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1、变频调速技术 实训指导书杭州职业技术学院电气教研室注 意 事 项在实训前，学生须仔细阅读和理解本指导书的各项内容，以确保正确使用变频调速实训装置，顺利完成各项实训任务。不正确的使用，将造成系统不正常运行或引起事故，如设备损坏、火灾、人身伤害甚至伤亡事故等。1变频调速实训装置均已调试完毕，不能自行拆装、更改变频器内部以及实验板连接线和控制选件及电动机。2不能对变频器内部零件进行耐压测试，这些半导体零件易受高电压损坏。3变频器接地端子务必正确接地。4变频器必须安装好前盖才能接通电源，通电后不能取下前盖，否则可能发生触电事故；不能在送电过程中实施接、配线。5变频器运行时不可以切离电动机，否则会造成变
2、频器过电流跳闸，甚至变频器主电路烧毁。6变频器接通电源时，即使处于停止状态，其端子上仍带电，不能接触。否则可能发生触电事故。7变频器关闭电源后，在充电指示灯熄灭前，其端子上仍带电，不能接触。否则可能发生触电事故。8不能采用接通和断开主电路电源的方法来控制变频器的运行和停止。否则可能引起事故。9若变频器设置了自动重起功能，当发生跳闸停止情况时，按跳闸原因会自动实现再起动，此过程中不能靠近电动机及所拖动的机械，以免危险。10变频器可以很容易地实现由低频到高频的运行，务必确定电动机及其拖动机械的工作频率范围。实训一 变频器的结构和功能预置一 实训目的1 熟悉变频器的结构，了解各部分的作用；2 熟悉变
3、频器各端子的功能，掌握变频器的接线方法；3 掌握变频器的参数设置方法；4 熟悉变频器各面板操作键的名称和功能。二 实训设备及仪器1 万用表、螺丝刀、连接线2 三菱FR-E500系列变频器3 三相异步电动机三 知识准备-变频器的分类1.根据主开关器件分类变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（MOS控制晶闸管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT
4、（耐高压绝缘栅双极型晶闸管）的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。根据变频器主开关器件的不同，变频器可分为：IGBT变频器、SCR变频器、BJT变频器、GTO变频器等，目前常用的是IGBT变频器。2.根据变流环节不同分类：（1）交-直-交变频器 先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，又称间接式变压变频器。低压变频器通用，调节频率范围较宽。（2）交-交变频器 把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成VVVF输出。又称直接式变压变频器。转换前后的相数相同，变换效率高，可调频率范围窄，用于低速大容量的调速系统。3.按电压等级的划分（1）低压
5、变频器(110V，220V，380V) （2）中压变频器(500V，660V，1140V) （3）高压变频器(3KV，3.3KV，6KV，6.6KV，10KV)4.根据直流电路的储能环节（滤波方式）分类： （1）电压型变频器其储能元件为电容器，中、小容量变频器以电压型变频器为主。 （2）电流型变频器其储能元件为电感线圈，适用于大容量变频器。5.根据电压的调制方式分类： （1） 脉宽调制（SPWM）变频器 脉冲宽度调制，电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。 （2）脉幅调制（PAM）变频器脉冲幅度调制，电压的大小是通过调节直流电压幅值来实现的，比较
6、少用。6.根据输入电源的相数分类： （1）三进三出变频器 变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电，绝大多数变频器都属此类。 （2） 单进三出变频器 变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电，家用电器里的变频器均属此类，通常容量较小。7.按照工作原理分类（1）V/f控制变频器（2）转差频率控制变频器（3）矢量控制变频器（4）直接转矩控制型变频器8.按照用途分类（1）通用变频器用于机械传动调速，功能齐全、性能好、价格贵。（2）高性能专用变频器为具体应用而设计，使用面窄、价格低、操作简单。四 实训步骤1通过变频器的拆卸和安装，了解变频器的结构和各端子的功能以三菱FR-E500系列变频器为例（1）
7、变频器前盖板的拆卸和安装：（2）变频器辅助盖板的拆卸和安装：（3）变频器接线盖板的拆卸和安装：（4）熟悉三菱FR-E500系列变频器常用端子功能：2变频器的输入、输出接线注：将三相异步电动机接成星型或三角形3熟悉变频器的操作面板4变频器的功能预置5变频器的监示功能6将变频器的参数值和校准值全部初始化到出厂设定值7. 操作模式选择( Pr.79)“1”-PU操作模式是指起动信号和频率设定均用变频器的操作面板操作。“2 -外部操作模式是指根据外部的频率设定旋钮和外部起动信号进行的操作。频率设定用外部的接于端子2-5之间的旋钮（频率设定器）RP来调节,变频器操作面板只起到频率显示的作用。“3-组合操
