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1、模块六 通用变频器的基本操作,主编,任务一 通用变频器的认识,一、异步电动机的变频调速 由异步电动机的转速公式n=n0（1s）=（1s）60/p可知，改变电动机的电源频率f1，以改变电动机的同步转速n0,从而实现调速，这种调速方法称为变频调速。由于电源频率f1可以连续调节，因此，变频调速可以实现无级调速，而且调速范围宽，平滑性好，具有优良的动、静态特性，是一种理想的高性能调速手段。,任务一 通用变频器的认识,图6-1 变频器的外形 a)FR-A500变频器 b)FR-E700变频器,二、通用变频器的基本结构及工作原理 1.变频器 变频器是利用电力电子器件的通断作用，将工频交流电变换成频率、电压
2、连续可调的交流电的电能控制装置，如图6-1所示。它结构简单，性能优越，广泛用于异步电动机调速。,任务一 通用变频器的认识,图6-2 交直交变频器的基本构成框图,2.通用变频器的基本结构 目前，通用变频器大多采用交直交变频变压方式，其基本构成框图如图6-2所示，其工作过程是：先把三相(或单相)工频交流电通过整流器(电路)变成直流电，又经逆变电路把直流电逆变成频率、电压任意可调的交流电。其中，变频的核心部分是逆变电路。 由图6-2可知，通用变频器主要由主电路和控制电路组成，主电路包括整流电路、直流电路和逆变电路三部分。,任务一 通用变频器的认识,图6-3 交直交变频器的主电路,(1)通用变频器的主
3、电路 图6-3所示为交直交变频器的主电路，其各部分的作用见表6-1。,任务一 通用变频器的认识,表6-1 交直交变频器主电路元器件的作用,任务一 通用变频器的认识,图6-4 变频器控制电路的控制框图,(2)通用变频器的控制电路 变频器的控制电路为主电路提供控制信号，主要任务是对逆变器开关器件进行开关控制和提供多种保护功能其控制方式有模拟控制和数字控制两种。 通用变频器控制电路框图如图 6-4所示，主要由主控电路、键 盘与显示电路、电路与驱动电 路、保护电路、外接输入、输 出控制电路等构成，电路中各 部分的功能见表6-2。,任务一 通用变频器的认识,表6-2 控制电路各部分的功能,任务一 通用变
4、频器的认识,表6-2 控制电路各部分的功能,任务一 通用变频器的认识,图6-5 电压型逆变器的工作原理 a)逆变器电路结构 b)工作过程与输出电压波形,3.通用变频器的工作原理 (1)逆变的基本工作原理 将直流电变换为交流电的过程称为逆变，完成逆变功能的装置叫逆变器，它是变频器的核心部分。电压型逆变器的工作原理如图6-5所示，图中V1、V2、V3、V4为开关器件。,任务一 通用变频器的认识,图6-6 单相逆变电路 a)单相逆变电路结构 b)输出电压波形,5b所示的交流电压波形，完成由直流到交流的逆变过程。实际单相逆变电路的结构和输出电压波形如图6-6所示。改变逆变器开关器件的导通与截止时间，就
5、可改变输出电压的频率，完成变频。,任务一 通用变频器的认识,生产中常用的变频器采用三相逆变电路，其电路结构如图6-7a所示。在每个周期中，各逆变器开关器件的工作情况如图6-7b所示，图中阴影部分表示各逆变管的导通时间。 下面以U、V之间的电压为例，分析三相逆变电路的输出线电压。 1)在t1、t2时间内，V1、V4同时导通，U为“+”、V为“”，uUV为“+”，且Um=UD。 2)在t3时间内，V2、V4均截止，uUV=0。 3)在t4、t5时间内，V2、V3同时导通，U为“”，V为“+”，uUV为“”，且Um=UD。 4)在t6时间内，V1、V3均截止，uUV=0。,任务一 通用变频器的认识,
6、图6-7 三相逆变电路 a)电路结构 b)各开关器件的导通情况 c)输出电压波形,任务一 通用变频器的认识,(2)Uf控制 Uf控制是在改变变频器输出电压频率的同时改变输出电压的幅值，以维持电动机磁通基本恒定，从而在较宽的调速范围内，使电动机的效率、功率因数不下降。Uf控制是目前通用变频器中广泛采用的基本控制方式。 (3)脉冲宽度调制(PWM)技术 目前实现变频器变频变压功能应用较广泛的方法是脉冲宽度调制技术，简称PWM技术。PWM技术是指在保持整流得到的直流电压大小不变的条件下，在改变输出频率的同时，通过改变输出脉冲的宽度(或用占空比表示)，达到改变等效输出电压的一种方法。 PWM的输出电压
