變頻器常用的控制電路

變頻器常用的控制電路目前一頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.2變頻器的外接主電路1.2.1外接主電路的接線LAC1——電源側交流電抗器。Zl——進線側無線電干擾抑制電抗器。LDC——直流電抗器。RB——制動電阻。PW——制動單元。LAC2——輸出側交流電抗器Z2——輸出側無線電干擾抑制電抗器圖4外接主電路目前二頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.2.2外接主電路主要電器的功能和選擇1.低壓斷路器QF（1）主要作用低壓斷路器QF主要有兩個作用：一是隔離作用，當變頻器需要檢修時，或者因某種原因而長時間不用時，將QF切斷，使變頻器與電源隔離；二是保護作用，當變頻器的輸入側發(fā)生短路等故障時，進行保護。（2）選用原則由于：①變頻器在剛接通電源的瞬間，對電容器的充電電流可高達額定電流的2～3倍。②變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^額定電流。③變頻器允許的過載能力為150％、1min。所以，為了避免誤動作，低壓斷路器的額定電流IQN≥（1.3～1.4）IN，其中IN為變頻器的額定電流。目前三頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點2.接觸器KM

（1）主要作用①可通過按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電。②變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。注意，請不要用接觸器起動和停止變頻器，這樣將降低變頻器的壽命。（2）選擇原則由于接觸器自身并無保護功能，不存在誤動作的問題，故選擇原則是，主觸點的額定電流IKN≥IN。目前四頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3.輸出接觸器變頻器的輸出端一般不接接觸器。如由于某種需要而接入時，如工頻切換電路圖5所示的KM2，則因為電流中含有較強的諧波成分，故變頻器的主觸點的額定電流IKN≥1.5IMN。其中IMN是電動機的額定電流。圖5工頻切換主電路目前五頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點4.制動電阻RB和制動單元YB

（1）主要作用電動機在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升（該電壓通常稱為泵升電壓），甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內。制動電阻RB就是用來消耗這部分能量的。制動單元YB是由GTR或IGBT及其驅動電路構成。其功能是當直流回路的電壓UD超過規(guī)定的限值時，接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻RB釋放能量。目前六頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點（2）制動電阻的連接一般每個變頻器制造廠家都會為變頻器提供合適的制動單元，稱為獨立選件單元。①連接專用外接制動電阻（選件）。內置制動電阻是連接在P和PR端子上。當內置制動電阻在頻繁地制動時，由于散熱能力不足，需要安裝外接制動電阻（選件）替代內置制動電阻。②連接FR-BU制動單元（選件）如圖6所示，為了提高減速時的制動能力，連接FR-BU制動單元選件。注意：連接時應使變頻器端子（P、N）與FR-BU制動單元的端子的記號相同。（接錯時會損壞變頻器）。另外，對7.5kW以下型號的變頻器，請拆下PR-PX間的短路片。目前七頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖6制動單元的接線目前八頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.3變頻器的起?？刂齐娐穲D7變頻器起?？刂齐娐纺壳熬彭揬總數(shù)四十三頁\編于十八點接觸器KM:控制變頻器接通或斷開電源，中間繼電器KA:控制變頻器起動或停止。通過接觸器KM的按鈕SB1可以使變頻器運行或停止，可以通過變頻器起動控制用端子（STF，STR）來使變頻器運行或停止，此時應設定Pr.79＝2（外部操作模式）。只有當接觸器接通電源后，KM的常開觸點閉合，此時按下變頻器起動按鈕SB3，中間繼電器線圈KA才會得電并自鎖，KA的常開觸點閉合，接通變頻器的STR或STF端子，變頻器開始運行。目前十頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點

