變頻器控制技術(shù)介紹PPT

1、項目一物料分揀輸送帶的變頻控制主編 李方園,變頻器控制技術(shù),項目一 輸送帶變頻器控制,1.1 項目背景及要求 1.2 知識講座（變頻器原理及基本應用） 1.3 技能訓練一（A700變頻器的認識） 1.4 技能訓練二（變頻器運行模式與參數(shù)設置） 1.5 項目設計方案,變頻器主要用于交流電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是理想的調(diào)速方案。變頻調(diào)速以其自身所具有的調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高、動態(tài)響應好等優(yōu)點，在許多需要精確速度控制的應用中發(fā)揮著提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的作用。,項目一 輸送帶變頻器控制,除此之外，變頻器還有顯著的節(jié)能效果，不僅在相關(guān)工業(yè)設備，變頻器在民用產(chǎn)品中，也起到了節(jié)約電費、提高設備性能、保護環(huán)境等方

2、面的優(yōu)勢也得到了用戶的普遍認可和廣泛應用。本項目通過物流分揀輸送帶的變頻控制方案來了解變頻器的最簡單應用。,項目一 輸送帶變頻器控制,本項目的學習目標如下：,知識目標：了解交流電機的調(diào)速方式；熟悉變頻調(diào)速的基本原理及其優(yōu)點；掌握恒壓頻比工作方式及其特點；掌握變頻器的電路基本結(jié)構(gòu)。,項目一 輸送帶變頻器控制,技能目標：能對三菱A700變頻器進行簡單接線；能熟練掌握A700參數(shù)的初始化過程；能進行變頻器的簡單調(diào)試，并運用不同的運行模式來解決簡單變頻調(diào)速項目。 職業(yè)素養(yǎng)目標：樹立用電安全意識，并能從電機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展軌跡看待變頻器在實際工程中的應用背景。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.1.1項目背景

3、,物料分揀輸送帶是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，通過變頻器來控制輸送帶電機，可以使得物料分揀系統(tǒng)方便地進行系統(tǒng)集成，因此已經(jīng)成為目前物流行業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。如圖1.1所示為物料分揀輸送帶與物料分揀過程示意。,項目一 輸送帶變頻器控制,a)物料分揀輸送帶,項目一 輸送帶變頻器控制,b)分揀過程示意 圖1.1物料分揀輸送帶,項目一 輸送帶變頻器控制,以前物料輸送帶設備調(diào)速基本都采用手動機械式有級變速(比如更換皮帶輪大小或者齒輪箱變速比等)，非常不方便。而作為交流調(diào)速最重要的驅(qū)動裝置變頻器來說，借其優(yōu)點已經(jīng)在物料輸送設備中發(fā)揮著越來越重要的作用。,項目一 輸送帶變頻器控制,比如變頻調(diào)速起動大都是從

4、低速開始，頻率較低，這樣可以避免物料的摔倒；加、減速時間可以任意設定，加、減速比較平緩，起動電流較小，因此可以進行較高頻率的起停；變頻調(diào)速很容易實現(xiàn)電動機的正、反轉(zhuǎn)，只需要改變變頻器內(nèi)部逆變管的開關(guān)順序，即可實現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當而燒毀電動機的問題。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.1.2控制要求,現(xiàn)在要求對該物料分揀輸送帶采用交流變頻控制，已知輸送帶采用三相鼠籠式異步電動機1.5KW，三相交流380V，請設計合理的控制方案。具體要求如下：,項目一 輸送帶變頻器控制,1）變頻器直接安裝在現(xiàn)場，以方便控制，但是該現(xiàn)場安裝地振動比較大； 2）能進行正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制，且用操作臺上的按鈕進行控制

5、，不用變頻器的操作面板； 3）速度設定來自于用戶自己安裝的多圈電位器； 4）根據(jù)工藝要求設置輸送的加速度和最快速度。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2 知識講座：變頻器原理及基本應用,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2.1交流異步電機和同步電機的調(diào)速,1. 異步電機 三相異步電機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電機的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電機定子中的三個繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其產(chǎn)生的過程如圖1.2所示。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.2

6、中分四個時刻來描述旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生過程。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P 式中f為電源頻率、P是磁場的磁極對數(shù)、n的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。根據(jù)此式我們知道，電機的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有關(guān)。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.2 三相異步電機原理,項目一 輸送帶變頻器控制,定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子導條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應電流，轉(zhuǎn)子導條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向以n1的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。,項目一 輸送帶變頻器控制,一般情況下，電機的

7、實際轉(zhuǎn)速n1低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n。因為假設n=n1，則轉(zhuǎn)子導條與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有相對運動，就不會切割磁力線，也就不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1必然小于n。為此我們稱這種結(jié)構(gòu)的三相電機為異步電機。,項目一 輸送帶變頻器控制,2. 同步電機,同步電機和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機一樣，由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般分為轉(zhuǎn)場式同步電機和轉(zhuǎn)樞式同步電機。 圖1.3給出了最常用的轉(zhuǎn)場式同步電機的結(jié)構(gòu)模型，其定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。,項目一 輸送帶變頻器控制,這種同步電機的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成

8、一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。氣隙處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對電機內(nèi)部磁場的分布和同步電機的性能有重大影響。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.3 同步電機的結(jié)構(gòu)模型,項目一 輸送帶變頻器控制,除了轉(zhuǎn)場式同步電機外，還有轉(zhuǎn)樞式同步電機，其磁極安裝于定子上，而交流繞組分布于轉(zhuǎn)子表面的槽內(nèi)，這種同步電機的轉(zhuǎn)子充當了電樞。圖中用AX、BY、CZ三個在空間錯開120電角度分布的線圈代表三相對稱交流繞組。,項目一 輸送帶變頻器控制,3. 交流電機的調(diào)速,交流電機比直流電機經(jīng)濟耐用得

9、多，因而被廣泛應用于各行各業(yè)，是一種量大面廣的傳統(tǒng)產(chǎn)品。在實際應用場合，往往要求電機能隨意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以便獲得滿意的使用效果，但交流電機在這方面比起直流電機而言就要遜色地多，于是不得不借助其它手段達到調(diào)速目的。,項目一 輸送帶變頻器控制,項目一 輸送帶變頻器控制,根據(jù)感應電機的轉(zhuǎn)速特性表達式可知，它的調(diào)速方式有三大類：頻率調(diào)節(jié)、磁極對數(shù)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)。從而出現(xiàn)了目前常用的幾種調(diào)速方法，如變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、電磁調(diào)速、變頻調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、齒輪調(diào)速等（如圖1.4所示）。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.4 交流電機主要調(diào)速方式分類圖,項目一 輸送帶變頻器控制,基于節(jié)能角度，通常把交流調(diào)速分為

