交流变频器fr-a500课程.ppt

《交流变频器fr-a500课程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交流变频器fr-a500课程.ppt（71页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,三 菱 变 频 调 速 器,交流变频器FR-A500课程培训讲义,唯雅诺自动化：,FR-500系列,三 菱 变 频 调 速 器,培训课程主要内容,变频器的总体分类变频器驱动电机的特性三菱变频器的型号介绍变频器的构成原理INV的外观结构及接线INV操作前的准备及基本操作参数设定及实验操作变频器的控制模式,1、变频器的总体分类,一、按变频器的原理分类 交交 变频器 将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，其主要优点是没有中间环节，变换率高。但其连续可调的频率范围较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。,交直交 变频器 先将频率固定的交流电整流后变成直流，在经过逆变电路，把直流电逆变

2、成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交流电较易控制，因此在频率的调节范围上就有明显优势。目前三菱的变频器大都为这个类型的。电压型整流后靠电容来滤波。现在使用的大都为电压型。电流型整流后靠电感来滤波。脉幅调制（PAM）输出电压大小通过改变直流电压来实现。脉宽调制（PWM）输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比 来实现。,1、变频器的总体分类,二、按变频器的用途分类专用变频器 针对某一种（类）特定的控制对象而设计的，如风机、水泵用变频器、电梯及起重机械用变频器、中频变频器等。通用变频器 是数量最多，应用最广泛的一种，也是我们讲解的主要品种。而大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合。,1

3、、变频器的总体分类,节能型变频器 由于节能型变频器的负载主要是风机、泵、二次方率负载，对调速性能的要求不高，因此控制方法比较单一，一般只有V/F控制，但价格相对便宜些。通用型变频器 主要用在生产机械的调速上，对调速性能的要求（如调速范围，调速后的动、静态特性等）往往较高，价格也较贵，它的控制方法除了V/F控制，还使用了矢量控制技术。此外，高性能的变频器还配备了各种控制功能如：PID调节、PLC控制、PG闭环速度控制等。,1、变频器的总体分类,一、异步电动机的结构 定子：由定子铁心和三相绕组构成。转子：由转子铁心和转子绕组构成，是电动机输出机械能、带动负载旋转的部分。二、异步电动机的运行原理 定

4、子三相绕组接到三相交流电源上，会有三相对称电流流过，电机内便形成圆形旋转磁场。若转子不转，转子绕组的鼠笼导条与旋转磁密有相对运动，切割磁力线，导条中有感应电动势，由右手定则可判断电流方向。导条在磁场中受电磁力作用，形成电磁转矩T，根据左手定则判断T的方向，在此作用下，转子就“跟着”定子的旋转磁场旋转起来了。,2、变频器驱动电机的特性,三、机械特性（教程P3）nf（T）1、理想空载点（no）；2、起动点：TS为起动转矩，3、临界点：最大转矩Tk；4、稳定工作点（Q）：电动机稳定 运行在TTL；,2、变频器驱动电机的特性,四、电机转速及调速方式1、转速公式 N（120 f）*（1 S）/P 变频调

5、速 变极调速2、转差率公式（教程P3）S（同步转速 No转速 N）/同步转速No*100%,2、变频器驱动电机的特性,3、三菱变频器的型号介绍,一、型号命名形式,F R-A 5 4 0（L)-0.4 K-（CH）,二、变频器产品系列定位,3、三菱变频器的型号介绍,三、紧凑型，多功能的 FR-S500E 系列,3、三菱变频器的型号介绍,数字式旋钮，操作极其方便紧凑型设计，节省安装空间自动转矩提升，应用于负载不太重，启动性能要求不高的场合独立RS-485通讯口内置PID控制功能15 段可变速选择,FR-S520E：3相220VkW FR-S540E：3相380VkW,FR-S520 S E:单相2

6、20VkW,四、经济型、高性能、小功率 FR-E500 系列,3、三菱变频器的型号介绍,通用矢量控制，提升低速段输出转矩 内置PID控制功能 内置制动晶体管 15 段可变速选择 内置RS485通信口，可加装通讯选件卡,FR-E520:3相220VkW FR-E540：3相380VkW,FR-E520 S:单相220VkW,五、高性能、高功能 FR-A500(L)系列,3、三菱变频器的型号介绍,高性能及先进的功能 先进磁通矢量控制功能 低速时的转矩能力（0.5Hz，100）扩展能力强，可同时选用三个内置选件卡 简单的操作及维护 柔性PWM，实现更低噪音运行 内置RS485通信口，可插扩展卡符合全

