三相異步電機(jī)速度控制云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院CONTENTS目錄變頻控制基礎(chǔ)01變頻器調(diào)試02變頻器控制電機(jī)速度03應(yīng)用案例04PART01變頻控制基礎(chǔ)一、變頻調(diào)速基礎(chǔ)1.三相感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速：n=60f1(1-s)/p2.調(diào)速方法：

1）變極調(diào)速：改變電動機(jī)磁極對數(shù)。

2）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：改變電動機(jī)定子電壓，轉(zhuǎn)子串電阻、串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。

3）變頻調(diào)速：改變通入電動機(jī)電源頻率。3.變頻調(diào)速使用變頻器，變頻器是將固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調(diào)電壓、可調(diào)頻率的交流電的裝置。

二、變頻器分類1.按變頻的原理分類

1）交-交變頻器2）交-直-交變頻器2.按變頻器的控制方式分類

1）壓頻比控制變頻器（V/f）2）轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器（SF）3）矢量控制（VC）4）直接轉(zhuǎn)矩控制

3.按用途分類1）

通用變頻器簡易型通用變頻器是一種以節(jié)能為主要目的而簡化了一些系統(tǒng)功能的通用變頻器。它主要應(yīng)用于水泵、風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)等對于系統(tǒng)調(diào)速性能要求不高的場合，并具有體積小、價(jià)格低等方面的優(yōu)勢。2）專用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器高壓變頻器

三、交-直-交變頻技術(shù)

1.交-直-交變頻器的主電路框圖如圖所示。主電路包括三個(gè)組成部分：整流電路、中間電路和逆變電路。

交-直-交變頻器的主電路框圖三、交-直-交變頻技術(shù)

2.整流電路（1）不可控整流電路不可控整流電路使用的元件為功率二極管，不可控整流電路按輸入交流電源的相數(shù)不同分為單相整流電路、三相整流電路和多相整流電路。

不可控整流電路主電路三、交-直-交變頻技術(shù)

2.整流電路（2）可控整流電路

可控整流電路主電路三、交-直-交變頻技術(shù)

3.逆變電路的工作原理逆變電路也簡稱為逆變器，所示為單相橋式逆變器，四個(gè)橋臂由開關(guān)構(gòu)成，輸入直流電壓E，逆變器負(fù)載是電阻R。當(dāng)將開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，電阻上得到左正右負(fù)的電壓；間隔一段時(shí)間后將開關(guān)S1、S4打開，S2、S3閉合，電阻上得到右正左負(fù)的電壓。我們以頻率f交替切換S1、S4和S2、S3，在電阻上就可以得到圖b所示的電壓波形。

a)單相橋式逆變電路

b)工作電壓波形三、交-直-交變頻技術(shù)

4.全橋逆變電路電路原理:直流電壓Ud接有大電容C，電路中的四個(gè)橋臂，橋臂1、4和橋臂2、3組成兩對，工作時(shí)，設(shè)t2時(shí)刻之前V1、V4導(dǎo)通，負(fù)載上的電壓極性為左正右負(fù)，負(fù)載電流io由左向右。t2時(shí)刻給V1、V4關(guān)斷信號，給V2、V3導(dǎo)通信號，則V1、V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io方向不能突變，于是VD2、VD3導(dǎo)通續(xù)流，負(fù)載兩端電壓的極性為右正左負(fù)。當(dāng)t3時(shí)刻io降至零時(shí)，VD2-、VD3截止，V2、V3導(dǎo)通，io開始反向。同樣在t4時(shí)刻給V2、V3關(guān)斷信號，給V1、V4導(dǎo)通信號后，V2、V3關(guān)斷，io方向不能突變，由VD1、VD4導(dǎo)通續(xù)流。t5時(shí)刻io降至零時(shí)，VD1、VD4截止，V1、V4導(dǎo)通，io反向，如此反復(fù)循環(huán)，兩對交替各導(dǎo)通180°。其輸出電壓uO和負(fù)載電流iO見圖b所示。

a)全橋逆變電路

b)工作電壓波形三、交-直-交變頻技術(shù)

5.變頻技術(shù):