10、高效調(diào)速和低效調(diào)速。高效調(diào)速指基本上不增加轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式，在調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)差率基本不變，不增加轉(zhuǎn)差損失，或?qū)⑥D(zhuǎn)差功率以電能形式回饋電網(wǎng)或以機械能形式回饋機軸；低效調(diào)速則存在附加轉(zhuǎn)差損失，在相同調(diào)速工況下其節(jié)能效果低于不存在轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式。,項目一 輸送帶變頻器控制,屬于高效調(diào)速方式的主要有變極調(diào)速、串級調(diào)速和變頻調(diào)速；屬于低效調(diào)速方式的主要滑差調(diào)速（包括電磁離合器調(diào)速、液力偶合器調(diào)速、液粘離合器調(diào)速）、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和定子調(diào)壓調(diào)速。其中，液力偶合器調(diào)速和和液粘離合器調(diào)速屬于機械調(diào)速，其他均屬于電氣調(diào)速。,項目一 輸送帶變頻器控制,變極調(diào)速和滑差調(diào)速方式適用于籠型異步電機，串級調(diào)速和轉(zhuǎn)

11、子串電阻調(diào)速方式適用于繞線型異步電機，定子調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速既適用于籠型，也適用于繞線型異步電機。變頻調(diào)速和機械調(diào)速還可用于同步電機。,項目一 輸送帶變頻器控制,液力耦合器調(diào)速技術(shù)屬于機械調(diào)速范疇，它是將匹配合適的調(diào)速型液力耦合器安裝在常規(guī)的交流電機和負載(風機、水泵或壓縮機)之間，從電機輸入轉(zhuǎn)速，通過耦合器工作腔中高速循環(huán)流動的液體，向負載傳遞力矩和輸出轉(zhuǎn)速。只要改變工作腔中液體的充滿程度即可調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。,項目一 輸送帶變頻器控制,液粘離合器調(diào)速是指利用液粘離合器作為動率傳遞裝置完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)速方式，屬于機械調(diào)速。液粘離合器是利用兩組摩擦片之間接觸來傳遞功率的一種機械設備，如同液力偶合器

12、一樣安裝在籠型感應電機與工作機械之間，在電機低速運行的情況下，利用兩組摩擦片之間摩擦力的變化無級地調(diào)節(jié)工作機械的轉(zhuǎn)速，由于它存在轉(zhuǎn)差損耗，是一種低效調(diào)速方式。,項目一 輸送帶變頻器控制,1. 異步電機的變極調(diào)速,變極調(diào)速技術(shù)是通過采用變極多速異步電機實現(xiàn)調(diào)速的。這種多速電機大都為籠型轉(zhuǎn)子電機，其結(jié)構(gòu)與基本系列異步電機相似，現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)的有雙、三、四速等幾類。,1.2.2 不同調(diào)速方式的工作原理,項目一 輸送帶變頻器控制,變極調(diào)速是通過改變定子繞組的極對數(shù)來改變旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)速的，是無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。由于極對數(shù)p是整數(shù)，它不能實現(xiàn)平滑調(diào)速，只能有級調(diào)速。在供電頻率f50Hz的電

13、網(wǎng)，p1、2、3、4時，相應的同步轉(zhuǎn)速n03000、1500、1000、750r/min。,項目一 輸送帶變頻器控制,改變極對數(shù)是用改變定子繞組的接線方式來完成的（見圖1.5），圖1.5a的p2，圖1.5b和圖1.5c中的p1。雙速電機的定子是單繞組，三速和四速電機的定子是雙繞組。這種改變極對數(shù)來調(diào)速的籠型電機，通常稱為多速感應電機或變極感應電機。,項目一 輸送帶變頻器控制,多速電機的優(yōu)點是運行可靠，運行效率高，控制線路很簡單，容易維護，對電網(wǎng)無干擾，初始投資低。缺點是有級調(diào)速，而且調(diào)速級差大，從而限制了它的使用范圍。適合于按24檔固定調(diào)速變化的場合，為了彌補有級調(diào)速的缺陷，有時與定子調(diào)壓調(diào)速

14、或電磁離合器調(diào)速配合使用。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.5 定子繞組改接變極對數(shù)示意圖 a)p=2 b)p=1 c)p=1,項目一 輸送帶變頻器控制,2. 電磁調(diào)速,電磁調(diào)速技術(shù)是通過電磁調(diào)速電機實現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)。電磁調(diào)速電機(又稱滑差電機)由三相異步電機、電磁轉(zhuǎn)差離合器和測速發(fā)電機組成，三相異步電機作為原動機工作。該技術(shù)是傳統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)之一，適用于容量在0.55630kW范圍內(nèi)的風機、水泵或壓縮機。,項目一 輸送帶變頻器控制,電磁離合器調(diào)速是由籠型感應電機和電磁離合器一體化的調(diào)速電機來完成的，把這種調(diào)速電機稱為電磁離合器電機，又稱滑差電機，屬于低效調(diào)速方式。電磁調(diào)速電機的調(diào)速系統(tǒng)，主要

15、由籠型感應電機、渦流式電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵磁電源等三個部分組成（見圖1.6）。,項目一 輸送帶變頻器控制,直流勵磁電源功率較小，通過改變晶閘管的控制角改變直流勵磁電壓的大小來控制勵磁電流。它以籠型電機作為原動機，帶動與其同軸接連的電磁離合器的主動部分，離合器的從動部分與負載同軸連接，主動部分與從動部分沒有機械聯(lián)系，只有磁路相通。,項目一 輸送帶變頻器控制,離合器的主動部分為電樞，從動部分分為磁極，電樞是一杯狀鑄銅體，磁極則由鐵芯和勵磁繞組構(gòu)成，繞組與部分鐵芯固定在機殼上不隨磁極旋轉(zhuǎn)，直流勵磁不必經(jīng)過滑環(huán)而直接由直流電源供電。,項目一 輸送帶變頻器控制,當電機帶動電樞在磁極磁場中旋轉(zhuǎn)時，就會感

