交流調(diào)速系統(tǒng)及應用課件

模塊一:認識異步電動機常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)、認識軟起動器模塊一認識異步電動機常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)、認識軟起動器

項目一異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)及實現(xiàn)交流調(diào)速原理貝得電機實驗室參觀、交流調(diào)速實訓室熟悉異步電動機調(diào)壓調(diào)速實訓

交流調(diào)速原理模塊一:認識異步電動機常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)、認識軟起動器

本節(jié)學習要點：

1、掌握三相異步電動機的結(jié)構和旋轉(zhuǎn)原理

2、了解三相異步電動機的機械特性

3、熟悉三相異步電動機的調(diào)速原理

4、認識軟起動器

一、三相異步電動機的結(jié)構和原理三相感應電動機定子氣隙轉(zhuǎn)子機座端蓋轉(zhuǎn)子鐵心軸轉(zhuǎn)子繞組定子鐵心定子繞組鼠籠型繞線型機座端蓋風扇接線盒定子繞組鼠籠轉(zhuǎn)子端環(huán)散熱筋軸軸承三相感應電機的結(jié)構圖三相感應電機的結(jié)構圖鼠籠型轉(zhuǎn)子

導體用銅條或鋁條，兩頭用端環(huán)聯(lián)接。結(jié)構可靠簡單，但是轉(zhuǎn)子電阻固定。繞線式轉(zhuǎn)子

接成Y型的三相繞組通過滑環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接，便于串入電阻改善電動機的運行性能。ABC~CBAit1AZBXCYNS2NS3NS4NS5NS6NSNSNSNSNSNSNSNSe2,i2ffT,nn1三相感應式電動機的工作模型規(guī)定電流從首端流入、末端流出時為正。1、當三相感應電動機定子接三相電源時，在氣隙中產(chǎn)生以同步速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。2、旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導體，在轉(zhuǎn)子導體中產(chǎn)生感應電動勢。3、轉(zhuǎn)子繞組自行閉合，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流。4、轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場

1、在三相對稱繞組中通入三相對稱的電流會在氣隙中形成一個旋轉(zhuǎn)磁場。

2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步速）:

3、改變通入電流的相序（對調(diào)任意兩根電源線）就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而改變電機的轉(zhuǎn)向。電網(wǎng)頻率電機的極對數(shù)轉(zhuǎn)差率1、三相感應電動機的轉(zhuǎn)速恒小于磁場轉(zhuǎn)速，即n<n1，故稱異步電機。2、轉(zhuǎn)差即轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運動，是感應電動機穩(wěn)定運行的必要條件。3、轉(zhuǎn)差率定義為轉(zhuǎn)差與同步速之比其大小反映了電機的轉(zhuǎn)速，即

二、三相異步電動機的機械特性機械特性的參數(shù)表達式其中：p為電機極對數(shù)；

U1為相電壓有效值

r1為定子每相繞組的內(nèi)阻

x1為每相漏阻抗

r2’為折算到定子側(cè)的每相電阻

x2’為折算到定子側(cè)的漏電阻電機參數(shù)一定，當U1，f1不變時，T僅與S有關。機械特性曲線感應電機的機械特性D:

理想空載點（同步點）C:

額定運行點B:

最大轉(zhuǎn)矩點

(拐點）A:

起動點臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩理想空載點額定運行點最大轉(zhuǎn)矩點起動點四個關鍵點

三、三相異步電動機的調(diào)速交流調(diào)速方式異步電動機：變頻

(他控式、自控式）變極調(diào)壓串電阻串級電磁轉(zhuǎn)差離合器耗能型有級調(diào)速設備費用高1、異步電動機的變極調(diào)速2p=4A1X1X2A2AXNSNSA1A2X1X2AXA1A2X1X2AXA1A2X1X2AXA1X1X2A2AXNS2p=22、異步電動機的變頻調(diào)速調(diào)速原理連續(xù)可調(diào)、連續(xù)可調(diào)主要設備—變頻器V1V3V5V4V6V2~M逆變可調(diào)整流

變頻調(diào)速時的機械特性同步點：最大轉(zhuǎn)矩點：起動點：不變最大轉(zhuǎn)矩對應的轉(zhuǎn)速降：不變保持不變?nèi)醮耪{(diào)速123、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速123cba不變不變3、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式感應電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速不變不變12輕載調(diào)速范圍不大調(diào)速前：1，S1調(diào)速后：2，S2

四、軟起動器1、異步電動機的起動（1）工頻起動缺點：起動過程很短，對某些負載將產(chǎn)生嚴重的后果；起動電流過大，雖然不足于使電動機發(fā)熱而燒毀，但對電網(wǎng)卻可能形成干擾。（2）軟起動器（SoftStarter）

軟起動器實際上是一種電壓自動連續(xù)上升的降壓起動器。優(yōu)點：起動時的動態(tài)轉(zhuǎn)矩不大，傳動機構之間的機械撞擊大為減輕；轉(zhuǎn)速的上升過程減慢了，且起動時間一般都可以設定，故可以應用于要求緩慢起動的場合。缺點：起動轉(zhuǎn)矩較小，不能滿足重載起動或滿載起動的場合。軟啟動器，主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯(lián)晶閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現(xiàn)不同的功能。軟起動器與變頻器軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。變頻器是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟起動器實際上是個調(diào)壓器，用于電機起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得多，結(jié)構也復雜得多。

異步電動機調(diào)壓調(diào)速實訓自耦變壓器K1~UNM3~異步電動機調(diào)壓調(diào)速電路圖實訓內(nèi)容及步驟1、根據(jù)電路圖制作控制裝置2、怎樣檢查線路3、上電安全規(guī)范、帶電檢查的規(guī)范4、調(diào)壓調(diào)速的具體實現(xiàn)5、用閃光測速儀測量在不同電壓下的轉(zhuǎn)速PE實訓報告寫出交流調(diào)速實訓室的安全規(guī)范（上電安全規(guī)范、帶電檢查的規(guī)范、使用實訓室的規(guī)范）寫出閃光測速儀的使用注意事項自行設計表格，將測速儀測到的不同轉(zhuǎn)速內(nèi)填入表格內(nèi)。模塊二通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)

項目二通用變頻器使用項目三學會通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)變頻器簡介變頻器是將固定頻率的交流電變換為頻率連續(xù)可調(diào)的交流電的裝置。變頻器的問世，使得交流調(diào)速在很大程度上取代了直流調(diào)速。

變頻器的基本類型變頻器交-交變頻器單相交-直-交變頻器有環(huán)流按輸出波形分按儲能方式分按調(diào)壓方式分電壓型按相數(shù)分按環(huán)流情況分脈幅調(diào)制脈寬調(diào)制三相無環(huán)流正弦波方波電流型1、按變頻的原理分類

變頻器的工作原理A交-交變頻器B交-直-交變頻器變頻器簡單工作原理圖

交-交變頻器的主電路結(jié)構交—交變頻器是將恒壓頻的交流電一次變換成調(diào)壓調(diào)頻的交流電，它由三組可逆整流器組成通常用于大功率（500kw或1000kw以上）、低速（600r/min以下）的場合，如扎鋼機、球磨機、水泥回轉(zhuǎn)窯等

交-直-交變頻器的結(jié)構基本構成框圖

是將恒壓恒頻的交流電通過整流電路變換成直流，然后再經(jīng)過逆變電路將直流變換成調(diào)壓調(diào)頻的交流電

中間環(huán)節(jié)是大電容器濾波，使直流側(cè)電壓

恒定，變頻器的輸出電壓隨之恒定，相當于理想的電壓源，稱為交－直－交電壓型變頻器

中間環(huán)節(jié)是電感很大的電抗器濾波，電源阻抗很大，直流環(huán)節(jié)中的電流

可近似于恒定，逆變器輸出電流隨之恒定，相當于理想的電流源，稱為交－直－交電流型變頻器

變頻器對輸出波形的調(diào)制既要變頻，又要變壓，變頻是由逆變器完成的。而變壓按輸出電壓調(diào)節(jié)方式不同，變頻器有PAM、PWM和SPWM等多種方式