PAM(PulseAmplitudeModulation)脈幅調(diào)制型，是一種改變電壓源的電壓Ud或電流源Id的幅值，進(jìn)行輸出控制的方式。

PWM(PulseWidthModulation)脈寬調(diào)制型，是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變調(diào)制周期來控制其輸出頻率。

SPWM（SinusoidalPWM）正弦波脈寬調(diào)制型，SPWM控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(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，用這些脈沖來代替正弦波所需要的波形。

三、交-直-交變頻技術(shù)

6.變頻電動機(jī):（1）變頻電動機(jī)是用變頻器驅(qū)動的電動機(jī)的統(tǒng)稱。為變頻器設(shè)計(jì)的電動機(jī)為變頻專用電動機(jī)，由傳統(tǒng)的鼠籠式電動機(jī)發(fā)展而來，并且提高了電動機(jī)繞組的絕緣性能。在要求不高的場合如小功率和頻率在額定工作頻率工作情況下，可以用普通鼠籠電動機(jī)代替。在低頻調(diào)速和散熱等方面的性能比普通的鼠籠式電動機(jī)優(yōu)越。

三、交-直-交變頻技術(shù)

6.變頻電動機(jī):（2）變頻電動機(jī)與普通電動機(jī)的區(qū)別

1）變頻電動機(jī)可在其調(diào)速范圍內(nèi)可任意調(diào)速，而電動機(jī)不會損壞。普通電動機(jī)一般只能在AC380V/50HZ的條件下運(yùn)行，普通電動機(jī)雖能降頻或升頻使用，但范圍不能太大，否則電動機(jī)會發(fā)熱甚至燒壞。

2）普通風(fēng)機(jī)的散熱風(fēng)扇跟風(fēng)機(jī)機(jī)芯用同一條線，而變頻風(fēng)機(jī)中這兩個(gè)是分開的。普通電動機(jī)是根據(jù)市電的頻率和相應(yīng)的功率設(shè)計(jì)的，只有在額定的情況下才能穩(wěn)定運(yùn)行，如果普通風(fēng)機(jī)變頻過低時(shí)，可能會因過熱而燒掉。而變頻電動機(jī)要克服低頻時(shí)的過熱與振動，所以變頻電動機(jī)在設(shè)計(jì)上要比普通電動機(jī)性能要好。

3）變頻電動機(jī)由于要承受高頻磁場，所以絕緣等級要比普通電動機(jī)高。原則上普通電動機(jī)是不能用變頻器來驅(qū)動的，但在實(shí)際中為了節(jié)約資金，在很多需要調(diào)速的場合都用普通電動機(jī)代替變頻電動機(jī)，但普通電動機(jī)的調(diào)速精度不高。

PART02變頻器控制電機(jī)調(diào)試一、變頻器接線1.

MM420變頻器電源及電機(jī)強(qiáng)電接線端子:(1)L1、L2、L3變頻器電源接線位于變頻器的左下側(cè)，單相交流電AC220V供電時(shí)接接線端子L/L1、N/L2及接地PE，三相交流電AC380V供電時(shí)接接線端子L/L1、N/L2、L3及接地PE。(2)U、V、W、PE變頻器電機(jī)接線位于變頻器的右下側(cè)，接線端子U、V、W及接地PE引線接三相電動機(jī)，當(dāng)供電為單相交流電AC220V時(shí)，三相電機(jī)為220V，當(dāng)供電為三相交流電AC380V時(shí)，三相電機(jī)為380V

注意：電源進(jìn)線及電機(jī)接線均為交流高電壓，請?jiān)诮油娫粗盎蛟谕姽ぷ髦?，確信變頻器的蓋子已經(jīng)蓋好。以防觸電！

一、變頻器接線2.

MM420變頻器多功能端子排:

一、變頻器接線3.

MM420變頻器接線框圖:

一、變頻器接線4.

MM420變頻器BOP面板:

變頻器的標(biāo)準(zhǔn)配置操作面板為狀態(tài)顯示板SDP（標(biāo)準(zhǔn)件），在SDP面板上有兩個(gè)LED指示燈，顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。如果要訪問變頻器的各個(gè)參數(shù)，并能夠?qū)ψ冾l器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，需選配基本操作面板BOP（可選件），在BOP面板上有一液晶顯示屏及八個(gè)操作按鍵。

二、變頻器調(diào)試1.

