变频器应用工程实训报告Word文档格式.docx
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熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路驱动电机时的工作情况及其波形作全面分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率与电机机械特性的关系。
2、异步电动机SPWM变频调速系统
通过实验掌握异步电动机变压变频调速系统的组成及工作原理。
加深理解用单片机通过软件生成SPWM波形的工作原理与特点。
以及不同调制方式对系统性能的影响。
掌握异步电动机变压变频调速系统的调试方法。
3、变频器认识及操作
熟悉变频器工作原理及基本操作。
并且熟悉变频调速。
学生姓名
任务分工
林筱
接线及调试
王蒙
分析设计
周宏亮
记录数据
二、主要研究内容：
（1）测量SPWM波形产生过程中的各点波形。
（2）观察变频电路驱动电机时的输出波形。
（3）观察电机工作情况。
（1）连接有关线路，构成一个实用的异步电动机变频调速系统。
（2）采用SPWM数字控制时，不同输出频率、不同调制方式（同步、异步、混合调制）时的磁通分量、磁通轨迹、定子电流与电压、IGBT两端电压波形测试。
（3）低频补偿特性测试。
3、变频器认识及操作
（1）操作变频器，实现变频调速。
（2）记录操作步骤，熟悉西门子MM420型号变频器的操作。
（3）记录调速过程中的频率，转速，定子电压。
并绘制压频曲线、频率和转速特性曲线。
三、设计的方法及步骤：
（一）、单相交直交变频电路
1．SPWM波形的观察
按下左下方的开关S5
（1）观察"
SPWM波形发生"
电路输出的正弦信号Ur波形（2端与地端），改变正弦波频率调节电位器，记录其频率可调范围。
（2）观察三角形载波Uc的波形（1端与地端），记录其频率,并观察Uc和Ur的对应关系。
（3）观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM（3端与地端）。
（4）观察带电机负载时的现象。
2．PWM波形的观察
（1）观察PWM波形。
（2）观察带电机负载时的现象，记录电机正转、反转时占空比变化范围？
并分析原因。
（二）、异步电动机SPWM变频调速系统
先将实验台左侧的调压器调到最小位置（逆时针拧到底），按图2连接线路，经检查无误后，合上电源，逐渐增加调压器的电压值，加至整流电压为220V即可。
实验系统缺省设置为SPWM控制，同步调制方式，对应指示灯亮。
若指示灯与上述不符，可按复位按钮，使系统处于上述缺省状态，此时系统即可进行实验。
若系统采用SPWM控制并工作在同步调制方式，即可按起动按钮，电动机即可起动，起动后可调节频率设定电位器，即可改变电动机转速。
在电动机运行中，如按了空间矢量、异步调制，混合调制等按钮，系统将不会响应，必须先按停止按钮，使电动机停止运行，才能转到空间矢量控制以及其它调制方式。
低频补偿电位器在电机运行时，可按需要任意调节。
系统出现故障停机时，可在拆除故障条件下，按故障复位按钮，使红色故障指示灯灭，系统即可按要求继续运行。
1．采用SPWM同步控制，从最低频率（0Hz）逐步增加至最高频率（50Hz），在这个过程中，记录8组频率、转速、定子电压、定子电流数值。
并绘制压频曲线、以及频率与转速的特性曲线。
2．在输出频率为50Hz、30Hz条件下，测量与描绘不同调制方式时的电机气隙磁通轨迹、定子端电压波形（输出U、V之间），以及观察电机运行的平稳与噪声大小。
（1）同步调制：
系统设定的载波比N=12。
（2）异步调制：
系统设定的载波频率ft=600Hz。
（3）混合调制：
分三段执行。
第一段0Hz～12.5Hz，载波比N1=100；
第二段12.5Hz～25Hz，载波比N2=80；
第三段，25Hz～50Hz，载波比N3=60。
3．当在低频1～2Hz时，若电机无法转动时，可调节低频补偿电位器（顺时针旋转时，低频补偿电压增大），直到电动机能旋转时止。
四、实验设计（相关原理框图）：
图1
图2SPWM与矢量控制变频调速系统
（一）、变频调速系统原理框图如图2所示。
它由交-直-交电压源型变频器，16位单片机80C196MC所构成的数字控制器，控制键盘与运行指示、磁通测量与保护环节等部分组成。
逆变器功率器件采用智能功率模块IPM（IntelLigentPowerModules），型号为PM10CSJ060（10A/600V）。
IPM是一种由六个高速、低功耗的IGBT，优化的门极驱动和各种保护电路集成为一体的混合电路器件。
由于采用了能连续监测电流的有传感功能的IGBT芯片，从而实现高效的过流和短路保护，同时IPM还集成了欠压锁定和过流保护电路。
该器件的使用，使变频系统硬件简单紧凑，并提高了系统的可靠性。
（二）、用基本操作板（BOP）进行调试
利用基本操作面板（BOP）可以改变变频器的各个参数，为了利用BOP设定参数，必须首先拆下SDP，并装上BOP。
BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值，报警和故障信息，以及设定值和实际值。
