變頻技術(shù)及應(yīng)用（三菱）（第三版）全套可編輯PPT課件

項(xiàng)目一變頻器基本操作項(xiàng)目二車(chē)床主軸變頻調(diào)速控制項(xiàng)目三變頻恒壓供水控制項(xiàng)目四物料檢測(cè)生產(chǎn)線變頻調(diào)速控制變頻器基本操作項(xiàng)目一3任務(wù)1認(rèn)識(shí)變頻器任務(wù)2變頻器的運(yùn)行操作任務(wù)3變頻器的外部運(yùn)行操作4任務(wù)4變頻器的組合運(yùn)行操作任務(wù)5變頻器的PID控制運(yùn)行操作任務(wù)6變頻器的選擇、安裝與維護(hù)任務(wù)1

認(rèn)識(shí)變頻器5學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉變頻器的銘牌與結(jié)構(gòu)。2.掌握變頻器前蓋板和配線蓋板的拆卸與安裝方法。3.熟悉變頻器的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)。4.掌握變頻器的基本工作原理。6工作任務(wù)三相交流異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛。一般機(jī)械設(shè)備的調(diào)速框圖如圖所示，常用的調(diào)速方法有變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等。隨著工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)調(diào)速性能要求的不斷提高和電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)日趨成熟。由如圖所示的變頻調(diào)速框圖可知，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速最主要的設(shè)備就是變頻器，要掌握變頻調(diào)速技術(shù)，就要認(rèn)識(shí)變頻器，了解變頻器的結(jié)構(gòu)、工作原理、拆裝方法等。7

變頻調(diào)速框圖一般機(jī)械設(shè)備的調(diào)速框圖一、變頻器簡(jiǎn)介1.變頻器結(jié)構(gòu)根據(jù)外部結(jié)構(gòu)的不同，變頻器分為開(kāi)啟式和封閉式兩種。開(kāi)啟式變頻器的散熱性能好，但接線端子外露，適用于電氣柜內(nèi)部安裝；封閉式變頻器的接線端子全部在內(nèi)部，打開(kāi)前蓋板及配線蓋板才能看見(jiàn)接線端子。下面以三菱FR-E740系列封閉式變頻器為例介紹變頻器的結(jié)構(gòu)。8相關(guān)知識(shí)9三菱FR-E740變頻器的結(jié)構(gòu)三菱FR-E740變頻器的結(jié)構(gòu)如圖所示，右側(cè)上部為操作面板，操作面板上有信號(hào)指示燈、旋鈕及功能按鍵；操作面板下方有PU接口，即與計(jì)算機(jī)的通信接口；操作面板左側(cè)有散熱孔；變頻器頂部有散熱風(fēng)扇；電源進(jìn)線孔和連接電動(dòng)機(jī)的出線孔在變頻器的下部。10三菱FR-E740變頻器前蓋板的結(jié)構(gòu)三菱FR-E740變頻器前蓋板的結(jié)構(gòu)如圖所示。2.變頻器銘牌變頻器銘牌分為容量銘牌與額定銘牌。容量銘牌與額定銘牌在不同容量的變頻器上的位置不同，一般需要根據(jù)外形尺寸進(jìn)行確認(rèn)。FR-E740型變頻器的額定銘牌和容量銘牌如圖所示，銘牌中變頻器型號(hào)的含義如圖所示。11FR-E740型變頻器的額定銘牌和容量銘牌銘牌中變頻器型號(hào)的含義3.前蓋板和配線蓋板的拆卸與安裝方法（1）前蓋板的拆卸與安裝1）拆卸。如圖所示，將前蓋板沿箭頭方向向前拉，即可將其卸下。2）安裝。安裝時(shí)將前蓋板對(duì)準(zhǔn)主機(jī)正面垂直裝入即可，如圖所示。12

前蓋板的拆卸方法前蓋板的安裝方法

安裝完成后需要檢查以下兩點(diǎn)：①檢查前蓋板的安裝是否牢固。②變頻器前蓋板上的容量銘牌和主機(jī)機(jī)身側(cè)面的額定銘牌上印有相同的制造編號(hào)，安裝后需要檢查制造編號(hào)，以確保將拆下的前蓋板安裝在對(duì)應(yīng)的變頻器上。1314配線蓋板拆卸與安裝示意圖（2）配線蓋板的拆卸與安裝如圖所示，將配線蓋板向前拉即可將其輕松卸下。安裝時(shí)，則要對(duì)準(zhǔn)安裝導(dǎo)槽將配線蓋板裝在主機(jī)上。4.控制邏輯的切換變頻器的控制邏輯有漏型邏輯（SINK）和源型邏輯（SOURCE）兩種，輸入信號(hào)出廠設(shè)定為漏型邏輯。若要切換控制邏輯，需要切換控制端子上方的跨接器。具體方法為：使用鑷子或尖嘴鉗將漏型邏輯控制端子上的跨接器轉(zhuǎn)換到源型邏輯控制端子上，如圖所示。切換跨接器要在變頻器未通電的情況下進(jìn)行。15控制邏輯切換163（1）漏型邏輯漏型邏輯是指當(dāng)信號(hào)輸入端子中有電流流出時(shí)信號(hào)為ON的邏輯。選擇漏型邏輯時(shí)輸入、輸出信號(hào)的電流流向如圖所示。端子SD是接點(diǎn)輸入信號(hào)的公共端端子，端子SE是集電極開(kāi)路輸出信號(hào)的公共端端子。16選擇漏型邏輯時(shí)輸入、輸出信號(hào)的電流流向a）輸出信號(hào)的電流流向b）輸入信號(hào)的電流流向（2）源型邏輯源型邏輯是指當(dāng)信號(hào)輸入端子中有電流流入時(shí)信號(hào)為ON的邏輯。選擇源型邏輯時(shí)輸入、輸出信號(hào)的電流流向如圖所示。端子PC是接點(diǎn)輸入信號(hào)的公共端端子，端子SE是集電極開(kāi)路輸出信號(hào)的公共端端子。17選擇源型邏輯時(shí)輸入、輸出信號(hào)的電流流向5.PU接口的連接使用PU接口可以實(shí)現(xiàn)變頻器與計(jì)算機(jī)等設(shè)備的通信。用一字旋具插入PU接口蓋的凹槽即可撬開(kāi)蓋板，完成PU接口的連接，如圖所示。18PU接口的連接二、變頻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。19變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖1.主控電路（1）主控電路的基本功能1）接收各種信號(hào)①在功能預(yù)置階段，接收對(duì)各功能的預(yù)置信號(hào)。②接收從鍵盤(pán)或外接輸入端子輸入的給定信號(hào)。③接收從外接輸入端子輸入的控制信號(hào)。④接收從電壓、電流采樣電路以及其他傳感器輸入的狀態(tài)信號(hào)。202）進(jìn)行基本運(yùn)算最主要的運(yùn)算包括：①進(jìn)行矢量控制運(yùn)算或其他必要的運(yùn)算。②實(shí)時(shí)地計(jì)算SPWM（正弦PWM調(diào)制）波形各切換點(diǎn)的時(shí)刻。3）輸出計(jì)算結(jié)果①輸出至逆變器件模塊的驅(qū)動(dòng)電路，使逆變器件按給定信號(hào)及預(yù)置要求輸出SPWM電壓波。②輸出至顯示器，顯示當(dāng)前的各種狀態(tài)。③輸出至外接輸出控制端子。21（2）主控電路的其他功能1）實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控制功能。接收從鍵盤(pán)和外接輸入端子輸入的各種控制信號(hào)，對(duì)SPWM信號(hào)進(jìn)行啟動(dòng)、停止、升速、降速、點(diǎn)動(dòng)等控制。2）實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)保護(hù)功能。接收來(lái)自電壓、電流采樣電路以及其他傳感器的信號(hào)，結(jié)合預(yù)置的限值，進(jìn)行比較和判斷，若判定已經(jīng)出現(xiàn)故障，則：①停止發(fā)出SPWM信號(hào)，使變頻器中止輸出。②向輸出控制端輸出報(bào)警信號(hào)。③向顯示器輸出故障原因信號(hào)。222.控制電源、采樣電路及驅(qū)動(dòng)電路（1）控制電源控制電源為以下各部分電路提供穩(wěn)壓電源：1）主控電路。主控電路以微型計(jì)算機(jī)電路為主體，要求提供穩(wěn)定性非常高的0~+5V電源。2）外控電路。為給定電位器提供電源，通常為0~+5V或0~+10V；為外接傳感器提供電源，通常為0~+24V。23（2）采樣電路采樣電路的作用主要是提供控制用數(shù)據(jù)和保護(hù)采樣。1）提供控制用數(shù)據(jù)。進(jìn)行矢量控制時(shí)，必須測(cè)定足夠的數(shù)據(jù)，提供給微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行矢量控制運(yùn)算。2）提供保護(hù)采樣。將采樣值提供給各保護(hù)電路（在主控電路內(nèi)），在保護(hù)電路內(nèi)與有關(guān)限值進(jìn)行比較，必要時(shí)采取跳閘等保護(hù)措施。24（3）驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)各逆變管。若逆變管為電力晶體管（GTR），則驅(qū)動(dòng)電路還包括以隔離變壓器為主體的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電源。但現(xiàn)在大多數(shù)中、小容量變頻器的逆變管都采用絕緣柵雙極晶體管（IGBT），逆變管的控制極和集電極、發(fā)射極之間是隔離的，不再需要隔離變壓器，故驅(qū)動(dòng)電路常和主控電路在一起。253.整流電路和逆變電路（1）整流電路整流電路的功能是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，變頻器中應(yīng)用最多的整流電路是三相橋式整流電路。根據(jù)使用電力電子元件的不同，整流電路可分為不可控整流電路和可控整流電路，如圖所示。26三相橋式整流電路a）不可控整流電路b）可控整流電路1）電力二極管。電力二極管是指可以承受高電壓、大電流且具有較大耗散功率的二極管。電力二極管與普通二極管的結(jié)構(gòu)、工作原理和伏安特性相似，但它們的主要參數(shù)、選擇原則等不盡相同。電力二極管的圖形符號(hào)、外形和伏安特性曲線如圖所示，其中A為陽(yáng)極、K為陰極。27電力二極管的圖形符號(hào)、外形和伏安特性曲線a）圖形符號(hào)b）螺旋式電力二極管外形c）平板式電力二極管外形d）伏安特性曲線2）普通晶閘管。普通晶閘管是雙極型電流控制元件，其圖形符號(hào)、外形和伏安特性曲線如圖所示，其中A為陽(yáng)極、K為陰極、G為門(mén)極。28普通晶閘管的圖形符號(hào)、外形和伏安特性曲線a）圖形符號(hào)b）螺栓式晶閘管外形c）平板式晶閘管外形d）伏安特性曲線（2）逆變電路逆變電路的功能是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，變頻器中應(yīng)用最多的逆變電路是三相橋式逆變電路。如圖所示是由電力晶體管組成的三相橋式逆變電路，該電路的關(guān)鍵是對(duì)開(kāi)關(guān)元件電力晶體管進(jìn)行控制。29三相橋式逆變電路1）門(mén)極可關(guān)斷晶閘管。門(mén)極可關(guān)斷晶閘管的導(dǎo)通控制與普通晶閘管相同，但門(mén)極加負(fù)電壓可使其關(guān)斷，具有自關(guān)斷能力，屬于全控型元件。其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖）所示，其中A為陽(yáng)極、K為陰極、G為門(mén)極，它的外形與普通晶閘管相同。其開(kāi)關(guān)特性如圖所示，圖中

