变频器 CEAC 报告.docx

变频器 CEAC 报告.docx

《变频器 CEAC 报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频器 CEAC 报告.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

变频器CEAC报告

吉林工程技术师范学院

变频器实训报告

时间：

    2013年五月   

班级：

学号：

姓名：

指导老师：

   方健

目录

摘要3

第一章变频器的工作原理4

第二章变频器控制方式5

2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式5

2.3矢量控制（VC）方式5

2.4直接转矩控制（DTC）方式6

2.5矩阵式交—交控制方式6

第三章变频器的基本构成7

3.1变频器组成7

3.2主电路端子7

3.3控制电路接线端子8

第四章通用变频器的运行模式与操作11

4.1PU运行模式11

4.2外部运行模式11

4.3组合运行操作模式11

4.4计算机通信模式12

第五章变频器主要应预置哪些功能13

5.1最高频率13

5.2基本频率13

5.3上限频率和下限频率13

5.4跳变频率13

第六章变频器实训14

6.1变频器的PU操作14

6.2外部运行操作方式（Pr.79=2）14

6.3组合运行操作方式15

6.4多段速度实训15

第七章变频器使用注意事项17

总结18

摘要

近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。

本文介绍了变频器的工作原理和控制方式，文中遵循理论和实际相结合的原则，对变频器的工作原理和控制方式作了详细的对比和分析。

关键词：

变频器、控制方式、工作原理

第一章变频器的工作原理

我们知道，交流电动机的同步转速表达式为：

n＝60f（1－s）/p

（1）

式中n———异步电动机的转速；

f———异步电动机的频率；

s———电动机转差率；

p———电动机极对数。

由式

（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。

变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

第二章变频器控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。

其控制方式经历了以下四代。

2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。

另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。

因此人们又研究出矢量控制变频调速。

2.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式

它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。

经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。

但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。

2.3矢量控制（VC）方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。

其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。

通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

2.4直接转矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。

该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。

目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。

它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

2.5矩阵式交—交控制方式

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。

其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。

为此，矩阵式交—交变频应运而生。

由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。

它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。

该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。

其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。

具体方法是：

——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；

——自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；

——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；

——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（<2ms），很高的速度精度（±2％，无PG反馈），高转矩精度（<＋3％）；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。