16、生渦流，渦流與磁極磁場作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩將使電樞牽動磁極拖動負載同向旋轉(zhuǎn)，通過控制勵磁電流改變磁場強度，使離合器產(chǎn)生大小不同的轉(zhuǎn)矩，從而達到調(diào)速的目的。,項目一 輸送帶變頻器控制,磁離合器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，可無級調(diào)速，維護方便，運行可靠，調(diào)速范圍也比較寬，對電網(wǎng)無干擾，它可以空載啟動，對需要重載啟動的負載可獲得容量效益，提高電機運行負載率。缺點是高速區(qū)調(diào)速特性軟，不能全速運行；低速區(qū)調(diào)速效率比較低。適用于調(diào)速范圍適中的中小容量電機。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.6 電磁調(diào)速示意圖,項目一 輸送帶變頻器控制,3. 串級調(diào)速,串級調(diào)速的典型調(diào)速系統(tǒng)有兩種：一種是電氣串級調(diào)速系統(tǒng)，另一種是電機串

17、級調(diào)速系統(tǒng)。電氣串級調(diào)速電路是由異步機轉(zhuǎn)子一側(cè)的整流器和電網(wǎng)一側(cè)的晶閘管逆變器組成。用改變逆變器的逆變角來調(diào)節(jié)異步機轉(zhuǎn)速，將整流后的直流通過逆變器變換成具有電網(wǎng)頻率的交流，將轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)。,項目一 輸送帶變頻器控制,機串級調(diào)速電路是把轉(zhuǎn)子整流后的直流作為電源接到一臺直流電機的電樞兩端，用調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)節(jié)異步機轉(zhuǎn)速，直流機與異步機同軸相接，將轉(zhuǎn)差功率變?yōu)橹绷髌鞯妮斎牍β逝c異步機一起拖動負載，使轉(zhuǎn)差功率回饋機軸。電機串級調(diào)速的調(diào)速范圍不大，又增加了一臺直流電機，使系統(tǒng)復雜化，應用不多。,項目一 輸送帶變頻器控制,電氣串級調(diào)速系統(tǒng)比較簡單，控制方便，應用比較廣泛。 串級調(diào)速的主要優(yōu)點是調(diào)速效率

18、高，可實現(xiàn)無級調(diào)速，初始投資不大。缺點是對電網(wǎng)干擾大，調(diào)速范圍窄，功率因數(shù)也比較低，與轉(zhuǎn)子串電阻相比，主要是它的效率優(yōu)勢。,項目一 輸送帶變頻器控制,4. 定子調(diào)壓調(diào)速,定子調(diào)壓調(diào)速是用改變定子電壓實現(xiàn)調(diào)速的方法來改變電機的轉(zhuǎn)速，調(diào)度過程中它的轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式損耗在轉(zhuǎn)子繞組中，屬于低效調(diào)速方式。由于電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，改變定子電壓就可以改變電機的機械特性，與某一負載特性相匹配就可以穩(wěn)定在不同的轉(zhuǎn)速上，從而實現(xiàn)調(diào)速功能。,項目一 輸送帶變頻器控制,供電電源的電壓是固定的，它用調(diào)壓器來獲得可調(diào)壓的交流電源。傳統(tǒng)的調(diào)壓器有飽和電抗器式調(diào)壓器、自耦變壓器式調(diào)壓器和感應式調(diào)壓器，主要用于籠

19、型感應電機的減壓啟動，以減少啟動電流。晶閘管是交流調(diào)壓調(diào)速的主要形式，它利用改變定子側(cè)三相反并聯(lián)晶閘管的移相角來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以做到無級調(diào)速。,項目一 輸送帶變頻器控制,調(diào)壓調(diào)速的主要優(yōu)點是控制設備比較簡單，可無級調(diào)速，初始投資低，使用維護比較方便，可以兼作鼠籠機的降壓啟動設備。缺點是調(diào)速效率比較低，低速運行調(diào)速效率更低；調(diào)速范圍窄，只有對風機和泵類工作機械調(diào)速可以獲得較寬的調(diào)速范圍并減少轉(zhuǎn)差損耗；調(diào)速特性比較軟，調(diào)速精度差；對電網(wǎng)干擾也大。適用于調(diào)速范圍要求不寬，較長時間在高速區(qū)運行的中小容量的異步電機。,項目一 輸送帶變頻器控制,5. 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是通過改變繞線型感應電機轉(zhuǎn)

20、子串接附加外接電阻從而改變轉(zhuǎn)子電流使轉(zhuǎn)速改變的方式進行調(diào)速的（見圖1.7）,項目一 輸送帶變頻器控制,為減少電刷的磨損，中等容量以上的繞線型感應電機還設有提刷裝置，當電機啟動時接入外接電阻以減少啟動電流，不需要調(diào)速時移動手柄可提起電刷與集電滑環(huán)脫離接觸，同時使三個集電滑環(huán)彼此短接起來。,項目一 輸送帶變頻器控制,串電阻調(diào)速的優(yōu)點是技術(shù)成熟，控制方法簡單，維護方便，初始投資低，對電網(wǎng)無干擾。缺點是轉(zhuǎn)差損耗大，調(diào)速效率低；調(diào)速特性軟，動態(tài)響應速度慢；外接附加電阻不易做到無級調(diào)速，調(diào)速平滑性差。適合于調(diào)速范圍不太大和調(diào)速特性要求不高的場合。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.7 串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路示意

21、,項目一 輸送帶變頻器控制,6. 變頻調(diào)速,變頻調(diào)速是通過改變異步電動機供電電源的頻率f來實現(xiàn)無級調(diào)速的，其原理如圖1.8所示，電動機采用變頻調(diào)速以后，電動機轉(zhuǎn)軸直接與負載連接，電動機由變頻器供電。,項目一 輸送帶變頻器控制,變頻調(diào)速的關(guān)鍵設備就是變頻器，變頻器是一種將交流電源整流成直流后再逆變成頻率、電壓可變的變流電源的專用裝置，主要由功率模塊、超大規(guī)模專用單片機等構(gòu)成，變頻器能夠根據(jù)轉(zhuǎn)速反饋信號調(diào)節(jié)電動機供電電源的頻率，從而可以實現(xiàn)相當寬頻率范圍內(nèi)的無級調(diào)速。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.8 變頻調(diào)速原理,項目一 輸送帶變頻器控制,7、調(diào)速方式匯總,根據(jù)實際應用效果，交流電機的各種調(diào)速