td

為延遲時(shí)間、tr

為上升時(shí)間、ts

為儲(chǔ)存時(shí)間、tf

為下降時(shí)間、tt

為尾部時(shí)間。30GTO的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)a）結(jié)構(gòu)b）圖形符號(hào)GTO的開(kāi)關(guān)特性2）電力晶體管。電力晶體管又稱(chēng)為雙極型晶體管（BJT），是一種大功率高反壓晶體管，屬于全控型元件。其工作原理與普通中、小功率晶體管相似，但主要工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，不用于信號(hào)放大，它可承受高壓和大電流。GTR作為大功率開(kāi)關(guān)時(shí)，多以GTR模塊形式使用，其結(jié)構(gòu)和外形如圖所示，其中B為基極、C為集電極、E為發(fā)射極。31GTR模塊的結(jié)構(gòu)和外形a）結(jié)構(gòu)b）外形3）功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管是單極型全控元件，屬于電壓控制型元件，具有驅(qū)動(dòng)功率小、控制線路簡(jiǎn)單、工作頻率高的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖所示，其中G為柵極、D為漏極、S為源極。32P-MOSFET的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)a）結(jié)構(gòu)b）圖形符號(hào)P-MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖所示，當(dāng)

uGS<UT

時(shí)，iD

近似為零；當(dāng)

uGS≥UT

時(shí)，隨著

uGS

的增大，iD

也增大，當(dāng)

iD

較大時(shí)，iD與

uGS

的關(guān)系近似為線性。33P-MOSFET的轉(zhuǎn)移特性曲線P-MOSFET的輸出特性曲線如圖所示，輸出特性曲線分為可調(diào)電阻區(qū)

Ⅰ、飽和區(qū)

Ⅱ和雪崩區(qū)

Ⅲ三個(gè)區(qū)域。34P-MOSFET的輸出特性曲線4）絕緣柵雙極晶體管。絕緣柵雙極晶體管是復(fù)合型全控元件，具有輸入阻抗高、工作速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大等優(yōu)點(diǎn)，是功率開(kāi)關(guān)電源和逆變器的理想電力半導(dǎo)體元件。其結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖所示，其中G為柵極、C為集電極、E為發(fā)射極。35IGBT的外形、結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)a）外形b）結(jié)構(gòu)c）圖形符號(hào)IGBT的傳輸特性曲線如圖a所示，當(dāng)

uGE

小于開(kāi)啟電壓

UGE（th）時(shí)，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)

uGE

大于開(kāi)啟電壓

UGE（th）時(shí)，IGBT開(kāi)始導(dǎo)通，iC

與

uGE

基本呈線性關(guān)系。IGBT的輸出特性曲線如圖b所示，該特性描述以柵射電壓

uGE

為控制變量時(shí)，集電極電流

iC與集射極間電壓

uCE

之間的關(guān)系。IGBT的正向輸出特性曲線可分為三個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。36IGBT的傳輸特性曲線和輸出特性曲線a）傳輸特性曲線b）輸出特性曲線4.變頻器的內(nèi)部布置以三菱通用變頻器為例，其內(nèi)部的大致布置如圖所示。圖中左側(cè)是電容器和接觸器；右側(cè)分若干層，上層是主控板，主控板的下方安裝主電路的一些元件，如逆變橋、整流橋等。底部還有較厚的散熱片、冷卻風(fēng)扇（圖中未畫(huà)出）、端子板等。37變頻器的內(nèi)部布置38三、

變頻器的基本工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為：式中n1———同步轉(zhuǎn)速，r/min；

f1———定子電流頻率，Hz；

p———磁極對(duì)數(shù)。39而三相異步電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為：s

為三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s=（n1-n）/n1

?？梢?jiàn)，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的供電頻率，即可改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。40由電動(dòng)機(jī)相關(guān)理論可知，三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為：

E1=4.44f1N1ΦM（1-1-3）式中E1———旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，V；

f1———定子電流頻率，Hz；

N1———定子每相繞組的有效匝數(shù)；

ΦM———每極磁通量，Wb。由式1-1-3可知，當(dāng)

N1

一定時(shí)，ΦM

的值由

E1

和

f1

共同決定，對(duì)

E1

和

f1

進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲涂梢允箽庀洞磐?/p>

ΦM保持額定值不變。變頻調(diào)速的方法有恒磁通變頻調(diào)速和弱磁變頻調(diào)速兩種。1.基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速為了保持電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力，應(yīng)保持氣隙主磁通

ΦM

不變，這就要求降低供電頻率的同時(shí)降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，保持

E1/f1

為常數(shù)，這種控制稱(chēng)為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。但是，E1

難以直接檢測(cè)和直接控制。當(dāng)

E1

和

f1

的值較高時(shí)，定子的漏阻抗壓降相對(duì)較小，如忽略不計(jì)，則可以近似地保持定子相電壓

U1

和頻率

f1

的比值為常數(shù)，即認(rèn)為

U1=E1，保持

U1/f1

為常數(shù)即可。這就是恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制。41當(dāng)頻率較低時(shí)，U1

和

E1

都變小，定子漏阻抗壓降（主要是定子電阻壓降）不能再忽略。這種情況下，可以人為地適當(dāng)提高定子電壓以補(bǔ)償定子電壓下降的影響，使氣隙磁通基本保持不變。U/f