在KA線圈電路中串聯(lián)KM的常開觸點，是保證KM未吸合前，繼電器KA線圈不得電，從而防止先接通KA的誤動作。而當KA接通時，其常開觸點閉合使停止按鈕SB2失去作用，從而保證了只有在電動機先停機的情況下，才能使變頻器切斷電源。在圖7所示的控制電路中，串入了報警輸出端子B-C的常閉觸點，其作用是當變頻器發(fā)生故障而報警時，B-C觸點斷開，使KM和KA線圈失電，將變頻器的電源切斷。目前十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.將控制回路的電源端子R1、S1接到變頻器主觸點之前在變頻器的保護回路動作后，需要保持異常信號的輸出時，請將控制回路的電源端子L11、L21連接到KM的一次側。2.改變電動機的旋轉方向如果電動機的旋轉方向反了，可以不必更換電動機的接線，而通過以下方法來更正：（1）繼電器的常開觸點KA由正轉端子STF接到反轉端子STR上。（2）接至STF端子上的接線不變，而通過功能預置來改變旋轉方向。例如三菱FR-S540變頻器就可以通過將Pr.7的設定值變?yōu)?來實現(xiàn)。目前十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3.變頻器電源側接接觸器的原因當變頻器通過外接信號進行控制時，一般不推薦由接觸器KM來直接控制電動機的起動和停止。這是因為：（1）控制電路的電源在尚未充電至正常電壓之前，其工作狀況有可能出現(xiàn)紊亂。盡管近代的變頻器對此已經作了處理，但所作的處理仍須由控制電路來完成。因此，其準確性和可靠性難以得到充分的保證。（2）通過接觸器KM切斷電源時，變頻器已經不工作了，電動機將處于自由制動狀態(tài)，不能按預置的減速時間來停機。（3）變頻器在剛接通電源的瞬間，充電電流是很大的，會構成對電網的干擾。因此，應將變頻器接通電源的次數(shù)降低到最少程度。目前十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點PLC控制的一臺變頻器起停電路1.設計思路采用PLC控制變頻器起停運行時，首先根據(jù)控制要求，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，其起?？刂频腎/O分配如表1所示。輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X0SB1接通電源按鈕Y0KM接通KMX1SB2切斷電源按鈕Y1STF-SD變頻器起動X2SB3變頻器起動Y4HL2電源指示X3SB4變頻器停止Y5HL2運行指示X4A-C報警信號Y6HL3報警指示表1目前十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖8變頻器起停控制電路2.參數(shù)設置由于變頻器采用外部操作模式，所以設定Pr.79＝2。目前十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3.程序設計圖9PLC程序目前十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.4變頻器正反轉控制電路圖10繼電器控制的變頻器正反轉電路目前十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點按鈕SB1、SB2用于控制接觸器KM，控制變頻器接通或切斷電源；按鈕SB3、SB4用于控制正轉繼電器KAl，控制電動機的正轉運行；按鈕SB5、SB4用于控制反轉繼電器KA2，控制電動機的反轉運行；在KA1和KA2線圈電路中串入KM的常開觸點，使正反轉只有在接觸器KM已經動作、變頻器已經通電的狀態(tài)下才能進行。在SB2按鈕兩端并聯(lián)繼電器KA1、KA2的常開觸點，防止電動機在運行狀態(tài)下通過KM直接停機。目前十八頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.5變頻器的外接兩地控制電路1.電位器控制如圖11所示，當三位選擇開關SA合至A時，由電位器RPA調節(jié)轉速；當SA合至B時，由電位器RPB調節(jié)轉速。變頻器起動端子STF一直閉合。

