LC變頻器培訓(xùn)-PLC變頻器培訓(xùn)班-plc變頻器培訓(xùn)講義

第二章：變頻器基本功能2.1通用變頻器基本功能介紹2.1.1頻率控制功能設(shè)置或改變變頻器的運行頻率，有四種頻率控制方式：1．由操作面板上的功能鍵控制頻率2．通過功能參數(shù)碼預(yù)置頻率3．由操作面板上的功能電位器控制頻率4．由外端子控制頻率模擬量控制端子控制（模擬電壓、模擬電流）接點控制端子控制（頻率上升、下降端子）數(shù)字量控制選擇何種設(shè)置方法由變頻器的功能參數(shù)值決定。5.由上位機通過數(shù)據(jù)線控制

第二章：變頻器基本功能變頻器頻率預(yù)置第二章：變頻器基本功能2.1.2極限頻率極限頻率包括基本頻率fb：有兩種定義方法:1)和輸出最高電壓對應(yīng)的頻率（工頻50Hz）。

2）輸出電壓等于額定電壓時的最小輸出頻率。絕大多數(shù)情況下，基本頻率都等于電動機的額定頻率。由fb確定U/f模式曲線。2.最高頻率fmax：變頻器允許輸出的最高頻率。對應(yīng)最大給定信號的輸出頻率，大多數(shù)情況下最高頻率fmax等于基本頻率fb。（如有的變頻器工作在80Hz，fmax=80Hz）第二章：變頻器基本功能3．上限頻率fH和下限頻率fL電動機在有些的場合應(yīng)用時，其轉(zhuǎn)速應(yīng)該在一定范圍內(nèi)，超出此范圍會造成事故或損失。上限頻率fH：允許變頻器輸出的最高頻率。下限頻率fL：允許變頻器輸出的最低頻率。設(shè)置fH、fL后變頻器的輸入信號與輸出頻率之間的關(guān)系如圖第二章：變頻器基本功能2.1.3加速時間和減速時間變頻器驅(qū)動的電動機采用低頻起動，為了保證電動機正常起動而又不過流，變頻器須設(shè)定加速時間。電動機減速時間與其拖動的負(fù)載有關(guān)，有些負(fù)載對減速時間有嚴(yán)格要求（舉例：水泵），變頻器須設(shè)定減速時間。1．加速時間和減速時間的理論定義(兩種定義方法)其一：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從基本頻率

下降至0所需要的時間，稱為減速時間。第二章：變頻器基本功能其二：變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時間，稱為減速時間。第二章：變頻器基本功能3．加速時間設(shè)定的原則及方法加速時間設(shè)定原則：兼顧起動電流和起動時間，一般情況下負(fù)載重時加速時間長，負(fù)載輕時加速時間短。加速時間設(shè)置方法：用試驗的方法，使加速時間由長而短，一般使起動過程中的電流不超過額定電流的1.1倍為宜。有些變頻器還有自動選擇最佳加速時間的功能。第二章：變頻器基本功能4．減速時間設(shè)定的必要性及設(shè)置原則重負(fù)載制動時，制動電流大可能損壞電路，設(shè)置合適的減速時間，可減小制動電流；水泵制動時，快速停車會造成管道“空化”現(xiàn)象，損壞管道。減速時間的設(shè)定原則：兼顧制動電流和制動時間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。5．變頻器在不同的段速可設(shè)置不同的加減速時間。第二章：變頻器基本功能2.1.4加速曲線和減速曲線1．加速曲線有三種加速曲線：(1)線性上升方式頻率隨時間呈正比的上升，適用于一般要求的場合。(2)S型上升方式先慢、中快、后慢，起動、制動平穩(wěn)，適用于傳送帶、電梯等對起動有特殊要求的場合。(3)半S型上升方式正(下)半S型上升方式：適用于大慣性負(fù)載。反(上)半S型上升方式：適用于泵類和風(fēng)機類負(fù)載。2．減速曲線與加速曲線類似第二章：變頻器基本功能3．