控制關(guān)系如圖所示，其中直線1為

U1/f1=C

時(shí)的電壓、頻率關(guān)系，直線2為有電壓補(bǔ)償時(shí)（近似的

E1/f1=C）的電壓、頻率關(guān)系。在實(shí)際的裝置中，U1

與

f1

的函數(shù)關(guān)系并不簡(jiǎn)單地如直線2所示。42U/f

控制關(guān)系2.基頻以上的弱磁變頻調(diào)速頻率由額定值

f1N

向上增大，但電壓

U1

受額定電壓

U1N

的限制不能再升高，只能保持

U1=U1N

不變。這樣必然會(huì)使主磁通隨著

f1

的增大而減小，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的情況，屬于近似的恒功率調(diào)速方式。綜合上述兩種情況，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本控制方式如圖所示。43三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本控制方式由上面的分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過(guò)變頻裝置獲得電壓、頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實(shí)現(xiàn)所謂的VVVF（VariableVoltageVariableFrequency，可變電壓、可變頻率）調(diào)速控制。通用變頻器可以滿(mǎn)足這種三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本要求。4445四、變頻器的基本構(gòu)成變頻器可分為交－交和交－直－交兩種形式。交－交變頻器可將工頻交流電直接變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱(chēng)為直接式變頻器。而交－直－交變頻器則是先把工頻交流電通過(guò)整流器變成直流電，然后再把直流電變換成頻率、電壓均可控制的交流電，又稱(chēng)為間接式變頻器。下面以交－直－交變頻器為例進(jìn)行說(shuō)明。交－直－交變頻器的基本構(gòu)成如圖所示，由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制電路組成。46交－直－交變頻器的基本構(gòu)成1.整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器

Ⅰ是整流器，它的作用是將三相（也可以是單相）交流電轉(zhuǎn)換成直流電。2.逆變器負(fù)載側(cè)的變流器

Ⅱ?yàn)槟孀兤鳎畛Ｒ?jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)關(guān)元件組成的三相橋式逆變電路。473.中間直流環(huán)節(jié)

中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換。這種無(wú)功功率要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容器或電感器）來(lái)緩沖，所以又常稱(chēng)中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。4.控制電路控制電路通常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)輸入輸出電路、驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等，其控制方法可以采用模擬控制或數(shù)字控制。4849五、變頻器分類(lèi)這里主要介紹交－直－交變頻器的不同分類(lèi)。1.按直流電源的性質(zhì)分類(lèi)當(dāng)逆變器輸出側(cè)的負(fù)載為交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，負(fù)載與直流電源之間將進(jìn)行無(wú)功功率的交換。用于緩沖無(wú)功功率的中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件可以是電容器或是電感器，據(jù)此，將變頻器分為電流型變頻器和電壓型變頻器兩大類(lèi)。（1）電流型變頻器電流型變頻器的主電路如圖所示，其特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲(chǔ)能元件。由于電感的作用，直流電流

Id

趨于平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)的電流波形為方波或階梯波，電壓波形接近于正弦波。50電流型變頻器的主電路（2）電壓型變頻器電壓型變頻器的主電路如圖所示，其中換相電路未畫(huà)出。圖中逆變器的每個(gè)導(dǎo)電臂均由一個(gè)可控開(kāi)關(guān)元件和一個(gè)不可控元件（二極管）反并聯(lián)組成，晶閘管VT1~VT6稱(chēng)為主開(kāi)關(guān)元件，二極管VD1~VD6稱(chēng)為回饋二極管。51電壓型變頻器的主電路2.按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類(lèi)

變頻調(diào)速時(shí)，需要同時(shí)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓和頻率，以保證電動(dòng)機(jī)主磁通恒定。（1）PAM方式脈沖幅值調(diào)制（pulseamplitudemodulation）方式簡(jiǎn)稱(chēng)PAM方式，是通過(guò)改變直流電壓的幅值進(jìn)行調(diào)壓的方式。在變頻器中，逆變器只負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輸出頻率，而輸出電壓的調(diào)節(jié)則由相控整流器（見(jiàn)上圖）或直流斬波器（見(jiàn)下圖）通過(guò)調(diào)節(jié)直流電壓

Ed

實(shí)現(xiàn)。5253采用直流斬波器的PAM方式PAM調(diào)節(jié)方式下，高壓和低壓時(shí)6脈沖方波逆變器的輸出線電壓波形如圖所示。54輸出線電壓波形a）高壓時(shí)b）低壓時(shí)（2）PWM方式脈沖寬度調(diào)制（pulsewidthmodulation）方式簡(jiǎn)稱(chēng)PWM方式。PWM型變頻器最常見(jiàn)的主電路如圖a所示，變頻器中的整流器采用不可控的二極管整流電路。PWM型變頻器調(diào)壓原理的示意圖如圖b所示。通過(guò)參考電壓波

ur

與載頻三角波

uc

的比較來(lái)決定主開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，即利用脈沖寬度的改變得到不同幅值的正弦基波電壓。5556PWM型變頻器的主電路和調(diào)壓原理示意圖a）主電路b）調(diào)壓原理示意圖3.按控制方式分類(lèi)（1）U/f

控制按照?qǐng)D所示的電壓、頻率關(guān)系對(duì)變頻器的電壓和頻率進(jìn)行控制稱(chēng)為

U/f

控制。基頻以下可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，基頻以上則可以實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。57U/f

控制關(guān)系U/f

控制方式簡(jiǎn)化的原理框圖如圖所示。主電路中逆變器采用BJT，用PWM方式進(jìn)行控制。U/f

控制是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制，無(wú)須速度傳感器，控制電路簡(jiǎn)單，負(fù)載可以是普通三相異步電動(dòng)機(jī)，所以通用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。58U/f

控制方式簡(jiǎn)化的原理框圖（2）轉(zhuǎn)差頻率控制在沒(méi)有任何附加措施的情況下，變頻器為

U/f

控制方式，如果負(fù)載變化，轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之變化，轉(zhuǎn)速的變化量與轉(zhuǎn)差率成正比。這時(shí)

U/f

控制的靜態(tài)調(diào)速精度顯然較差，為提高調(diào)速精度，常采用轉(zhuǎn)差頻率控制方式。（3）矢量控制U/f

控制方式和轉(zhuǎn)差頻率控制方式的控制思想都是建立在異步電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型上，因此動(dòng)態(tài)性能指數(shù)不高。對(duì)于軋鋼、造紙等對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高的場(chǎng)合，可以采用矢量控制變頻器。采用矢量控制方式的主要目的是提高變頻調(diào)速的動(dòng)態(tài)性能。5960六、脈寬調(diào)制技術(shù)和PWM型變頻器1.脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制控制方式就是對(duì)逆變電路開(kāi)關(guān)元件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖，其脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，用這些脈沖來(lái)代替正弦波所需要的波形。也就是在輸出波形的一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生若干個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波狀，獲得的輸出電壓平滑且低次諧波少。如圖所示為電壓型相控交－直－交變頻電路框圖。為了使輸出電壓和輸出頻率都得到控制，變頻器通常由一個(gè)可控整流電路和一個(gè)逆變電路組成，控制整流電路以改變輸出電壓，控制逆變電路來(lái)改變輸出頻率。61電壓型相控交－直－交變頻電路框圖

如圖所示為電壓型PWM交－直－交變頻電路框圖。如圖中的整流電路為不可控整流電路，逆變電路采用全控型元件。這種PWM型變頻電路的主要特點(diǎn)有：可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓；整流電路采用二極管，可獲得接近于1的功率因數(shù)；電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；通過(guò)對(duì)輸出脈沖寬度的控制可改變輸出電壓，加快了變頻過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。62電壓型PWM交－直－交變頻電路框圖（1）PWM控制的基本原理在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論，即將沖量（指窄脈沖的面積）相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。這里所說(shuō)的效果基本相同，是指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如將各輸出波形用傅里葉變換進(jìn)行分析，則它們的低頻段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。如圖所示，三種窄脈沖的面積（即沖量）都等于1。把它們分別加在具有相同慣性的同一環(huán)節(jié)上，輸出響應(yīng)基本相同。脈沖越窄，輸出響應(yīng)的差異越小。6364沖量相等、形狀不同的三種窄脈沖a）矩形脈沖b）三角形脈沖c）正弦半波脈沖

根據(jù)上述原理，給出正弦波頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)。按照計(jì)算結(jié)果控制電路中各開(kāi)關(guān)元件的通斷，就可以得到需要的PWM波形。但是，這種計(jì)算很煩瑣，當(dāng)正弦波的頻率、幅值等變化時(shí)，結(jié)果都要變化。較為實(shí)用的是采用調(diào)制的方法，即把希望得到的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接收調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過(guò)對(duì)載波的調(diào)制得到期望的PWM波形。一般采用等腰三角波作為載波，因?yàn)榈妊遣▽挾扰c高度呈線性關(guān)系且左右對(duì)稱(chēng)，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻控制電路中開(kāi)關(guān)元件的通斷，就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制要求。65如圖所示是采用電力晶體管作為開(kāi)關(guān)元件的電壓型單相橋式PWM逆變電路，假設(shè)負(fù)載為電感性，對(duì)各晶體管的控制按以下規(guī)律進(jìn)行：在正半周期，讓晶體管VT1一直保持導(dǎo)通，而晶體管VT4交替通斷。66電壓型單相橋式PWM逆變電路控制VT4或VT3通斷的方法如圖所示。調(diào)制信號(hào)

