安川变频器技术控制解析

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1、变频控制技术 刘飞 2011.1.12 o工作原理 o基本操作 o简易程序模式 o自学习模式 o高级程序模式基本曲线设定 o高级程序模式S形曲线设定 o高级程序模式多段速设定 任务、 变频器的认识与基本操作 变频器是什么？ 将商用交流电源通过整流回路变换成直流， 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频率可调节的交流电， 将变换后的直流经过逆变回路变换成电压、频 率可调节的交流电， 利用交流异步三相电动机的转速与频率成正比的特点，通过改变电源的频率和幅度以达到改变电机转速的目的。 变频器的基本构成 整流部分 商用电源 逆变部分 平 波 电 容 马达 变频器的电压波形变化 整流逆变 直流电压电源

2、电压输出电压输出电压的平均值 是正弦波 正弦波（脉宽调制）控制方式 u 变频器基本构成图 马达 电 源 驱动回路保护回路 控制回路 防冲击回路 （逆变回路） DC/DC电源变换回路 MDB（整流回路）MDB（整流回路） 平波电容 制动回路 操 作 面 板 变频器的控制对象三相异步电动机 三相异步电动机主要由定子、转子、转轴组成， 当在定子绕组上加上三相交流电压时，将会产生一 个旋转磁场，该旋转磁场的速度由加在定子绕组上 的三相交流电压的频率所决定。位于该磁场中的转 子绕组，将切割旋转磁场的磁力线，根据电磁感应 原理，在转子绕组中将产生感应电动势和感应电流 ，感应电流与旋转磁场的磁通互相作用而产

3、生电磁 力，即转矩。转子及转轴将沿着与旋转磁场相同的 方向旋转。任意改变三相定子绕组的两个电压相位 ，即可使磁场旋转的方向发生改变，电动机的转向 也将随之变化，即可逆控制。 旋转磁场的转速称为同步转速，同步转速是根据 电动机的极数和电源频率来决定的。由于需要有转 矩输出，电动机的实际转速总是落后于同步转速， 它们之间的差值称为转差率。 （ ） / min ： 马达的转速 （r/min） ： 频率 （Hz） ： 马达的极数 （P） ： 马达的转差率 可变速运转的原理 异步电动机的速度转矩特性 0 速度 N 转矩 T 额定转矩 启动转矩 同步转速 0（s=0） 实际转速 （s=1） 最大转矩 动作

4、领域 电动机区 （正力矩） 发电机区 （负力矩） 1 转差 【 例 ： 、 】 同步转速 0 0 （） （r/min） 转差率的速度 （） （r/min） 转差率 0 0 0 ： 同步转速 ：实际转速 为什么使用变频器会节省能源？ 风机、泵等需要控制流量（风量）的场合，采用变频器控制或挡板控制，其消耗的电力和流量 （风量）的关系如右下图。 流量（风量）小的场合，变频器的节电的效果特别明显。 变频器和挡板控制节能效果实例 例：事物所中央空调系统的运行流量：小时、 ：小时。合計小时年、 马达：台 采用挡板控制的场合所需的电力 （15kW91%2000小时）（15kW76%2000小时） 50,10

5、0kWh 風量風量 使用变频器来控制马达转速时，所消耗的电力 （15kW61%2000小时）（15kW22%2000小时） 24,900kWh 風量風量 一年间所节省的能源 50,100kWh24,900kWh25,200kWh/年 50%100% 50% 100% 80%10%0 0 节能效果 61 91 76 22 变频器控制 挡板控制 所需电力（） 风量流量（） 外 部 接 线 主电路接线 相互接线 数 字 操 作 器 使 用 数字操作器使用 数 字 操 作 器 使 用 变频器操作模式的种类 操作模式的切换 oMenu键切换 各模式 oEnter键进行 模式选择及设 置确定 o箭头按键更