組合曲線的設(shè)置根據(jù)不同的機型可分為三種情況：(1)只能預(yù)置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能自由設(shè)置。(2)用戶可選擇不同加、減速時間的S區(qū)（如0.2S、0.5S、1S等）。(3)用戶可在一定的非線性區(qū)內(nèi)設(shè)置時間的長短。第二章：變頻器基本功能應(yīng)用案例：有一軸流鼓風(fēng)機，原來由三相異步電動機恒速驅(qū)動，后來為了節(jié)能，由變頻器調(diào)速控制。變頻器在調(diào)速運行中，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機的聲音不對，有共振現(xiàn)象。后停機檢查，沒發(fā)現(xiàn)安裝及部件有松動現(xiàn)象。啟動變頻器，將頻率控制電位器控制電壓逐漸加大，觀察風(fēng)機的反應(yīng)。當(dāng)變頻器的頻率調(diào)到40Hz左右，風(fēng)機發(fā)抖，即風(fēng)機在40Hz產(chǎn)生了共振。利用變頻器的回避頻率功能，將39—41Hz頻率回避掉，風(fēng)機工作正常。第二章：變頻器基本功能2.1.5段速頻率設(shè)置功能1．段速控制功能有些設(shè)備要求不同時間段對應(yīng)的輸出頻率不同，即有多個速度段。段速控制是通用變頻器的基本功能。（舉例說明，見圖）。2．段速功能的設(shè)置與執(zhí)行段速功能的設(shè)置有兩種方法：⑴按程序運行是通過向變頻器預(yù)置編制好的程序，讓變頻器按編制的程序運行。設(shè)置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置段速頻率→設(shè)置段速時間→設(shè)置加速時間→設(shè)置減速時間→設(shè)置運轉(zhuǎn)方向→設(shè)置段速程序運行模式（按運行鍵啟動運行）第二章：變頻器基本功能2）由外端子控制段速運行變頻器的輸出轉(zhuǎn)速和運行時間由外端子控制。主要問題是將三端子控制轉(zhuǎn)換為分檔控制，才能適應(yīng)工程的應(yīng)用。第二章：變頻器基本功能2.1.6頻率增益和頻率偏置功能

1．頻率增益頻率增益:輸出頻率與輸入模擬控制信號的比率，即f/X。輸入模擬控制信號指由模擬控制端子輸入的信號，電壓0~5V，0~10V；電流4~20mA。設(shè)置頻率增益功能的目的：1）使在相同的輸入信號作用下，各個變頻器的輸出頻率不同，主要用于控制多臺變頻器的比例運行。2）設(shè)置相同的頻率增益，使多臺電動機同速運行。第二章：變頻器基本功能2．頻率偏置

●是指輸入頻率控制信號和輸出頻率曲線不過原點，存在初始值。分為正向偏置和反向偏置兩種情況。正向偏置：輸入模擬信號為0時輸出頻率大于0；反向偏置:輸入模擬信號大于某一值時才有輸出頻率。●設(shè)置頻率偏置的目的：1)配合頻率增益調(diào)整多臺變頻器聯(lián)動的比例精度；2)作為防止噪聲干擾的措施。●頻率增益曲線是以原點為軸轉(zhuǎn)動；頻率偏置是以頂點為軸轉(zhuǎn)動。說明：頻率增益和頻率偏置的叫法不統(tǒng)一，但表示的概念相同。第二章：變頻器基本功能2.1.7載波頻率設(shè)置1．載波頻率可以在一定的范圍內(nèi)進行調(diào)整。1~15kHz★變頻器在出廠時都設(shè)置一個較佳的頻率，沒有必要時可以不作調(diào)整。2．載波頻率過高和過低的危害：★載波頻率低，會增大諧波分量，加大電動機噪聲（電動機有刺耳噪聲）；★載波頻率高時，功率模塊的功率損耗增大，輸出電壓的變化率增大，對電動機絕緣影響較大。高頻段載波頻率高，開關(guān)器件工作頻率會升高。輻射干擾增強。3.載波頻率的選擇原則：★電動機功率越大，載波頻率越低；★變頻器輸出線越長，載波頻率越低；★電動機噪聲或振動較大時要考慮載波頻率的影響。