变频器上课教案.docx

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变频器上课教案

变频器的附加功能是对电动机进行多功能操控和集中化控制。

变频调速的工作原理

异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速为

n1=60f1/P

n同步转速

f定子频率

P----------磁极对数

异步电动机的轴转速为

n=n1（1－S）=60f1（1－S）/P

S----------异步电动机的转差率

由此可见改变异步电动机的供电频率可以改变

异步电动机的同步转速实现调速运行

VVVF是VariableVoltageandVariableFrequency的缩写，意为改变电压和改变频率，也就是人们所说的变压变频。

主要功能：

可跟据不同的负载要求，自动调整力矩，达到高效、合理应用的目的

1、变频器的启动：

为了降低启动电流，变频器的启动过程为VF调节加速过程，当达到设定频率后，启动结束

2、变频器的停止：

为了减少突然停机造成的过电压保护，变频器采用VF调节的减速停止，当达到设定的最低频率后，变频器将输出控制信号全部即时断开。

3、启动力矩；实际的软件上设计为启动过程中采用的高V低F调节比，启动完毕后该功能自动失效，主要用于高负荷启动的设备。

该功能在变频器参数中可以进行设定，启动中起作用。

当启动力距设定后，变频器在启动中对应的热保护参数会自动提高和延时。

4、基准频率：

对应用的马达工频频率，用于计算变频器VF调节比。

5、最低频率：

由于变频器运行中要适合不同的设备，设定了最低的工作频率，变频器启动时在该设定参数的VF段进行运行、对应的面板和电位器设定的最低值不会再低于这个值

最高频率：

由于变频器运行中要适合不同的电机采用的保护措施。

要对应运行电机的出厂频率要求，当该频率设值高于电机的要求频率值时，会加速轴承寿命的老化、频率过高会导致转子离心力变大磨定子、马达有异响、力矩减少，设定该参数后，面板和电位器调节的频率最大值将不会高于该值。