6、改 参数 oESC退出 A 参数： 环环境设设定 A1：环环境设设定 A2：用户户参数 B参数： 应应用程序 B1：运行模式; B2：直流制动动 B3： B4; B6; B7; B8 C 参数： 调调整 C1：加减速时间时间 C2: S形加减速时间时间 C3: 滑差补偿补偿 C4：转转矩补偿补偿 C5：速度控制 C6：载载波频频率 D参数： 指令参数 D1：频频率指令 D6：励磁控制 E 参数： 电电机参数 E1: V/F特性 E2：电电机参数 E5：PM电电机参数 F 参数： 选购选购 件 F1： PG卡 F4: 模拟拟量监视监视 卡 F5: 数字式输输出卡 F6: 通信选购选购 卡 参 数

7、 值 意 义 H 参数： 端子功能选择选择 H1：多功能接点输输入 H2：多功能接点输输出 H3：模拟拟量输输入 H5：MenoBUS通信 L参数： 保护护功能参数 L1：电电机保护护功能 L2：瞬时时停电处电处 理 L3 防失速功能 L4 频频率检检出 L5：故障重试试 L6：L7：L8： N参数：特殊调调 整 N2； N5； N8； N9 O参数：操作 器/监视监视 器 O1：显显示设设定/选择选择 O2：多功能选择选择 O3：拷贝贝功能 S参数：电电梯 功能参数 S1; S2; S3 T参数：自学 习习 T1:异步电电机 T2：永磁电电机 U参数：监视监视 参 数 值 意 义 o基本操作

8、 nMenu键切换各模式 nEnter键进行模式选择及设置确定 n箭头按键更改参数 nESC退出 o简易程序模式 nA参数，C参数，E参数等最基本的几个参数 任务一 变频器的认识与基本操 作 o高级程序模式基本曲线设定 nB1参数、C1参数、D1参数、E1、E2参数 o高级程序模式S形曲线设定 n基本曲线设置，加C2 *设置完毕后，按MENU切换到驱动模式，并按 ENTER进入驱动模式，再选择正反转启动。 任务二 变频器的高级程序模式操作 o1、初始化： nA1-03=2220 o2、操作器操作： nb1-01及b1-02=0 o3、加减速时间： nC1-01、 C1-02 o4、输出频率：D

9、1-01=50 o5、速度优先选择：高速优先D1-18=0 d1-09 oE2参数：电机参数（可自学习） n鉴于实训室电机容量小 nE2-01/ E2-03，取最小值 nE2-11按电机实际设置 n禁止检出”缺相”:L8-07=0 o高级程序模式 基本曲线设定 nB1参数、 nC1参数、 nD1参数、 nE1、E2参数 频率 时间 Fmax最大输出频率 加速时间C1-01减速时间C1-02 任务二 变频器的高级程序模式操作 任务二 变频器的高级程序模式操作 o1、初始化：A1-03=2220 o2、操作器操作：b1-01及b1-02=0 o3、加减速时间： C1-01、 C1-02,加C2参数

10、设置 o4、输出频率：D1-01=50 o5、速度优先选择：高速优先D1-18=0 o高级程序模式 S形曲线设定 n基本曲线设置 ，加C2 oE2参数：电机参数（可自学习） n鉴于实训室电机容量小 E2-01/ E2-03，取最小值 nE2-11按电机实际设置 禁止检出”缺相”:L8-07=0 o校验模式 n按menu切换到校验模式 n按enter进入校验模式 n按方向键，查看被更改过的参数 进行与出厂设定值不同的参数的读取设定 任务三 变频器的校验模式 o自学习模式 n填好基本的已知的电机参数，让变频器“学习”未 知的电机参数。学习结果自动更新到E2参数。 任务四 变频器的自学习模式 1.加