變頻器電壓調(diào)節(jié)方式PAM方式--------脈沖幅值調(diào)節(jié)方式

是通過改變直流側(cè)的電壓幅值進行調(diào)壓的。在變頻器中，逆變器只負責調(diào)節(jié)輸出頻率，而輸出電壓則由相控整流器或直流斬波器通過調(diào)節(jié)直流電壓去實現(xiàn)PWM方式--------脈沖寬度調(diào)節(jié)方式

變頻器中的整流器采用不可控的整流二極管整流電路。變頻器的輸出電壓和輸出頻率均由逆變器PWM方式調(diào)節(jié)。PWM信號作為各晶體管的基極驅(qū)動信號控制各晶體管的通斷。

SPWM方式-------正弦脈沖寬度調(diào)節(jié)方式用可控整流器調(diào)壓、逆變器調(diào)頻

用斬波器調(diào)壓的交—直—交變頻器

用PWM逆變器同時調(diào)壓調(diào)頻

變頻器電壓調(diào)節(jié)方式調(diào)壓和調(diào)頻分別在兩個環(huán)節(jié)上，由控制電路進行協(xié)調(diào)

整流環(huán)節(jié)采用二極管不可控整流，增設斬波器進行調(diào)壓，再用逆變器調(diào)頻

用PWM逆變器，輸出電壓是一系列脈沖，調(diào)節(jié)脈沖寬度就可以調(diào)節(jié)輸出電壓值

2、按變頻器的控制方式分類（2）SF控制變頻器（轉(zhuǎn)差頻率控制）變頻器通過電動機、速度傳感器構成速度反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在S很小的范圍內(nèi)，電動機的轉(zhuǎn)矩近似地與轉(zhuǎn)差角頻率成正比?？刂妻D(zhuǎn)差頻率就代表了控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。（3）VC變頻器（矢量控制）將異步電動機的定子電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量和與其垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量，并分別加以控制。矢量控制從原理上說可以得到與直流電動機相同的控制性能，但是矢量控制的運算中要使用電動機的參數(shù)。（1）U/f控制變頻器（壓頻比控制）對變頻器的輸出的電壓和頻率同時進行控制，保持U/f恒定使電動機獲得所需的轉(zhuǎn)矩特性變頻器的基本類型3、按變頻器的用途分類通用變頻器專用變頻器基本上采用電路結(jié)構簡單的U/f控制方式

分為高性能變頻器（采用VC控制方式）、高頻變頻器和高壓變頻器交-直-交變頻器的內(nèi)部結(jié)構簡介V1V3V5V4V6V2~M逆變可調(diào)整流一、變壓器中的半導體開關器件

1、晶閘管（SCR）屬于半控型電力電子器件，在晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓，同時在它的門極和陰極間也加正向電壓形成觸發(fā)電流，使晶閘管導通，一旦導通，門極即失去控制作用。特點是耐壓高，電流大，抗沖擊能力強

2、門極可關斷晶閘管（GTO）

屬于全控型器件，開通和關閉都可以由脈沖實現(xiàn)。無須強迫換相裝置，損耗小，裝置效率高，易于實現(xiàn)PWM控制。

3、電力晶體管（GTR）

又稱雙極型晶體管，目前常用的GTR有單管、達林頓管和GTR模塊3大系列。缺點是耐沖擊能力較差，易受二次擊穿而損壞。

4、絕緣柵雙極型晶體管IGBT

是場效應管（MOSFET）和電力晶體管（GTR）的產(chǎn)物。當柵極加正向電壓時，IGBT導通；當柵極加負電壓時，IGBT關斷。

二、逆變電路以IGBT為逆變器件的逆變電路。其主要特點如下：

1、載波頻率高

大多數(shù)變頻器的載波頻率可在3～15kHz的范圍內(nèi)任意可調(diào)。

2、電流波形大為改善

載波頻率高的結(jié)果是電流的諧波成分減小，電流波形十分接近正弦波，故電磁噪聲減小，而電動機的轉(zhuǎn)矩增大。

3、控制功耗減小

IGBT的驅(qū)動電路取用電流極小，幾乎不損耗功率。

4、瞬間停電可以不停機這是因為IGBT的柵極電流極小，停電后，柵極控制電壓衰減較慢，IGBT不會立即進入放大狀態(tài)。變頻器的控制方式U/f控制方式轉(zhuǎn)差率頻率控制矢量控制方式直接轉(zhuǎn)矩控制方式對變頻調(diào)速的基本要求（1）主磁通保持不變（2）過載能力保持不變鐵心過飽和不變繞組過熱帶負載能力不變（1）主磁通保持不變（2）過載能力保持不變與負載性質(zhì)有關U/f控制原理若，為恒磁通控制方式或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

若，為恒功率調(diào)速。

U/f控制方式不變不變從基頻向下調(diào)，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)，屬于恒功率調(diào)速方式。對變頻器的輸出的電壓和頻率同時進行控制，保持U/f恒定使電動機獲得所需的轉(zhuǎn)矩特性當f較低時，r1不能忽略通常以保持不變（電壓補償）完整的恒壓頻比的SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)電路框圖

脈寬調(diào)制技術在控制電路中采用載頻信號

與參考信號

相比較的方法產(chǎn)生基極驅(qū)動信號。這里

采用單極性等腰三角形；

采用可變的直流電壓。在

與

波形的交點處發(fā)生調(diào)制信號

PWM逆變器輸出電壓波形當三角波幅值一定，改變參考信號

的大小，輸出脈沖寬度就隨之改變，從而可以改變輸出基波電壓的大小。當改變載頻三角波的頻率，并保持每周期輸出的脈沖數(shù)不變時，就可以改變基波電壓的頻率。參考信號

改為正弦波信號

當改變參考信號

的幅值時，脈寬隨之改變，從而改變了主回路輸出電壓的大小。當改變

的頻率時，輸出電壓頻率即隨之改變。

SPWM逆變器輸出電壓波形負載的機械特性及變頻系統(tǒng)的節(jié)能運行

電機與拖動理論將電動機負載分成三種形式：恒轉(zhuǎn)矩負載恒功率負載二次方率負載負載形式不同，采用變頻器調(diào)速后，節(jié)能效果也不一樣恒轉(zhuǎn)矩負載典型的恒轉(zhuǎn)矩負載——帶式輸送機

負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關

在調(diào)速過程中負載轉(zhuǎn)矩TL保持不變負載功率PL與轉(zhuǎn)速成正比

傳輸帶與滾筒的摩擦力

滾筒半徑

TL=常數(shù)

恒轉(zhuǎn)矩負載在額定頻率以下運行時，其功率消耗會下降，僅從這一點來看，恒轉(zhuǎn)矩負載采用變頻器控制在額定頻率以下運行時具有節(jié)能效果，且消耗功率與轉(zhuǎn)速成正比關系；但從另一方面考慮，當采用機械手段或其他非電氣手段進行調(diào)速時，也具有節(jié)能效果，所以從節(jié)能效果來看，采用變頻器并沒有優(yōu)勢。因此，恒轉(zhuǎn)矩負載在采用變頻器進行調(diào)速時，節(jié)能并非變頻應用的主要理由，改善設備工藝特性、提高產(chǎn)品質(zhì)量才是變頻器應用的主要目的恒功率負載典型的恒功率負載——卷繞機械

特點是：在卷繞過程中，為了保持卷裝不變形（松卷或表面不平整），被卷物的張力F以及線速度V保持恒定，因此卷繞輥的轉(zhuǎn)速n隨著卷裝直徑D（半徑r）的變化而變化。

負載功率為：

PL=F×v=常數(shù)

負載轉(zhuǎn)矩為：

TL=F×r

PL=常數(shù)在調(diào)速過程中負載功率PL保持不變負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速成反比

由于恒功率負載的輸出功率是常數(shù)，因此采用變頻器調(diào)速運行的目的絕不是節(jié)能。在卷繞控制系統(tǒng)中，采用的是具有轉(zhuǎn)矩控制的高性能變頻器，它可以直接將變頻器的給定值設定為轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)矩控制方式下，電動機的轉(zhuǎn)速大小取決于給定轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩比較的結(jié)果，而該結(jié)果只能決定拖動系統(tǒng)是加速運行還是減速運行，變頻器的輸出頻率是不能調(diào)節(jié)的。要使系統(tǒng)能穩(wěn)定運行在某一線速度下，需要由設備的主令電動機完成線速度的閉環(huán)控制，卷繞電機跟著主令電機穩(wěn)定運行，且保持恒張力控制要求。轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速n的降低而增大（其實是隨卷裝半徑的增加而增大），因此要控制好這種系統(tǒng)，卷裝直徑的計算就顯得非常重要，并且一般轉(zhuǎn)矩給定的方式為通訊給定，在紡織印染行業(yè)的卷染機就是這一應用的代表。二次方率負載典型的二次方率負載——離心式風機和水泵