圖11電位器實現(xiàn)的兩地控制電路目前十九頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點2.升降速端子控制2.升降速端子控制為了克服電位器控制缺點，采用變頻器中的升、降速端子進行兩地控制，如圖12所示。SB3和SB4是A地的升、降速按鈕；SB5和SB6是B地的升、降速按鈕。首先通過參數(shù)預置使變頻器的RH和RM端子具有升降速調節(jié)功能：Pr.79＝2（外部操作模式）；Pr.59=1（使“遙控方式”有效）；Pr.182＝2（在遙控方式中，使RH端子具有升速功能）；Pr.181＝1（在遙控方式中，使RM端子具有降速功能）。只要“遙控方式”有效，通過RH和RM端子的通斷就可以實現(xiàn)變頻器的升降速，而不用電位器來完成。在A地按下SB3或在B地按下SB5按鈕，RH端子接通，頻率上升，松開按鈕，則頻率保持，即具有記憶功能；在A地按下SB5或在B地按下SB6按鈕，RM端子接通，頻率下降，松開按鈕，則頻率保持。從而在異地控制時，電動機的轉速都是在原有的基礎上升降的，很好地實現(xiàn)了兩地控制時速度的銜接。目前二十頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖12升降速端子實現(xiàn)的兩地控制電路目前二十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點變頻器的并聯(lián)運行、比例運行多用于傳送帶、流水線的控制場合。一、由模擬電壓輸入端子控制的并聯(lián)運行1.運行要求(1)變頻器的電源通過接觸器由控制電路控制；(2)通電按鈕能保證變頻器持續(xù)通電；(3)運行按鈕能保證變頻器連續(xù)運行，且運行過程中變頻器不能斷電；(4)停止按鈕只用于停止變頻器的運行，而不能切斷變頻器的電源。(5)任何一個變頻器故障報警時都要切斷控制電路，從而切斷變頻器的電源。2．主電路的設計過程(1)空氣開關QF控制電路總電源，KM控制兩臺變頻器的通、斷電；(2)兩臺變頻器的電源輸入端并聯(lián)；(3)兩臺變頻器的VRF、COM端并聯(lián)；(4)兩臺變頻器的運行端子由繼電器觸點控制。1.6變頻器并聯(lián)控制電路目前二十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3.控制電路的設計過程(1)兩臺變頻器的故障輸出端子串聯(lián)在控制電路中；(2)通電按鈕與KM的動合觸點并聯(lián)，使KM能夠自鎖,；保持變頻器持續(xù)通電。(3)斷電按鈕與KM線圈串聯(lián)，同時與運行繼電器動合觸點并聯(lián)，受運行繼電器的封鎖。(4)運行按鈕與運行繼電器KA的動合觸點并聯(lián)，使KA能夠自鎖，保持變頻器連續(xù)運行。(5)停止按鈕與KA線圈串聯(lián)，但不影響KM的狀態(tài)。4．變頻器功能參數(shù)碼設定：兩變頻器的速度給定用同一電位器，若同速運行，可將兩變頻器的頻率增益等參數(shù)設置相同；若比例運行，根據(jù)不同比例分別設置各自的頻率增益，每臺變頻器的輸出頻率由各自的多功能輸出端子接頻率表指示。目前二十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖13并聯(lián)控制電路目前二十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點二、由升降速端子控制同速運行1．運行要求(1)兩臺變頻器要同時運行，運行速度一致，且調速通過各自的UP、DOWN端子實現(xiàn)，即兩變頻器的UP、DOWN端子要由同一個器件控制；(2)兩臺變頻器能通過各自的UP、DOWN端子微調輸出頻率；(3)兩臺變頻器的規(guī)格型號、加/減速時間必須相同。(4)任何一個變頻器故障報警時均能切斷控制電路，變頻器主電路由KM斷電。(5)各臺變頻器的輸出頻率要由面板上的LED數(shù)碼顯示屏或數(shù)字頻率計進行指示。(6)此控制電路多應用于控制精度不很高的場合，如紡織、印染、造紙等多個控制單元的聯(lián)動傳動中。2．主電路設計過程(1)空氣開關QF控制電路總電源，KM控制兩臺變頻器的通、斷電；(2)兩臺變頻器的電源輸入端并聯(lián)；(3)兩臺變頻器的FWD端子、UP端子、DOWN端子分別由同一繼電器的動合觸點控制；(4)兩臺變頻器的UP端子、DOWN端子接入按鈕可進行頻率微調。目前二十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3.控制電路的設計過程(1)兩臺變頻器的故障輸出端子串聯(lián)在控制電路中；(2)通電按鈕與KM的動合觸點并聯(lián)，使KM能夠自鎖,；保持變頻器持續(xù)通電。(3)斷電按鈕與KM線圈串聯(lián)，同時與控制運行的繼電器動合觸點并聯(lián)，受運行繼電器的封鎖。變頻器連續(xù)運行。(5)停止按鈕與KA線圈串聯(lián)，但不影響KM的狀態(tài)。(6)控制UP、DOWN端子觸點的繼電器在主電路斷電時不能得電，可將KM輔助動合觸點與運行端子、UP端子、DOWN端子繼電器線圈串聯(lián)實現(xiàn)。4．變頻器功能參數(shù)碼的設定(1)分別設定兩臺變頻器的多功能輸入端子為UP端子和DOWN端子。(2)變頻器由外端子控制運行。5．電路工作過程分析變頻器的總故障報警動斷接點30B、30C串聯(lián)在控制電路中，可在發(fā)生故障報警時切斷變頻器電源目前二十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖14升、降速端子控制同速運行目前二十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.7變頻器制動及保護控制電路一、電阻制動1．復習變頻器制動單元、制動電阻工作原理2．制動單元、制動電阻保護電路除了選擇時要滿足制動需要外，還要有一定的保護措施，以防止制動單元、制動電阻過熱而造成火災事故。常用的制動電阻保護電路如圖15所示。圖15制動電阻保護目前二十八頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點3．保護原理當制動電阻由于頻繁使用過熱時，安裝在電路中的KH熱動斷繼電器觸點斷開，使變頻器的外部報警THR端子與CM斷開，變頻器立即停止輸出，并發(fā)出報警。二、電動機帶抱閘的控制電路某些工作場合，當電動機停止運行后不允許其再滑動，例如起重設備，當重物懸在空中時如果電動機停止運轉，必須立即將電動機轉子抱住，不然重物會下滑，這是不允許的，因此需要電動機帶有抱閘功能。1．抱閘原理當電磁線圈未通電時，由機械彈簧將閘片壓緊，使轉子不能轉動處于靜止狀態(tài)；當給電磁線圈通入電流，電磁力將閘片吸開，轉子可以自由轉動，處于抱閘松開狀態(tài)。2．電路工作過程分析將變頻器的多功能接點輸出端子設為頻率到達功能，動合觸點輸出→頻率到達預置為0.5Hz(1)抱閘控制