11、速和启动 o1）、加速时间 n工作频率从0Hz上升到设定频率所需的时间 n加速时间的设定需兼顾 生产效率和系统启动的平稳性 o2）、加速模式 n线性：简单，常用 nS形： 平稳，传送带、电梯等 n半S形： 设定适合的启动频率和加速时间，和解决 启动电流大和机械冲击问题 o3）、启动频率fs n电机启动时的频率 n加大fs可加大启动转矩，同时也会增大启动电流 o4）、启动前直流制动 n防止因电动机启动前，转速不为0，而引起电机过 电流 1.加速和启动 o若系统关系大，而频率下降太快，电动机将处于强烈的再 生制动状态，从而引起过电流和过电压。 o1）减速的时间和方式（与加速相似） n减速时间： 输

12、出频率减至0所需的时间 系统惯性越大，减速时间越长 n减速方式：线性、S形、半S形 o2）直流制动 n惯性大的系统，在低速时易出现停不住的爬行现象 n需制动：通入直流电，产生制动转矩 n需考虑：制动强度、制动时间、制动起始频率 2.减速和制动 o3）变频停机方式 n减速停机：预置减速频率和时间，电机处于再生制 动状态 n自由停机：变频器停止输出，惯性停机 n变频器在低频状态下短暂运行后再降为0停机： 消除爬行 2.减速和制动 o1、参数初始化 n通过设置，使变频器参数恢复出厂值：参数初始化 o2、电动机参数自动检测： n参数自学习：电动机的定子/转子电阻，电感等 o3、自动电压调整 n消除输入

13、电压波动的影响 三、其他功能参数 o4、电机热过载保护 n电子热保护：由微处理器计算控制 n热敏电阻PTC保护 o5、转矩特性 nU/F曲线选择 n转矩提升 o6、再启动： n瞬间停电再启动：停电时间不超2S时，自动重启动 n故障跳闸后重合闸：避免干扰引起的误动作跳闸 通常间隔010S,最多重合闸10次 三、其他功能参数 概括 从启动频率启动 变频器输出由0直接变化为启动频率对应的交流电压，而后 在此基础上按照加速曲线逐步提高输出频率和输出电压直到设定 频率到达。 注：启动频率不宜过大，否则会造成启动冲击或过流 先制动后从启动频率再启动 变频器先给电机通脉冲直流，使电机保持在停止状态，然 后再

14、按照从启动频率方式直接启动。 注：一般应用在负载初始状态不确定的场合 转速跟踪启动 直接将正在自由旋转的电机或负载由当前速度驱动到预定速度 注：非常适用于水泵的工频变频切换或重要设备的异常停机后的 快速恢复 启动方式 停车方式 u减速停车 变频器按设定的减速时间和曲线逐渐减小输出频率， 降到0后停机 注：这种方式最常用，当直流母线电压过高时会自动启动能 耗制动，此时需配置制动单元 u自由停车 变频器接到停止命令后，立刻中止输出，负载依惯性停车 注：变频器故障时的停车方式就是自由停车 u减速直流制动停车 变频器接到停止命令后，按照设定曲线逐渐减少输出频率 ，当到达某一预设频率，即开始直流制动（通

15、脉冲直流）停车， 防止电机爬行 注：对于大惯量负载或有定位要求的场合非常适用 变频器基础知识变频器分类 按变换变换 方法分 交直交 （广泛使用） 电压电压 型（储储能环节为电环节为电 解电电容） 电电流型(储储能环节为电环节为电 抗器） 交交无储储能环节环节 （调频调频 范围围窄） 控制算 法 通用型内置V/F控制方式，简单简单 ，性能一般 高性能专专用 型 内置矢量控制方式，复杂杂，高性能 按供电电 电电源分 低压压220V/1PH、220V/3PH、380V/3PH 高压压3000、6000、10000V/3PH 变频器基础知识控制算法 交流调速的控制核心是： 只有保持电机磁通恒定才能保证电机出力，才能获得理想的调速效果 V/F控制简单实用，性能一般，使用最为广泛 l只要保证输出电压和输出频率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例: 对于380V 50Hz电机，当运行频率为40HZ时，要保持V/F 恒定，则 40HZ时电机的供电电压:380（40/50)304V l低频时，定子阻抗压降会