多用于控制流體（氣體和液體）的流量，其負載的阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比關系，即：

二次方率負載——變頻運行及節(jié)能

由于風機、水泵等負載的功率消耗與電動機轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此當負載的轉(zhuǎn)速小于電動機額定轉(zhuǎn)速時，其節(jié)能潛力比較大。

變頻器節(jié)能應用案例一短纖牽伸(短纖生產(chǎn)線的后道工序)變頻器節(jié)能應用案例二

132kW熱油輸送高溫屏蔽泵變頻傳動系統(tǒng)的改造

本系統(tǒng)的改造思路是將電動機的傳動方式改成變頻器傳動，以形成恒壓供油系統(tǒng)

根據(jù)生產(chǎn)要求，該屏蔽泵需每天24小時不間斷運行，在改造前，實測每小時電能消耗約為100kW·h，采用以上方法改造后，實測每小時電能消耗約為65kW·h，每月節(jié)電約2.5萬千瓦時。該企業(yè)在不到九個月的時間內(nèi)就收回了改造成本約9.5萬元。了解交流調(diào)速實訓室實訓臺的組成（主電路、電機負載、實驗臺面板組成等）。讀懂實訓臺的電路圖，并與實訓臺上元器件對應。

對實訓臺上的兩臺變頻器一一通電，調(diào)閱并設定兩臺變頻器功能碼。ATV31、ATV71變頻器功能熟悉

一、實訓目的

合上Q1，ATV31變頻器得電，操作面板上數(shù)碼管顯示，對該臺變頻器進行參數(shù)檢查及參數(shù)修改。

合上Q2，ATV71變頻器得電，操作面板上數(shù)碼管顯示，對該臺變頻器進行參數(shù)檢查及參數(shù)修改。

本次實訓不要求接電機負載，因此變頻器的主回路輸出端不接線。1：2：（2）用于控制電機停車紅色LED，表示“直流母線有電”四個7段顯示器，顯示變頻器的運行及參數(shù)情況進入下一菜單或參數(shù)，或減小顯示值返回以前的菜單或參數(shù)，或增大顯示值給定電位計，如果CtL菜單中的Fr1參數(shù)設置為AIP時激活RUN按鈕，電機正向接通控制，如果I-O菜單中的tCC參數(shù)設置為LOC時激活2個CAN總線接通狀態(tài)LED退出菜單或參數(shù)，或清除顯示值以恢復以前的存儲值進入某一菜單或參數(shù)，或?qū)︼@示參數(shù)或顯示值進行存儲（1）用于故障恢復ATV71變頻器的數(shù)字設定器

實訓內(nèi)容及步驟

1.合上實訓臺電源總開關，通過實訓臺上的電壓表觀察進線電壓，轉(zhuǎn)動線電壓選擇按紐，確認Uab,、Ubc、Uca三相電壓基本平衡對稱，記錄線電壓值。2.將ATV31變頻器上電，讀出ATV31變頻器內(nèi)SET、DRC菜單組中所有參數(shù)的工廠設定值，將讀出的內(nèi)容填入自行設計表格內(nèi)。3.改變ATV31變頻器中drC菜單組中的UnS、nCr、nSP、COS的值，具體改變?nèi)缦鹿δ艽a出廠設定值修改值UnS400380nCr1.2nSP14201400COS0.760.824.完成上述設定后，在drC菜單中，找到FCS菜單，恢復到出廠設定并關閉ATV31變頻器電源。5.將ATV71變頻器上電，讀出ATV71變頻器內(nèi)SET、drC、FUN菜單組中的工廠設定值，將讀出的內(nèi)容填入自行設計表格內(nèi)。6.思考附錄表中有些參數(shù)為什么不能顯示。7．進入FCS菜單組，按照說明書要求，進行恢復出廠設定操作

實訓報告自行設計表格，讀出ATV31、ATV71變頻器菜單組中的工廠設定值，將內(nèi)容填入表格內(nèi)。2.

寫出ATV31、ATV71變頻器恢復出廠設定值步驟。

了解一般通用變頻器速度給定的方式。掌握通用變頻器本機模擬量速度給定方式的實現(xiàn)。

掌握通用變頻器外部模擬量速度給定方式的實現(xiàn)。了解在模擬量速度給定方式時，模擬量給定值與變頻器運行速度之間的關系。ATV31變頻器控制普通異步電動機、多種控制命令實現(xiàn)

一、實訓目的在變頻器上確認及設定如下參數(shù)：參數(shù)組SET參數(shù)變頻器出廠設定值本實訓設定值ACC3S15SDEC3S15SLSP0HZ0HZHSP50HZ50HZITH1.5倍電機銘牌電流參數(shù)組CtL參數(shù)變頻器出廠設定值本實訓設定值LACL1L1FR1AI1AI1參數(shù)組drC參數(shù)變頻器出廠設定值本實驗設定值BFR50HZ50HZUnS400V380VFrS50HZ電動機銘牌頻率nCr電動機銘牌電流nSP電動機銘牌轉(zhuǎn)速COS電動機銘牌功率因數(shù)UFTNLTFr60HZ50HZ通用變頻器的參數(shù)設定及意義一、通用變頻器的參數(shù)現(xiàn)代通用變頻器由于其內(nèi)部的CPU的位數(shù)較多，可以完成很多的功能。而功能的完成就需要通過設定變頻器內(nèi)部的參數(shù)來實現(xiàn)。（通常我們所說的會使用變頻器，就是會根據(jù)不同的設備、電動機的運行條件、負載形式、工藝過程等特點會設定變頻器的內(nèi)部參數(shù)。1、內(nèi)部參數(shù)的管理現(xiàn)代通用變頻器隨著功能的越來越強大，其內(nèi)部參數(shù)也越來越多。一般參數(shù)的管理均采用子目錄的方式（分組）實現(xiàn)。如ATV31、ATV71內(nèi)部SET、DRC組等；安川則采用A1、B1、C1、C2等目錄形式出現(xiàn)。ATV31變頻器的數(shù)字設定器ATV71變頻器的數(shù)字設定器2、參數(shù)設定器通用變頻器一般均待用參數(shù)設定器。當然不同型號的變頻器其參數(shù)設定器也不完全相同。安川616—G7變頻器的參數(shù)設定器華為TD—2100恒壓供水變頻器的操作面板二、通用變頻器的參數(shù)功能

1、運行頻率指令的輸入方法（頻率給定方法）變頻器的運行頻率給定有以下可能數(shù)字設定器給定來自模擬量輸入端子的模擬量給定（需定義模擬量最小值、最大值的相對應的頻率）來自通訊（在這種情況下，需要有能輸出給定值的上位主站機）脈沖序列輸入ATV31變頻器的頻率命令設定ATV71變頻器的頻率命令功能設定安川616-G7變頻器的頻率輸入方法頻率命令為模擬量的情況2、使變頻器運行的運行控制命令變頻器運行的控制命令有以下來源數(shù)字式操作面板控制回路端子通訊的上位機給定ATV31變頻器的控制通道功能設定ATV71變頻器的控制命令設定安川616-G7變頻器的相關參數(shù)兩線制、三線制控制運行兩線制控制運行三線制控制運行多段速度運行的情況變頻器的停車模式設定ATV31變頻器的停車模式設定自由停車（相當于將電動機的電源切斷，電機自由停車）斜坡停車（嚴格按照減速時間停車，變頻器處于能耗制動）直流制動停車變頻器的停止方式減速停車自由停車加、減速時間設定加、減速時間的設定值一般有一個與所設定值所對應的頻率值。如ATV31、ATV71的設定值與HSP（最高頻率輸出值）對應。因此在實際運行頻率值與最高頻率值不一樣時，若希望得到受控的加、減速時間值，需要按比例進行計算。S曲線加、減速的實現(xiàn)安川616—G7變頻器的S曲線實現(xiàn)跳躍頻率（jump)的設定跳躍頻率值的設定主要為了避免在啟動、停止時的機械共振現(xiàn)象發(fā)生，特別是電動機轉(zhuǎn)速比較高的機械負載轉(zhuǎn)矩補償功能的實現(xiàn)啟動力矩的補償載波頻率的設定PTC熱敏元件及保護V/F曲線的設定V/F（電壓頻率比）曲線在變頻器中是非常重要的參數(shù)，特別設對應于比較特殊的電動機，若該參數(shù)設定有問題，將導致變頻器不能啟動及運行。V/F曲線參數(shù)在不同的型號、規(guī)格的變頻器中可能有不同的表現(xiàn)形式，如ATV31、ATV71變頻器以電動機的額定頻率、電動機額定電壓出現(xiàn)，在日資品牌中一般以基準頻率、基準電壓的方式出現(xiàn)。V/F曲線的設定風機、水泵型負載恒轉(zhuǎn)矩負載恢復工廠設定