第二章：變頻器基本功能2.1.8U/f控制曲線選擇U/f控制方式是指在變頻調(diào)速過程中為了保持主磁通的恒定，而使U/f=常數(shù)的控制方式，這是變頻器的基本控制方式。每種變頻器內(nèi)均有數(shù)條U/f曲線可供選擇，有些曲線由數(shù)段組成，每段U/f值有差異。要強調(diào)的一點是如果沒有特殊需要fb要選擇50Hz。第二章：變頻器基本功能2.1.9轉(zhuǎn)矩補償功能常用的補償方法：1．在額定電壓和基本頻率下線性補償起動電壓從0提升到最大值的20%，通過步進的方法設(shè)置。第二章：變頻器基本功能2．在額定電壓和基本頻率下分段補償起動過程中分段補償，有正補償、負(fù)補償兩種。正補償：補償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，適用于高轉(zhuǎn)矩起動運行的場合。負(fù)補償：補償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，適用于低轉(zhuǎn)矩起動運行的場合。使用時通過預(yù)置調(diào)用。第二章：變頻器基本功能3．平方率補償補償曲線為拋物線，低頻時在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，高頻時在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，多用于風(fēng)機和泵類負(fù)載的補償，達到節(jié)能運行的目的。通過步進的方法設(shè)置。第二章：變頻器基本功能工程實例2某廠平盤過濾機配用15kW電動機，選用富士FRN22G9S變頻器控制。調(diào)試中采取增大過載值(1.5倍)的方法完成啟動。試車時因轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置過高而發(fā)生過載保護動作(實際負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小)。因增大過載值使系統(tǒng)的保護性能下降。后采用變頻器的自動轉(zhuǎn)矩提升功能，變頻器在啟動過程中根據(jù)負(fù)載情況自動給出提升值，順利地完成了平盤過濾機的啟動過程。說明：以上兩例均為起動轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置不當(dāng)引起起動失敗，富士變頻器具有轉(zhuǎn)矩自動提升功能，設(shè)置為該功能變頻器可自動的根據(jù)起動情況調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩，完成起動過程。第二章：變頻器基本功能3．工程實例3案例現(xiàn)象：某水泥回轉(zhuǎn)窯配用電機為Y315L2—8、110kW，選用美國A-B公司1336s-B250HP變頻器驅(qū)動。試車時，水泥回轉(zhuǎn)窯啟動正常，但下料后停止再啟動時，頻率約在10Hz左右總是因電動機堵轉(zhuǎn)造成變頻器過電流保護動作，最大電流高達530A。分析其原因是水泥回轉(zhuǎn)窯帶物料啟動時因物料堆積角大，啟動時造成負(fù)載偏心，增大了回轉(zhuǎn)窯的啟動阻轉(zhuǎn)矩而啟動失敗。第二章：變頻器基本功能參數(shù)調(diào)試：調(diào)整變頻器壓頻比U／f為37Hz時輸出額定電壓，啟動成功（對轉(zhuǎn)矩提升的概念不清，改變該參數(shù)是錯誤的，因為該參數(shù)提升高頻段轉(zhuǎn)矩，見圖）。但完成啟動后變頻器進入恒功率運行，因電動機磁通過大導(dǎo)致電動機鐵芯飽和發(fā)熱，20Hz時電流高達380A，無功電流約占80％（因電流過大發(fā)現(xiàn)了問題）。