ur

為正弦波。載波

uc

在信號(hào)波

ur

的正半周期為正極性的三角波，在負(fù)半周期為負(fù)極性的三角波。67單極性PWM控制原理上圖中的虛線

uo1

表示

uo

中的基波分量。這種在

ur

的半個(gè)周期內(nèi)三角波載波只在一個(gè)方向變化，所得到的PWM波形也只在一個(gè)方向變化的控制方式稱(chēng)為單極性PWM控制方式。與單極性PWM控制方式對(duì)應(yīng)的是雙極性PWM控制方式。如圖所示的單相橋式PWM逆變電路采用雙極性控制方式時(shí)的波形如下圖所示。68電壓型單相橋式PWM逆變電路69雙極性PWM控制原理在PWM型逆變電路中，使用最多的是如圖所示的三相橋式逆變電路，其控制方式一般為雙極性PWM控制方式。U、V和W三相的PWM控制通常共享一個(gè)三角波載波

uc，三相調(diào)制信號(hào)

urU

、urV

和

urW

的相位依次相差120°。70三相橋式逆變電路三相PWM型逆變電路波形如圖所示。這種逆變電路相電壓（uUN′

、uVN′

、uWN′）只能輸出兩種電平的三相橋式電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)單極性控制。下圖中，線電壓

uUV的波形可由

uUN′

－uVN′

得出。71三相PWM型逆變電路波形72如圖中的負(fù)載相電壓可由下式求得：從上圖中可以看出，uUN

由

、

和0共5種電平組成。在雙極性PWM控制方式中，同一相上、下兩個(gè)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是互補(bǔ)的。但實(shí)際上為了防止上、下兩個(gè)橋臂直通而造成短路，在給一個(gè)橋臂施加關(guān)斷信號(hào)后，再延遲Δt

時(shí)間，才能給另一個(gè)橋臂施加導(dǎo)通信號(hào)。延遲時(shí)間的長(zhǎng)短主要由功率開(kāi)關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)間決定。這個(gè)延遲時(shí)間將影響輸出的PWM波形，使其偏離正弦波。（2）PWM型逆變電路的控制方式在PWM型逆變電路中，載波信號(hào)頻率

fc

與調(diào)制信號(hào)頻率

fr

之比

N=fc/fr，稱(chēng)為載波比。根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWM型逆變電路可以分為兩種控制方式。731）異步調(diào)制。載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不保持同步關(guān)系的調(diào)制方式稱(chēng)為異步調(diào)制。如圖所示的波形就是異步調(diào)制三相PWM波形。74單極性PWM控制原理2）同步調(diào)制。載波比

N

為常數(shù)，且在變頻時(shí)使載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式稱(chēng)為同步調(diào)制。在基本同步調(diào)制方式中，調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)載波比

N

不變。如圖所示是

N=9時(shí)的同步調(diào)制三相PWM波形。75N=9時(shí)的同步調(diào)制三相PWM波形3）分段同步調(diào)制。為克服異步調(diào)制和同步調(diào)制的缺點(diǎn)，一般采用分段同步調(diào)制的方法，即把逆變電路的輸出頻率范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)都保持載波比

N

為恒定，不同頻段的載波比不同。如圖所示為分段同步調(diào)制中載波信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率的關(guān)系，各頻率段的載波比標(biāo)在圖中。76分段同步調(diào)制中載波信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率的關(guān)系772.PWM型變頻器PWM型變頻器的主電路如圖所示。由圖可知，PWM逆變器的主電路就是基本逆變電路，區(qū)別在于PWM控制技術(shù)。PWM型變頻器的主電路78（1）交－直整流部分1）整流二極管VD1~VD6。由VD1~VD6組成三相整流橋，將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電。若電源的線電壓為

UL，則三相橋式整流后平均直流電壓為：

Ud=1.35UL（1-1-5）2）濾波電容器CF

。濾波電容器

CF

的功能是消除整流后的電壓紋波。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，使直流電壓保持平穩(wěn)。793）電阻RL

與開(kāi)關(guān)SL

。變頻器剛接通電源的瞬間，濾波電容器CF

的充電電流很大，過(guò)大的沖擊電流可能損壞三相整流橋的二極管。為了保護(hù)整流橋，變頻器剛接通電源時(shí)，電路中串入限流電阻RL，將電容器CF

的充電電流限制在允許范圍以?xún)?nèi)。4）電源指示燈HL。HL有兩個(gè)功能，一是指示電源是否接通；二是在變頻器切斷電源后，反映濾波電容器

CF

上的電荷是否已經(jīng)釋放完畢。80（2）直－交逆變部分1）逆變?nèi)龢O管VT1~VT6。逆變管是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的具體執(zhí)行元件，是變頻器的核心部分。2）續(xù)流二極管VD7~VD12。續(xù)流二極管的主要功能有：①電動(dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，其電流具有無(wú)功分量，VD7~VD12為無(wú)功電流返回直流電源提供通道。②當(dāng)頻率下降、電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流將通過(guò)VD7~VD12返回直流電路。③在VT1~VT6進(jìn)行逆變的基本工作過(guò)程中，同一橋臂的兩個(gè)逆變管不停地交替導(dǎo)通和截止，在交替導(dǎo)通和截止的過(guò)程中，需要VD7~VD12提供續(xù)流通道。813）緩沖電路。緩沖電路包括C01~C06、R01~R06、VD01~VD06，功能分別為：①逆變管VT1~VT6由導(dǎo)通狀態(tài)切換為截止?fàn)顟B(tài)的瞬間，集電極（C極）和發(fā)射極（E極）間的電壓

UCE

將迅速由接近0V上升至直流電壓值

Ud

。②逆變管VT1~VT6由截止?fàn)顟B(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)的瞬間，電容器C01~C06將向VT1~VT6放電。③R01~R06的接入會(huì)影響C01~C06在VT1~VT6關(guān)斷時(shí)減小電壓增長(zhǎng)率的效果，為此接入VD01~VD06，其功能主要有兩個(gè)：一是在VT1~VT6的關(guān)斷過(guò)程中，使R01~R06不起作用；另一個(gè)是在VT1~VT6的接通過(guò)程中，迫使C01~C06的放電電流流經(jīng)R01~R06。82（3）制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元1）制動(dòng)電阻RB。電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降的過(guò)程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能將要回饋到直流電路中，使直流電壓

Ud

不斷上升，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。因此，在電路中接入制動(dòng)電阻RB，用來(lái)消耗這部分能量，使

Ud

保持在允許范圍內(nèi)。2）制動(dòng)單元VTB

。由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成制動(dòng)單元VTB，其功能是為放電電流

IB

流經(jīng)RB

提供通路。在整流電路中采用全控型元件進(jìn)行PWM控制，可使電網(wǎng)側(cè)的輸入電流接近正弦波，并且功率因數(shù)接近1，可徹底解決整流電路產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)的影響問(wèn)題。任務(wù)2

變頻器的運(yùn)行操作83學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉變頻器常用基本參數(shù)的意義。2.掌握變頻器功能單元及參數(shù)設(shè)置方法。3.能獨(dú)立操作變頻器，控制電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。84工作任務(wù)機(jī)床工作臺(tái)是工廠生產(chǎn)機(jī)械中的重要組成部分，其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常采用工進(jìn)進(jìn)給的方式，由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)。若利用變頻器對(duì)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，其接線圖如圖a所示，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)工進(jìn)運(yùn)行的曲線如圖b所示?，F(xiàn)要求通過(guò)變頻器面板（PU）操作控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行（運(yùn)行頻率分別為20Hz和30Hz），從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給。8586通過(guò)變頻器控制工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)a）電源、電動(dòng)機(jī)、變頻器接線圖b）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行曲線87相關(guān)知識(shí)一、變頻器基本參數(shù)的意義

