3-1 變頻器的認(rèn)識(shí)

變頻器的認(rèn)識(shí)《電梯控制技術(shù)

》課程

學(xué)校：江蘇省常州技師學(xué)院授課人：陸雪影一、變頻器的功能變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)所謂的變頻器是指一種能夠?qū)⒐潭l率（工頻50Hz）的交流電源轉(zhuǎn)換成為頻率、電壓連續(xù)可調(diào)的交流電源，并提供給交流電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的控制裝置。變頻器外觀(guān)圖交流電機(jī)的變頻調(diào)速通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)，變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，如風(fēng)機(jī)、水泵、電梯、拉絲機(jī)、攪拌機(jī)、空調(diào)、給料機(jī)、印染機(jī)等。二、變頻器的應(yīng)用1.電梯由于電梯是載人工具，要求拖動(dòng)系統(tǒng)高度可靠，又要頻繁的加減速和正反轉(zhuǎn)，過(guò)去電梯調(diào)速主要采用直流調(diào)速，目前改為交流電機(jī)變頻調(diào)速。這使電梯動(dòng)態(tài)特性和可靠性的提高，增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率，變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)2.空調(diào)寫(xiě)字樓、商場(chǎng)和一些超市、廠(chǎng)房都有中央空調(diào)，在夏季的用電高峰，空調(diào)的用電量很大。空調(diào)采用變頻裝置，拖動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的冷凍泵、冷水泵、風(fēng)機(jī)是一項(xiàng)非常好的節(jié)電技術(shù)。變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)3.給料機(jī)冶金、電力、煤炭、化工等行業(yè)，給料機(jī)眾多，無(wú)論圓盤(pán)給料機(jī)還是振動(dòng)給料機(jī)，采用變頻調(diào)速效果均非常顯著。變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)

分類(lèi)名稱(chēng)用途按變換環(huán)節(jié)分交-直-交變頻器廣泛應(yīng)用于普通異步電機(jī)調(diào)速交-交變頻器大功率電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)按直流電源性質(zhì)分電壓型變頻器適合于不可逆調(diào)速系統(tǒng)且無(wú)需經(jīng)常加減速的場(chǎng)合電流型變頻器適合于不可逆調(diào)速系統(tǒng)且無(wú)需經(jīng)常加減速的場(chǎng)合按工作原理分V/f控制變頻器應(yīng)用于對(duì)調(diào)速精度要求不高,并且在低于50HZ下進(jìn)行調(diào)速使用轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器應(yīng)用于對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較高的場(chǎng)合矢量控制變頻器應(yīng)用于控制精度要求高的場(chǎng)合三、變頻器的分類(lèi)變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)