實際測試得出回轉(zhuǎn)窯啟動后的正常運行負(fù)荷只有30％，為此，只要在1／3基頻以下的低速區(qū)間設(shè)置足夠的轉(zhuǎn)矩提升，在其他頻率段基本保持恒轉(zhuǎn)矩下U／f曲線的斜率，是能夠完成回轉(zhuǎn)窯調(diào)速控制的（通過分析使用說明書，搞明白了轉(zhuǎn)矩提升的意義）。通過反復(fù)調(diào)整轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)，解決了回轉(zhuǎn)窯啟動和運行中的問題。第二章：變頻器基本功能2.1.110節(jié)能運行控制功能1．節(jié)能運行是指變頻器將檢測到的電動機運行狀態(tài)與變頻器中儲存的標(biāo)準(zhǔn)電動機的參數(shù)進行比較，從而自動給出最佳工作電壓的過程。2．變頻器預(yù)置為節(jié)能運行時，必須滿足的條件：(1)變頻器中已儲存有標(biāo)準(zhǔn)電動機參數(shù)，且配用的電動機與標(biāo)準(zhǔn)電動機參數(shù)相吻合。若兩者相差較大，必須根據(jù)實際電動機的參數(shù)重新預(yù)置。(2)變頻器節(jié)能運行時，動態(tài)性能較差，因此多用于轉(zhuǎn)矩較穩(wěn)定的負(fù)載中。(3)節(jié)能運行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3.節(jié)能運行的預(yù)置方法：“有”或“無”；有的還需預(yù)置搜索范圍、搜索周期、搜索電壓增量等參數(shù)。節(jié)能運行多用于恒壓供水系統(tǒng)，這也是風(fēng)機水泵專用變頻器的特有功能。第二章：變頻器基本功能2.1.11電壓自動調(diào)整功能（AVR）電壓自動調(diào)整功能是指電網(wǎng)電壓波動時，為了保持電動機的轉(zhuǎn)矩不變而自動調(diào)整變頻器輸出電壓和頻率的功能。此功能可根據(jù)需要設(shè)置為“有”或“無”。第二章：變頻器基本功能2.1.12轉(zhuǎn)差補償功能1．轉(zhuǎn)差補償：當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加(降低)而下降(升高)時，變頻器的輸出頻率自動升高(降低)，以補償電動機轉(zhuǎn)速變化的過程。2．轉(zhuǎn)差補償?shù)哪康模禾岣唠妱訖C的轉(zhuǎn)速控制精度。3．轉(zhuǎn)差補償?shù)脑O(shè)定范圍一般為0～10Hz。第二章：變頻器基本功能2.1.13矢量控制功能變頻器矢量控制功能只設(shè)置“用”或“不用”即可。設(shè)置矢量控制功能時應(yīng)符合以下條件：(1)變頻器只能連接一臺電動機；(2)電動機應(yīng)使用變頻器廠家的原配電動機，若不是原配電動機，應(yīng)先進行自整定操作（自整定操作必須在空載狀態(tài)下進行）；(3)所配備電動機的容量比應(yīng)配備電動機的容量最多小一個等級；(4)變頻器與電動機之間的電纜長度應(yīng)不大于50m。(5)變頻器與電動機之間接有電抗器時，應(yīng)使用變頻器的自整定功能改寫數(shù)據(jù)。第二章：變頻器基本功能工程應(yīng)用案例：TD3100變頻器閉環(huán)電流異常1.問題描述：愛默生TD3100變頻器驅(qū)動一個電梯曳引機負(fù)載,電動機功率為7.5kW,額定電壓為380V,額定電流為15.4A,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,額定頻率為50Hz。