7、基本波形如图6-8所示。在半个周期内，输出电压平均值的大小由半周中输出脉冲的总宽度决定。,任务一 通用变频器的认识,图6-8 PWM输出电压基本波形,任务一 通用变频器的认识,图6-9 SPWM的原理图,如图6-9所示，在每半个周期内输出若干个宽度不同的矩形脉冲波，每个矩形波的面积近似对应正弦波各相应波形下的面积，则输出电压可近似认为与正弦波等效。,任务一 通用变频器的认识,图6-10 基频以下调速时的机械特性,三、三相异步电动机变频调速后的机械特性 (1)在基频f1N以下调速 在基频f1N(一般为电动机的额定频率)以下调速时，采用的是Uf恒定控制方式。此时，电动机的机械特性基本上是平行下移的
8、，如图6-10所示。,任务一 通用变频器的认识,图6-11 基频以上调速时的机械特性,(2)在基频f1N以上调速 在基频以上调速时，频率可以从f1N向上增高，但电压U1不能超过额定电压U1N，最大值只能保持U1=U1N。由于在基频f1N以上变频调速时，电压U1保持不变，频率提高，同步转速随之提高，最大转矩减小，因此机械特性上移，如图6-11所示。 把上述两种情况结合起来，可得如图6-12所示的异步电动机变频调速控制特性。,任务一 通用变频器的认识,变频器与笼型异步电动机的结合是交流电动机调速系统的最佳选择，它具有显著的节能效果，较高的控制精度及较宽的调速范围，便于使用和维护以及易于实现自动控制
9、及远程控制等性能。变频器不仅可以用于标准电动机调速，而且也可以用于其他调速电动机，从工厂设备到家用空调都可以采用，在节能、减少维修、提高产量、保证质量等方面都取得了明显的经济效益。目前，变频器已在钢铁、有色冶金、油田、炼油、石化、纺织印染、医药、造纸、高层建筑供水、建材及机械行业得到广泛应用。变频器的应用领域见表63。,任务一 通用变频器的认识,图6-12 异步电动机变频调速控制特性,四、变频器在生产中的应用 1.变频器的型号与结构 认真观察三菱FR-E500、FR-E700系列通用变频器的外形。图6-13所示是FR-E740-1.5K通用变频器的型号、结构与各部分的名称。,任务一 通用变频器
10、的认识,图6-13 FR-E740-1.5K变频器的结构与各部分名称,2.通用变频器前盖板的拆卸与安装 变频器要进行接线，需拆开前盖板，因此前盖板的拆卸与安装很重要。 (1)FR-E740系列通用变频器前盖板的拆卸与安装 1)前盖板的拆卸与安装。拆卸时，将前盖板沿图6-14a所示箭头方向向前拉，将其卸下；安装时，将前盖板对准主机正面笔直装入，如图6-14b所示。,任务一 通用变频器的认识,图6-14 前盖板的拆卸与安装 a)拆卸 b)安装,2)配线盖板的拆卸与安装。将配线盖板向前拉即可简单卸下，如图6-15所示。安装时，请对准安装导槽将盖板装在主机上。,3)观察接线端子布局与标识。图6-16所
11、示为FR-E740主回路接线端子图，各端子功能见表6-4。,任务一 通用变频器的认识,图6-15 配线盖板的拆卸,任务一 通用变频器的认识,表6-4 主回路接线端子功能,任务一 通用变频器的认识,图6-17 FR-E540系列通用变频器的展开图,(2)FR-E540系列通用变频器前盖板的拆卸与安装 FR-E540系列通用变频器的展开图如图6-17所示。,任务一 通用变频器的认识,图6-18 前盖板的拆装,1)拆卸。前盖板是由位于A、B、C位置的插销固定的。如图6-18所示，按箭头方向以C为支点，同时按下A、B，取下前盖板。,2)安装。接线完毕后，将前盖板的插头插入变频器底部的插孔，然后将盖板完
12、全推入机身，固定好插头。 3)观察接线端子布局与标识。图6-19所示为其主回路接线端子，各端子功能与FR-E740相同。,任务一 通用变频器的认识,图6-19 主回路接线端子,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,(1)转矩提升(Pr.0) 用于设定电动机起动时的转矩大小，主要用于改善电动机低频低速起动和运行的转矩性能，一般最大值设定为10。 (2)上限频率(Pr.1)和下限频率(Pr.2) 用于设定电动机运转上限频率和下限频率的两个参数。,图6-20 Pr.1、Pr.2参数功能图,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,(3)基底频率(Pr.3) 用于调整变频器输出