第三章变频器的基本构成

3.1变频器组成

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。

3.2主电路端子

端子符号

端子名称

说明

R、S、T

交流电源输入端子

连接工频电源，当使用功率因数变流器及公共直流母线变流器时不要连接任何东西

U、V、W

变频器输出端子

接三相笼型异步电动机

R1、S1

控制回路用电源

与交流电源端子R、S连接。

在保持异常显示和异常输出时或使用高功率因数变流器时，必须拆下R、R1和S、S1之间的短路片，从外部对该端子输入电源

P/+、PR

连接制动电阻

拆开端子PR、PX之间的短路片（7.5kW以下），在P/+、PR之间连接选件制动电阻器

P/+、N−

连接制动单元

连接制动单元或电源再生转换器单元及高功率因数变流器

P/+、P1

连接改善功率因数DC电抗器

对55kW以下产品请拆开端子P/+、P1间的短路片，连接直流电抗器

PR、PX

连接内部制动回路

用短路片将PX、PR间短路时（出厂设定），内部制动回路有效（7.5kW以下装有）

接地

变频器外壳接地用，必须接大地

3.3控制电路接线端子

变频器的控制端子分为：

控制输入端子、频率设定（模拟量输入）端子、继电器输出（异常输出）端子、集电极开路输出（状态检测）和模拟电压输出等五部分。

类型

端子记号

端子名称

说明

输入信号

启动及功能设定

STF

正转启动

STF信号处于ON为正转，处于OFF为停止

当STF和STR信号同时处于ON时，相当于给出停止指令

STR

反转启动

STR信号处于ON为反转，处于OFF为停止

STOP

启动自保持选择

使STOP信号处于ON，可以选择启动信号自保持

输入信号

启动及功能

设定

RH、RM、RL

多段速度选择

用RH，RM和RL信号的组合可以选择多段速度

JOG

点动模式选择

JOG信号ON时选择点动运行，用启动信号（STF和STR）可以点动运行

RT

第2功能选择

RT信号ON时，第二功能选择。

设定了（第二转矩提升）（第2V/F，基底频率）时，也可以用RT信号处于ON时选择这些功能

MRS

输出停止

MRS信号为ON（20ms）时，变频器停止输出。

用电磁制动停止电动机时，用于断开变频器的输出

RES

复位

使端子RES信号处于ON（0.1s以上），然后断开，可用于解除保护回路动作的保持状态

AU

电流输入选择

只在端子AU信号处于ON时，变频器4端子才可用AC4～20mA作为频率设定信号

CS

瞬时停电再启动选择

CS信号预先处于ON，瞬时停电再恢复使变频器可自动启动。

但用这种运行方式时必须设定有关参数，因为出厂时设定为不能再启动

SD

公共输入端（漏型）

接点输入端子的公共端，AC24V，0.1A（PC）端子电源的输出公共端

模拟信号

频率

设定

10E

频率设定用电源

DC10V，容许负荷电流10mA

按出厂设定状态连接频率设定电位器时，与端子10连接。

当连接到端子10E时，请改变端子2的输入规格

10

DC5V，容许负荷电流10mA

2

频率设定（电压）

DC0～5V（出厂设定）和DC0～10V的切换由Pr73进行控制

4

频率设定（电流）

DC4～20mA，20mA对应为最大输出频率。

只在端子AU信号处于ON时该输入的信号有效。

1

辅助频率设定

输入DC0～±5V或DC0～±10V时，端子2或4的频率设定信号与这个信号相加，用Pr73进行输入DC0～±5V或DC0～±10V（出厂设定）的切换

5

频率设定公共端

频率信号设定端（2，1和4）和模拟输出端CA、AM的公共端子，请不要接大地

输出信号

接点

A1、B1、C1

继电器输出1（异常输出）

指示变频器因保护功能动作而输出停止的转换接点。

AC230V、0.3A，DC30V、0.3A，异常时：

B、C间不导通（A、C间导通），正常时：

B、C间导通（A、C间不导通）

A2、B2、C2

继电器输出1

1个继电器输出（常开/常闭）

集电极

开路

RUN

变频器正在运行

变频器输出频率为启动频率（出厂时为0.5Hz，可变更）以上时为低电平，正在停止或正在直流制动时为高电平*1。

容许负荷为DC24V，0.1A

SU

频率到达

输出频率达到设定频率的±10%（出厂设定，可变更）时为低电平，正在加/减速或停止时为高电平*1。

容许负荷为DC24V，0.1A

OL

过负荷报警

当失速保护功能动作时为低电平，失速保护解除时为高电平*1。

容许负荷为DC24V，0.1A

IPF

瞬时停电

瞬时停电、电压不足保护动作时为低电平*1，容许负荷为DC24V，0.1A

FU

频率检测

输出频率为任意设定的检测频率以上时为低电平，以下时为高电平*1，容许负荷为DC24V，0.1A

SE

集电极开路输出公共端

端子RUN、SU、OL、IPF、FU的公共端子

模拟电流输出

CA

可以从多种监示项目中选一种作为输出*2，例如输出频率，输出信号与监示项目的大小成正比

容许负载阻抗200～450

输出信号DC0～20mA

模拟电压输出

AM

输出信号DC0～10V

容许负载电流1mA，分辨率8位

通信

RS485

PU端口

通过PU端口，进行RS485通信

TXD+

变频器传输端子

通过RS485端子，进行RS485通信

TXD−

RXD+

变频器接收端子

RXD−

SG

接地

第四章通用变频器的运行模式与操作

运行模式