8、作模式1是指起动信号由外部输入，运行频率由操作面板设定，频率设定用操作面板操作，不接收外部的频率设定信号和PU的正转、反转信号。“4”-组合操作模式2是指起动信号用操作面板来操作，频率设定用外部的接于端子25之间的旋钮（频率设定器）RP来调节。“6 -切换模式。在运行状态下，进行PU操作和外部操作的切换。“7”-外部操作模式（PU操作互锁）当MRS信号为ON，可切换到PU操作模式； 当MRS信号为OFF，禁止切换到PU操作模式。“8”-切换到除外部操作模式以外的模式。 四. 思考题（1）若将R、S、T端子与U、V、W端子反接会怎样？（2）SET键有什么功能？（3）需要近距离操作变频器时（PU模
9、式），应怎样设置参数？（4）三菱FR-E500系列变频器有哪几种操作模式？各操作模式有什么异同？实训二 变频器的面板操作模式一 实训目的1 掌握变频器面板操作模式的操作过程；2 熟悉变频起动、升降速、直流制动过程的特征；3 进一步熟悉变频器参数的设定方法；4 了解变频器基本参数的意义。二实训设备及仪器1 万用表、螺丝刀、连接线2 三菱FR-E500系列变频器3 三相异步电动机4 计时器三知识准备1.面板显示FR-E500系列变频器LED显示屏可以显示给定频率、运行电流和电压等参数。显示屏旁有单位指示及状态指示。 Hz-显示频率； A-显示运行电流； RUN-显示变频器运行状态，正转时灯亮，反转
10、时灯闪亮； MON-监视模式状态显示； PU-PU操作模式显示； EXT-外部操作模式显示。 注意：组合模式1、2时PU、EXT同时灯亮。2.操作键盘键盘各键的功能如下：RUN键用于控制正转运行。MODE键用于选择操作模式或设定模式。SET键用于进行频率和参数的设定。上下键在设定模式中按下此键可连续设定参数，用于连续增加或降低运行频率，按下此键可改变频率。 FWD键用于给出正转指令。 REV键用于给出反转指令。 STOP/RESET键用于停止运行变频器及当变频器保护功能动作使输出停止时复位变频器。3键盘控制过程 (1)接通电源，合上电源后，LED显示屏将显示“O.OO。 (2)开始运行控制 按
11、MODE键，切换到频率设定模式。 按 “上升或下降 ”键，使给定频率升至所需数值。 按SET键1.5秒以上，写入给定频率。 按FWD键或REV键，变频器的输出频率即按预置的升速时间开始上升到给定频率，电动机的运行方向由所按键决定。按 STOP/RESET键，频率按预置的降速时间开始下降。 4起动运行 (1)起动频率对于静摩擦系数较大的负载，为了易于起动，起动时需有一点冲击力。为此，可根据需要预置起动频率fs (Pr.13=060Hz)，使电动机在该频率下“直接起动”，如图4.22所示。 (2)起动前的直流制动用于保证拖动系统从零速开始起动，因为变频调速系统总是从最低频率开始起动的，如果在开始起
12、动时，电动机已经有一定转速，将会引起过电流或过电压。起动前的直流制动功能可以保证电动机在完全停转的状态下开始起动。5升降速时间 (1)升速时间在生产机械的工作过程中，升速过程属于从一种状态转换到另一种状态的过渡过程，在这段时间内，通常不进行生产活动。因此，从提高生产力的角度出发，升速时间越短越好。但升速时间越短，频率上升越快，越容易“过流。所以，预置升速时间( Pr.7=03600s/0360s)的基本原则，就是在不过流的前提下越短越好。通常，可先将升速时间预置得长一些，观察拖动系统在起动过程中电流的大小，如起动电流较小，可逐渐缩短时间，直至起动电流接近最大允许值时为止。 (2)降速时间电动机
13、在降速过程中，有时会处于再生制动状态，将电能反馈到直流电路，产生泵升电压，使直流电压升高。降速过程和升速过程一样，也属于从一种状态转换到另一种状态的过渡过程。从提高生产力的角度出发，降速时间应越短越好。但降速时间越短，频率下降越快，直流电压越容易超过上限值。所以在实际工作中，也可以先将降速时间( Pr.8=03600s/0360s)预置得长一些，观察直流电压升高的情况，在直流电压不超过允许范围的前提下，尽量缩短降速时间。 水泵类负载由于有液体（水）的阻力，一旦切断电源，水泵立即停止工作，故在降速过程中不会产生泵生电压，直流电压不会增大，但过快的降速和停机，会导致管路系统的“水锤效应”，必须尽量
14、避免。所以直流电压不增大，也应预置一定的降速时间。风机的惯性较大，且风机在任何情况下都属于长期连续负载，因此，其降速时间应适当预置得长一些。6.升、降速方式 线性方式( Pr.29=0)频率与时间呈直线性关系，如图4.23所示，多数负载可预置线性方式。 S型A (Pr.29=1)在开始阶段和结束阶段，升降速比较缓慢。如图4.24 (a)所示。 S型B (Pr.29=2)在两个频率f1，f2间提供一个S型升降速曲线，具有缓和升降速时的振动的作用，防止运输时负荷的倒塌。如图4.24 (b)所示。7直流制动为了防止出现生产机械的“爬行”和“溜坡”现象，有必要加入直流制动。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），通过这三个参数的设定，可以提高停止的准确度，使之符合负载的运行要求。 (1)直流制动动作频率fDB (Pr.10=0120Hz)。在大多数情况下，直流制动都是和再生制动配合使用的。首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速，其对应的频率厂即作为直流制动的动作频率fDB，然后再加入直流制动，使电动机迅速停住。负载要求制动时间越短，则动作