22、方式的一般性能和特點匯總于表1.1之中。,項目一 輸送帶變頻器控制,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2.3 變頻調(diào)速原理,交流電機不論三相異步電機還是三相同步電機，它們的轉(zhuǎn)速N公式為： N0=60f/p（同步電機） N=N0(1-s)=60f/P(1-s)（異步電機） 式中：f-頻率；p-極對數(shù)；s-轉(zhuǎn)差率（03%或06%）。,項目一 輸送帶變頻器控制,由轉(zhuǎn)速公式可見，只要設法改變?nèi)嘟涣麟姍C的供電率f，就十分方便地改變了電機的轉(zhuǎn)速N。比改變極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s兩個參數(shù)簡單得多，特別是近二十多年來，交流變頻調(diào)速器得到了突飛猛進的發(fā)展，使得三相交流電機變頻調(diào)速成為當前電氣調(diào)速的主流。,項目一 輸送帶

23、變頻器控制,實際上僅僅改變電機的頻率并不能獲得良好的變頻特性。例如：標準設計的三相異步電機，380V，50Hz。如果電壓不變，只改變頻率，會產(chǎn)生什么問題？380V不變，頻率下調(diào)(50Hz)，會使電機氣隙磁通(約等于V/F)飽和；,項目一 輸送帶變頻器控制,反之，380V不變，頻率向上調(diào)(50Hz)，則使磁通減弱。所以，真正應用變頻調(diào)速時，一般需要同時改變電壓和頻率，以保持磁通基本恒定。因此，變頻調(diào)速器又稱為VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)裝置。,項目一 輸送帶變頻器控制,1. 感應電機穩(wěn)態(tài)模型,根據(jù)電機學原理，在下述三個假定條件下（即忽略空間和

24、時間諧波、忽略磁飽和、忽略鐵損），感應電機的穩(wěn)態(tài)模型可以用T型等效電路表示，如圖1.9a所示。,項目一 輸送帶變頻器控制,a) 感應電機T型等效電路,項目一 輸送帶變頻器控制,b) 感應電機簡化等效電路 圖1.9 感應電機等效電路,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.9a中的各參數(shù)定義如下： Rs、Rr定子每相電阻和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻； L1s、L1r定子每相漏感和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感；,項目一 輸送帶變頻器控制,Lm定子每相繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感，即勵磁電感； Us、1定子相電壓和供電角頻率； Is、Ir定子相電流和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子相電流。 忽略勵磁電流，則得到如圖1.9b

25、所示的簡化等效電路。,項目一 輸送帶變頻器控制,因此，電流公式可表示為,項目一 輸送帶變頻器控制,已知感應電機傳遞的電磁功率,項目一 輸送帶變頻器控制,同步機械角速度m1 = 1 / np，則感應電機的電磁轉(zhuǎn)矩為：,項目一 輸送帶變頻器控制,感應電機的每極氣隙磁通為：,項目一 輸送帶變頻器控制,式中：Eg氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值；f1定子頻率；Ns定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；KNs定子基波繞組系數(shù)。忽略定子電阻和漏磁感抗壓降，則認為定子相電壓Us=Eg。,項目一 輸送帶變頻器控制,對Te公式對s求導，并令dTe / ds = 0，可求出對應于最大轉(zhuǎn)矩時的臨界靜差：,項目一 輸送帶變頻器

26、控制,最大轉(zhuǎn)矩為：,項目一 輸送帶變頻器控制,2. 轉(zhuǎn)速開環(huán)的感應電機變壓變頻調(diào)速(VVVF),變壓變頻調(diào)速是改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，同步轉(zhuǎn)速隨頻率而變化，為了達到良好的控制效果，常采用電壓-頻率協(xié)調(diào)控制（即V/f控制），并分為基頻(額定頻率)以下和基頻以上兩種情況。,項目一 輸送帶變頻器控制,（1）基頻以下調(diào)速,以便充分利用電機鐵心，發(fā)揮電機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力，在基頻以下采用恒磁通控制方式，要保持m不變，當頻率f1從額定值fin向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Eg，即采用電動勢頻率比為恒值的控制方式。,項目一 輸送帶變頻器控制,然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子電阻

27、和漏磁感抗壓降，而認為定子相電壓UsEg，則得,項目一 輸送帶變頻器控制,這是恒壓頻比的控制方式，其控制特性如圖1.10所示。 低頻時，Us和Eg都較小，定子電阻和漏磁感抗壓降所占的份量相對較大，可以人為地抬高定子相電壓Us，以便補償定子壓降，稱作低頻補償或轉(zhuǎn)矩提升。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.10 恒壓頻比控制特性,項目一 輸送帶變頻器控制,（2）基頻以上調(diào)速,在基頻以上調(diào)速時，頻率從fiN向上升高，但定子電壓Us卻不可能超過額定電壓USN，只能保持Us=USN不變，這將使磁通與頻率成反比地下降，使得感應電機工作在弱磁狀態(tài)。,項目一 輸送帶變頻器控制,把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制

28、特性畫在一起，如圖1.11所示。如果電機在不同轉(zhuǎn)速時所帶的負載都能使電流達到額定值，即都能在允許溫升下長期運行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化而變化。按照電力拖動原理，在基頻以下，磁通恒定，轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時磁通恒減小，轉(zhuǎn)矩也隨著降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.11 感應電機變壓變頻調(diào)速的控制特性,項目一 輸送帶變頻器控制,3. 恒壓頻比時的機械特性,基頻以下須采用恒壓頻比控制，感應電機的電磁轉(zhuǎn)矩為,項目一 輸送帶變頻器控制,當s很小時，可忽略上式分母中含s各項，則,項目一 輸送帶變頻器控制,由此可以推導出帶負載時的轉(zhuǎn)速降落n

29、為,項目一 輸送帶變頻器控制,由此可見，當Us/1為恒值時，對于同一轉(zhuǎn)矩Te，n基本不變。這就是說，在恒壓頻比的條件下改變頻率1時，機械特性基本上是平行下移，如圖1.12 a所示。將最大轉(zhuǎn)矩改寫為,項目一 輸送帶變頻器控制,可見最大轉(zhuǎn)矩Temax是隨著1的降低而減小的。頻率很低時，Temax很小，電機帶載能力減弱，采用低頻定子壓降補償，適當?shù)靥岣唠妷篣s，可以增強帶載能力。,項目一 輸送帶變頻器控制,a) 感應電機變壓變頻調(diào)速機械特性,項目一 輸送帶變頻器控制,b) 感應電機轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 圖1.12感應電機變壓變頻調(diào)速機械特性及結(jié)構(gòu)原理,項目一 輸送帶變頻器控制,在基頻f1

