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目录
第一章实训的目的和器材1
第二章变频器的简单介绍2
2.1变频器的分类2
2.2变频器的调速原理2
2.3变频器的基本构成2
2.4变频器使用注意事项3
2.5变频器主要应预置哪些功能3
第三章变频器的简单介绍4
3.1变频器的基本参数4
3.2变频器的主接线4
3.3变频器的操作面板5
3.4变频器的基本操作5
第四章实训内容与步骤9
4.1实训内容9
4.2实训步骤9
4.3多段速度实训10
变频器实训心得12
摘要
随着电力电子技术和自动控制技术的日益发展,三相交流异步电动机的调速已经从继电器控制时代发展到今天的由变频器控制调速,且在工业各个领域中得到了极为广泛的应用,而在现在的工业自动化控制系统中,最为常见的是PLC控制,PLC是可编程控制器的简称,PLC技术是在继电接触器控制和计算机基础上开发的工业自动控制装置。
由于它可以通过软件来改变控制过程,且编程较为简单,所以目前PLC在工业控制中占据了主导地位,得到了非常广泛的应用。
交流调速系统具备宽的调速范围,高的稳速范围,高的稳速精度,快的动态响应功率等特点。
随着半导体器件的不断进步,尤其是新型可关断器件,如BJT(双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化硅场效应管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的实用化,使得开关高频化的PWM技术成为可能。
目前功率半导体器件正向高压、大功率、高频化、集成化和智能化方向发展。
典型的电力电子变频装置有电压型交-直-交变频器、电流型交-直-交变频器和交-交变频器三种。
电流型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件,无功功率将由大电感来缓冲,它的一个突出优点是当三相异步电动机处于制动(发电)状态时,只需改变网侧可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网,构成的调速系统具有四象限运行能力,可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合,在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。
电压型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电容作储能元件,无功功率将由大电容来缓冲。
对于负载电动机而言,电压型变频器相当于一个交流电压源,在不超过容量限度的情况下,可以驱动多台电动机并联运行。
电压型PWM变频器在中小功率电力传动系统中占有主导地位。
但电压型变频器的缺点在于三相交流异步电动机处于制动(发电)状态时,回馈到直流侧的再生电能难以回馈给交流电网,要实现这部分能量的回馈,网侧不能采用不可控的二极管整流器或一般的可控整流器,必须采用可逆变流器,如采用两套可控整流器反并联、采用PWM控制方式的自换相变流器(“斩控式整流器”或“PWM整流器”)。
网侧变流器采用PWM控制的变频器称为“双PWM控制变频器”,这种再生能量回馈式高性能变频器具有直流输出电压连续可调,输入电流(网侧电流)波形基本为正弦,功率因数保持为1并且能量可以双向流动的特点,代表一个新的技术发展动向,但成本问题限制了它的发展速度。
通常的交-交变频器都有输入谐波电流大、输入功率因数低的缺点,只能用于低速(低频)大容量调速传动。
为此,矩阵式交-交变频器应运而生。
矩阵式交-交变频器功率密度大,而且没中间直流环节,省去了笨重而昂贵的储能元件,为实现输入功率因数为1、输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径。
第一章实训的目的和器材
1、实训目的
(1)了解变频器的基本结构及工作原理;
(2)理解变频器各参数的意义;
(3)掌握变频器操作面板的基本操作。
(4)掌握变频器的各种工作模式操作使用方法;
2、实训器材
(1)变频器1台(三菱FR-A540);
(2)电动机1台(Y-112-0.55);
(3)电工常用工具1套;
(4)导线若干;
(5)实训控制台1台。
第二章变频器的简单介绍
2.1变频器的分类