變頻器的基本參數(shù)見(jiàn)下表。變頻器的基本參數(shù)88變頻器的基本參數(shù)1.轉(zhuǎn)矩提升（Pr.0）Pr.0主要用于設(shè)定電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩大小，通過(guò)設(shè)定此參數(shù)，能補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓降，改善電動(dòng)機(jī)低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩性能。假定Pr.19基準(zhǔn)頻率電壓為100V，用百分?jǐn)?shù)在Pr.0中設(shè)定0Hz時(shí)的輸出電壓值。設(shè)定過(guò)大，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱；設(shè)定過(guò)小，啟動(dòng)力矩不夠，一般最大值設(shè)定為10%，如圖所示。89Pr.0參數(shù)意義圖2.上限頻率（Pr.1）和下限頻率（Pr.2）Pr.1和Pr.2是設(shè)定電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)上限和下限頻率的參數(shù)。Pr.1設(shè)定輸出頻率的上限，如果運(yùn)行頻率設(shè)定值高于此值，則輸出頻率被固定在上限頻率值上；Pr.2設(shè)定輸出頻率的下限，若運(yùn)行頻率設(shè)定值低于此值，運(yùn)行時(shí)輸出頻率被固定在下限頻率值上。這兩個(gè)參數(shù)確定之后，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率就在此范圍內(nèi)設(shè)定，如圖所示。90Pr.1、Pr.2參數(shù)意義圖3.基準(zhǔn)頻率（Pr.3）Pr.3主要用于調(diào)整變頻器輸出頻率到電動(dòng)機(jī)的額定值。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常設(shè)定為電動(dòng)機(jī)的額定頻率；當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)在工頻電源與變頻器間切換運(yùn)行時(shí)，設(shè)定為與電源頻率相同。4.多段速度（Pr.4、Pr.5、Pr.6）用Pr.4、Pr.5、Pr.6將多段運(yùn)行速度預(yù)先設(shè)定，通過(guò)輸入端子進(jìn)行切換。各輸入端子的狀態(tài)與參數(shù)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表。91各輸入端子的狀態(tài)與參數(shù)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（1）Pr.24、Pr.25、Pr.26和Pr.27也是多段速度設(shè)定的參數(shù)號(hào)，與Pr.4、Pr.5、Pr.6組成七種速度的運(yùn)行參數(shù)號(hào)。在以上七種速度的基礎(chǔ)上，借助于端子REX信號(hào)，又可以實(shí)現(xiàn)八種速度，其對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)是Pr.232~Pr.239，具體見(jiàn)下表。92各輸入端子的狀態(tài)與參數(shù)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（2）5.加、減速時(shí)間（Pr.7、Pr.8）及加、減速基準(zhǔn)頻率（Pr.20）Pr.7、Pr.8用于設(shè)定電動(dòng)機(jī)加速、減速時(shí)間，Pr.7的值越小，加速時(shí)間越短；Pr.8的值越大，減速時(shí)間越長(zhǎng)。Pr.20是加、減速基準(zhǔn)頻率，Pr.7設(shè)定的時(shí)間就是從0加速到Pr.20設(shè)定的基準(zhǔn)頻率的時(shí)間；Pr.8設(shè)定的時(shí)間就是從Pr.20設(shè)定的基準(zhǔn)頻率減速到0的時(shí)間，如圖所示。93Pr.7、Pr.8參數(shù)意義圖6.電子過(guò)流保護(hù)（Pr.9）通過(guò)設(shè)定電子過(guò)流保護(hù)的電流值，可防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，得到最優(yōu)的保護(hù)性能。設(shè)定過(guò)流保護(hù)需注意以下事項(xiàng)：（1）當(dāng)變頻器帶動(dòng)兩臺(tái)或三臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，此參數(shù)的值應(yīng)設(shè)為“0”，即不起保護(hù)作用，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)外接熱繼電器進(jìn)行保護(hù)。（2）特殊電動(dòng)機(jī)不能用過(guò)流保護(hù)和外接熱繼電器保護(hù)。（3）當(dāng)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，此參數(shù)的值應(yīng)設(shè)為電動(dòng)機(jī)額定電流的1~1.2倍。947.點(diǎn)動(dòng)頻率（Pr.15）和點(diǎn)動(dòng)加、減速時(shí)間（Pr.16）Pr.15設(shè)定點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下的運(yùn)行頻率。當(dāng)變頻器為“外部操作”模式時(shí)，用輸入端子選擇點(diǎn)動(dòng)功能（接通控制端子SD與JOG即可），當(dāng)點(diǎn)動(dòng)信號(hào)為ON時(shí)，用啟動(dòng)信號(hào)（STF或STR）進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)變頻器為“PU操作”模式時(shí)，用操作單元上的操作鍵（FWD或REV）實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。用Pr.16設(shè)定點(diǎn)動(dòng)狀態(tài)下的加、減速時(shí)間，Pr.15、Pr.16參數(shù)的意義如圖所示。95Pr.15、Pr.16參數(shù)意義圖8.運(yùn)行模式選擇（Pr.79）運(yùn)行模式選擇是一個(gè)比較重要的參數(shù)，用于確定變頻器的工作模式，Pr.79設(shè)定值及對(duì)應(yīng)的工作模式見(jiàn)下表。96Pr.79設(shè)定值及對(duì)應(yīng)的工作模式97Pr.79設(shè)定值及對(duì)應(yīng)的工作模式9.直流制動(dòng)（Pr.10、Pr.11、Pr.12）Pr.10設(shè)定直流制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作頻率，Pr.11設(shè)定直流制動(dòng)時(shí)的動(dòng)作時(shí)間（作用時(shí)間），Pr.12設(shè)定直流制動(dòng)時(shí)的電壓（轉(zhuǎn)矩），通過(guò)這三個(gè)參數(shù)的設(shè)定，可以提高電動(dòng)機(jī)停止的準(zhǔn)確度，使之符合負(fù)載的運(yùn)行要求，如圖所示。98Pr.10、Pr.11、Pr.12參數(shù)意義圖10.啟動(dòng)頻率（Pr.13）Pr.13設(shè)定電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)的頻率，如果運(yùn)行頻率設(shè)定值比此值小，電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。若Pr.13的值低于Pr.2的值，即使沒(méi)有運(yùn)行頻率（即為“0”），啟動(dòng)后電動(dòng)機(jī)也將運(yùn)行在Pr.2的設(shè)定值。Pr.13參數(shù)的意義如圖所示。99Pr.13參數(shù)意義圖11.負(fù)載類(lèi)型選擇（Pr.14）通過(guò)設(shè)定Pr.14可以選擇最適宜負(fù)載特性的輸出特性（U/f

特性），Pr.14參數(shù)的意義如圖所示。100Pr.14參數(shù)意義圖12.MRS端子輸入選擇（Pr.17）Pr.17用于設(shè)定MRS端子的邏輯，如圖所示。101MRS端子輸入選擇13.參數(shù)禁止寫(xiě)入選擇（Pr.77）和逆轉(zhuǎn)防止選擇（Pr.78）Pr.77用于禁止或允許參數(shù)寫(xiě)入，主要用于防止參數(shù)被意外改寫(xiě)；Pr.78用于泵類(lèi)設(shè)備，可以防止反轉(zhuǎn)，具體設(shè)定值及功能見(jiàn)下表。102Pr.77、Pr.78的設(shè)定值及功能103二、變頻器功能單元操作及參數(shù)設(shè)定方法1.功能單元通用變頻器的功能單元根據(jù)變頻器生產(chǎn)廠家的不同而千差萬(wàn)別，但是它們的基本功能相同，主要有以下幾個(gè)方面：（1）顯示頻率、電流、電壓等。（2）設(shè)定運(yùn)行模式、操作命令、功能碼。（3）讀取變頻器運(yùn)行信息和故障報(bào)警信息。（4）監(jiān)視變頻器運(yùn)行。（5）進(jìn)行變頻器運(yùn)行參數(shù)的自整定。（6）進(jìn)行故障報(bào)警狀態(tài)的復(fù)位。如圖所示是三菱公司FR-E740系列變頻器的操作面板，其各旋鈕和按鍵的功能見(jiàn)下表。104FR-E740系列變頻器操作面板105旋鈕和按鍵的功能106旋鈕和按鍵的功能1072.基本操作變頻器操作面板的基本操作包括運(yùn)行模式切換、監(jiān)視器設(shè)定、頻率設(shè)定、參數(shù)設(shè)定等，其操作方法如圖所示。變頻器基本操作108參數(shù)Pr.79不同設(shè)定值的操作面板顯示和設(shè)定方法3.設(shè)定運(yùn)行模式利用啟動(dòng)指令和頻率指令的組合可以進(jìn)行運(yùn)行模式的設(shè)定,參數(shù)Pr.79不同設(shè)定值的操作面板顯示和設(shè)定方法見(jiàn)下表。109設(shè)定鍵盤(pán)鎖定的操作步驟4.鎖定操作鎖定操作可以防止參數(shù)變更、意外啟動(dòng)或意外停止，使操作面板的M旋鈕、鍵盤(pán)操作無(wú)效化。具體方法為：將參數(shù)Pr.161設(shè)置為10或11，然后按

鍵2s左右，M旋鈕與鍵盤(pán)操作均變?yōu)闊o(wú)效。設(shè)定鍵盤(pán)鎖定的操作步驟見(jiàn)下表。110設(shè)定鍵盤(pán)鎖定的操作步驟111監(jiān)視模式設(shè)定的操作步驟5.監(jiān)視輸出電流和輸出電壓在監(jiān)視模式下按