分類(lèi)名稱(chēng)用途按用途分通用變頻器廣泛應(yīng)用于普通異步電機(jī)調(diào)速高性能專(zhuān)用變頻器如紡織專(zhuān)用型變頻器、礦山電力機(jī)車(chē)用變頻器高頻變頻器應(yīng)用于高速或高精度加工場(chǎng)合按電壓等級(jí)分高壓變頻器（3KV、6KV、10KV）應(yīng)用于高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速中壓變頻器（660V）應(yīng)用于中壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速低壓變頻器(220V、380V)應(yīng)用于低壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)四、變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻器內(nèi)部由主電路、控制電路和保護(hù)電路等部分構(gòu)成。工頻交流電經(jīng)整流電路變?yōu)槊}動(dòng)直流電，直流電再經(jīng)中間濾波環(huán)節(jié)進(jìn)行濾波，然后送到逆變電路，同時(shí)控制電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖送至逆變電路，控制逆變?cè)哳l率通斷，將直流電逆變?yōu)轭l率可變的交流電。1.變頻器主電路包括：整流電路、濾波環(huán)節(jié)、逆變電路三部分。變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)2.控制電路是變頻器的控制中心，當(dāng)它接收到輸入調(diào)節(jié)裝置或通訊接口送來(lái)的指令信號(hào)后，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)去控制主電路，使主電路按設(shè)定的要求工作，同時(shí)控制電路還會(huì)將有關(guān)的設(shè)置和機(jī)器狀態(tài)信息送到顯示裝置，以顯示有關(guān)信息，便于用戶(hù)操作或了解變頻器的工作情況。3.保護(hù)電路起到短路、過(guò)流、過(guò)載、欠壓、過(guò)壓、缺相等保護(hù)功能。變頻器的功能、分類(lèi)與基本結(jié)構(gòu)一、變頻器的選用原則變頻器的選用1．根據(jù)電機(jī)實(shí)際工作電流選擇變頻器（1）一般情況下，變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載電機(jī)，以電機(jī)額定電流為依據(jù)選擇變頻器。（2）一般情況下，變頻器拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的電機(jī)，以電機(jī)額定電流為依據(jù)選擇變頻器。（3）時(shí)常短時(shí)間過(guò)載運(yùn)行的電機(jī)，需要計(jì)算過(guò)載周期及過(guò)載電流。2．變頻器選型應(yīng)充分考慮環(huán)境對(duì)變頻器的影響（1）溫度對(duì)變頻器的影響（2）濕度對(duì)變頻器的影響（3）海拔高度對(duì)變頻器的影響（4）粉塵對(duì)變頻器的影響3．變頻器進(jìn)線(xiàn)電源選擇4．正確選用變頻器冷卻方式變頻器的選用選用變頻器的類(lèi)型，按照生產(chǎn)機(jī)械的類(lèi)型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，決定選用那種控制方式的變頻器最合適，以滿(mǎn)足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求。1．需要控制的電機(jī)及變頻器自身（1）電機(jī)的極數(shù)。一般電機(jī)極數(shù)以不多于4極為宜，否則變頻器容量就要適當(dāng)加大。（2）轉(zhuǎn)矩特性、臨界轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩。在同等電機(jī)功率情況下，相對(duì)于高過(guò)載轉(zhuǎn)矩模式，變頻器規(guī)格可以降額選取。（3）電磁兼容性。為減少主電源干擾，使用時(shí)可在中間電路或變頻器輸入電路中增加電抗器，或安裝前置隔離變壓器。一般當(dāng)電機(jī)與變頻器距離超過(guò)50m時(shí)，應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護(hù)電纜。二、變頻器的選型變頻器的選用2．變頻器功率的選用系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時(shí)，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：（1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相等時(shí)最合適，以便于變頻器在較高效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以便于變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。（4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。（5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，則必須相應(yīng)調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以便于達(dá)到較高的節(jié)能效果。變頻器的選用3．變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用

變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應(yīng)，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素。常見(jiàn)有下列幾種結(jié)構(gòu)類(lèi)型可供用戶(hù)選用：（1）敞開(kāi)型IP00型本身無(wú)機(jī)箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤(pán)、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高；（2）封閉型IP20型適用一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合；（3）密封型IP45型適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差的環(huán)境；（4）密閉型IP65型適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。變頻器的選用4．變頻器容量的確定