7、加速时间：

用于降低启动电流，当变频器启动时，从设定的最低频率开始至最高频率所需的时间，一般为秒，精度为秒。

加速时间过短，变频器会出现过电流保护，加速时间过长会影响生产效率。

8、减速时间：

用于降低停止时出现逆变现象，当变频器停止时，从设定的最高频率开始至最低频率所需的时间，一般为秒，精度为秒。

减速时间过短，变频器会出现过电压保护，减速时间过长会影响生产效率。

对于离心型高速设备，变频器不允许自由停机。

自由停机：

当该功能设定后，变频器不进行减速停机，接收到停机指令后，变频器立即封锁输出IGBT的控制信号，用于高速生产的场合，在大功率和高离心负荷的设备中慎用。

10、启动频率：

变频器启动时执行的最低频率，一般设定为0HZ

11、节能模式：

变频器在运行中从VF控制模式转换为VA控制模式，但在启动和停止过程中该功能自动失效，当电流检测电路出故障时，不能用该功能。

否则会损坏马达。

12、载波（调制）频率：

SPWM载波的调制频率，出厂时一般默认为2—3KHZ，不同品自牌的变频器都不同，用于调整长距离马达控制、马达声音调整等，要慎用，否则变频器会过热。

13、电子热保护：

当变频器运行电流超过该电流时出现保护，一般设定为马达的额定电流。

点动频率：

变频器上有一按钮和端子，可以执行点动，手松开即停止，可以设定点动时所需的频率。

15、点动加速时间：

点动时变频器从最低频率至最高设定频率所需的时间。

16、马达自启动：

变频器在运行中，若出现电网停电，执行该功能后，变频器会在再次来电时驱动马达自行启动运行。

17、频率跳变：

用于排除机械和频率产生的谐振

18、第二功能：

变频对加减速、热保护有两个设定参数，用于控制一台变频器拖动多台不同参数的马达用。

19、电机极对数（转速）：

用于显示马达当前的转速，做为仪表显示或控制用。

设定时根据马达的铭牌

20、电机电压：

运行中的马达的最高工作电压，设定时根据马达的铭牌。

端子功能：

变频器运行中，所有端子功能可以任由参数定义。

22、多段速度：

变频器可以跟据控制端子的不同组合，控制马达多段速度运行，一般可以设定为16种速度。

23、PID功能：

比例、积分、微分控制，用于高速控制不同的设备运行。

24、简易PLC（程序运行功能）只有三菱和部分国产有：

用于用单台变频器控制设备进行多段频率、正反转运行。

25、过载保护：

当变频器检测到马达运行电流超过电子热保护设定电流20%以内后，在延时间过后会执行报警。

为定时限保护特性。

26、过电流保护：

当变频检测到马达运行电流大于电子热保护设定电流后，变频器会执行立即停止保护，为反时限保护特性。

27、过电压保护；当变频器检测到直流母线电压过高时执行的保护。

28、过热保护：

变频器底板热敏器件检测到过温保护，一些变频器在马达上接有热敏元件，返回的温升信号

29、恢复出厂值：

当用户参数调乱后，可以用它调回出厂参数默认模式，工程中应用的变频器要慎用。

维修中最重要的参数。

30、故障自复位：

当变频器检测到异常后，进行报警，自行复位后自行启动马达，当超过设定的次数后，停止报警，等待人工恢复

31、变频器的控制模式：

变频器中设定的最重要参数，控制模式中有端子控制模式、面板控制模式、通讯控制模式，所有参数设置写入必须在面板控制模式下才能进行，它限制了变频器的参数设定步骤。

32、通讯参数：

变频器进行远程通讯中需要的参数设置，有站号、波特率、数据位、停止位、协议等

变频器运行中必须设置的参数

最低频率

最高频率

基准频率

电子热保护

加速时间

减速时间

载波频率

控制模式

说明：

变频器必须经过这些最基本的参数设定的后才能投入运行。

工程PID调节方法

在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。

对于温度系统：

P（%）20--60，I（分）3--10，D（分） 

对于流量系统：

P（%）40--100，I（分） 

对于压力系统：

P（%）30--70，I（分） 

对于液位系统：

P（%）20--80，I（分）1--5 

参数整定找最佳，从小到大顺序查 

先是比例后积分，最后再把微分加 

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 

曲线偏离回复慢，积分时间往下降 

曲线波动周期长，积分时间再加长 

曲线振荡频率快，先把微分降下来 

动差大来波动慢。

微分时间应加长 

理想曲线两个波，前高后低4比1 

1、变频器在风机调速中应用的参数设置及注意问题

风机类型：

萝茨风机离心风机

变频器选用：

普通风机水泵型（VVVF）只能应用于离心风机

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、频率跳跃、载波频率、启动力矩、增益设定、模拟量输入选择、正逻辑和负逻辑、加减速模式时间、马达参数、节能模式设定

注意问题：

对于萝茨风机，由于风压较大，在有需要时可能要将变频器放大一级，大功率的风机启动力矩要调高一点，一般在15%，如果工作中出现振动，应检查振动的频率段，调整“频率跳跃”让变频器工作在跳越该段频率，但在启动过程中不起作用，如果有风机有高频叫声，则应将载波频率调高，调高后要注意变频器温度。

加速时间过快，会出现OE过电流保护，减速时间过短，会出现OV过电压保护。

如果电机发热，要加装风扇

锅炉风机：

只能做抽风机不能做鼓风机

2、变频器在泵类调速中应用参数设置及注意问题

类型：

离心泵，多级离心泵、齿轮泵

变频器选用：

普通风机水泵型（VVVF）

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、频率跳跃、载波频率、启动力矩、增益、模拟量输入选择和数值、正逻辑和负逻辑（负逻辑）、加减速时间、马达参数、节能模式设定

注意问题：

对于齿轮泵，由于工作在会有较大波动，在有需要时可能要将变频器放大一级，大功率的多级离心泵启动力矩要调高一点，一般在15%，如果工作中出现振动，应检查振动的频率段，调整“频率跳跃”让变频器工作在跳越该段频率，但在启动过程中不起作用，如果泵有高频叫声，则应将载波频率调高，调高后要注意变频器温度，加速时间过快，会出现OE过电流保护，减速时间过短，会出现OV过电压保护。