参数的信息不能用BOP存储。
表1用BOP操作时的缺省设置值
参数
说明
缺省值，欧洲（或北美）地区
P0100
运行方式，欧洲/北美
50Hz,kW（60Hz,hp）
P0307
功率（电动机额定值）
kW（Hp）
P0310
电动机的额定功率
50Hz（60Hz）
P0311
电动机的额定速度
1395（1680）rpm[决定变量]
P1082
最大电动机频率
表2基本操作面板（BOP）上的按钮
显示/按钮
功能
功能的说明
状态显示
LCD显示变频器当前的设定值
启动变频器
按此键起动变频器。
缺省值运行时此键是被封锁的。
为了使此键的操作有效，应设定P0700=1
停止变频器
OFF1：
按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车，缺省值运行时此键被封锁；
为了允许此键操作，应设定P0700=1。
OFF2：
按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车。
此功能总是“使能”的。
改变电动机的转动方向
按此键可以改变电动机的转动方向电动机的反向用负号表示或用闪
烁的小数点表示缺省值运行时此键是被封锁的为了使此键的操作有效
应设定P0700=1
电动机点动
在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。
释放此键时，变频器停车。
如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。
此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中从任何一个参数开始）：
1.直流回路电压（用d表示–单位：
V）
2.输出电流A
3.输出频率（Hz）
4.输出电压（用o表示–单位V）
5.由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4或5），这里将不再显示）。
连续多次按下此键将轮流显示以上参数。
跳转功能
在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。
跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。
访问参数
按此键即可访问参数。
增加数值
按此键即可增加面板上显示的参数数值。
减少数值
按此键即可减少面板上显示的参数数值。
（三）、快速调试的流程图（仅适用于第1访问级）
提示：
电动机有关的参数-请参看电动机的铭牌。
五、结果及讨论：
（一）1.“SPWM波形发生”电路输出的正弦信号Ur的频率可调范围为2.778HZ到52.08HZ。
2.三角形载波Uc的频率可调范围为2.033KHZ到11.42KHZ。
3.经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM波形为占空比可调的方波。
4.带电机负载时，电机正转时占空比变化范围为40到60。
反转时占空比变化范围为6.5到92。
（二）采用SPWM同步调制，从最低频率（0HZ）逐步增加至最高频率（50HZ），在这个过程中，记录频率转速定子电压及定子电流的数值，填入下表。
频率（HZ）
转速（r/min）
定子电压（V）
定子电流（A）
50
1412
104
0.40
45
1267
92
0.37
35
975
72
0.26
30
830
63
0.23
25
688
53
0.18
20
541
43
0.15
10
260
23
0.06
1、频率与转速特性曲线
2、电压与频率特性曲线
（三）利用变频器调速过程中的数据
定子电压（v）
5
147
29
12
355
58
593
91.9
27
803
122
32
950
145
40
1190
179
47
1399
208
六、实验体会
通过此次实训，我们认识到了西门子变频器的使用及操作，并且为以后的工作增加了机会，在招聘会上曾看到本专业的招聘条件要求熟悉西门子变频器的使用。
所以这次实训很认真的完成。
在实训中由于粗心误接线导致实验无法继续进行，指导教师的检查下完成。
此次实验对示波器进一步了解，而且在实训过程中学习了对SPWM以及PWM电路的运用。
SPWMPWM电路在实际生活中运用很多，熟悉掌握该电路的应用对以后的参加工作有了更多的竞争力。
在此次实训中励磁电机的启动以及在启动过程中的频率要求以及启动电压过低导致的电机无法正常启动等一系列问题进行了仔细的实验探究。
此次实训意义重大，我们小组很认真的完成各项实验步骤。
在实验中的问题不断请教指导老师，老师认真的给我们的讲解使我们在这次实训中获益匪浅。
实验过程中出现问题是在所难免的，关键是我们对待问题的态度，我们应该面对困难，不惧怕失败。
在不断地改进以及调试中收获更多的知识。
在不断地问题中总结自己在日常学习中的不足之处。
在理论知识的基础上把自己的实践能力提高，做到学以致用。
六、指导教师的意见：
签名：
年月日
成绩评定：
成绩
魏静静
梁丽丹
范龙云
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