合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)，比較簡(jiǎn)便的方法有三種：（1）從電機(jī)實(shí)際功率確定。首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來(lái)選用變頻器的容量。（2）公式法。當(dāng)一臺(tái)變頻器用于多臺(tái)電機(jī)時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足：至少要考慮一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的影響，以避免變頻器過(guò)流跳閘。（3）電機(jī)額定電流法。變頻器容量選定過(guò)程，實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程，最常見(jiàn)、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率，但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少，通常都是設(shè)備所選能力偏大，而實(shí)際需要的能力小，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的，避免選用的變頻器過(guò)大，使投資增大。變頻器的選用5．主電源的選用（1）電源電壓及波動(dòng)。應(yīng)特別注意與變頻器低電壓保護(hù)整定值相適應(yīng)，因?yàn)樵趯?shí)際使用中，電網(wǎng)電壓偏低的可能性較大。（2）主電源頻率波動(dòng)和諧波干擾。這方面的干擾會(huì)增加變頻器系統(tǒng)的熱損耗，導(dǎo)致噪聲增加，輸出降低。（3）變頻器和電機(jī)在工作時(shí)，自身的功率消耗。在進(jìn)行系統(tǒng)主電源供電設(shè)計(jì)時(shí)，兩者的功率消耗因素都應(yīng)考慮進(jìn)去對(duì)于輕負(fù)載類(lèi)，變頻器電流一般應(yīng)按1.1N（N為電動(dòng)機(jī)額定電流）來(lái)選擇，或按廠(chǎng)家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機(jī)功率來(lái)選擇。一、三菱FR-E500型變頻器操作面板介紹變頻器的操作面板FR-E500型變頻器操作面板示意圖變頻器的操作面板二、三菱FR-E500型變頻器按鍵及功能變頻器的操作面板三、三菱FR-E500型變頻器指示燈說(shuō)明一、三菱FR-E500型變頻器的操作模式變頻器操作模式的選擇在使用變頻器時(shí)，必須先給變頻器提供一個(gè)改變頻率的信號(hào)，才能改變變頻器的輸出頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲取這個(gè)信號(hào)的方式即為操作模式，三菱變頻器的操作模式有面板操作模式（PU模式）、外部操作模式和組合模式。1．面板操作模式（PU模式），這種模式直接在變頻器面板的鍵盤(pán)上進(jìn)行操作，也可以將操作面板摘下來(lái)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口電路（RS232或RS485）用電纜連接進(jìn)行不同距離操作?？赏ㄟ^(guò)操作模式選擇功能參數(shù)Pr.79=0或1來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻器操作模式的選擇2．外部操作模式，用外接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和頻率設(shè)定電位器來(lái)控制變頻器的運(yùn)行，通過(guò)功能與參數(shù)設(shè)定Pr.79=2來(lái)實(shí)現(xiàn)。3．組合模式，采用外部操作與控制面板PU組合操作。（1）啟動(dòng)信號(hào)用外部信號(hào)設(shè)定啟動(dòng)信號(hào)用外部信號(hào)設(shè)定，采用按扭、繼電器、PLC等設(shè)備控制變頻器運(yùn)行，頻率信號(hào)由面板PU操作設(shè)定。這種模式的功能與參數(shù)設(shè)定通過(guò)Pr.79=3來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）啟動(dòng)信號(hào)用控制面板PU設(shè)定啟動(dòng)信號(hào)用控制面板PU設(shè)定，采用外部頻率設(shè)定電位器設(shè)定頻率。這種模式的功能與參數(shù)設(shè)定通過(guò)Pr.79=4來(lái)實(shí)現(xiàn)。變頻器操作模式的選擇二、操作模式設(shè)置1．