變頻器在開環(huán)方式下運行正常,閉環(huán)矢量運行電流異常偏大;在接入編碼器后,用戶測量PG電壓為6Ⅴ（正常值為12V），懷疑是PG編碼器或者接口板故障第二章：變頻器基本功能2.問題處理：在接入編碼器后，用戶測量PG電壓為6V，懷疑是編碼器故障引起接口板被燒。因此，首先檢查接口板，檢查電壓和輸入阻抗均正常。經(jīng)事后檢查，原來是用戶萬用表有問題，誤認(rèn)為接口板被燒。據(jù)用戶說，電動機已經(jīng)進行調(diào)諧，且變頻器顯示調(diào)諧結(jié)束。檢查電動機銘牌輸入正確，由于已經(jīng)連接電梯設(shè)備，暫未重新調(diào)諧。檢查F1.00(PG脈沖數(shù))輸入正確。檢查PG接線正確，布線較規(guī)范，PG連接良好。用示波器觀察PG脈沖，方波較好，幅值正常。再次懷疑調(diào)諧有誤，卸下負(fù)載后重新調(diào)諧，變頻器運行正常。第二章：變頻器基本功能變頻器開環(huán)運行正常，說明變頻器沒有問題。閉環(huán)運行電流異常主要有兩個原因:電動機調(diào)諧有誤和脈沖編碼器故障。檢查編碼器脈沖正常，重新進行電動機調(diào)諧后運行正常，說明還是用戶調(diào)諧有誤。在矢量控制運行時，必須先要進行電動機參數(shù)調(diào)諧，以獲得被控電動機的準(zhǔn)確參數(shù)（自動調(diào)諧也稱為自學(xué)習(xí)功能）。在執(zhí)行自動調(diào)諧前，必須脫開電動機與機械負(fù)載的連接，使電動機處于完全空載狀態(tài)。如果不進行調(diào)諧或者調(diào)諧參數(shù)不準(zhǔn)，就會出現(xiàn)一些意想不到的結(jié)果。第二章：變頻器基本功能2.1.14正反轉(zhuǎn)控制功能1．交流異步電動機的轉(zhuǎn)向與交流電的相序有關(guān)，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制只是相對而言。2．正反轉(zhuǎn)控制方法：由操作面板上的正轉(zhuǎn)鍵(FWD)、反轉(zhuǎn)鍵(REV)控制；或由外端子FWD端子、REV端子與COM端子的閉合控制。第二章：變頻器基本功能2.1.15點動控制（寸動控制）1．點動控制點一下按鍵或按鈕，電動機運行一下的控制方式（機床對刀、起重設(shè)備等都要有此功能）。2．點動控制功能的設(shè)定先設(shè)置點動頻率，再設(shè)置點動控制端子。當(dāng)點動控制端子閉合時點動功能有效。用正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)端子控制電動機的正反轉(zhuǎn)點動運行。每次點動時電動機都在設(shè)定的頻率下運行。第二章：變頻器基本功能2.1.16制動控制1.制動電阻制動要求變頻器安裝制動單元和制動電阻。2.直流制動（能耗制動）要求：直流制動和制動電阻制動相配合，起始階段由制動電阻制動，當(dāng)頻率下降到一定時間時給定子加直流電。變頻器需要預(yù)置的參數(shù)有：制動起始頻率fDB直流制動電壓UDB（加在定子上的電壓）。3.啟動前制動：風(fēng)機類負(fù)載在啟動前如果反方向轉(zhuǎn)動，可設(shè)置啟動前制動，相定子通入短時間直流電流。第二章：變頻器基本功能案例11：TD3100滿載時報過壓故障1.問題描述老系統(tǒng)改造項目,用TD3100-4T0150E變頻器驅(qū)動一臺15kW、原日本產(chǎn)繞線式電動機。電動機參數(shù)為:15kW,380W/33A,945r/min。變頻器曳引機速度為1m/s,編碼器為1024PPR,外接三菱PLC進行多段速選擇、開關(guān)門和其他安全控制。根據(jù)變頻器參數(shù)進行設(shè)置,在非滿載情況下,工作正常;當(dāng)做滿載測試時,電梯下行時變頻器一啟動就報E005（過壓）故障。