30、N以上變頻調(diào)速時，電壓UsUsN不變，機械特性方程式可寫成,項目一 輸送帶變頻器控制,而最大轉(zhuǎn)矩表達式可改寫成,項目一 輸送帶變頻器控制,當角頻率1提高時，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機械特性上移，而形狀基本不變。由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢必減弱，導致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速卻升高了，可以認為輸出功率基本不變。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.12b為感應電機轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，一般稱為通用變頻器，被廣泛應用于調(diào)速性能要求不高的場合。為了避免突加給定造成的過流，在頻率給定后設置了給定積分環(huán)節(jié)。由于轉(zhuǎn)速開環(huán)，現(xiàn)場調(diào)試工作量小，使用方便，但轉(zhuǎn)速有靜差，低速性能欠佳。,項目一

31、輸送帶變頻器控制,總之，V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且在低頻時，必須進行轉(zhuǎn)矩補償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2.4變頻器的頻率給定,在使用一臺變頻器的時候，目的是通過改變變頻器的輸出頻率，即改變變頻器驅(qū)動電動機的供電頻率從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵是必須首先向變頻器提供改變頻率的信號，這個信號，就稱之為“頻率給定信號”。所謂頻率給定方

32、式，就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，也就是提供給定信號的方式。,項目一 輸送帶變頻器控制,1、操作器鍵盤給定,操作器鍵盤給定是變頻器最簡單的頻率給定方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的電位器、數(shù)字鍵或上升下降鍵來直接改變變頻器的設定頻率（圖1.13所示）。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.13 操作器鍵盤給定方式,項目一 輸送帶變頻器控制,操作器鍵盤給定的最大優(yōu)點就是簡單、方便、醒目（可選配LED數(shù)碼顯示和中文LCD液晶顯示），同時又兼具監(jiān)視功能，即能夠?qū)⒆冾l器運行時的電流、電壓、實際轉(zhuǎn)速、母線電壓等實時顯示出來。如果選擇鍵盤數(shù)字鍵或上升下降鍵給定，則由于是數(shù)字量給定，精度和分辨率非常高

33、，其中精度可達最高頻率0.01%、分辨率為0.01Hz。,項目一 輸送帶變頻器控制,如果選擇操作器上的電位器給定，則屬于模擬量給定，精度稍低，但由于無需像外置電位器的模擬量輸入那樣另外接線，實用性非常高。變頻器的操作器鍵盤通常可以取下或者另外選配，再通過延長線安置在用戶操作和使用方便的地方。一般情況下，延長線可以在5米以下選用，對于距離較遠則不能簡單地加長延長線，而是必須需要使用遠程操作器鍵盤。,項目一 輸送帶變頻器控制,2、接點信號給定,接點信號給定就是通過變頻器的多功能輸入端子的UP和DOWN接點來改變變頻器的設定頻率值。該接點可以外接按鈕或其他類似于按鈕的開關(guān)信號（如PLC或DCS的繼電

34、器輸出模塊、常規(guī)中間繼電器）。具體接線可見圖1.14。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.14 接點信號給定,項目一 輸送帶變頻器控制,3、模擬量給定,模擬量給定方式即通過變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號（電流或電壓）進行給定，并通過調(diào)節(jié)模擬量的大小來改變變頻器的輸出頻率。模擬量給定中通常采用電流或電壓信號，常見于電位器、儀表、PLC和DCS等控制回路（如圖1.15所示）。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.15 模擬量給定方式,項目一 輸送帶變頻器控制,電流信號一般指020mA或420mA。電壓信號一般指010V、210V、010V、05V、15V、05V等。電流信號在傳輸過程中，不受線路

35、電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應以及感應噪聲等影響，抗干擾能力較電壓信號強。但由于電流信號電路比較復雜，故在距離不遠的情況下，仍以選用電壓給定為模擬量信號居多。,項目一 輸送帶變頻器控制,變頻器通常都會有2個及以上的模擬量端子（或擴展模擬量端子），如圖1.16所示為三菱A500/A700系列變頻器的模擬量輸入端子（端子2、4、1分別為電壓輸入、電流輸入和輔助輸入）。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.16 三菱A500/A700系列變頻器模擬量端子,項目一 輸送帶變頻器控制,有些模擬量端子可以同時輸入電壓和電流信號（但必須通過跳線或短路塊進行區(qū)分），因此對變頻器已經(jīng)選擇好模擬量給定方式后

36、，還必須按照以下步驟進行參數(shù)設置： （1）選擇模擬量給定的輸入通道；,項目一 輸送帶變頻器控制,（2）選擇模擬量給定的電壓或者電流方式及其調(diào)節(jié)范圍，同時設置電壓/電流跳線，注意必須在斷電時進行操作； （3）選擇模擬量端子多個通道之間的組合方式（疊加或者切換）； （4）選擇模擬量端子通道的濾波參數(shù)、增益參數(shù)線性調(diào)整參數(shù)。,項目一 輸送帶變頻器控制,2. 頻率給定曲線,所謂頻率給定曲線，就是指在模擬量給定方式下，變頻器的給定信號P與對應的變頻器輸出頻率f（x）之間的關(guān)系曲線f（x）=f（P）。這里的給定信號P，既可以是電壓信號，也可以是電流信號，其取值范圍在10V或20mA之內(nèi)。,項目一 輸送帶變

37、頻器控制,一般的電動機調(diào)速都是線性關(guān)系，因此頻率給定曲線可以簡單地通過定義首尾兩點的坐標（模擬量，頻率）即可確定該曲線。如圖1.17a所示，定義首坐標為（Pmin，fmin）和尾坐標（Pmax，fmax），可以得到設定頻率與模擬量給定值之間的正比關(guān)系。,項目一 輸送帶變頻器控制,如果在某些變頻器運行工況需要頻率與模擬量給定成反比關(guān)系的話，也可以定義首坐標為（Pmin，fmax）和尾坐標（Pmax，fmin），如圖1.17b。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.17 頻率給定曲線 a)正比關(guān)系 b)反比關(guān)系,項目一 輸送帶變頻器控制,這里必須注意以下幾點：（1）如果根據(jù)頻率給定曲線計算出來的設定頻

38、率如果超出頻率上下限范圍的話，只能取頻率上下值，因此，頻率上下限值優(yōu)先考慮。（2）在一些變頻器參數(shù)定義中，模擬量給定信號P或設定頻率f是采用百分比賦值，其百分比的定義為模擬量給定百分比P%=P/Pmax 100 和設定頻率百分比ff/fmax 100。（3）在一些變頻器參數(shù)定義中，頻率給定曲線不是直接描述出來，而是通過最大頻率、偏置頻率和頻率增益表達。,項目一 輸送帶變頻器控制,3. 模擬量給定的濾波和增益參數(shù),模擬量的濾波是為了保證變頻器獲得的電壓或電流信號能真實地反映實際值，消除干擾信號對頻率給定信號的影響。濾波的工作原理是數(shù)字信號處理，即數(shù)字濾波。濾波時間常數(shù)就是特指模擬量給定信號上升至