鍵可以切換輸出頻率、輸出電流、輸出電壓的監(jiān)視器顯示，具體的操作步驟見(jiàn)下表。1126.變更參數(shù)的設(shè)定值以改變參數(shù)Pr.1（上限頻率）的設(shè)定值為例，其操作步驟見(jiàn)下表。變更Pr.1設(shè)定值的操作步驟113變更Pr.1設(shè)定值的操作步驟1147.參數(shù)清除、參數(shù)全部清除設(shè)定Pr.CL（參數(shù)清除）、ALLC（參數(shù)全部清除）為1，可使參數(shù)恢復(fù)為初始值。如果設(shè)定Pr.77（參數(shù)寫(xiě)入選擇）為1，則無(wú)法清除。參數(shù)清除和參數(shù)全部清除的操作步驟見(jiàn)下表。參數(shù)清除和參數(shù)全部清除的操作步驟115參數(shù)清除和參數(shù)全部清除的操作步驟任務(wù)3變頻器的外部運(yùn)行操作116學(xué)習(xí)目標(biāo)1.熟悉變頻器各端子的功能并能正確使用。2.熟悉變頻器的外部控制模式。3.能對(duì)三菱FR-E740系列變頻器進(jìn)行正確接線。4.能獨(dú)立完成變頻器的外部操作。117工作任務(wù)某升降機(jī)中變頻器控制三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行曲線如圖所示，主電路接線如圖a所示，外部控制模式接線如圖所示。當(dāng)用外部接線的方式控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，由外接電位器（1W、1kΩ）控制運(yùn)行頻率時(shí)，該如何對(duì)變頻器進(jìn)行外部運(yùn)行操作?118電動(dòng)機(jī)運(yùn)行曲線外部控制模式接線圖一、變頻器的標(biāo)準(zhǔn)接線與端子功能

各種系列的變頻器都有其標(biāo)準(zhǔn)接線端子，這些接線端子與其自身功能的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。變頻器接線主要有兩部分：一部分是主電路接線，另一部分是控制電路接線。1.端子接線圖FR-E740系列變頻器的端子接線圖如圖所示。119相關(guān)知識(shí)120變頻器的端子接線圖2.主回路端子主回路端子如圖所示，主回路端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明見(jiàn)下表。121主回路端子122主回路端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明3.控制回路端子（1）標(biāo)準(zhǔn)控制回路端子排列標(biāo)準(zhǔn)控制回路端子的排列如圖所示。123標(biāo)準(zhǔn)控制回路端子的排列（2）控制回路端子功能1）輸入信號(hào)端子控制回路輸入信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明見(jiàn)右表。124控制回路輸入信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明125控制回路輸入信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明2）輸出信號(hào)端子控制回路輸出信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明見(jiàn)下表。126控制回路輸出信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明3）通信信號(hào)端子控制回路通信信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明見(jiàn)下表。127控制回路通信信號(hào)端子的名稱(chēng)及功能說(shuō)明（3）接線注意事項(xiàng)1）端子SD、SE以及端子5是輸入、輸出信號(hào)的公共端子，切不可將該公共端子接大地。2）控制電路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主電路、強(qiáng)電電路分開(kāi)接線，屏蔽層應(yīng)可靠接地。3）由于控制電路的輸入信號(hào)是微電流，所以在插入接點(diǎn)時(shí)，為了防止接觸不良，微信號(hào)接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)以上并聯(lián)的接點(diǎn)或使用雙接點(diǎn)，如圖所示。128微信號(hào)接點(diǎn)a）并聯(lián)的接點(diǎn)b）雙接點(diǎn)4）切忌向控制電路的接點(diǎn)輸入端子輸入電壓。5）繼電器輸出（異常輸出）端子A、B、C上務(wù)必接繼電器線圈或指示燈。129二、外部控制模式外部控制模式也稱(chēng)為外部運(yùn)行操作，就是用變頻器控制端子上的外部接線控制電動(dòng)機(jī)的啟停和運(yùn)行頻率。目前是通過(guò)設(shè)定參數(shù)Pr.79的值來(lái)進(jìn)行操作模式的切換，此時(shí)參數(shù)單元操作無(wú)效，實(shí)際中這種操作模式應(yīng)用較多。130例如，通過(guò)外部端子控制電動(dòng)機(jī)3段速運(yùn)行（RH為40Hz、RM為30Hz、RL為10Hz），具體方法如下：1.控制分析（1）通過(guò)端子STF（STR）-SD發(fā)出啟動(dòng)指令。（2）通過(guò)端子RH-SD、RM-SD、RL-SD進(jìn)行頻率設(shè)定。（3）“EXT”指示燈應(yīng)點(diǎn)亮。（4）端子初始值：RH為50Hz、RM為30Hz、RL為10Hz。（5）2個(gè)（或3個(gè)）端子同時(shí)設(shè)置為ON時(shí)可以實(shí)現(xiàn)7段速運(yùn)行。1312.接線圖通過(guò)外部端子控制電動(dòng)機(jī)3段速運(yùn)行的接線圖如圖所示。132通過(guò)外部端子控制電動(dòng)機(jī)3段速運(yùn)行接線圖3.操作步驟用外部指令控制電動(dòng)機(jī)3段速運(yùn)行的操作步驟見(jiàn)下表。133用外部指令控制電動(dòng)機(jī)3段速運(yùn)行的操作步驟任務(wù)4變頻器的組合運(yùn)行操作134學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解變頻器的兩種組合控制模式。2.能完成變頻器組合控制模式的接線、參數(shù)設(shè)置及調(diào)試運(yùn)行。135工作任務(wù)工廠車(chē)間內(nèi)在各個(gè)工段之間運(yùn)送鋼材等重物時(shí)常使用的平板車(chē)是正、反轉(zhuǎn)變頻調(diào)速的應(yīng)用實(shí)例，它的運(yùn)行曲線如圖所示。136平板車(chē)運(yùn)行曲線圖本任務(wù)要求用外部按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟停，接線圖如圖所示，用操作面板調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，實(shí)現(xiàn)平板車(chē)的自動(dòng)往返運(yùn)行控制。137外部信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)啟停的接線圖下圖中的正向速度是平板車(chē)裝載時(shí)的運(yùn)行速度,反向速度是放下重物后空載返回的速度,前進(jìn)和后退的加、

減速時(shí)間由變頻器的加、

減速參數(shù)設(shè)定。

當(dāng)前進(jìn)到接近放下重物的

B

點(diǎn)時(shí),減速到10Hz運(yùn)行;同樣,當(dāng)后退到接近裝載的

D

點(diǎn)時(shí),減速到10Hz運(yùn)行。138平板車(chē)運(yùn)行曲線圖變頻器的組合控制模式組合運(yùn)行操作是應(yīng)用參數(shù)單元和外部接線共同控制變頻器運(yùn)行的一種方法，一般來(lái)說(shuō)有兩種模式：一種是參數(shù)單元控制電動(dòng)機(jī)的啟停，外部接線控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率；另一種是參數(shù)單元控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率，外部接線控制電動(dòng)機(jī)的啟停。當(dāng)需用外部信號(hào)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用PU調(diào)節(jié)頻率時(shí)，設(shè)置參數(shù)Pr.79=3；當(dāng)需用PU啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用電位器或其他外部信號(hào)調(diào)節(jié)頻率時(shí)，設(shè)置參數(shù)Pr.79=4。139相關(guān)知識(shí)1.外部信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)啟停、操作面板設(shè)定運(yùn)行頻率

如圖所示為外部信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)啟停、PU控制頻率（假設(shè)頻率由50Hz設(shè)定為40Hz）的組合操作控制接線圖。這種組合運(yùn)行模式的具體操作步驟見(jiàn)下表。此時(shí)，外部頻率設(shè)定信號(hào)不起作用。140外部信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)啟停、PU控制頻率的組合操作控制接線圖141外部信號(hào)控制啟停、PU控制頻率的組合運(yùn)行的操作步驟2.外部信號(hào)設(shè)定運(yùn)行頻率、操作面板控制電動(dòng)機(jī)啟停

