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1、安川变频器G7培训片 培训提纲 一、变频器的基本原理 1、异步电动机的调速原理 2、交流电机弱磁调速的概念 3、V/F矢量控制调速方式 二、安川变频器的结构形 1 、 一般变频器的基本构成与功能 2 、安川变频器主回路及控制回路构成 3 、 维修注意事项 4 、参数设置说明（参见用户后册） 5、 常见故障分析及处理 6 、维修与保养 一变频器的基本原理 1、异步电动机的调速原理 异步电机的轴转速为： n=60f1(1- S)/p f1 -定子频率 S -异步电动机转差率 p -磁极对数 可见，改变电动机定子侧供电电源频率，即可改变其同步转速，实现级调速 的目 的。 异步电机调速时，希望尽量保持
2、主磁通m不变： 1）磁通太弱，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩小，电机负 载能力下降。 2）磁通太强，则铁芯处于过励磁状态，励磁电流过大，限制了定子电流的 负载分量，电机负载能力下降。主磁通也即气隙磁通是由定子、转子合成磁势 产生的，保持磁通恒定的方法： 三相异步电动机定子每相电动势的有效值为： E1=4.44 f1N1 m m一定子相绕组有效砸数 m每极磁通量Wb 可见，m是由E和F共同决定的，对E和F进行适当的控制，就可以使m保 持最值不变. 2交流电动机弱磁调速的概念 1）基频以下的恒磁通变频调速 由上节分析可知，基频（电机额定频率）以下调速时，为保证电机负 载能力，应尽量保持
3、主磁通m不变，这就要求在降低供电电源频率f的同 时，也应降低感应电动势E，使E/F等于常数，这种恒磁通控制属于恒转 矩控制方式。 由于感应电动势均力敌E1难于检测和直接控制，且当E和F值较高时， 定子漏阻抗压降相对较小，可近似认为E/fv/f。因此，按恒定比例控制 v/f，即可以达到恒磁通目的。 2）基频以上的弱磁调速 由于v受电机额定电压限制不能继续升高，只能通过减小来获得基频以 上的调速特性，这种定子电压不变，而减小m的调速区段称为弱磁调速 ，也叫恒功率调速。此时随着速度的不断升高，电机输出转矩是在逐渐 减小的。 3)特性曲线 3V/f、矢量控制调速原理 1）V/f控制基本实现方法 PWM
4、脉冲宽度调制方法（Pulse width Modulation） 利用参考电压U与载频三角波U互相比较，来决定主功率器件的导通时间，实现调 压。脉冲宽度调制是利用相当于基波分量的信号波对三角载波进行调制，达到调 节输出脉冲度的一种方法。 2) V/f控制方式的缺点 在低频时，由于V较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不在能忽略。 当转矩增大到最大值以后，特性就向下弯了。 最大转矩随着f的降低而减少。 尽管可以采取低频补偿措施，但通常认为V/F控制的下限频率应不小于0.3HZ. 3)矢量控制 由于V/F控制是基于异步电动机的静态数学模型，因此，其动态指标不高，对于 轧钢、造纸等行业，还需要高品质动
5、态指标的控制方式。 矢量控制是根据交流电动机的动态数字模型，利用坐标变换手段，将电机的定子 电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，通过对一次定子电流的大小、频率及 相位进行适当的控制，可实现矢量分解及控制。 4）IGBT功率器件的迅速发展 IGBT由于其开关损耗低，可使载波频率大幅度提高到20K左右。使电 机电流更趋于正弦波，大大减小转矩脉动和电机内部因脉动而造成的损 耗。 IGBT为压控器件，门极触发功率很小，使驱动回路简单及体积小。由 于开关频率高，di/dt、dv/dt、通态电阻、阻断电流（漏电流）等内部参 数差异小，容易实现并联扩容。 5）四种控制模式的特点 控制模式v/f控制带PG
6、v/f控制开环矢量控制闭环 矢量控制 控制模式电压 /频率控制 （Open loop） 电压 /频率控制 带速度补偿 电流矢量不带 PG控制 电流矢量带PG控 制 速度检出器不要要（PG）不要要（PG） 速度检出器 Option 不要PG-A2， PG- D2 不要PG-B2， PG-X2 速度控制范围1：401：401：10001：1000 启动转 矩150%/3HZ150%/3HZ150%/1HZ150%/0/min 速度控制精度2%3%0.3%0.2%0.2% 转矩控制不可 不可不可不可 适用用途同时驱动 多台 电机，电机参 数不知道，不 能做Autotuning 机械侧已安装 PG 需
7、多种调速的 场合 简易伺服驱动 ， 高精度速度控制 ，转矩控制 二、安川变频器的结构形式 1一般变频器的基本构成与功能 （1）主回路 给异步电动机提供调频调压电源的电力变换部分，称为主回路。 a.整流器 把工频电源变换为直流电源,电功率的传送不可逆. b.滤波器 在整流器整流后的直流电压中,含有脉动电压,此外,逆变器回路产生的脉动电流 也使直流电压波动.为了抑制这些电压波动采用直流电机器和电容器吸收脉动电压 (电流). c.逆变器 逆变器的作用是在所确定的时间里有规则地使六个功率开关器件导通、关断,从 而将直流功率变换为所需电压和频率的交流输出功率. d.制动单元 异步电机在再生制动区域运行时