39、穩(wěn)定值的63所需要的時間（單位為秒）。,項目一 輸送帶變頻器控制,濾波時間的長短必須根據(jù)不同的數(shù)學模型和工況進行設置，濾波時間太短，當變頻器顯示“給定頻率”時有可能不夠穩(wěn)定而呈閃爍狀；濾波時間太長，當調(diào)節(jié)給定信號時，給定頻率跟隨給定信號的響應速度會降低。一般而言，出于對抗干擾能力的考慮，需要增加濾波時間常數(shù)；處于對響應速度快的考慮，需要降低濾波時間常數(shù)。,項目一 輸送帶變頻器控制,模擬量通道的增益參數(shù)與上面的頻率增益不一樣，后者主要是為定義頻率給定曲線的坐標值，前者則是在頻率給定曲線既定的前提下，降低或者提高模擬量通道的電壓值或者電流值。,項目一 輸送帶變頻器控制,4. 模擬量給定的正反轉(zhuǎn)控制

40、,一般情況下，變頻器的正反轉(zhuǎn)功能都可以通過正轉(zhuǎn)命令端子或反轉(zhuǎn)命令端子來實現(xiàn)。在模擬量給定方式下，還可以通過模擬量的正負值來控制電動機的正反轉(zhuǎn)，即正信號（010V）時電動機正轉(zhuǎn)、負信號（10V0）時電動機反轉(zhuǎn)。如圖1.18所示，10V對應的頻率值為fmax，10V對應的頻率值為fmax。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.18 模擬量的正反轉(zhuǎn)控制和死區(qū)功能,項目一 輸送帶變頻器控制,在用模擬量控制正反轉(zhuǎn)時，零界點即0V時應該為0Hz，但實際上真正的0Hz很難做到，且頻率值很不穩(wěn)定，在頻率0Hz附近時，常常出現(xiàn)正轉(zhuǎn)命令和反轉(zhuǎn)命令共存的現(xiàn)象，并呈“反反復復”狀。為了克服這個問題，預防反復切換現(xiàn)象，就定

41、義在零速附近為死區(qū)，如圖1.18所示。,項目一 輸送帶變頻器控制,對于死區(qū)，不同類型的變頻器定義都會有所不同。一般有以下兩種：（1）線段型。如圖1.27中所示，如定義（1V，1V）為死區(qū)，則模擬量信號在（1V，1V）范圍時按零輸入處理，（1V，10V）對應（0Hz，最大頻率），（1V，10V）對應（0Hz，負的最大頻率）。（2）滯環(huán)回線型。在變頻器的輸出頻率定義一個頻率死區(qū)（fdead，fdead），這樣一來配合著電壓死區(qū)（Udead，Udead）就圍成了滯環(huán)回線。,項目一 輸送帶變頻器控制,模擬量的正反轉(zhuǎn)控制功能還有一種就是在模擬量非雙極性功能的情況下（也就是說電壓不為負的單極性模擬量）也可

42、以實現(xiàn)，即定義在給定信號中間的任意值作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的零界點（相當于原點），高于原點以上的為正轉(zhuǎn)，低于原點以下的為反轉(zhuǎn)。同理，也可以相應設置死區(qū)功能，實現(xiàn)死區(qū)跳躍。,項目一 輸送帶變頻器控制,但是，在這種情況下，卻存在一個特殊的問題，即萬一給定信號因電路接觸問題或其他原因而丟失，則變頻器的輸入端得到的信號為0V，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的最大頻率，電動機將從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)。十分明顯，在生產(chǎn)過程中，這種情況的出項將是十分有害的，甚至有可能損壞生產(chǎn)機械。對此，變頻器設置了一個有效的“零”功能。就是說，讓變頻器的實際最小給定信號不等于0，而當給定信號等于0時，變頻器的輸出頻率則自動降至0速

43、。,項目一 輸送帶變頻器控制,4、脈沖給定,脈沖給定方式即通過變頻器的特定的高速開關(guān)端子從外部輸入脈沖序列信號進行頻率給定，并通過調(diào)節(jié)脈沖頻率來改變變頻器的輸出頻率。,項目一 輸送帶變頻器控制,5、通訊給定,通訊給定方式就是指上位機通過通訊口按照特定的通訊協(xié)議、特定的通訊介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冾l器以改變變頻器設定頻率的方式。上位機一般指計算機（或工控機）、PLC、DCS、人機界面等主控制設備，如圖1.19所示。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.19 通訊給定方式,項目一 輸送帶變頻器控制,上位機和變頻器之間傳輸數(shù)據(jù)的方式主要有兩種：（1）串行方式。它每次只傳送二進制的一位，主要優(yōu)點是連線少，一般

44、只有2根或3根，缺點是傳送速度較低；(2)并行方式。它每次可傳送一個完整的字符，傳送速度快，但所需的連線較多，一般需要8根或16根，成本相應就高了許多。由于上位機與變頻器之間的距離一般不會太遠，對傳輸速度的要求也不是很高，因此在通常情況下都采用串行傳輸方式。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2.5變頻器的運轉(zhuǎn)指令,變頻器的運轉(zhuǎn)指令方式是指如何控制變頻器的基本運行功能，這些功能包括啟動、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、正向點動與反向點動、復位等。與變頻器的頻率給定方式一樣，變頻器的運轉(zhuǎn)指令方式也有操作器鍵盤控制、端子控制和通訊控制三種。這些運轉(zhuǎn)指令方式必須按照實際的需要進行選擇設置，同時也可以根據(jù)功能進行相互之

45、間的方式切換。,項目一 輸送帶變頻器控制,1、操作器鍵盤控制,操作器鍵盤控制是變頻器最簡單的運轉(zhuǎn)指令方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的運行鍵、停止鍵、點動鍵和復位鍵來直接控制變頻器的運轉(zhuǎn)。在操作器鍵盤控制下，變頻器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)可以通過正反轉(zhuǎn)鍵切換和選擇。圖1.20所示為三菱FR-DU04操作器鍵盤控制。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.20 三菱操作器鍵盤控制,項目一 輸送帶變頻器控制,如果鍵盤定義的正轉(zhuǎn)方向與實際電動機的正轉(zhuǎn)方向（或設備的前行方向）相反時，可以通過修改相關(guān)的參數(shù)來更正，如有些變頻器參數(shù)定義是“正轉(zhuǎn)有效”或“反轉(zhuǎn)有效”，有些變頻器參數(shù)定義則是“與命令方向相同”或“與命令方