如圖所示為外部信號(hào)設(shè)定運(yùn)行頻率（假設(shè)頻率設(shè)定為50Hz）、PU控制電動(dòng)機(jī)啟停的組合操作控制接線圖。這種組合運(yùn)行模式的具體操作步驟見(jiàn)下表。142外部信號(hào)設(shè)定運(yùn)行頻率、PU控制電動(dòng)機(jī)啟停的組合操作控制接線圖143外部信號(hào)設(shè)定運(yùn)行頻率、PU控制電動(dòng)機(jī)啟停的組合運(yùn)行的操作步驟任務(wù)5變頻器的PID控制運(yùn)行操作144學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握變頻器PID控制的參數(shù)設(shè)定方法。2.掌握變頻器PID控制的接線方法。3.理解PID控制的原理。4.能完成變頻器PID控制模式的接線、參數(shù)設(shè)置及調(diào)試運(yùn)行。145工作任務(wù)PID控制也稱(chēng)為比例積分微分控制，是指用傳感器檢測(cè)被控量的實(shí)際值并反饋給變頻器與被控量的目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行比較，如果實(shí)際值與目標(biāo)值相比有偏差，則通過(guò)PID的控制作用使偏差為零，直到達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。146任務(wù)引入變頻器的PID控制與傳感器組件構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，其在溫度、壓力等參數(shù)要求恒定的場(chǎng)合應(yīng)用十分廣泛，是變頻器在節(jié)能方面的常見(jiàn)應(yīng)用。本任務(wù)將利用變頻器的PID控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)如圖所示的恒壓供水電路的控制，從而掌握變頻器PID控制的相關(guān)知識(shí)。下圖中，端子4和端子5是反饋信號(hào)輸入端，MP是壓力傳感器，將壓力信號(hào)變?yōu)殡妷夯螂娏餍盘?hào)。正常工作時(shí)，K1、K2均閉合。工作時(shí)反饋值與目標(biāo)值比較，并按預(yù)置的PID值調(diào)整變頻器的給定信號(hào)，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。147148PID運(yùn)行接線圖一、變頻器的PID控制通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)PID控制有兩種情況：一是變頻器內(nèi)置PID控制功能，給定信號(hào)通過(guò)變頻器的端子輸入，反饋信號(hào)也輸入變頻器的控制端，在變頻器內(nèi)部進(jìn)行PID調(diào)節(jié)以改變輸出頻率；二是外部的PID調(diào)節(jié)器將給定量與反饋量比較后，輸出給變頻器，加到控制端作為控制信號(hào)。149相關(guān)知識(shí)1.PID循環(huán)控制PID循環(huán)控制是指將被控量的檢測(cè)信號(hào)（即由傳感器測(cè)得的實(shí)際值）回饋到變頻器，并與被控量的目標(biāo)信號(hào)相比較，以判斷是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。如尚未達(dá)到，則根據(jù)兩者的差值進(jìn)行調(diào)整，直至達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)為止。循環(huán)控制系統(tǒng)即閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出（被控量）會(huì)被反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)循環(huán)。PID控制是將PI控制和PD控制的優(yōu)點(diǎn)組合形成的控制方法。150反饋信號(hào)的接入有兩種方法：（1）給定輸入法變頻器在使用PID功能時(shí)，將傳感器測(cè)得的反饋信號(hào)直接接到給定信號(hào)端，其目標(biāo)值由鍵盤(pán)給定。（2）獨(dú)立輸入法變頻器專(zhuān)門(mén)配置了獨(dú)立的反饋信號(hào)輸入端，有的變頻器還為傳感器配置了電源，其目標(biāo)值可以由鍵盤(pán)給定，也可以由指定輸入端輸入。1512.PID調(diào)節(jié)功能和目標(biāo)值的預(yù)置（1）預(yù)置PID調(diào)節(jié)功能預(yù)置的內(nèi)容是檢測(cè)變頻器的PID調(diào)節(jié)功能是否有效，這是十分重要的，因?yàn)樽冾l器的PID調(diào)節(jié)功能有效后，其升、降速過(guò)程將完全取決于由P、I、D數(shù)據(jù)決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程，而原來(lái)預(yù)置的“加速時(shí)間”和“減速時(shí)間”將不再起作用。152（2）預(yù)置目標(biāo)值PlD調(diào)節(jié)的根本依據(jù)是反饋量與目標(biāo)值之間的比較結(jié)果。因此，準(zhǔn)確地預(yù)置目標(biāo)值是十分重要的。主要有以下兩種方法：1）面板輸入式。只需通過(guò)鍵盤(pán)輸入目標(biāo)值即可。目標(biāo)值通常是實(shí)際目標(biāo)值與傳感器量程之比的百分?jǐn)?shù)。2）外接給定式。由外接電位器進(jìn)行預(yù)置，調(diào)整較方便。1533.變頻器按P、I、D調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)（1）變頻器的輸出頻率

fx

只根據(jù)實(shí)際數(shù)值與目標(biāo)數(shù)值的比較結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，與被控量之間無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。（2）變頻器的輸出頻率

fx

始終處于調(diào)整狀態(tài)，其數(shù)值常不穩(wěn)定。154二、變頻器的內(nèi)置PID功能1.PID功能信號(hào)的選擇（Pr.183）參數(shù)Pr.183是PID功能信號(hào)選擇參數(shù)，當(dāng)其值設(shè)置為14時(shí)，MRS端子設(shè)定為PID控制的有效端子。按如圖接線，合上開(kāi)關(guān)K2，則變頻器選擇內(nèi)置的PID控制功能。155PID運(yùn)行接線圖2.PID動(dòng)作的選擇（Pr.128）參數(shù)Pr.128是PID動(dòng)作選擇參數(shù)，其功能詳見(jiàn)下表。本任務(wù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)為負(fù)反饋系統(tǒng)，因此參數(shù)Pr.128設(shè)置為20。156參數(shù)Pr.128的功能3.設(shè)定信號(hào)與反饋信號(hào)輸入方式的選擇本任務(wù)中PID目標(biāo)值的預(yù)置采用外接給定式。在模擬量輸入端10、2、5外接電位器（1kΩ，2W）設(shè)定目標(biāo)值，調(diào)整較方便。變頻器外部端子4和端子5是壓力信號(hào)反饋輸入端，反饋信號(hào)是

4~20mA的電流，注意必須將模擬量輸入端的電壓/電流輸入切換開(kāi)關(guān)撥到電流側(cè)。1574.控制參數(shù)P、I、D的選擇參數(shù)Pr.129~Pr.134的功能是確定PID運(yùn)行參數(shù)，詳見(jiàn)下表。158PID運(yùn)行參數(shù)功能5.PID控制相關(guān)輸出端子的參數(shù)設(shè)定PID控制的輸出端子由參數(shù)Pr.190、Pr.191設(shè)定，詳細(xì)功能見(jiàn)下表。159PID控制輸出端子的參數(shù)功能任務(wù)6變頻器的選擇、安裝與維護(hù)160學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握變頻器的選擇方法。2.了解變頻器的安裝條件和安裝方法。3.能夠進(jìn)行變頻器的日常維護(hù)與檢查。161工作任務(wù)某工廠車(chē)間用于吊運(yùn)貨物的行車(chē)原來(lái)采用繼電控制系統(tǒng)控制，因電路老化，故障頻繁，影響了車(chē)間的生產(chǎn)，現(xiàn)要求使用三菱變頻器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)行車(chē)的變頻運(yùn)行控制。驅(qū)動(dòng)行車(chē)運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y132S1-2，其額定電壓是380V、額定功率是5.5kW、額定電流是11.1A、額定轉(zhuǎn)速是2900r/min，控制柜與行車(chē)電動(dòng)機(jī)之間的最遠(yuǎn)距離為40m，要求工作頻率為40Hz時(shí)，線路電壓降不超過(guò)2%。162對(duì)一些繼電控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行變頻改造時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況選擇相應(yīng)的變頻器及外部設(shè)備。其次，在進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)該注意變頻器的安裝環(huán)境、安裝空間、主電路線徑的選擇、控制電路的接線方法等，并了解變頻器通電前需檢查的內(nèi)容。變頻調(diào)速系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)變頻器進(jìn)行日常維護(hù)與檢查。163一、變頻器的選擇1.變頻器容量、輸出電壓、輸出頻率的選擇（1）容量的選擇采用變頻器對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，通常根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇變頻器，或根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值（最大值）來(lái)選擇變頻器。1）連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合。由于變頻器供給電動(dòng)機(jī)的電流是脈動(dòng)電流，其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)的電流大。因此變頻器的容量要留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?64相關(guān)知識(shí)2）加、減速時(shí)變頻器容量的選定。變頻器的最大輸出轉(zhuǎn)矩是由變頻器的最大輸出電流決定的。一般情況下,對(duì)于短時(shí)間的加、減速，變頻器允許達(dá)到額定輸出電流的130%~150%（視變頻器容量而定），短時(shí)加、減速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以增大；反之，若只需要較小的加、減速轉(zhuǎn)矩，也可減小變頻器的容量。由于電流的脈動(dòng)，此時(shí)應(yīng)將變頻器的最大輸出電流降低10%后再進(jìn)行選定。1653）頻繁加、減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變頻器容量的選定。頻繁加、減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可根據(jù)加速、恒速、減速等運(yùn)行狀態(tài)下變頻器的電流值確定變頻器額定輸出電流IINV。IINV=[（I1

t1+I2

t2+…+In

tn）/（

t1+t2+…+tn）]K0

（1-6-1）式中I1

、I2

…In———各運(yùn)行狀態(tài)下的平均電流，A；

t1、t2

…tn———各運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)間，s；

K0———安全系數(shù)（頻繁運(yùn)行時(shí)

K0

取1.2，一般情況下

K0

取1.1）。1664）電流變化不規(guī)則的場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)電流不規(guī)則變化時(shí)不易獲得運(yùn)行特性曲線，這時(shí)，可將電動(dòng)機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電流限制在變頻器的額定輸出電流內(nèi)進(jìn)行選定。5）電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)變頻器容量的選定。通常，三相異步電動(dòng)機(jī)直接用工頻啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流為其額定電流的5~7倍，直接啟動(dòng)時(shí)可按下式選定變頻器容量：