变频器的分类方法很多,下面就其主要的几种分类进行介绍,以便对变频器有一个整体上的了解。
按直流电源的性质分类:
变频器可分为电流型和电压型变频器;按输出电压调节方式分类:
主要有两种方式PAM(脉冲幅值调节)方式和PWM(脉冲宽度调制)方式。
从结构上看,变频器分为交—交和交—直—交两种形式。
交—交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流。
又称直接式变频器。
而交—直—交变频器则是先把工频交流通过整流器变成直流,然后再把直流变换成频率、电压均可控制的交流,有称为间接式变频器。
2.2变频器的调速原理
因为三相异步电动机的转速公式为:
n0=60f(1-s)/p
式中n0——同步转速;
f——电源频率,单位为Hz;
p——电动机极对数;
s——电动机转差率。
从公式可知,改变电源频率即可实现调速。
因此,异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率,即必须通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。
2.3变频器的基本构成
由图2-1可见,变频器主要由主回路(包括整流器、中间直流环节、逆变器)和控制回路组成。
图2-1交-直-交变频器的基本构成
2.4变频器使用注意事项
1、严禁将变频器的输出端子U、V、W连接到AC电源上。
2、变频器要正确接地,接地电阻小于10Ω。
3、变频器存放两年以上,通电时应先用调压器逐渐升高电压。
存放半年或一年应通电运行一天。
4、变频器断开电源后,待10min后方可维护操作,直流母线电压(P+,N)应在25V以下。
2.5变频器主要应预置哪些功能
1、基本设定
(1)最高频率
变频器容许输出的最大频率
(2)基本频率
和变频器的最大输出电压对应的频率
(3)上限频率和下限频率
根据生产工艺要求设定的。
(4)跳变频率
当电动机在某一频率下运行时,其振动频率和机械的固有振荡频率相等或接近时,将发生机械的谐振。
第三章变频器的简单介绍
3.1变频器的基本参数
1、输出频率范围(Pr.1、Pr.2、Pr.18),Pr.1为上限频率,Pr2为下限频率,Pr18为高速上限频率。
输出频率与设定值的关系如图3-1所示。
图3-1输出频率和设定频率关系
2、多段速度运行(Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24~Pr.27)。
3、加减速时间(Pr.7、Pr.8、Pr.20加减速基本频率)。
4、电子过电流保护(Pr.9),Pr.9用来设定电子过电流保护的电流值,以防止电动机过热,故一般设定为电动机的额定电流值。
5、起动频率(Pr.13)。
启动频率能设定在0至60Hz之间。
设定在启动信号ON时的开始频率。
注:
如果设定频率小于Pr.13“启动频率”的设定值,变频器将不能启动。
6、适用负荷选择(Pr.14)。
7、点动运行(Pr.15、Pr.16)
8、参数写入禁止选择(Pr.77)。
9、操作模式选择(Pr.79)。
3.2变频器的主接线
变频器的主接线图如图3-2所示。
3.3变频器的操作面板
FR-A540型变频器一般需通过FR-DU04操作面板或FR-PU04参数单元来操作(总称为PU操作),操作面板外形如图3-3所示,操作面板各按键及各显示符的功能如表3-1、表3-2所示。
图3-2变频器的主接线
表3-1
按键
说明
可用于选择操作模式或设定模式
用于确定频率和参数的设定
·用于连续增加或降低运行频率。
按下这个键可改变频率
·在设定模式中按下此键,则可连续设定参数
用于给出正转指令
用于给出反转指令
·用于停止运行
·用于保护功能动作输出停止时复位变频器(用于主要故障)
3.4变频器的基本操作
1、PU显示模式,在PU模式下,按MODE键可改变PU显示模式,其操作如
图3-4所示。
2、监示模式,在监示模式下,按SET键可改变监示类型,其操作如图3-5所示。
3、频率设定模式,在频率设定模式下,可改变设定频率,其操作如图3-6所示(将目前频率60Hz设为50Hz)。
表3-2操作面板各显示符的功能
Hz
显示频率时点亮
A
显示电流时点亮
V
显示电压时点亮
MON
监示显示模式时点亮
PU
PU操作模式时点亮
EXT
外部操作模式时点亮
FWD
正转时闪烁
REV
反转时闪烁
图3-3操作面板外形图