一般的，任何一臺通用變頻器在出廠時均在內(nèi)部固化了可適應普通應用功能的參數(shù)值。當遇到參數(shù)設定比較亂的情形式，可對變頻器的參數(shù)值進行恢復工廠設定，以便從頭重新開始。ATV31變頻器的恢復工廠設定功能變頻器數(shù)字設定器的顯示信息

一般通用變頻器能通過操作顯示設定單元顯示如下信息頻率指令（輸入頻率）輸出頻率輸出電流（電動機電流）電動機轉(zhuǎn)速輸出功率有些變頻器還能顯示其他信息如：直流主回路電壓、交流輸入線電壓、輸入、輸出端子的狀態(tài)等。一般地，當變頻器運行過程中發(fā)生故障時，均能顯示當前發(fā)生故障的代碼。ATV31變頻器的SUP顯示信息菜單ATV71變頻器的映射邏輯輸入狀態(tài)（SUP菜單組）ATV71可以顯示的信息安川G7變頻器的顯示信息（共45種）故障管理所謂故障管理就是通過功能碼的設定，確定當變頻器發(fā)生某種故障時變頻器的處理方法如變頻器是否繼續(xù)運行等。當有些故障發(fā)生時，變頻器自動將停止運行。ATV31、ATV71專門有一組參數(shù)對故障進行管理。如電動機缺相、進線電源缺相是否忽略、變頻器過載時的停車方式等。自動重新啟動電機、線路缺相時的故障處理當變頻器在運行過程中發(fā)生故障，變頻器將自動顯示當前發(fā)生的故障信息，便于技術人員進行維護。故障信息顯示以上為ATV31的故障顯示信息及可能的故障原因。一般變頻器的說明書均提供這一部分信息，同學們在以后的工作中使用變頻器時要好好的消化這一部分內(nèi)容。模塊二通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)

項目二通用變頻器使用項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)ATV31、ATV71變頻器多種頻率給定方式實現(xiàn)、多段速控制實現(xiàn)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)工廠設定值本實驗設定值Sp210HZ10HZSp315HZ15HZSp420HZ18HZSp525HZ20HZSp630HZ26HZSp740HZ30HZSp845HZ35HZSp950HZ38HZSp1055HZ40HZSp1160HZ46HZSp1265HZ48HZSp1370HZ50HZSp1480HZ55HZ參數(shù)工廠設定值本實驗設定值Sp1590HZ60HZSp16100HZ65HZtfr60HZ65HZhsp50HZ65HZbfr50HZ50HZUnS380V380VFrS50HZ50HZnCr電機銘牌電流值nSP電機銘牌轉(zhuǎn)速值COS電機銘牌值tcc2cacc3.0S10.0Sdec3.0S10.0S

設定參數(shù)(按下表值進行設定，設定順序按照變頻器說明書進行，如應先設定tfr，才能設定hsp)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)十六檔速度與LIX的對應關系LI1LI6LI5LI4LI3SPX10000Sp110001Sp211010Sp311011Sp411100Sp511101Sp611110Sp711111Sp811000Sp911001Sp1011010Sp1111011Sp1211100Sp1311101Sp1411110Sp1511111Sp16

項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)一、概述

在工程實際中，通用變頻器的控制方案可以分為以下幾種：通用變頻器異步電動機開環(huán)控制異步電動機無速度傳感器轉(zhuǎn)矩矢量控制（開環(huán)控制）

通用矢量變頻器永磁同步電動機開環(huán)控制

異步電動機帶速度傳感器矢量變頻器控制（閉環(huán)控制）異步電動機帶速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩變頻器控制（閉環(huán)控制）變頻器控制三相異步電動機

(ATV31變頻器)變頻器控制三相永磁同步電動機ATV31靈巧型變頻器ATV71高性能變頻器

無速度轉(zhuǎn)感器轉(zhuǎn)矩矢量控制二.變頻器開環(huán)控制系統(tǒng)ATV31變頻器外形圖動力端子圖示意圖控制端子圖示意圖動力端子示意控制端子示意ATV71變頻器端子示意圖通用變頻器異步電動機開環(huán)控制系統(tǒng)特點一：一般采用恒V/F控制方式，調(diào)速的機械特性取決于電動機本身的機械特性。由于電動機本身存在滑差，調(diào)速精度不高。二：當采用V/F控制方式時，調(diào)速范圍一般不大于20，特別是當在低頻段運行時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩將明顯減小。三：當調(diào)速范圍大于10時，建議采用變頻調(diào)速電動機。（5--50HZ是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，50–100HZ時是恒功率調(diào)速。）四：該種控制方式由于結(jié)構簡單、可靠性高的特點，是目前通用變頻器使用最為廣泛的調(diào)速方式。廣泛用于風機、水泵、舊設備改造等場合。異步電動機無傳感器轉(zhuǎn)矩矢量變頻開環(huán)控制系統(tǒng)

實現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機內(nèi)安裝磁通檢測裝置。無傳感器轉(zhuǎn)矩矢量變頻控制采用高性能通用矢量控制變頻器，按照直流電機轉(zhuǎn)矩計算公式（T=CTфMIA），分別對作為基本控制量的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓頻率使勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制達到矢量控制。異步電動機雖然也有兩套繞組，但只有定子繞組和外部電源相接，定子電流從電源吸收電流，轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應產(chǎn)生感應電流。因此定子電流應包含兩個分量：勵磁分量、轉(zhuǎn)矩分量。變頻器轉(zhuǎn)矩矢量控制就是通過矢量變換對異步電動機三相系統(tǒng)進行簡化，將轉(zhuǎn)子電流變換成勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別加以控制，從而達到與控制直流電機相似的方法控制交流電動機。對于無速度傳感器轉(zhuǎn)矩矢量控制系統(tǒng)，盡管存在對電動機的速度估算的精度問題，動態(tài)響應比較慢的弱點，但其靜態(tài)精度已很完美。

無速度轉(zhuǎn)感器轉(zhuǎn)矩矢量控制方式，當拖動系統(tǒng)對動態(tài)響應無特殊要求時，其調(diào)速范圍可達50—80。由于要輸入電動機的參數(shù)，適合一臺變頻器拖動一臺電動機。在變頻器的運行過程中，變頻器將根據(jù)檢測的電動機情況，通過修正變頻器的頻率、電壓值以達到控制電動機的轉(zhuǎn)矩的目的。因此當變頻器的面扳顯示為變頻器的輸出頻率時，該值是一直在跳動的。轉(zhuǎn)矩矢量控制變頻器由于將轉(zhuǎn)矩分量單獨控制，在較底的運行頻率下也能獲得恒定磁通控制從而使電動機在極低的頻率下也能取得很高的轉(zhuǎn)矩輸出。異步電動機無傳感器轉(zhuǎn)矩矢量變頻開環(huán)控制系統(tǒng)通用變頻器控制永磁同步電動機