如果电机发热，要加装风扇

3、变频器在破碎机调速中应用的参数设置及注意问题

类型：

锷式破碎机、锤式破碎机

变频器选用：

高功能型（重载启动型）（VVVF）或放大一级变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、启动力矩、马达参数、电子保护时间、加减速模式时间、加减速模式，节能模式设定

注意问题：

由于破碎机运行过程中波动较大，应将电子热继电器调整为正常倍，接入破碎机后，在开机或停机前应保证机内没有料。

锷式破碎机加减速时间至少要120秒以上，减速过程要设为S模式、加速时间过快，会出现OE过电流保护，减速时间过短，会出现OV过电压保护。

如果电机发热，要加装风扇

4、变频器球磨机调速中应用的参数设置及注意问题

类型：

连续式、断续式球磨机

变频器选用：

高功能型（重载启动型）（VVVF）或矢量型变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、启动力矩、马达参数、电子保护时间、加减速模式时间、加减速模式，节能模式设定

注意问题：

对于绕线式电机，应将转子三相短路环全过程短路，球磨机在启动时负荷较大，启动力矩要设定大于20%，启动频率最低不能低于10HZ，如果出现磨皮带现象，应适当调高，对于断续式球磨机，加速时间太长会磨坏皮带，连续式球磨机，启动时间不允许低于60秒。

最好要采用Z型加速、不允许采用工频启动后再接入变频工作。

不能与进相器同时使用否则会损坏变频器和进相器

5、变频器在吊机调速中应用的参数设置及注意问题

类型：

龙门吊机、天车吊机

变频器选用：

高功能型（重载启动型）（VVVF）或矢量型变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、启动力矩、马达参数、电子保护时间、加减速模式时间、加减速模式，节能模式设定

注意问题：

吊机在启动过程中，有可能出现重物吊在半空启动，吊机需在变频器启动后，电流达到一定值时才释放电磁抱闸，对变频器要求较高，为了达到生产效率，变频器加减速时间不允太长，一般在10秒内，启动力矩要大于20%，建议采用“安川”或“丹佛斯”变频器，不允许用国产变频器

6、变频器在皮带机调速中应用的参数设置及注意问题

类型：

皮带机

变频器选用：

普通（VVVF）型变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、启动力矩、马达参数、加减速模式，节能模式设定

注意问题：

皮带机在运行中负荷不平均，节能模式下有较大余量的节能空间，加速时间可跟据生产要求在10秒至60秒，越长越好。

启动和停止前不允许皮带机有料

7、变频器在搅拌机调速中应用参数设置及注意问题

类型：

连续式、短暂式

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、马达参数、电子保护时间、启动力矩、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

启动和停止时搅拦机中不许有料，对于短暂式或可能有料的搅拌机，需要采用重载启动型变频器

8、变频器在提机升机节能调速中应用参数设置及注意问题

类型：

皮带式提升机

变频器选用：

重载启动型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、马达参数、电子保护时间、加速模式、启动力矩、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

由于提升机在运行过程中若出现报警停止、提升机中料难于清工净，下次启动会带载，启动时要提高启动力矩，具体视现场而定，最好加有工频的点动装置、不允许采用变频器点动来解决堵转问题。

9、变频器在深井泵调速中应用参数设置及注意问题

类型：

深井泵

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

变频器要求连接电机电缆不能长于30米，而深井泵往往会更长，会出现电缆的电容和电感效应，马达接线不允许使用电缆，出现过压报警、无没启动、转速不正常时、压力不正常时应将载波频率调至最低1KHZ，再接上输出电抗器、若还出现以上问题，不允许使用变频器。

10、变频器在注塑机节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

注塑机、压铸机、单双油泵

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、模拟量、增益、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

双油泵注塑机或压注机要注同步。

建议有一台不用变频器，出现变频器干扰温控器或总控器时，应将温控器上的所有信号线换为屏蔽线，一端应接地，一端悬空。

变频器需在输入输出端增加高频和低频电抗器，或在P1、P2端串入直流电抗器。

11、变频器在挤压机节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

铝材挤压机油泵

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器加大一级

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、频率跳跃、电子热保护、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