13、到电动机的额定值。 (4)多段速度(Pr.4、Pr.5、Pr.6) 用于设置多段不同的运行速度，通过输入端子进行各段速度间的切换。,表6-6 各输入端子与参数之间的对应关系,(5)加、减速时间(Pr.7、Pr.8)及加、减速基准频率(Pr.20) Pr.7、Pr.8用于设定电动机加速、减速时间，加速时间Pr.7的值设得越大，加速时间越长；减速时间Pr.8的值设得越大，减速越慢。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-21 Pr.7、Pr.8参数功能,(6)电子过流保护(Pr.9) 通过设定电子过流保护的电流值，,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,可防止电动
14、机过热。 (7)直流制动相关参数(Pr.10、Pr.11、Pr.12) Pr.10是直流制动时的动作频率，Pr.11是直流制动时的动作时间(作用时间)，Pr.12是直流制动时的电压(转矩)。 (8)起动频率(Pr.13) 用于设定电动机开始起动时的频率，如图6-23所示。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,(9)MRS端子输入选择 用于选择MRS端子的逻辑，如图6-24所示。,图6-24 MRS端子输入选择,(10)参数禁止写入选择(Pr.77)和防止逆转选择(Pr.78) Pr.77用于参数写入禁止或允许，主要用于参数被意外改写；,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正
15、反向运行,Pr.78用于泵类设备，防止反转。,表6-7 Pr.77、Pr.78的设定值及相应功能,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-25 FR-E540系列变频器操作面板,一、变频器的操作面板及其功能 认真观察三菱FRE540、FRE700系列变频器的操作面板（功能单元）。图625所示是FRE540系列变频器操作面板，图626所示是FRE700系列变频器操作面板，其相关功能及状态显示见表68和表69。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-26 FR-E700系列变频器操作面板,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,表6-8 各按键功能
16、,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,表6-9 LED状态显示,二、变频器面板操作 通过操作变频器的面板可改变监视模式、设定运行频率、设定参数、显示相关内容等。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-27 按“MODE”键改变监视模式,1.改变监视显示 按 键，可改变监视模式，如图6-27所示。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-28 改变监视类型(运行的参数)的操作方法,2.监视运行中的参数 按 键，可监视运行中的参数，其操作如图6-28所示。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-29 设定运行频率,3.设定运行频率 在PU操作模式下设定运行频率，如图6-29所示。用 / 键增减或 左右旋动改变频率数值的设定。,任务二 变频器操作面板(PU)控制电动机正反向运行,图6-30 参数清除的方法,图6-31 参数全部清除的方法,4.参数清除 进行变频器相关数据设置前，需清除有关设置，将参数值初始化到