第二章：變頻器基本功能2.問題處理查看歷史故障記錄,顯示母線電壓為直流782V,可以確認(rèn)是過壓導(dǎo)致運行異常。璣場檢查制動電阻接線正確,懷疑制動電阻選擇不合適。據(jù)用戶反映:原先配的電阻為兩個42Ω/2kW并聯(lián)（并聯(lián)后21Ω/4KW）,由于現(xiàn)場工程師認(rèn)為電阻太小,增大為8Ω/1.2kW四個串聯(lián)（32Ω/4.8KW）。所以,改回原來的40Ω/2kW兩個并聯(lián),故障被消除。但感到電阻溫度較高.故再用兩個并聯(lián)的8Ω/1.2kW進行串聯(lián)（4+21=25Ω）。最后將負(fù)載加大到120%額定負(fù)載,電梯運行正常。第二章：變頻器基本功能3.案例分析本案例故障是由于制動電阻使用不當(dāng)所致（阻值偏大）。對于電梯這類應(yīng)用場合的負(fù)載,空載下行或者重載上行時電動機處于電動狀態(tài),沒有能量回饋;而空載上行或者重載下行時處于發(fā)電狀態(tài),如圖8-12所示。鑒別電動機狀態(tài)的最簡單方法就是觀察、測量變頻器的直流母線電壓。如發(fā)現(xiàn)該電壓值一直向上攀升,則可以認(rèn)為在此階段電動機處于發(fā)電狀態(tài)。若此時制動電阻阻值偏大,回饋能量得不到及時釋放,則變頻器報過壓故障。第二章：變頻器基本功能變頻器制動示意圖：第二章：變頻器基本功能2.1.17過載保護功能1．對變頻器自身的保護功能過流、過壓、過功率、斷電、其他故障等均可進行自動保護，并發(fā)出報警信號，甚至自動跳閘斷電。變頻器在出現(xiàn)過載及故障時，一方面由顯示屏發(fā)出文字報警信號，一方面由接點開關(guān)輸出報警信號；當(dāng)故障排除后，要由專用的復(fù)位控制指令復(fù)位，變頻器方可重新工作。2．對電動機的保護功能(1)電子熱繼電器監(jiān)視變頻器的輸出電流，只能接一臺電動機。(2)應(yīng)用時：先設(shè)置功能是否有效，再設(shè)置具體參數(shù)。參數(shù)設(shè)置是動作電流與變頻器額定電流的百分比，動作電流要按電動機的額定電流進行設(shè)置。第二章：變頻器基本功能2.1.9PID控制功能1．PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)調(diào)節(jié)器的總稱。比例調(diào)節(jié)器：指同相比例放大器或反相比例放大器，其調(diào)節(jié)速度快、線性好，但存在靜差。積分調(diào)節(jié)器：無靜差，但反饋滯后。微分調(diào)節(jié)器：反應(yīng)速度快。三者結(jié)合，取長補短就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。第二章：變頻器基本功能2．PID控制是閉環(huán)過程控制。變頻器的PID功能一般內(nèi)置在變頻器中，使用時通過功能參數(shù)預(yù)置。PID的輸入信號一般由壓力傳感器、速度傳感器、流量傳感器等反饋獲取，PID的輸出信號應(yīng)接在變頻器的輸入模擬控制端子上。所控制的物理量由傳感器的種類決定。第二章：變頻器基本功能3.PID控制需設(shè)置的物理量1）變頻器預(yù)置為PID運行2）預(yù)置比例運行增益P的參數(shù)值3）預(yù)置積分I的參數(shù)值4）預(yù)置微分D的參數(shù)值5）給定目標(biāo)量：目標(biāo)量就是需要控制的物理量（壓力、流量、速度等）折算到變頻器電壓控制端的電壓值。4.PID控制原來設(shè)置的加減速時間無效，由PID運算曲線取代第二章：變頻器基本功能2.2變頻器的外端子2.2.1主電路的端子1．交流電源輸入端子R、S、T2．逆變輸出端子U、V、W連接交流電動機，因此處