MM420變頻器BOP面板:

變頻器的標(biāo)準(zhǔn)配置操作面板為狀態(tài)顯示板SDP（標(biāo)準(zhǔn)件），在SDP面板上有兩個(gè)LED指示燈，顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。如果要訪問變頻器的各個(gè)參數(shù)，并能夠?qū)ψ冾l器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，需選配基本操作面板BOP（可選件），在BOP面板上有一液晶顯示屏及八個(gè)操作按鍵。

二、變頻器調(diào)試1.

MM420變頻器BOP面板:

二、變頻器調(diào)試2.參數(shù)調(diào)試步驟:（1）前提條件：機(jī)械和電氣安裝已經(jīng)完成。（2）用基本操作面板（BOP）更改參數(shù)的數(shù)值下圖說明如何改變參數(shù)P0004的數(shù)值。（3）按照這個(gè)圖表中說明的類似方法，可以用‘BOP’設(shè)定任何一個(gè)參數(shù)。改變P0004–參數(shù)過濾功能二、變頻器調(diào)試2.參數(shù)調(diào)試步驟:二、變頻器調(diào)試3.用戶訪問權(quán)限:

P0003用戶訪問級最小值:0最大值: 4缺省值: 1

本參數(shù)用于定義用戶訪問參數(shù)組的等級。對于大多數(shù)簡單的應(yīng)用對象，采用缺省設(shè)定值(標(biāo)準(zhǔn)模式)就可以滿足要求了?？赡艿脑O(shè)定值:0 用戶定義的參數(shù)表-有關(guān)使用方法的詳細(xì)情況請參看P0013的說明

1 標(biāo)準(zhǔn)級:可以訪問最經(jīng)常使用的一些參數(shù)。

2 擴(kuò)展級:允許擴(kuò)展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O功能。

3 專家級:只供專家使用。

4 維修級:只供授權(quán)的維修人員使用-具有密碼保護(hù)。二、變頻器調(diào)試4.將變頻器復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值為了把變頻器的全部參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值，應(yīng)按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)（用BOP，AOP或必要的通訊選件）：

（1）設(shè)定P0010=30

（2）設(shè)定P0970=1說明：完成復(fù)位過程至少要1分鐘二、變頻器調(diào)試5.快速調(diào)試?yán)每焖僬{(diào)試功能使變頻器與實(shí)際使用的電動機(jī)參數(shù)相匹配，并對重要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。如果變頻器中存放的電動機(jī)額定數(shù)據(jù)(4極1LA型西門子電動機(jī)，星形電路配置變頻器特定參數(shù)(FU—Spec.))與實(shí)際使用的電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)相吻合，就可以不進(jìn)行快速調(diào)試。帶有“*”形標(biāo)記的參數(shù)的實(shí)際設(shè)定值選項(xiàng)要比這里列出的選項(xiàng)更多。二、變頻器調(diào)試5.快速調(diào)試二、變頻器調(diào)試5.快速調(diào)試二、變頻器調(diào)試5.快速調(diào)試（1）練習(xí)使用變頻器BOP功能按鍵的使用（2）練習(xí)使用變頻器BOP修改權(quán)限（3）練習(xí)使用變頻器BOP恢復(fù)出廠設(shè)置（4）練習(xí)使用變頻器BOP快速調(diào)試（5）練習(xí)使用變頻器BOP調(diào)試參數(shù)后，使用BOP功能按鍵控制電動機(jī)PART03HMI+PLC+變頻器控制電機(jī)調(diào)速一、電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速123硬件、變量、程序PLC硬件組態(tài)硬件、畫面、變量連接人機(jī)界面組態(tài)網(wǎng)絡(luò)接口、連接網(wǎng)絡(luò)組態(tài)4仿真調(diào)試PLC仿真、HMI仿真電路設(shè)計(jì)一、電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速1.電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。2.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)3.參數(shù)調(diào)試4..線路連接5.功能測試序號參數(shù)號參數(shù)值序號參數(shù)號參數(shù)值1P33