同步電動機的轉(zhuǎn)速完全取決于控制電源的頻率，與供電電源頻率具有嚴格的關系，因此非常適合多臺電動機要求速度嚴格同步運行的生產(chǎn)機械設備。同步電動機的變頻器控制系統(tǒng)無需采用閉環(huán)控制，就可保證電動機的轉(zhuǎn)速精度達到0.1—0.01%。如果采用高精度變頻器，在開環(huán)控制的情況下，就能達到0.01%的調(diào)速精度。且調(diào)速范圍可達100?，F(xiàn)廣泛應用于化工、紡織化纖等要求高精度多電動機同步控制的場合。三、通用變頻器的轉(zhuǎn)矩矢量閉環(huán)運行

從自動控制的角度來看，變頻器的閉環(huán)控制運行可分為通過變頻器本身實現(xiàn)閉環(huán)運行和作為大型閉環(huán)控制系統(tǒng)的智能單元兩種方式。作為智能單元的控制方式其控制算法、閉環(huán)檢測、控制信號輸出等由PLC、控制計算機完成，變頻器作為一個調(diào)速單元參與控制。本課程僅討論變頻器本身實現(xiàn)閉環(huán)運行。由于變頻器引入了轉(zhuǎn)矩矢量控制方式，當采用光電編碼器形成閉環(huán)控制，其控制特性、控制精度等均可以達到很高的精度，調(diào)速范圍最高可達1：1000。比較典型的情況就是當變頻器在0HZ輸出情況下，轉(zhuǎn)矩輸出可以達到150%額定轉(zhuǎn)矩，可廣泛應用于高速電梯等高要求場合。ATV71高性能變頻器加光電編碼器反饋卡光電編碼器測速電動機負載ATV71變頻器光電編碼器閉環(huán)控制示意

矢量控制異步電動機閉環(huán)控制系統(tǒng)是一種理想的控制方式，具有以下優(yōu)點：實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速開始的速度控制。在低速也能有很好的轉(zhuǎn)矩特性，調(diào)速范圍很寬。可以對電動機的輸出轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)精確控制。從而可用于精確張力控制的場合。系統(tǒng)的動態(tài)響應很好。電動機的加速特性好。

異步電動機轉(zhuǎn)矩矢量控制要求設定異步電動機的參數(shù)，現(xiàn)代通用變頻器一般具有電動機參數(shù)自整定功能。光電編碼器反饋卡一般作為變頻器的可選件另外訂購。變頻器參數(shù)的設定：電動機參數(shù)、光電編碼器參數(shù)、電動機控制方式的設定、控制對象（速度、轉(zhuǎn)矩）等。變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動功能一、概述1、電動機的四象限運行

所謂四象限運行，是指電動機的工作點可能出現(xiàn)在坐標系的四個象限中。電動機在不同的象限中的工作狀態(tài)是不同的，其工作狀態(tài)如右圖所示。歸納起來就兩種情況：電動狀態(tài)和制動狀態(tài)。2、變頻器兩種工作狀態(tài)

通用交—直---交變頻器采用電容器濾波方式，假如不采取措施，很難實現(xiàn)變頻器在再生制動狀態(tài)下運行。二、變頻器的再生制動狀態(tài)

在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中，減速及停車是通過降低變頻器的輸出頻率來實現(xiàn)的。當變頻器降速的瞬間，電動機的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，然而由于機械慣性的原因，電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速并未馬上下降。當同步轉(zhuǎn)速n0小于電動機的轉(zhuǎn)子速度，電動機電流的相位改變180度，電動機從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)。與此同時，電動機軸上的轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)矩，使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，電動機處于再生制動狀態(tài)。對于變頻器來說，電動機的再生電能經(jīng)過逆變器的反并聯(lián)二極管全波整流后反饋到直流回路。由于通用變頻器電網(wǎng)側(cè)采用不可控整流電路，這部分電能無法經(jīng)過整流回路回饋到交流電網(wǎng)，因此，僅靠變頻器的電容器吸收，形成電容器側(cè)“泵升電壓”，使直流電壓升高。過高的電壓將對變頻器形成危害。因此，通用變頻器不采取措施，電動機只能運行在一、三象限，無法適應電梯、提升機、軋鋼機、卷繞機等需要四象限運行的場合。三、變頻器制動的分類能耗制動

一般通用變頻器均設置能耗制動單元，小型變頻器的制動單元一般內(nèi)置，動力接線端P+、P-為直流母線，PA、PB為外接制動電阻接線端子；15KW以上變頻器一般配備外接的制動單元作為可選單元。當電動機處于制動狀態(tài)時，通過變頻器IGBT的反并聯(lián)二極管將機械能變成直流電能，通過制動單元可將能量消耗在制動電阻上。能耗制動

當變頻器容量較大時，一般制動單元和制動電阻一般均外置。一般地，變頻器內(nèi)制動單元的動作電壓為730V左右，當制動單元工作，直流回路通過制動電阻放電，當電壓小于560V，制動單元停止工作。象安川616—G5、G7變頻器的制動單元的動作電壓可調(diào)（630V—760V）。制動電阻的工作狀態(tài)是脈動的，因此西門子公司的說明書將該電阻稱為脈沖電阻制動電阻本實驗室實驗臺中制動電阻示意直流制動

當在電動機的定子繞組中通上直流電源，在異步電動機中形成一固定的磁場。電動機在斜坡停車過程中，作以上處理，電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩就是制動轉(zhuǎn)矩。這種方式，電動機轉(zhuǎn)子上的機械能將轉(zhuǎn)化成電動機轉(zhuǎn)子的電能消耗在轉(zhuǎn)子上，使電動機的轉(zhuǎn)子溫度升高。一般，變頻器是不允許在高速運行情況下馬上轉(zhuǎn)入直流制動的。通常，變頻器先按照變頻器的設定進行減速，當運行頻率小于一定值后，進入直流制動。因此，通用變頻器均具有直流制動開始頻率，直流制動時間等參數(shù)可設定。直流制動一般用于兩種情況：一是用于準確停車，一是用于制止在啟動過程前電動機由外因引起的不規(guī)則自由旋轉(zhuǎn)?；仞佒苿幼冾l器公用直流母線吸收型回饋制動變頻器公用直流母線吸收型

圖中，整流單元為幾臺逆變器公用。象西門子6ES7系列變頻器可以將整流單元、逆變單元、能耗制動單元等單獨訂購。這種系統(tǒng)現(xiàn)在一般用于大型牽引機。

為保證被牽引物具有一定的張力，M3工作于電動狀態(tài)，M2、M1工作于再生發(fā)電狀態(tài)。當采用公用直流母線回饋制動方式，可將M1、M2電動機發(fā)出的電能回饋到直流母線側(cè)，由處于電動狀態(tài)的M3消耗?？晒?jié)省大量的電能?；仞佒苿?/p>

一般通用變頻器的整流單元采用不可控的二極管組成。當在原直流母線上反并聯(lián)一組可控器件組成的逆變單元，整個系統(tǒng)就組成了具有回饋制動功能的變頻器。當系統(tǒng)檢測到直流母線上電壓高于某一值時，啟動回饋逆變單元，可將系統(tǒng)的機械能回饋到交流電源側(cè)?；仞佒苿幼冾l器由于增加了一組回饋逆變單元，控制復雜，變頻器的價格也高，這就有一個性能價格比的問題。因此，該種方式一般用于大容量的起重機等場合?；仞佒苿右箅娫聪到y(tǒng)的可靠性要求很高。當變頻器在回饋制動過程中，發(fā)生電源系統(tǒng)故障，將使變頻器產(chǎn)生不可恢復的故障?；仞佒两涣麟娫磦?cè)電路示意課后思考題1、直流制動能否代替電磁制動的電磁鐵？2、通用變頻器直流母線側(cè)電壓太高時，能否將多余的電能反饋給電網(wǎng)？3、以ATV71變頻器為例，當變頻器工作在閉環(huán)轉(zhuǎn)矩矢量控制狀態(tài)時，有哪些參數(shù)需要設定，具體的設定值應為多少？項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)ATV31、ATV71變頻器快速制動功能實訓一．實訓目的1．了解通用變頻器制動單元、制動電阻的功能。2．了解通用變頻器直流回路能耗制動的原理。3．掌握直流制動變頻器主回路接線。4．了解變頻器在快速停車時直流母線電壓的變化情況，掌握快速制動的參數(shù)設定。