图3-4改变PU显示模式的操作
图3-5改变监示类型的操作
图3-6改变设定频率的操作
图3-7参数设定的操作
4、参数设定模式,在参数设定模式下,改变参数号及参数设定值时,可以用上下键增减来设定,其操作如图3-7所示(将目前Pr.79=2改为Pr.79=1)。
5、运行模式,在运行模式下,按上下键可以改变操作模式,其操作如图3-8所示。
图3-8改变操作模式的操作
图3-9帮助模式的操作
第四章实训内容与步骤
4.1实训内容
1、利用外部开关、电位器将外部操作信号送到变频器,并用开关控制电动机以50Hz正、反转运行和按钮自保持运行。
2、利用外部点动信号控制电动机以点动频率10Hz运行。
3、用外部开关启动电动机,在不接电位器的情况下,以45Hz频率启动电动机运行。
4、组合运行操作,即由PU面板给定启动信号(FWD或REV),由外部电位器调节运行频率。
4.2实训步骤
1、外部运行操作方式(Pr.79=2)
(1)变频器上电,按MODE键到操作模式设定,设定操作模式Pr.79=2。
确认操作模式中显示为“EXT”。
(2)按图4-1所示接好线路,当按SB1时,电动机正转,断开SB1,电动机停止工作,当按SB2时,电动机反转,断开SB2,电动机停止工作。
图4-1开关操作运行图
(3)顺时针缓慢旋转电位器(频率设定电位器)改变运行频率。
(4)按钮自保持操作运行,按图4-2接好电路,当按SB1时电动机开始工作,同时是STOP信号接通(即使SB按钮保持接通)当断开SB1时,电动机依然保持正转,当断开SB时,电动机停止工作,反之亦然。
(5)外部点动运行操作,按图4-3接好线路。
设定点动频率Pr15=10Hz;设定点动加/减速时间Pr.16=3s;按MODE键选择运行模式;按上/下键选择“外部操作模式”,确认EXT灯亮;
图4-3外部点动运行图
先接通SB1,再接通SB2或SB3,电动机便会以10Hz的点动频率正转或反转运行。
4.3多段速度实训
1、概述
在工业控制应用中,经常用到多段速度控制实际生产设备,用参数将多种速度预先设定,用输入端子进行转换。
如恒压供水控制,电梯速度控制等。
多段速度可通过开启、关闭外部触点信号(RH、RM、RL),选择各种速度。
多段速度在外部操作模式(Pr。
79=2)或PU/外部组合操作模式(Pr.79=3、4)中有效。
2、多段速度参数
用参数将多种运行速度预先设定,用输入端子进行转换,可通过开启、关闭外部触点信号(RH、RM、RL、REX信号),选择各种速度。
多段速度参数见表4-1。
设定:
用相应参数设定运行频率。
在变频器运行期间,每种速度(频率)能在0~50HZ范围内设定。
读出需要修改的多段速度设定值,通过按▲/▼键改变设定值。
用Pr.180~Pr.186中的人一个参数安排端子REX信号的输入。
3、两段速度运行
有时候经常用到两段速度的情况,如电梯运行和检修时要用到两段速度,洗衣机的脱水和洗衣机旋转也要用到两段速度。
两段速度可以用基准速度(Pr.1=50Hz上限速度)和RH、RM或RL任意触点组成两段调速。
4、多段速度几点说明
当多段速度信号接通时,其优先级别高于主速度。
只有3段速设定的场合,2段速度以上同时被选择时,低速信号的设定频率优先,即以低速设定的信号频率运行。
Pr.24~Pr.27和Pr.232~Pr.239之间的设定没有优先级别。
运行期间参数可以改变。
当用到Pr.180~Pr.186改变端子分配时,其他功能可能受到影响。
设定前要检查相应的端子功能。
变频器实训心得
通过这次变频器的培训,我学会了有关变频器的很多知识,例如如何控制电动机的正反转,点动控制和面板控制等。
同时也学会了用PLC和变频器共同控制电动机的转速和正反转。
在实训的过程中也让我深刻的认识到团队合作的力量,要完成一个项目不是一个人的事情,实训中我们有过分歧但最终达成共识,不管结果怎样,至少我们曾经在一起努力过,体验其中的过程才是真正的收获。
通过这次的实践操作,我也认识到了自己的不足,更感觉到了自己与别人的差距。
我们应该为了明年的毕业而做准备,从各方面充实自己,使自己适应这个社会。
在以后的学习过程中,我会更加注重自己的操作能力和应变能力,多与这个社会进行接触,让自己更早适应这个陌生的环境,相信在不久的将来,可以打造一片属于自己的天地。
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