2P101

3P304220

4P305

5P307

6P308

7P31050

8P311

9P7001

10P10002

11P1080

12P108250

13P1120

14P1121

15P39001

實(shí)施步驟1．分析控制要求，確定控制方案2．創(chuàng)建項(xiàng)目3．組態(tài)PLC4．編寫PLC程序5．組態(tài)HMI6．制作HMI控制及顯示部件7．檢查網(wǎng)絡(luò)連接8．下載PLC程序及HMI組件9．線路連接，調(diào)試變頻器10.測試運(yùn)行11．訂正錯(cuò)誤

二、多功能端子模擬量控制電機(jī)調(diào)速123硬件、變量、程序PLC硬件組態(tài)硬件、畫面、變量連接人機(jī)界面組態(tài)網(wǎng)絡(luò)接口、連接網(wǎng)絡(luò)組態(tài)4仿真調(diào)試PLC仿真、HMI仿真電路設(shè)計(jì)1500R/MIN-----50HZ1500R/MIN-----10V1500R/MIN------276481500/速度給定=27648/XX=27648*速度給定/1500二、電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速1.電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。2.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)3.參數(shù)調(diào)試4..線路連接5.功能測試序號參數(shù)號參數(shù)值序號參數(shù)號參數(shù)值1P3314P70112P10115P70223P304220

4P305

5P307

6P308

7P31050

8P311

9P7002

10P10002

11P1080

12P108250

13P1120

14P1121

15P39001

實(shí)施步驟1．分析控制要求，確定控制方案2．創(chuàng)建項(xiàng)目3．組態(tài)PLC4．編寫PLC程序5．組態(tài)HMI6．制作HMI控制及顯示部件7．檢查網(wǎng)絡(luò)連接8．下載PLC程序及HMI組件9．線路連接，調(diào)試變頻器10.測試運(yùn)行11．訂正錯(cuò)誤

三、多功能端子控制電機(jī)多段速運(yùn)行

控制要求：1.按下起動按鈕，電機(jī)以5HZ的速度運(yùn)行，經(jīng)過5S后，電機(jī)以15HZ的速度運(yùn)行,再經(jīng)過10S后，電機(jī)50HZ的速度運(yùn)行,再過5S后，電機(jī)以-10HZ速度運(yùn)行，再過5S后，電機(jī)以-20HZ的速度運(yùn)行,再運(yùn)行5S后，電機(jī)-50HZ的速度運(yùn)行。2.不論在什么情況下，按下停止按鈕，電動機(jī)減速停機(jī)。三、多功能端子控制電機(jī)多段速運(yùn)行123硬件、變量、程序PLC硬件組態(tài)硬件、畫面、變量連接人機(jī)界面組態(tài)網(wǎng)絡(luò)接口、連接網(wǎng)絡(luò)組態(tài)4仿真調(diào)試PLC仿真、HMI仿真電路設(shè)計(jì)三、多功能端子控制電機(jī)多段速運(yùn)行1.電位器+多功能端子控制電機(jī)調(diào)速正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。2.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)3.參數(shù)調(diào)試4..線路連接5.功能測試序號參數(shù)號參數(shù)值序號參數(shù)號參數(shù)值1P3314P70112P10115P70223P304220

4P305

5P307

6P308

7P31050

8P311

9P7002

10P10002

11P1080

12P108250

13P1120

14P1121

15P39001

實(shí)施步驟1．分析控制要求，確定控制方案2．創(chuàng)建項(xiàng)目3．組態(tài)PLC4．編寫PLC程序5．組態(tài)HMI6．制作HMI控制及顯示部件7．檢查網(wǎng)絡(luò)連接8．下載PLC程序及HMI組件9．線路連接，調(diào)試變頻器10.測試運(yùn)行11．訂正錯(cuò)誤

PART04HMI+PLC+變頻器應(yīng)用案例一、變頻器應(yīng)用案例1.功能要求。某灌裝貼標(biāo)系統(tǒng)是將液體產(chǎn)品裝入固定容器中，并在容器外貼上標(biāo)簽，工藝示意圖如圖所示。傳送帶由變頻電動機(jī)M4驅(qū)動，由變頻器進(jìn)行多段速控制。第一段速為10Hz，第二段速為20Hz，第三段速為30Hz，第四段速為40Hz，第五段速為50Hz，加速/減速時(shí)間均為0.1s。

一、變頻器應(yīng)用案例2.控制要求。

（1）調(diào)試界面。通過觸摸屏下拉框，隨意選擇需要調(diào)試的