f＜0.5Hz時，變頻器內部常開接點斷開→抱閘繼電器線圈失電→機械彈簧將閘片壓緊轉軸→轉子不轉動,靜止目前二十九頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點(2)松閘控制

f＞0.5Hz時，變頻器內部常開閉合→抱閘繼電器線圈得電→電磁力將閘片吸開→轉軸自由轉動→電動機起動運行(3)控制電路常用的電動機抱閘控制電路如圖4-11所示。目前三十頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點電路工作過程3．各器件的作用KD：抱閘繼電器L：抱閘線圈VD1：整流二極管VD2：續(xù)流二極管三、報警及保護控制電路1．理由2．報警過程分析(如圖4-12所示)：（1）30A、30B是總報警輸出，當出現(xiàn)報警時其動合觸點閉合，外電路接有電鈴HA、指示燈HL1，發(fā)出聲光報警。（2）Y1是變頻器的多功能輸出端子，設定為“運行中，常閉接點控制”，變頻器運行時該端子呈低阻狀態(tài)KA得電，動合觸點閉合，HL2發(fā)光指示，說明變頻器處于運行狀態(tài)；變頻器停止輸出時，Y1端子高阻狀態(tài)，KA失電，動合觸點斷開，HL2滅熄，說明變頻器處于停止工作狀態(tài)。（3）THR為緊急停止端子，該端子與CM閉合時，變頻器停止輸出。此端子可接入外界需要保護的各種開關，如壓力開關、溫度開關、水位開關、限位開關等。目前三十一頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.8變頻器的工頻切換電路1.8.1繼電器控制的工頻切換電路1.控制要求有些變頻器內部不具備工頻與變頻的自動切換功能，欲實現(xiàn)該功能，可以利用繼電器來實現(xiàn)。（1）用戶可根據(jù)工作需要選擇“工頻運行”或“變頻運行”。（2）在“變頻運行”時，一旦變頻器因故障而跳閘時，可自動切換為“工頻運行”方式，同時進行聲光報警。目前三十二頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點2.繼電器控制電路如圖4.8所示，接觸器KMl用于將電源接至變頻器的輸入端，KM2用于將變頻器的輸出端接至電動機，KM3用于將工頻電源直接接至電動機，熱繼電器FR用于工頻運行時的過載保護。在圖4.8中，接觸器KM2和KM3絕對不允許同時接通，互相間必須有可靠的互鎖。否則，變頻器的輸出端子U、V、W直接接電源而燒壞。目前三十三頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點目前三十四頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點目前三十五頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點1.8.2基于PLC的工頻切換電路1.設計思想根據(jù)控制要求，確定工頻切換系統(tǒng)的輸入輸出信號，并給出I/O分配地址，如表4.3所示。

輸入輸出輸入繼電器輸入元件作用輸出繼電器輸出元件作用X0SB1起動Y0KA起動變頻器X1SB2停止Y1KM1變頻控制X2SA1工頻選擇Y2KM2變頻控制X3SA2變頻選擇Y3KM3工頻控制X4B-C報警信號Y4HL和HA報警指示X5A-C報警信號X6SB3變頻起動X7SB4變頻停止X10SB5復位目前三十六頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點圖4.13PLC控制工頻切換電路圖目前三十七頁\總數(shù)四十三頁\編于十八點2.參數(shù)設置Pr