所谓运行操作模式是指输入变频器的启动指令及设定频率的场所。

变频器的运行操作模式有“外部操作模式”、“PU操作模式”、“组合操作模式”和“通信操作模式”。

4.1PU运行模式

通过操作面板按键进行变频器的启动指令和运行频率的操作，不需外接信号。

采用PU运行模式时，可通过设定

“运行操作模式选择”参数Pr79 = 1

或0来实现。

4.2外部运行模式

连接到端子板的外部操作信号（频率设定电位器，启动开关等）控制变频器的运行。

接通电源，STF/STR置ON，则开始运行。

采用外部运行模式时，可通过设定“运行操作模式选择”参数Pr79 = 2或0来实现。

4.3组合运行操作模式

PU和外部操作模式可以进行组合操作，此时Pr79 = 3或4，采用下列两种方法中的一种。

启动信号用外部信号设定（通过STF或STR端子设定），频率信号用PU模式操作设定或通过多段速端子RH、RM、RL设定。

Pr79 = 3

启动信号用PU键盘设定，频率信号用外部频率设定电位器或多段速选择端子RH、RM、RL进行设定。

Pr79 = 4

4.4计算机通信模式

通过RS485接口和通信电缆可以将变频器的PU接口与PLC和工业用计算机（PC）等数字化控制器进行连接，实现先进的数字化控制、现场总线系统等。

第五章变频器主要应预置哪些功能

基本设定

5.1最高频率

变频器容许输出的最大频率

5.2基本频率

和变频器的最大输出电压对应的频率

5.3上限频率和下限频率

根据生产工艺要求设定的。

5.4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。

第六章变频器实训

6.1变频器的PU操作

变频器的PU操作。

即在频率设定模式下，设定变频器的运行频率；在监示模式下，监示各输出量的情况；在参数设定模式下，改变各相关参数的设定值，观察运行情况的变化。

（1）连接好变频器。

（2）按MODE键，在“参数设定模式”下，设Pr.79=1，这时，“PU”灯亮。

（3）按MODE键，在“频率设定模式”下，设F=40Hz。

（4）按MODE键，选择“监示模式”。

（5）按FWD或REV键，电动机正转或反转，监示各输出量，按STOP键，电动机停止。

（6）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定变频器的有关参数。

Pr.1=50HzPr.2=0HzPr.3=50HzPr.7=3s

Pr.8=4s Pr.9=1A

（7）分别设变频器的运行频率为35、45、50Hz，运行变频器，观察电动机的运行情况。

（8）单独改变上述一个参数，观察电动机的运行情况有何不同。

（9）按MODE键，回到“运行模式”，再按“上”键，切换到“点动模式”，此时显示“JOG”，运行变频器，观察电动机的点动运行情况。

（10）按MODE键，在“参数设定模式”下，设定Pr.15=10Hz，Pr.16=3s，按FWD或REV键，观察电动机的运行情况。

6.2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.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。

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2-2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2.3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；

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。

6.3组合运行操作方式

组合运行操作方式1（Pr.79=3）

1、变频器上电，按MODE键到操作模式设定，设定操作模式Pr.79=3。

确认操作模式中显示为“PU”和“EXT”。

2、接好线路，合上SB1或SB2使STF或STR中一个信号接通。

3、用PU面板设定运行频率为45HZ，运行状态显示“REV”或“FWD”；

4、停止，断开SB1或SB2，电动机停止运行。

组合运行操作方式2（Pr.79=4）

1、变频器上电，按MODE键到操作模式设定，设定操作模式Pr.79=4。

确认操作模式中显示为“PU”和“EXT”。

2、接好线路，按面板上的正转和反转，用外部电位器调节至运行频率50Hz。

6.4多段速度实训

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。

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。

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。

变频器程序运行操作模式

在程序运行时，按照预设定的时钟、运行频率和旋转方向在内部定时器的控制下自动执行运行操作。

第七章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。

总结

在变频器培训学习后，懂得变频器的操作原理。

变频器可以通过变频器的控制面板控制，也可以通过plc控制，只需用开关触点把变频器的相应端子和公共端（COM）之间联接起来，即可进行相应的操作了。

因为所接受的是外部开关的信号，称为开关量输入。

经过此次实训，我不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的！