8、,再生能量首先储存于储能电力电容器中,使 直流电压升高.对起重机机械系统惯量所积蓄的能量比电容器能储存的能量大,并 且需要快速制动,必须用可逆变流器把再生能量反馈到电网侧,这样节能效果更好, 或设置制动单元,把多余再生功率消耗掉,以免直流回路电压的上升超过限值。 （2）控制回路 a运算回路 将外部的转速、转矩等指令同检测回路的电流、电压信号进行比较运算 ，决定变频器的输出电压、频率。 b. 电压/电流检测回路 检测主回路电压、电流等。 c. 驱动回路 驱动主回路功率开关器件,使之导通、关断。 d. 转速检测回路 检测速度信号送入运算回路。 （3）保护回路 保护回路可分为变频器保护和异步电机的保
9、护 A、变频器的保护 （1）时过电流保护 由于变频器负载侧短路等原因，流过变频器元件的电流达到异常值时， 立即停止工作。 （2）过载保护 变频器电流超过一定值，且连继流通超过规定时间，停止工作。 （3）再生过电压保护 采用变频器使电机快速减速时，由于再生功率引起直流电路电压升高 超过允许值时，停止运行。 （4）瞬时掉电保护 （5）对地过电流保护 （6）冷却风机异常 B、异步电机的保护 （1） 过载保护 （2） 超速保护 变频器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停器运行。 2安川变频器结构形式 1） 整流器：AC-DC二极管整流UO=Ed 2） 充电限流电阻R：抑制di/dt 3） 旁
10、路接触器MC：线圈控制过程，电压检测方 式80 Edn 4） 滤波电容C：滤波、储能、抑制电压突变（瞬停保护） 5） F快速熔断器：保护IGBT以防才障进一步扩展。 6）AC、CT1、DC、CT2：电流互感器，因DC中电流含有较高谐波分量，AC电流 是变频F变化，且不是规范的50HZ正弦波，因此备件定货时，一定采用同类产品 。 7） 主功率器件IGBT：检查方法，器件更换时，型号、导热胶、三菱（CM）、 东芝、富士电压等级（CM400HA-24G。CM300HA-12G） 8） 浪涌尖峰噪声吸收模块（R、C、D）开关速度过快（频率过高） 9） 充电指示灯：DC27V以上 10） 冷却风机检测、
11、温度检测、MC辅助触点检测。 11） PG及PG卡：600P/RA相、B相脉冲。 12） 驱动板，供电电源由UPN提供并向主控板手持编程器提供门极驱动板与主回 路相关联，因此易损坏。 13） 通讯卡（P-2161/F）安全、可靠、速度快。 14） 制动单元及制动电阻。制动单元电压跳线器设置考虑，制动电阻温升阻 15） 手持全数字编程器 3、维修注意事项 1） 所有维修工作必须在输入侧空开OFF，且充电指示灯灭后进行。 2） IGBT门极开路条件下，不允许主回路通电。 3） 所有电解电容（包括主控板、驱动板）、冷却风机，应按照使用说明书 4） 由于INV载波频率高，空间电场强，应定期对主控板、驱
12、动板除尘。 5） RTG行走震动大，应定期紧固螺丝。 6） 在空载条件下，对5档速度下的电流、电压、频率，在加速、恒速、减速制 动时进行记录。定期检查，维修后进行比较，若偏差20则应查找原因或同YE 联系。 参数监测可用手操器或机上表头。 参数设置说明 A 环境参数 A1-00语言选择（日、英、法、德） A1-01访问等级 A1-02控制方式（V/F、矢量） A1-03初始化 B1参数 B1-01（0-4）频率指令输入方法 0、 数字操作器 1、 模拟量端子 2、 MEMOBUS传送（SI-K2）与GEPLC以及其他厂家PLC 3、 选择卡（CP-216） 4、 MEMOBUS传送 B1-02
13、 运行指令输入方法选择 0、数字操作器 1、模拟量端子 2、MEMOBUS传送（SI-K2） 3、选择卡 4、MEMOBUS传送 B1-03 停止方式选择 0、 减速停车 1、 自由滑车 2、 DC制动 3、 带计时器停车 B1-04 反转选择 0、 可以反转 1、 不能反转 C1调整参数 C1-01加速时间1 C1-02减速时间1 C1-03加速时间2 C1-04减速时间2 C1-05加速时间3 C1-06减速时间3 C1-07加速时间4 C1-08减速时间4 C1-09快速停车时间 C1-10加减速时间单位 C6-01C6-03:载波频率上/下限 C6-01:载波频率上限 C6-02:载波
14、频率下限 C6-03:载波增益 D.指令参数 D1-01d1-08:速度选择 D1-01指令1 D1-02指令2 D1-03指令3 D1-04指令4 D1-05指令5 D1-06指令6 D1-07指令7 D1-08指令8 D1-09点动频率 D2-01D2-02：速度限 D2-01上限 D2-02下限 E1电机参数 E1-01E1-13：电机额定参安数 E1-01 input voltage E1-02 motor selection E1-03 V/F selection E1-04 max frequency E1-05 max voltage E1-06 base requence E1-07 mid frequency A E1-08 mid voltage A E1-09 min frequency E1-10 min voltage E1-11 mid frequency B E1-12