操作模式選擇（Pr.79）選擇變頻器的運(yùn)行模式，可以任意變更通過(guò)外部指令信號(hào)執(zhí)行的運(yùn)行（外部運(yùn)行）、通過(guò)操作面板以及PU（FR-PU07/FR-PU04-CH）執(zhí)行的運(yùn)行（PU運(yùn)行）、PU運(yùn)行與外部運(yùn)行組合的運(yùn)行（外部／PU組合運(yùn)行）等。變頻器操作模式的選擇2．操作模式的設(shè)定可通過(guò)以下的操作步驟來(lái)完成Pr.79操作模式選擇設(shè)定。（1）Pr.79參數(shù)選擇步驟變頻器操作模式的選擇（2）操作模式設(shè)定步驟一、變頻器的參數(shù)變頻器的參數(shù)設(shè)定變頻器的參數(shù)有幾百個(gè)，在使用變頻器并不是每個(gè)參數(shù)都要設(shè)置，而是根據(jù)實(shí)際的控制要求進(jìn)行設(shè)定。常用的有下列幾種：參數(shù)名稱(chēng)表示設(shè)定范圍出廠(chǎng)設(shè)定值1上限頻率Pr.10～120Hz120Hz2下限頻率Pr.20～120Hz0Hz3基準(zhǔn)頻率Pr.30～400Hz50Hz43速設(shè)定（高速）Pr.40～400Hz50Hz53速設(shè)定（中速）Pr.50～400Hz30Hz63速設(shè)定（低速）Pr.60～400Hz10Hz7加速時(shí)間Pr.70～3600s5s8減速時(shí)間Pr.80～3600s5s9電子過(guò)電流保護(hù)Pr.90～500A額定輸出電流79操作模式選擇Pr.790～70變頻器的參數(shù)設(shè)定（1）上限頻率：與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最高轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率，稱(chēng)為上限頻率，它是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求設(shè)定變頻器的最大運(yùn)行頻率，而不是變頻器能輸出的最大頻率。用Pr.1設(shè)定了輸出頻率的上限，即使輸入了大于設(shè)定頻率的頻率，輸出頻率也會(huì)被鉗位于上限頻率處。（4）加速時(shí)間：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率所需要的時(shí)間，稱(chēng)為加速時(shí)間，由Pr.7設(shè)定。負(fù)載重時(shí)加速時(shí)間應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。（3）基準(zhǔn)頻率：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定頻率設(shè)定，例如電動(dòng)機(jī)的額定頻率為50HZ，則基準(zhǔn)頻率Pr.3設(shè)為50。（2）下限頻率：與生產(chǎn)機(jī)械所要求的最低轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的頻率，稱(chēng)為下限頻率。用Pr.2設(shè)定了輸出頻率的下限，即使輸入了小于設(shè)定頻率的頻率，輸出頻率也會(huì)被鉗位于下限頻率處。變頻器的參數(shù)設(shè)定（5）減速時(shí)間：變頻器輸出頻率從基本頻率下降至0所需要的時(shí)間，稱(chēng)為減速時(shí)間，由Pr.8設(shè)定。電動(dòng)機(jī)在減速過(guò)程中，處于再生發(fā)電狀態(tài)。再生電能回饋到變頻器的直流電路，產(chǎn)生泵生電壓，使變頻器的中間直流環(huán)節(jié)直流電壓升高。而且減速時(shí)間越短,泵生電壓越高，越容易損壞整流和逆變器。在考慮設(shè)備承受泵生電壓能力和提高生產(chǎn)效率的前提下，應(yīng)盡量縮短降速時(shí)間。（7）電子過(guò)電流保護(hù)：可以設(shè)定電子過(guò)電流保護(hù)的值，防止電機(jī)過(guò)熱。由Pr.9設(shè)定。（6）頻率設(shè)定（3速設(shè)定）：當(dāng)RH、RM、RL端子由外部信號(hào)控制（開(kāi)關(guān)或PLC）時(shí)，通過(guò)這三個(gè)端子的信號(hào)組合可實(shí)現(xiàn)多段速度的輸出。變頻器的參數(shù)設(shè)定二、多段速控制的參數(shù)設(shè)定三菱變頻器的多段速控制，其運(yùn)行速度的參數(shù)由PU單元來(lái)設(shè)定，并通過(guò)外部端子的組合來(lái)切換，由RH、RM、RL的開(kāi)關(guān)信號(hào)組合，最多可實(shí)現(xiàn)七段速控制。參數(shù)名稱(chēng)初始值設(shè)定范圍內(nèi)容Pr.4多段速設(shè)定（高速）50HZ0～400HZ設(shè)定僅RH為ON時(shí)的頻率Pr.5多段速設(shè)定（中速）30HZ0～400HZ設(shè)定僅RM為ON時(shí)的頻率Pr.6多段速設(shè)定（低速）10HZ0～400