IINV≥IK/Kg

（1-6-2）式中IINV———變頻器額定輸出電流，A；

IK———額定電壓、額定頻率下電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流，A；

Kg———變頻器的允許超載倍數(shù)，Kg=1.3~1.5。1676）多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共享一臺(tái)變頻器供電。上述5條仍適用，但應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①在電動(dòng)機(jī)總功率相等的情況下，由多臺(tái)小功率電動(dòng)機(jī)組成時(shí)的電動(dòng)機(jī)總效率，比臺(tái)數(shù)少但電動(dòng)機(jī)功率較大的時(shí)候要低，因此兩者電流總值并不相等，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流總值選擇變頻器。②整定軟啟動(dòng)、軟停止時(shí)，一定要按照啟動(dòng)最慢的那臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行整定。③若有一部分電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，變頻器容量可按下式進(jìn)行計(jì)算：IINV≥[N2

IK+（N1-N2）IN]/Kg（1-6-3）式中N1———電動(dòng)機(jī)總臺(tái)數(shù)；

N2———直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；

IN———電動(dòng)機(jī)額定電流，A。1687）容量選擇注意事項(xiàng)如下：①并聯(lián)追加投入啟動(dòng)。變頻器容量與所有電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)相比要更大些。②大超載容量。通用變頻器超載容量通常為125%、60s或150%、60s，需要超過(guò)此值時(shí)必須增大變頻器的容量。③輕載電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載比電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率小時(shí)，多認(rèn)為可選擇與實(shí)際負(fù)載相稱(chēng)的變頻器容量。但對(duì)于通用變頻器，即使實(shí)際負(fù)載小，使用容量比按電動(dòng)機(jī)額定功率確定的容量小的變頻器也并不理想。169（2）輸出電壓的選擇變頻器的輸出電壓根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓選定。我國(guó)低壓電動(dòng)機(jī)多數(shù)為380V，可選用400V系列變頻器。應(yīng)當(dāng)注意變頻器的工作電壓是按

U/f曲線變化的。變頻器規(guī)格表中給出的輸出電壓是變頻器的最大輸出電壓，即基頻下的輸出電壓。（3）輸出頻率的選擇變頻器的最高輸出頻率根據(jù)機(jī)種不同而有很大不同，有50Hz/60Hz、120Hz、240Hz或更高。50Hz/60Hz的變頻器以在額定速度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)為目的，大容量通用變頻器幾乎都屬于此類(lèi)。170變頻器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大，考慮到散熱的經(jīng)濟(jì)性，除小容量變頻器外幾乎都采用開(kāi)啟式結(jié)構(gòu)，采用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。當(dāng)變頻器設(shè)置場(chǎng)所為室外或周?chē)h(huán)境惡劣時(shí)，最好將其裝在獨(dú)立盤(pán)上，采用具有冷卻熱交換裝置的全封閉式結(jié)構(gòu)。對(duì)于小容量變頻器，在粉塵、油霧多的環(huán)境或棉絨多的紡織廠中運(yùn)行時(shí)也可采用全封閉式結(jié)構(gòu)。1712.變頻器的外圍設(shè)備及其選擇變頻器的運(yùn)行離不開(kāi)某些外圍設(shè)備，這些外圍設(shè)備通常是選購(gòu)件，它們的功能通常是提高變頻器的某些性能、對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)、減小變頻器對(duì)其他設(shè)備的影響等。變頻器的外圍設(shè)備如圖所示。172變頻器的外圍設(shè)備173（1）電源變壓器T電源變壓器T將高壓電源變換成通用變頻器所需的電壓等級(jí)。變頻器的輸入電流含有一定量的高次諧波，使電源側(cè)的功率因數(shù)降低。若再考慮變頻器的運(yùn)行效率，則變壓器的容量常按下式取值：其中，變頻器輸入功率因數(shù)在有輸入交流電感器L1時(shí)，取0.8~0.85。無(wú)輸入交流電感器L1時(shí)，則取0.6~0.8。變頻器效率可取0.95，變頻器輸出功率應(yīng)為所接電動(dòng)機(jī)的總功率。（2）低壓斷路器QF低壓斷路器QF用于控制電源回路的通斷，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流或短路事故時(shí)自動(dòng)切斷電源，以防事故擴(kuò)大。如果需要進(jìn)行接地保護(hù)，也可采用漏電保護(hù)式開(kāi)關(guān)。使用變頻器無(wú)一例外地都應(yīng)采用低壓斷路器，其外形如圖所示。174低壓斷路器（3）接觸器KM1接觸器KM1用于控制變頻器電源的通斷，在變頻器保護(hù)功能起作用時(shí)，切斷電源。對(duì)于電網(wǎng)停電后的復(fù)電，可以防止自動(dòng)再投入，以保護(hù)設(shè)備及人身安全。（4）無(wú)線電噪聲濾波器FIL無(wú)線電噪聲濾波器FIL用于限制變頻器因高次諧波而對(duì)外界產(chǎn)生的干擾，可酌情選用。（5）交流電感器AL和DLAL用于抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)。AL的選用與否視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)電壓允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。DL用于改善變頻器輸出電流的波形，降低電動(dòng)機(jī)的噪聲。175（6）制動(dòng)電阻R制動(dòng)電阻R用于吸收電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)的再生電能，可以縮短大慣量負(fù)載的自由停車(chē)時(shí)間，還可以在負(fù)載下放時(shí)實(shí)現(xiàn)再生運(yùn)行。制動(dòng)電阻的阻值及功率計(jì)算比較復(fù)雜，一般可以參照下表中的最小制動(dòng)電阻并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，也可以由試驗(yàn)確定。176允許的最小制動(dòng)電阻（7）接觸器KM2和KM3接觸器KM2和KM3用于變頻器和工頻電網(wǎng)之間的切換運(yùn)行。在這種方式下，KM2是必不可少的，它和KM3之間的聯(lián)鎖可以防止變頻器的輸出端接到工頻電網(wǎng)上。一旦出現(xiàn)變頻器輸出端誤接到工頻電網(wǎng)的情況，將損壞變頻器。如果不需要變頻器與工頻電網(wǎng)的切換功能，可以不用KM2。注意，有些機(jī)種要求KM2只能在電動(dòng)機(jī)和變頻器處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)動(dòng)作。177二、變頻器的安裝1.安裝環(huán)境變頻器是精密的電子設(shè)備，為了確保其穩(wěn)定運(yùn)行，計(jì)劃安裝時(shí)，應(yīng)對(duì)其工作場(chǎng)所和環(huán)境進(jìn)行考慮，以使其充分發(fā)揮應(yīng)有的功能。如圖所示為不宜安裝、使用變頻器的場(chǎng)所和變頻器的不當(dāng)使用方法。178不宜安裝、使用變頻器的場(chǎng)所和變頻器的不當(dāng)使用方法179應(yīng)備有通風(fēng)口或換氣裝置，以排出變頻器產(chǎn)生的熱量。易于進(jìn)行變頻器的定期維修和檢查。變頻器易于搬入和搬出。無(wú)易燃、易爆氣體，腐蝕性氣體和液體、粉塵少。結(jié)構(gòu)房或電氣室應(yīng)濕氣少，無(wú)水浸的顧慮。應(yīng)有避免受高次諧波干擾的裝置隔離。（1）設(shè)置變頻器場(chǎng)所的條件（2）長(zhǎng)期維持變頻器可靠運(yùn)行的條件1）環(huán)境溫度：-10~+50℃

。2）相對(duì)濕度：90%RH以下（不凝露）。3）海拔：1000m以下。當(dāng)海拔為1000m以上時(shí)，每超過(guò)100m，額定容量減小10%。4）振動(dòng)：設(shè)置場(chǎng)所的振動(dòng)加速度應(yīng)限制在5.9m/s2

以?xún)?nèi)，振動(dòng)加速度過(guò)大會(huì)使變頻器的緊固件松動(dòng)，引起繼電器和接觸器等觸點(diǎn)部件的誤動(dòng)作，可能導(dǎo)致不穩(wěn)定運(yùn)行。所以在振動(dòng)場(chǎng)所使用變頻器時(shí)，應(yīng)采取防振措施，進(jìn)行定期檢查、維護(hù)和加固。1802.變頻器的柜內(nèi)安裝（1）柜內(nèi)安裝變頻器時(shí)，應(yīng)取下前蓋板和配線蓋板后進(jìn)行固定，如圖所示。181變頻器的柜內(nèi)安裝（2）變頻器必須垂直安裝。（3）安裝多個(gè)變頻器時(shí)，要并列放置，安裝后采取冷卻措施，如圖所示。182多臺(tái)變頻器的柜內(nèi)安裝要求（4）變頻器安裝在電控柜內(nèi)時(shí)，為達(dá)到環(huán)境