46、向相反”。對于某些生產(chǎn)設備是不允許反轉(zhuǎn)的，如泵類負載，變頻器則專門設置了禁止電動機反轉(zhuǎn)的功能參數(shù)。,項目一 輸送帶變頻器控制,2、端子控制,1）正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn) 端子控制是變頻器的運轉(zhuǎn)指令通過其外接輸入端子從外部輸入開關(guān)信號（或電平信號）來進行控制的方式。這時這些由按鈕、選擇開關(guān)、繼電器、PLC或DCS的繼電器模塊就替代了操作器鍵盤上的運行鍵、停止鍵、點動鍵和復位鍵，可以在遠距離來控制變頻器的運轉(zhuǎn)。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.21 端子控制原理,項目一 輸送帶變頻器控制,在圖1.21中，正轉(zhuǎn)FWD、反轉(zhuǎn)REV、點動JOG、復位RESET、使能ENABLE在實際變頻器的端子中有三種具體表現(xiàn)形式：

47、 上述幾個功能都是由專用的端子組成，即每個端子固定為一種功能。在實際接線中，非常簡單，不會造成誤解，這在早期的變頻器中較為普遍。,項目一 輸送帶變頻器控制,上述幾個功能都是由通用的多功能端子組成，即每個端子都不固定，可以通過定義多功能端子的具體內(nèi)容來實現(xiàn)。在實際接線中，非常靈活，可以大量節(jié)省端子空間。目前的小型變頻器都有這個趨向，如艾默生TD900變頻器。,項目一 輸送帶變頻器控制,上述幾個功能除正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能由專用固定端子實現(xiàn)，其余如點動、復位、使能融合在多功能端子中來實現(xiàn)。在實際接線中，能充分考慮到靈活性和簡單性于一體。現(xiàn)在大部分主流變頻器都采用這種方式。 由變頻器拖動的電動機負載在實現(xiàn)正

48、轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能非常簡單，只需改變控制回路（或激活正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）即可，而無須改變主回路。,項目一 輸送帶變頻器控制,常見的正反轉(zhuǎn)控制有兩種方法，如圖1.16所示。FWD代表正轉(zhuǎn)端子，REV代表反轉(zhuǎn)端子，K1、K2代表正反轉(zhuǎn)控制的接點信號（“0”表示斷開、“1”表示吸合）。圖1.22a的方法中，接通FWD和REV的其中一個就能正反轉(zhuǎn)控制，即FWD接通后正轉(zhuǎn)、REV接通后反轉(zhuǎn)，若兩者都接通或都不接通，則表示停機。圖1.22b的方法中，接通FWD才能正反轉(zhuǎn)控制，即REV不接通表示正轉(zhuǎn)、REV接通表示反轉(zhuǎn)，若FWD不接通，則表示停機。,項目一 輸送帶變頻器控制,常見的正反轉(zhuǎn)控制有兩種方法，如圖1.16所示。

49、FWD代表正轉(zhuǎn)端子，REV代表反轉(zhuǎn)端子，K1、K2代表正反轉(zhuǎn)控制的接點信號（“0”表示斷開、“1”表示吸合）。圖1.22a的方法中，接通FWD和REV的其中一個就能正反轉(zhuǎn)控制，即FWD接通后正轉(zhuǎn)、REV接通后反轉(zhuǎn)，若兩者都接通或都不接通，則表示停機。圖1.22b的方法中，接通FWD才能正反轉(zhuǎn)控制，即REV不接通表示正轉(zhuǎn)、REV接通表示反轉(zhuǎn)，若FWD不接通，則表示停機。,項目一 輸送帶變頻器控制,a)控制方法一,項目一 輸送帶變頻器控制,b)控制方法二,圖1.22 正反轉(zhuǎn)控制原理,項目一 輸送帶變頻器控制,這兩種方法在不同的變頻器里有些只能選擇其中的一種，有些可以通過功能設置來選擇任意一種。但是

50、如變頻器定義為“反轉(zhuǎn)禁止”時，則反轉(zhuǎn)端子無效。 變頻器由正向運裝過渡到反向運轉(zhuǎn)，或者由反向運轉(zhuǎn)過渡到正向運轉(zhuǎn)的過程中，中間都有輸出零頻的階段，在這個階段中，設置一個等待時間，即稱為“正反轉(zhuǎn)死區(qū)時間”，如圖1.23所示,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.23 正反轉(zhuǎn)死區(qū)時間,項目一 輸送帶變頻器控制,2）二線制和三線制控制模式,所謂三線制控制，就是模仿普通的接觸器控制電路模式，當按下常開按鈕SB2時，電動機正轉(zhuǎn)啟動，由于X多功能端子自定義為保持信號（或自鎖信號）功能，松開SB2，電動機的運行狀態(tài)將能繼續(xù)保持下去；當按下常閉按鈕SB1時，X與COM之間的聯(lián)系被切斷，自鎖解除，電動機停止運行。如要選擇

51、反轉(zhuǎn)控制，只需將K吸合，即REV功能作用（反轉(zhuǎn)）。,項目一 輸送帶變頻器控制,三線制控制模式的“三線”是指自鎖控制時需要將控制線接入到三個輸入端子，與此相對應的就是以上講述的“二線制”控制模式。 三線制控制模式共有兩種類型，如圖1.24a和圖1.24b。兩者的唯一區(qū)別是右邊一種可以接收脈沖控制，即用脈沖的上升沿來替代SB2（啟動），下降沿來替代SB1（停止）。在脈沖控制中，要求SB1和SB2的指令脈沖能夠保持時間達50ms以上，否則為不動作。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.24 三線制端子控制 a)控制方法一 b)控制方法二,項目一 輸送帶變頻器控制,3）點動,端子控制的點動命令將比鍵盤更簡

52、單，它只要在變頻器運行的情況下（無論正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)），都能設置單獨的兩個端子來實現(xiàn)正向點動和反向點動，其點動運行頻率、點動間隔時間以及點動加減速時間跟鍵盤控制和通訊控制方式下相同，均可在參數(shù)內(nèi)設置。,項目一 輸送帶變頻器控制,3、通訊控制,通訊控制的方式與通訊給定的方式相同，在不增加線路的情況下，只需對上位機給變頻器的傳輸數(shù)據(jù)改一下即可對變頻器進行正反轉(zhuǎn)、點動、故障復位等控制。,項目一 輸送帶變頻器控制,1.2.6交直交變頻器的基本構(gòu)造,交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合、機電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率轉(zhuǎn)換和弱電

