反應太慢，應加大比例增益KP，直至比較滿意為止；在增大KP后，雖然反應快了，但容易在目標值附近波動，說明系統(tǒng)有振蕩，應加大積分時間，直至基本不振蕩為止。在某些對反應速度要求較高的系統(tǒng)中，可考慮增加微分環(huán)節(jié)D。FR-E500變頻器的PID參數(shù)設置及范圍如下：比例增益KP:（Pr.129 = 0. 1%1000%，9999即無效），出廠設置為100%；積分時間Ti:（Pr.130= 0.13600s，9999即無效），出廠設置為1S；微分時間Td：（Pr.134= 0.01lO.OOs，9999即

41、無效），出廠設置為0.01S；四實訓步驟1 按圖4-32連接實訓線路，（反饋信號可由“可調(diào)電流源”替代）2先將變頻器參數(shù)恢復出廠設置，再將上、下限頻率分別設置為50HZ、10HZ。圖4-32 變頻器PID調(diào)節(jié)接線圖3.調(diào)節(jié)給定電位器使U2、5 ( XT）=2.5V (50%),調(diào)節(jié)反饋信號XF使I4=12 mA (50%)。 實訓過程中保持U2、5不變，而I4可在12 mA左右調(diào)節(jié)。4將參數(shù)Pr.128的值分別設置為“0”、“1”、“2”， I4在12 mA左右調(diào)節(jié)，記錄變頻器穩(wěn)定頻率f和達到穩(wěn)定頻率的時間t。Pr.128I4=12 mA時（穩(wěn)定）I4= mA時（大于12 mA）I4= mA時（小于12 mA）0f= f= f= 1f= f= ；t= f= ；t= 2f= f= ；t= f= ；t= 5將比例增益KP設置為1%；重復步驟4, 觀察變頻器頻率變化情況。6. 改變Pr.129、Pr.130、Pr.134參數(shù)，觀察變頻器頻率變化情況。四思考題1、P、I、D參數(shù)的大小對頻率的調(diào)節(jié)過程有什么影響？2、若調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，應怎樣修改參數(shù)？實訓六 “PLC+變頻器”綜合實訓二 實訓目