變頻器中，通常要設置加速時間和減速時間兩個參數(shù)。ATV31變頻器中，ACC加速時間是從0HZ增加到FrS（銘牌給出的電機額定頻率）的時間，減速時間是從FrS降低到0HZ的時間。變頻器加速過程中，加速時間設定小，電動機加速過程短，啟動電流就大；啟動電流大于一定值后，變頻器出現(xiàn)故障。在斜坡停機過程中，電動機處于發(fā)電狀態(tài)，其機械能要通過逆變器上六個反并聯(lián)二極管轉(zhuǎn)換成直流電壓，使變頻器直流母線電壓升高。停車減速時間過短時，直流母線側(cè)電壓過高，導致變頻器故障。因此可以在變頻器的PA+、PA-端加接制動電阻，當變頻器快速停車時，直流母線電壓超過一定值后（ATV71變頻器這一電壓可以通過參數(shù)設定，ATV31變頻器這一電壓值不能設定），制動單元動作，通過制動電阻放電，降低直流母線電壓，將其維持在變頻器所能承受的正常范圍內(nèi)。參數(shù)工廠設定值本實驗設定值acc3.0S0.1Sdec3.0S0.1Slsp0.0HZ0.0HZhsp50.0HZ50.0HZith1.5倍電動機額定電流bfr50.0HZ50.0HZUnS380V380VFrS50.0HZ50.0HZnCr電動機銘牌電流nSP電動機銘牌轉(zhuǎn)速COS電動機銘牌功率因數(shù)sttnstfst實訓報告自行設計表格，寫入實訓過程及結(jié)果。2.分析接入制動電阻及未接入制動電阻變頻器運行情況的區(qū)別及原因。3.分析制動過程的能量轉(zhuǎn)換過程

項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)ATV71變頻器電流矢量控制功能實訓實訓目的了解SchneiderATV71轉(zhuǎn)矩矢量控制型變頻器的基本功能。2.了解高性能變頻器的功能碼設定方法。3.基本掌握高性能變頻器的應用宏的使用方法。4.基本掌握高性能變頻器的電動機參數(shù)自整定方法。

參數(shù)組SIM參數(shù)出廠設定本次實驗設定值TCC2C2CCFGSTSSTSBFR50HZ50HZNPR0．75KW0．55KWUnS380VnCr電動機銘牌額定電流（A）FrS50HZ50HZnSP電動機銘牌額定轉(zhuǎn)速TFR60HZ50HZITH1．5倍電動機銘牌額定電流ACC3．0S15．0SDEC3．0S15．0SLSP0HZ0HZHSP50HZ50HZ實訓報告按照以上實訓過程，進行相應的記錄。2.查找資料，確認光電編碼器的信號輸出種類，以及各種輸出方式下變頻器的編碼器反饋卡的不同情況。項目二通用變頻器使用模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)ATV71變頻器閉環(huán)電流矢量控制功能實訓模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)實訓目的了解ATV71變頻器的無速度傳感器轉(zhuǎn)矩矢量控制功能實現(xiàn)。了解ATV71變頻器光電編碼器閉環(huán)檢測功能。了解ATV71變頻器帶速度傳感器轉(zhuǎn)矩矢量控制功能實現(xiàn)。了解高性能變頻器轉(zhuǎn)矩矢量控制狀態(tài)頻率輸出0HZ時額定轉(zhuǎn)矩輸出功能的實現(xiàn)。模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)組SET參數(shù)出廠設定值本次實驗設定值ACC3．0S15．0SDEC3．0S15．0SLSP0HZ0HZHSP50HZ50HZITH電動機銘牌額定電流（A）CL11．2倍電動機銘牌額定電流（A）參數(shù)組I-O參數(shù)出廠設定值本次實驗設定值TCC2C2CR1FLTFLT模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)組drC參數(shù)出廠設定值本次實驗設定值BFR50HZ50HZNPR0．55KWUnS380VnCr電動機銘牌額定電流（A）FrS50HZnSP電動機銘牌額定轉(zhuǎn)速TFR60HZ60HZTUNNOYES（整定結(jié)束應顯示DONE）CTTUUCCUCENSAABBAABBPG11024600ENCNOYES（編碼器檢查結(jié)束，顯示DONE）ENUNOSEC模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)實訓報告根據(jù)以上的實訓記錄的結(jié)果，比較兩種電動機控制方式，觀察有何不同。2.將本次實訓內(nèi)容與以前的ATV31實驗結(jié)果進行比較，觀察有何不同。3.比較異步電動機在轉(zhuǎn)矩矢量控制狀態(tài)下的電流閉環(huán)控制方式時的輸出轉(zhuǎn)速和永磁同步電動機在變頻器控制狀態(tài)下的輸出轉(zhuǎn)速情況。考慮異步電動機在電流閉環(huán)控制方式下的轉(zhuǎn)矩輸出特性硬的原因。模塊二通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)

項目四通用變頻器使用通用變頻器的參數(shù)設定及意義一、通用變頻器的參數(shù)現(xiàn)代通用變頻器由于其內(nèi)部的CPU的位數(shù)較多，可以完成很多的功能。而功能的完成就需要通過設定變頻器內(nèi)部的參數(shù)來實現(xiàn)。（通常我們所說的會使用變頻器，就是會根據(jù)不同的設備、電動機的運行條件、負載形式、工藝過程等特點會設定變頻器的內(nèi)部參數(shù)。1、內(nèi)部參數(shù)的管理現(xiàn)代通用變頻器隨著功能的越來越強大，其內(nèi)部參數(shù)也越來越多。一般參數(shù)的管理均采用子目錄的方式（分組）實現(xiàn)。如ATV31、ATV71內(nèi)部SET、DRC組等；安川則采用A1、B1、C1、C2等目錄形式出現(xiàn)。ATV31變頻器的數(shù)字設定器ATV71變頻器的數(shù)字設定器2、參數(shù)設定器通用變頻器一般均待用參數(shù)設定器。當然不同型號的變頻器其參數(shù)設定器也不完全相同。安川616—G7變頻器的參數(shù)設定器華為TD—2100恒壓供水變頻器的操作面板二、通用變頻器的參數(shù)功能

1、運行頻率指令的輸入方法（頻率給定方法）變頻器的運行頻率給定有以下可能數(shù)字設定器給定來自模擬量輸入端子的模擬量給定（需定義模擬量最小值、最大值的相對應的頻率）來自通訊（在這種情況下，需要有能輸出給定值的上位主站機）脈沖序列輸入ATV31變頻器的頻率命令設定ATV71變頻器的頻率命令功能設定安川616-G7變頻器的頻率輸入方法頻率命令為模擬量的情況2、使變頻器運行的運行控制命令變頻器運行的控制命令有以下來源數(shù)字式操作面板控制回路端子通訊的上位機給定ATV31變頻器的控制通道功能設定ATV71變頻器的控制命令設定安川616-G7變頻器的相關參數(shù)兩線制、三線制控制運行兩線制控制運行三線制控制運行多段速度運行的情況變頻器的停車模式設定ATV31變頻器的停車模式設定自由停車（相當于將電動機的電源切斷，電機自由停車）斜坡停車（嚴格按照減速時間停車，變頻器處于能耗制動）直流制動停車變頻器的停止方式減速停車自由停車加、減速時間設定加、減速時間的設定值一般有一個與所設定值所對應的頻率值。如ATV31、ATV71的設定值與HSP（最高頻率輸出值）對應。因此在實際運行頻率值與最高頻率值不一樣時，若希望得到受控的加、減速時間值，需要按比例進行計算。S曲線加、減速的實現(xiàn)安川616—G7變頻器的S曲線實現(xiàn)跳躍頻率（jump)的設定跳躍頻率值的設定主要為了避免在啟動、停止時的機械共振現(xiàn)象發(fā)生，特別是電動機轉(zhuǎn)速比較高的機械負載轉(zhuǎn)矩補償功能的實現(xiàn)啟動力矩的補償載波頻率的設定PTC熱敏元件及保護V/F曲線的設定V/F（電壓頻率比）曲線在變頻器中是非常重要的參數(shù)，特別設對應于比較特殊的電動機，若該參數(shù)設定有問題，將導致變頻器不能啟動及運行。V/F曲線參數(shù)在不同的型號、規(guī)格的變頻器中可能有不同的表現(xiàn)形式，如ATV31、ATV71變頻器以電動機的額定頻率、電動機額定電壓出現(xiàn)，在日資品牌中一般以基準頻率、基準電壓的方式出現(xiàn)。V/F曲線的設定風機、水泵型負載恒轉(zhuǎn)矩負載恢復工廠設定