53、控制兩大部分。,項目一 輸送帶變頻器控制,前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應用技術(shù)問題，后者要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開發(fā)問題，在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術(shù)。 通用變頻器，一般都是采用交直交的方式組成，并由以下二部分組成（其基本構(gòu)成造如圖1.19所示）：,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.25 通用變頻器的基本構(gòu)造,項目一 輸送帶變頻器控制,1. 主回路,通用變頻器的主回路包括整流部分、直流環(huán)節(jié)、逆變部分、制動或回饋環(huán)節(jié)等部分。 （1）整流部分：通常又被稱為電網(wǎng)側(cè)變流部分，是把三相或單相交流電整流成直流電。常見的低壓整流部分是由二極管構(gòu)成的

54、不可控三相橋式電路或由晶閘管構(gòu)成的三相可控橋式電路。而對中壓大容量的整流部分則采用多重化12脈沖以上的變流器。,項目一 輸送帶變頻器控制,（2）直流環(huán)節(jié)：由于逆變器的負載是異步電機，屬于感性負載，因此在中間直流部分與電機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量的交換一般都需要中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件（如電容或電感）來緩沖。 （3）逆變部分：通常又被稱為負載側(cè)變流部分，它通過不同的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)逆變元件的規(guī)律性關(guān)斷和導通，從而得到任意頻率的三相交流電輸出。常見的逆變部分是由六個半導體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。,項目一 輸送帶變頻器控制,其半導體器件一般采用IGBT來作用，如圖1.26所示。IG

55、BT是GTR與MOSFET組成的達林頓結(jié)構(gòu)，一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管，RN為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。IGBT的驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同，是一個場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。,項目一 輸送帶變頻器控制,導通：uGE大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。 導通壓降：電導調(diào)制效應使電阻RN減小，使通態(tài)壓降小。 關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。 優(yōu)點：高輸入阻抗；電壓控制、驅(qū)動功率??；開關(guān)頻率高；飽和壓降低；電壓、電流容量較大，安全工作頻率寬。,項

56、目一 輸送帶變頻器控制,圖1.26 IGBT原理,項目一 輸送帶變頻器控制,（4）制動或回饋環(huán)節(jié)：由于制動形成的再生能量在電機側(cè)容易聚集到變頻器的直流環(huán)節(jié)形成直流母線電壓的泵升，需及時通過制動環(huán)節(jié)將能量以熱能形式釋放或者通過回饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換到交流電網(wǎng)中去。,項目一 輸送帶變頻器控制,制動環(huán)節(jié)在不同的變頻器中有不同的實現(xiàn)方式，通常小功率變頻器都內(nèi)置制動環(huán)節(jié)，即內(nèi)置制動單元，有時還內(nèi)置短時工作制的標配制動電阻；中功率段的變頻器可以內(nèi)置制動環(huán)節(jié)，但屬于標配或選配需根據(jù)不同品牌變頻器的選型手冊而定；大功率段的變頻器其制動環(huán)節(jié)大多為外置。至于回饋環(huán)節(jié)，則大多屬于變頻器的外置回路。,項目一 輸送帶變頻器控制,

57、2. 控制回路,控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測傳感電路、控制信號的輸入輸出電路、驅(qū)動電路和保護電路組成。 現(xiàn)在以某通用變頻器為例來介紹控制回路（如圖1.27所示），它包括以下幾個部分：,項目一 輸送帶變頻器控制,（1）開關(guān)電源 變頻器的輔助電源采用開關(guān)電源，具有體積小、效率高等優(yōu)點。電源輸入為變頻器主回路直流母線電壓或?qū)⒔涣?80V整流。通過脈沖變壓器的隔離變換和變壓器副邊的整流濾波可得到多路輸出直流電壓。其中+15V 、-15V 、+5V 共地， 15V 給電流傳感器、運放等模擬電路供電，+5V給DSP及外圍數(shù)字電路供電。相互隔離的四組或六組+15V電源給IPM驅(qū)動電路供電。+2

58、4V為繼電器、直流風機供電。,項目一 輸送帶變頻器控制,（2）DSP（數(shù)字信號處理器） TD系列變頻器采用的DSP為TMS320F240，主要完成電流、電壓、溫度采樣、六路PWM輸出，各種故障報警輸入，電流電壓頻率設定信號輸入，還完成電機控制算法的運算等功能。,項目一 輸送帶變頻器控制,（3）輸入輸出端子 變頻器控制電路輸入輸出端子包括： 輸入多功能選擇端子、正反轉(zhuǎn)端子、復位端子等； 繼電器輸出端子、開路集電極輸出多功能端子等；,項目一 輸送帶變頻器控制,模擬量輸入端子，包括外接模擬量信號用的電源（12V、10V或5V）及模擬電壓量頻率設定輸入和模擬電流量頻率設定輸入。 模擬量輸出端子，包括輸

59、出頻率模擬量和輸出電流模擬量等，用戶可以選擇01mA 直流電流表或010V的直流電壓表，顯示輸出頻率和輸出電流，當然也可以通過功能碼參數(shù)進行選擇輸出信號。,項目一 輸送帶變頻器控制,（4）SCI口 TMS320F240支持標準的異步串口通訊，通訊波特率可達625kbps。具有多機通訊功能，通過一臺上位機可實現(xiàn)多臺變頻器的遠程控制和運行狀態(tài)監(jiān)視功能。 （5）操作面板部分 DSP通過SPI口，與操作面板上相連，完成按鍵信號的輸入、顯示數(shù)據(jù)輸出等功能。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.27 通用變頻器控制回路圖,項目一 輸送帶變頻器控制,1.3 技能訓練：三菱A700變頻器的初步認識,項目一 輸送帶變頻器控制,1.3.1三菱A700變頻器的認識,從包裝箱取出1.5KW三菱變頻器A700（如圖1.28所示），檢查正面蓋板的容量銘牌和機身側(cè)面的定額銘牌，確認變頻器型號，產(chǎn)品是否與定貨單相符，機器是否有損壞。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.28 三菱A700變頻器外觀,項目一 輸送帶變頻器控制,通過了解三菱A700變頻器的銘牌并進行變頻器的拆裝的具體步驟如下： 第一步，觀察三菱A700變頻器的銘牌（如圖1.29所示），并從銘牌中理解三菱變頻器的命名規(guī)則（如圖1.30所示）。,項目一 輸送帶變頻器控制,圖1.29 三菱A700變頻器銘牌,項目一 輸送帶變頻器控制,