铝材挤压机工作时油泵波动很大很频繁，工作过程中在短时间内会超额定电流，电子热保护参数要大于当前电机的倍。

在节能模式下有较高的节电效率

12、变频器在切割机节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

木材切割机、石材切割机

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器加大一级

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、电子热保护、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

由于切割机工作中对应材料硬度变化很大，负荷变化很大，电子热继电器设定要比电机额定电流大一些，在节能模式有较高的节电效率，如果经常出现堵转现象应采用矢量型变频器或增加工频点动电路，不允许采用变频器点动解决堵转问题

13、变频器纸材磨浆机节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

纸浆泵磨机

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器加大一级

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、频率跳跃、电子热保护、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

纸浆泵磨机间隙调整度过是跟据控制柜电流大小进行调整，在工频情况下，电流表显示中存着无功份量，变频器接入后由于功率因素提高而出现电流会减少，如果按原来电流表的参数来调整，则会出现过电流故障、严重会产生堵转损坏变频器，接入变频器后应根据马达的参数重新核算调整电流。

14、变频器恒压供水节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

恒压供水控制、多泵轮换

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、模拟量、增益、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

由于水泵的速度与流量成正比、速度与压力成平方正比、速度与扬程成立方正比，接入变频器后，在用水高峰期注意提高设定压力，这样才不会导致远程或高楼层缺水，多泵轮换时应先将变频器减速到停止后再进行切换，否则会损坏变频器。

建议采用恒压供水专用型变频器，这样用PLC直接与变频器485通讯控制，通过变频器内部的AD转换电路可以减少AD/DA模块或PID控制仪，大幅度减少工程成本

15、变频器中央空调冷热泵节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

中央空调冷热泵、多泵轮换

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、模拟量、增益、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

由于水泵的速度与流量成正比、速度与压力成平方正比、速度与扬程成立方正比，接入变频器后，要注意原来泵体的扬程与实际输送距离是否存在着余量，保证大厦温度正常。

要注意主机的卸载方式，若主机为无级或多级跟据回水温度进行卸载方式，则会出现水泵节能机主机更大的耗能，结果会导致每月电费大幅度增加。

16、变频器空压机节能控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

恒压供气控制、螺杆式压缩机

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、模拟量、增益、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

有部分大功率螺杆式压缩机在工作时散热和润滑油泵和主机同用一台马达，变频调速后会使油压下降而导致温度升高而烧坏机头，因此，在空压机恒气控制系统中最低频率不能低于30HZ、在新设备投入进行PID调整时操作要快，熟练，不能让马达速度变化太快太频繁，否则机头会卡轴承和滚珠而导致大修