一般的，任何一臺通用變頻器在出廠時均在內(nèi)部固化了可適應普通應用功能的參數(shù)值。當遇到參數(shù)設定比較亂的情形式，可對變頻器的參數(shù)值進行恢復工廠設定，以便從頭重新開始。ATV31變頻器的恢復工廠設定功能變頻器數(shù)字設定器的顯示信息

一般通用變頻器能通過操作顯示設定單元顯示如下信息頻率指令（輸入頻率）輸出頻率輸出電流（電動機電流）電動機轉(zhuǎn)速輸出功率有些變頻器還能顯示其他信息如：直流主回路電壓、交流輸入線電壓、輸入、輸出端子的狀態(tài)等。一般地，當變頻器運行過程中發(fā)生故障時，均能顯示當前發(fā)生故障的代碼。ATV31變頻器的SUP顯示信息菜單ATV71變頻器的映射邏輯輸入狀態(tài)（SUP菜單組）ATV71可以顯示的信息安川G7變頻器的顯示信息（共45種）故障管理所謂故障管理就是通過功能碼的設定，確定當變頻器發(fā)生某種故障時變頻器的處理方法如變頻器是否繼續(xù)運行等。當有些故障發(fā)生時，變頻器自動將停止運行。ATV31、ATV71專門有一組參數(shù)對故障進行管理。如電動機缺相、進線電源缺相是否忽略、變頻器過載時的停車方式等。自動重新啟動電機、線路缺相時的故障處理當變頻器在運行過程中發(fā)生故障，變頻器將自動顯示當前發(fā)生的故障信息，便于技術人員進行維護。故障信息顯示以上為ATV31的故障顯示信息及可能的故障原因。一般變頻器的說明書均提供這一部分信息，同學們在以后的工作中使用變頻器時要好好的消化這一部分內(nèi)容。模塊二通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)

項目四通用變頻器使用項目五學會通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)項目三學會通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)模塊二:通用變頻器使用及變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)案例一比例輔料添加機變頻器控制

色母粒輔料比例添加機變頻器控制系統(tǒng)簡圖

擠壓螺桿有主電動機傳動，通過壓力形成閉環(huán)控制。計量電動機的運行臺數(shù)決定了主料的輸出量。輔料有輔料電動機通過變頻器控制輔料的輸送量與主料應成比例關系。輔料電動機的運轉(zhuǎn)速度應與主料的傳輸量有關系。從上圖可以看出，當計量電動機運行的臺數(shù)不同，輔料應隨著主料的輸送量變化而變化。簡化處理可以認為計量電動機運行的臺數(shù)決定了輔料電動機的速度。在工程實踐中，計量電動機是永磁同步電動機，一般也采用變頻器傳動，有每臺變頻器單獨傳動一臺計量電動機，也有一臺變頻器傳動多臺計量電動機，在這種情況下，為解決每臺計量電動機單獨啟動，可以采用接觸器控制。作為比例添加機的控制來說，只需要采集到當前運行的計量電動機的數(shù)量。工藝要求控制要求分析1、當每臺計量泵輸出量完全一致時，輔料電動機的運行速度每增加一臺計量泵所增加的轉(zhuǎn)速是一致的。這種情況下輔料變頻器的控制比較方便。2、一般的，為體現(xiàn)設備的適應性，將計量泵電動機分成幾組，在同一個組中的計量泵電動機增加一臺需要的輔料電動機的轉(zhuǎn)速增加值是相同的。這種可作為第二種控制方式。（16臺分兩組）3、當每臺計量泵電動機運行所需的輔料電動機轉(zhuǎn)速增加值均不相同，這種方式是最為復雜的方式?？刂茖崿F(xiàn)1、一般的，這些系統(tǒng)需要將PLC、變頻器進行綜合應用。2、需采樣當前正在運行的變頻器數(shù)量。當計量泵電動機是由一臺大變頻器集體傳動時，可將計量泵運行的接觸器的輔助觸頭進入PLC；當每臺計量泵電動機各自均采用變頻器傳動時，可將變頻器中的某一輸出繼電器編程為變頻器運行，PLC采集該信號。3、輔料添加機采用變頻器傳動，速度的變化由變頻器輸出不同的頻率實現(xiàn)。本圖是實驗室進行模擬實現(xiàn)的電路圖

上圖中，變頻器的變速運行采用變頻器的多段速度運行方式。

PLC程序中需要實現(xiàn)將當前正在運行的計量泵臺數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進制數(shù)進行輸出。變頻器的參數(shù)設定值如多段速度的值需要預先設定。當工藝參數(shù)變化后（如輔料的添加比例變化、主速度變化等），這些參數(shù)需要相應變化，屬半自動控制。本圖為PLC模擬量輸出模塊控制變頻器速度變化

采用PLC模擬量輸出模塊時需要注意，模擬量輸出模塊有轉(zhuǎn)換位數(shù)的問題。當所有計量泵全部運行時，模擬量輸出應為滿量程。（如12位，輸出應為4095）當工藝情況發(fā)生變化，可設定變頻器內(nèi)對應的滿量程輸入時的最高輸出頻率。（這種情況下改變工藝還需對變頻器參數(shù)進行設定）為保證所有計量泵全部運行模擬量輸出為滿量程，在PLC中要進行運算。（這時需要設定每一臺計量泵運行后的工藝變化情況）運行控制命令由變頻器外部端子實現(xiàn)。本圖為采用PLC與變頻器通訊的方式進行控制案例二變頻器節(jié)能運行及恒壓供水系統(tǒng)項目三學會通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)典型供水系統(tǒng)配置框圖華為TD2100恒壓供水專用變頻器變頻—工頻切換示意

每一臺水泵的出口安裝了止回閥和截止閥。止回閥的作用可防止供水管內(nèi)水倒流。當采用變頻器恒壓供水時，有兩種控制方式：對多臺常規(guī)泵同步調(diào)速和以其中一臺常規(guī)泵作變頻器調(diào)速、其他泵工頻定速運行。這兩種控制方式的流量、壓力關系是不一樣的，相應地，其節(jié)能效果也有差別

如果對多臺泵進行同步調(diào)速，就等效于對一臺大功率水泵進行變頻調(diào)速。如果只對其中一臺泵進行變頻調(diào)速，其他泵工頻運行，變頻器的裝機功率就小多了，而系統(tǒng)的流量的富裕量并沒有改變，仍能實現(xiàn)全流量供水，性價比就比較高。因此，為節(jié)省投資，采用變頻泵-工頻泵并聯(lián)運行的調(diào)速方式，是比較普遍的做法?？刂埔?/p>

案例三煉鐵高爐上料小車便變頻器控制項目三學會通用變頻器典型調(diào)速系統(tǒng)高爐上料小車示意控制要求1.斜橋下部是小車的裝料位置，斜橋上部是小車卸料位置，這兩個位置具有嚴格的要求，也就是變頻器的停止有要求。2.一般在斜橋上安裝有行程開關，小車運動到位置后變頻器應制動使小車快速停車；3.由于小車通過鋼纜牽引小車，在小車剛啟動時啟動加速度應比較小以便防止鋼纜松滑；4.若系統(tǒng)是單小車運行，在小車下降過程中，牽引電動機處于再生制動狀態(tài)，不利于節(jié)能，因此在實際應用中均是兩小車同時運行，如下圖。5.采用這一實現(xiàn)方法，電動機正轉(zhuǎn)，右料車（滿車）上升，左料車下降；電動機反轉(zhuǎn)，左料車（滿車）上升，右料車下降。6.不管電動機是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，電動機總是處于電動狀態(tài)，很好地解決了電動機再生發(fā)電狀態(tài)，且空料車相當于平衡配重塊的作用，節(jié)約了電能控制要求分析實際應用中均是兩小車同時運行

小車提升的速度變化圖

為料車啟動時間，加速度比較小，空車自卸料位置下行，重車自裝料位置上行。為正常加速運行，為重料車進入卸料區(qū)第一次減速，為重料車第二次減速并停車，整個過程各具有兩個加速時間、兩個減速時間

可以將變頻器兩個邏輯輸入端定義為加速、減速時間選擇。為料車快速運行的時間，為料車進入卸料區(qū)的慢速運行時間。運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換信號來自行程開關

左圖，為最大限度的節(jié)約能源，電動機正轉(zhuǎn)時，小車1（滿車）上升，小車2（空車）下降。小車1下降時情況相反。為保證小車停車裝料及下料正確，小車分為多段速度運行。中間段小車高速運行。各個變速點采用接近開關進行檢測。各個信號進入PLC，由PLC進行整個小車的裝料、下料進行控制。模塊二結(jié)束謝謝大家模塊三實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)

項目六實現(xiàn)PLC、變頻器綜合控制

項目四實現(xiàn)PLC、變頻器綜合控制模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)PLC與變頻器的互聯(lián)接線

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)兩者的互聯(lián)接線包括以下三種情況：（1）PLC的數(shù)字輸出與變頻器的數(shù)字輸入的互聯(lián)；（2）PLC的模擬量輸出與變頻器的模擬量輸入接口的互聯(lián)；（3）PLC與變頻器的通信聯(lián)接。PLC對變頻器進行控制，這必然牽涉到PLC與變頻器的互聯(lián)接線問題

變頻器通訊口硬件示意PLC與變頻器連接示意圖模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)一、變頻器的數(shù)字輸入接口模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)二、PLC的數(shù)字輸出接口模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)三、PLC與變頻器的數(shù)字接口互聯(lián)PLC繼電器輸出接口與變頻器的互聯(lián)模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)2.PLC集電極開路（OC門）輸出接口與變頻器的互聯(lián)

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)2.PLC集電極開路（OC門）輸出接口與變頻器的互聯(lián)

項目四實現(xiàn)PLC、變頻器綜合控制模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)ATV31變頻器控制永磁同步電動機實訓模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)實訓目的了解永磁同步電動機與普通異步電動機的區(qū)別。2.了解永磁同步電動機的V/F比，掌握變頻器控制永磁同步電動機時的參數(shù)設定方法和注意事項。3.觀察永磁同步電動機啟動、停止時電流的變化情況。掌握永磁同步電動機的起、停過程和普通異步電動機的不同。4.掌握永磁同步電動機在正常運行狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速情況，體會永磁同步電動機的無滑差運行現(xiàn)象。

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)工廠設定值本實驗設定值acc3.0S30.0Sdec3.0S30.0Slsp0HZ0HZhsp50HZ85HZith2.6Abfr50HZ50HZUnS400V220VFrS50HZ50HZnCr電機銘牌電流值nSP1500rpmtcc2c2csttstnrnptfr60HZ85HZfrh65HZ模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)實訓報告記錄以上4）、5）、6）、7）、8）、9）的值。2.為什么同步電動機的啟動、停車電流要比穩(wěn)定運行電流大得多？

項目四實現(xiàn)PLC、變頻器綜合控制模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)案例四顯色皂洗機多電動機同步控制變頻器實現(xiàn)

紡織印染行業(yè)中，白坯布須經(jīng)過印染后整理設備的整理、染色等工序后，才能成為服裝面料。常用的印染后整理設備有顯色皂洗機、退煮漂聯(lián)合機、熱風烘燥機、絲光聯(lián)合機等。顯色皂洗機一般有二十多個傳動單元。工作時，布卷從設備進口進入，經(jīng)過多電動機傳動后，在出口處再次形成布卷。顯然，為防止布匹在加工過程中跑偏、起皺并保證一定的張力，要求多個電動機保持同步運行。模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)傳動單元及同步檢測模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)2.變頻器同步控制

VF1為主令電動機變頻器，VF2、VF3為軋車2以及軋車3的傳動電機變頻器。VF1的運行速度信號來自主控單元的主令給定，當主令信號確定后，整機的運行速度就確定了。模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)3．變頻器參數(shù)設定及調(diào)試注意事項

最大模擬量輸入時的最高運行頻率加、減速時間電位器電源極性主令信號、5V電源容量張力值的控制張力架高、低限位及應用模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)

在以上系統(tǒng)實施方案中，要求變頻器具有兩路電壓模擬量輸入通道，這對某些簡易變頻器而言是難以做到的，這時，可采用圖5-3所示的簡易控制方法

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)整機除需完成水、染料、化學添加劑等15個回路的流量控制，4臺劑量泵回路的PH值控制以及10個水洗槽的溫度控制功能外，還需控制22個由變頻器及相應的異步電動機組成的變頻傳動單元

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)1．同步信號檢測

2．同步控制

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)3．運行控制

項目四實現(xiàn)PLC、變頻器綜合控制模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)案例五化纖紡絲機卷繞成型變頻器實現(xiàn)

為滿足紡制相同品種時，不同紡絲位的紡絲計量泵轉(zhuǎn)速完全相同的要求，一般采用永磁同步電動機作為紡絲計量泵的傳動電機。由于永磁同步電動機轉(zhuǎn)子為永磁材料，其轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速完全相同，因此在采用變頻器調(diào)速時，永磁同步電動機的轉(zhuǎn)速僅與變頻器的輸出頻率有關，其調(diào)速精度也僅與變頻器的輸出頻率精度有關。現(xiàn)代通用型變頻器的輸出頻率精度已精確到小數(shù)點后兩位，能很好地滿足化纖紡絲計量泵每個位速度完全相同的要求模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)M1~Mn為計量泵永磁同步電機

M1~Mn可使用變頻器單獨控制也可以共用一臺變頻器實現(xiàn)同步運行

模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)

（5-2）模塊三:實現(xiàn)通用變頻器綜合應用調(diào)速系統(tǒng)多臺計量泵共用一臺變頻器的控制方式下，考慮計量泵電動機硬啟動的情況，變頻器容量的選擇應遵循以下原則：IVF—變頻器額定電流IMmax—最大容量電動機額定電流，KM—該臺電動機硬啟動時的啟動電流倍數(shù)KVF—變頻器的一分鐘過載倍數(shù)

PVF—變頻器額定功率PM—計量泵額定功率

在變頻器傳動永磁同步電動機時，變頻器的V/F（壓頻比）一定要與電動機銘牌保持一致，否則可能發(fā)生因壓頻比參數(shù)不吻合而導致的變頻器保護和電動機不能啟動的現(xiàn)象

注意模塊三結(jié)束謝謝大家模塊四實現(xiàn)步進電動機控制系統(tǒng)

項目五實現(xiàn)井式工件庫步進電機控制

項目五實現(xiàn)井式工件庫步進電機控制模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)步進電機和步進電機驅(qū)動器

特點：(1)來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速。

(3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動方向。一、步進電機

用電脈沖進行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應的角位移或直線位移的執(zhí)行器。

模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)步進電機工作方式

步進電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。機理：步進電機是利用電磁鐵原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，電機轉(zhuǎn)動一個角度，帶動機械移動一小段距離。

模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)（a）A相通電（b）B相通電（c）C相通電反應式步進電動機單三拍的工作原理圖三相單三拍三相繞組中的通電順序為：A相

B相

C相模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)（a）A、B相通電（b）B、C相通電（c）C、A相通電反應步進電動機雙三拍運行的工作原理圖三相雙三拍三相繞組中的通電順序為：AB相

BC相

CA相模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)（a）A相通電（b）AB相通電（c）B相通電反應式步進電動機單雙六拍的工作原理圖三相單雙三拍三相繞組中的通電順序為：A相

AB相

B相

BC相

C相

CA相模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)

步距角一定時，通電狀態(tài)的切換頻率越高，即脈沖頻率越高時，步進電動機的轉(zhuǎn)速越高。脈沖頻率一定時，步距角越大、即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù)越少時，步進電動機的轉(zhuǎn)速越高。步進電動機的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周所需的脈沖數(shù)脈沖頻率模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)小步距角的步進電動機

為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒。實際采用的步進電機的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機加工的精度越高。模塊四:實現(xiàn)步進電機控制系統(tǒng)

不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進電機旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機，出于成本等多方