17、变频器张力卷绕机调速控制中应用的参数设置及注意问题

类型：

张力卷绕机（取代张力电机）

变频器选用：

普通型（VVVF）变频器

需设置参数：

控制源（外部或内部），最高频率、最低频率、频率供给源、载波频率、频率跳跃、模拟量、增益、马达参数、加减速时间，节能模式设定

注意问题：

要根据线性卷绕式和锥型卷绕式设定增益，注意同步问题，建议采用三垦变频器和三垦专用张力控制模块。

变频器的电路和检查

变频器的主电路及测量

当变频器刚上电源时的瞬间，滤波电容C1的充电电流很大，过大的充击电流易使三相整流桥的二极管损坏。

为保护整流桥，在变频器刚接通电源后的一段时间里，电路内串入限流电阻R1，将电容C1的充电电流限制在允许范围内。

当电容C1的充电到一定程度时，令KM接通，将限流电阻R1短路掉。

一般地，当C1充电到80%Ud左右时，CPU检测后判断运行正常时，KM吸合，将限流电阻R1短路掉。

该电路可能出现的问题：

1、接上电源后空气开关会马上跳闸：

检查IGBT、检查整流电路，目测器件

2、整流输也电压不足，正常是600V直流左右，检查输入接线整流桥，用万用表查P1和RST，N和RST

3、开机后变频器跳过电流报警：

有一组IGBT损坏，输出缺相

4、当负载有高速波动时，出现过

电压：

检查气化锌和齐纳是否

开路

5、马达转速不正常：

有一组IGBT

G极损坏，常见原因是对E短路

开机不接负载检查三相电压

6、开机正常，启动后即出现过电流：

有多个IGBT的G对E短路，空载查

输出三相电压（注意驱动信号）

变频器的触发电源电路

主板及输入/输出控制电路

1、输入控制电路端子失效、输入摸拟量端（包括电位器端不正常）：

在检查之前必须将所有参数调为出厂模式之后，检查操作模式参数是不是在内部控制方式，然后按下面板的的频率增加按钮，将输出频率调整到50HZ，按下启动按钮，如果马达不运转，则是控板故障，需要检修，若是正常，则将操作模式的控制源设置为外部控制，频率控制源设置为内部控制，接正SD和STF，若电机运转不正常（转2、），若正常，再将频率控制源设定为外部，若不正常，（转3），若正常，将频率控制源设置为第一路4—20MA输入，注意检查上下限频率和增益、若不正（转4），若正常，将将频率控制源设置为第二路

4—20MA输入，正常则检查完毕，是参数

出错的问题，若不正常，则该输入端损坏。

2、该端损坏，断开该端和SD，在

这两端加接上数字表，如有12—24V电

压，则主板控制损坏，若无电压则该端

损坏可用万用表同样检查其它端子，应

急情况下可以用其它端子通过参数表设

定为该端的功能。

3、该端损坏，要用4—24MA端子通

过参数设置为0—5V再接上电位器代替

4、该端损坏，用通过设置参数用另

一端设置

检查变频器建议用数字式万用表

驱动电路

驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。

对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。

同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。

有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。

但是，大部分的变频器采用驱动电路。

从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。

三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。

有很多变频器采用三个桥臂分开三路电源，如富士G11，一般该电路在30KW以上变频中才用到，30KW以下都是六只光耦直接驱动IGBT模块。

故障现象：

马达来回抖动或不启动，断开马达，在面板控制模式下，空载启动，如果输出UVW三相电压不平均，确认IGBT模块末损坏后，则电压最低那相出问题，也可以每相对N检查一遍，再每相对P+检查一遍，结果就很明确。

也可以用数字万用表接上两只相反反向两只二极管，各相检查直流分量是否过高，再判断那一相出问题。

一相下拉三极管损坏会导致一开机末启动变频器有电流、输出电压不平均，原因是三极管损坏导致IGBT无法关死。

二相下拉三极管损坏导致开机跳闸、开机有电流、空载正常一带负载则跳闸或过电流、马达抖动

一相上拉三极管损坏会导致开机正常，运行后马达有抱死现象，过电流保护，该相输出电偏小

二相上拉三极管损坏会导致马达无电压驱动

保护电路

该电路是用在电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路，温度检测电路在IGBT和整流模块中都有，电压检测电路在P+端检测，电流检测电路跟据变频不同，有的变频器在母线端检测，有的在输出UVW末端的输出端子前检测。

当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。

每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。

在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。

这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。

有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。

有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。

下图所示的电路是较典型的过流检测保护电路。

由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。

该电路损坏，会出现过电流故障，过电压故障，过热故障，或无电流故障

如果无电流或检查电流小和故障、当马达进入节能模式后，就不按VF进行控制，按VA进行控制，A是马达的额定电流，V是额定电压，V会随着马达的额定电流与当前电流值的比例进行线性比例变化。

启动加速或停止减速还是按正常的VF变化控制，如果检测电路故障，电流显示很小，在马达控制频率高于40HZ时会出现在加速过程中马达正常，但加速完毕马达声音很闷，输出

三相电压虽然是平衡，但是只有一二百伏

，应急使用可将变频器节能模式关掉。

变频器恒压供水/风

变频器PID控制仪恒气、风、水泵

变频器PID控制仪水泵、风机、恒温

变频器PLC的中央空调控制系统

变频器与PLC的恒压供水控制系统

变频器的常用功率模块

使用中的模块有：

西门康SKHI、优派克EPU、三社、富士、三菱等等，具体详见模块手册