7、世界标准 PID等多种功能适合各种应用场合,FR-A500L:75-375KW,六、风机、水泵用 FR-F500（L）系列,3、三菱变频器的型号介绍,使用方法和A540相同 采用最适磁通控制方式，优化节能性能 内置PID控制功能 变频器/工频切换和多泵循环运行功能 内置RS485通信口,FR-F540L:75-530KW,FR-F540:0.75-55KW 三相380V输入,七、小功率风机用 FR-F500J 系列,3、三菱变频器的型号介绍,使用上类似S500系列120%60过载能力，额定电流同F500标准带RS485口三角波功能,FR-F540J:0.415KW 三相380V输入,轻负载用,

8、3、三菱变频器的型号介绍,八、F540和A540的异同,3、三菱变频器的型号介绍,八、F540和A540的异同(续),九、多功能通用型FR-F700系列、高性能矢量型FR-A700系列,3、三菱变频器的型号介绍,变频器的基本构成7 0 0 系 列,3、三菱变频器的型号介绍,FR-A700&FR-F700 的公共特点长寿命设计，寿命诊断功能网络功能更加丰富支持CC-LINK通讯选件RS-485通讯支持各种主要的网络 操作简单，维护容易带旋钮的操作面板、新型参数单元FR-PU07冷却风扇易于更换设置软件FR-Configurator环境的适应性满足全球各种标准,FR-A700&FR-F700 用途

9、及功能区别 FR-F700最适合风机、泵类负载简单磁通矢量控制功能多泵控制功能节能专用功能最佳励磁控制功能进一步改良 FR-A700实现最高水准的驱动性能无传感器矢量控制带编码器电机实现矢量控制更加先进的电机自整定内置PLC控制功能（专用型号:FR-A740-0.4K-C9）,3、三菱变频器的型号介绍,变频器回路的构成（P17）通用变频器把工频电流（50HZ或60HZ）变换成各种频率的交流电流，以实现电机的变速运行。变频器由主回路和控制回路构成。主回路包括整流电路（工频电源的交流电变换成直流电且对直流电进行平滑滤波）和逆变电路（交流电变换成各种频率的交流电）两部分。控制回路完成对主电路的控制。

10、,4、变频器的构成原理,4、变频器的构成原理,整流电路,4、变频器的构成原理,整流单元是由图中的6个二极管D1D6组成的三相全波整流桥，是变频器中用来产生直流电的变流器。当三相交流电源供电时，它们将工频380V的交流电整流成直流电。,中间直流回路,4、变频器的构成原理,电容平波回路 整流桥输出的整流电压是脉动的直流电压（图1），利用左上图中的滤波电容C在电路中的储能作用，当电源电压增加时，电容把能量储存在电场中，当电源电压减少时，又把储藏的能量逐渐释放出来，从而减少输出电压中的脉动部分，对整流电压进行平滑滤波，使之成为平滑的DC电压（图2）。,输出电压（无平滑电容时）（图 1）,平滑DC电压（

11、图 2）,4、变频器的构成原理,中间直流回路,开启电流吸收回路 当变频器接通时，由于滤波电容C很大，会有很大的开启电流流过并给滤波电容充电，该电流有可能烧坏整流二极管。如图所示，在整流桥的输出端与滤波电容间加装了由一个限流电抗器（吸收电阻R）和继电器组成的限流回路。在接通电源的瞬间，R串入电路用来吸收开启电流的峰值，当充电到一定的程度后，R由继电器触点短接，以避免引起附加损耗等。,4、变频器的构成原理,中间直流回路,制动回路 变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量到达直流回路，会使P、N两端的电压上升，这是很危险的，需要将这部分能量消耗掉。电路中制动电阻RB就是用于消耗这部分能量的

12、。制动单元由大功率晶体管VB及采样、比较和驱动电路组成，其功能是为放电电流流过RB提供通路。在小于7.5kw的变频器中有内部制动单元。P-P1间和PX-PR间为短路片，需外接制动电阻及制动单元时要拆去之间的短路片。,逆变回路,4、变频器的构成原理,逆变桥 逆变器是把直流电变换成交流电的装置。用六个晶体管代替开关构成的电路，该电路连上三相电机，晶体管的交替通断电使电机运转，通过改变通断周期，可以得到要求的供电频率；通过改变晶体管接通顺序，可以改变电机的旋转方向。,晶体管单相导通，并联二极管为再生电流及能量返回直流提供通路,一、外观和结构,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二

13、、端子接线图（P9）,二、端子接线图（P10）(1)主回路端子说明,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,二、端子接线图,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,二、端子接线图（P11）,5、INV的外观结构及接线,6、INV操作前的准备及基本操作,一、操作前的准备装置和部件（P37）变频器能用“外部操作模式”、“PU操作模式”、“组合操作模式”和“通讯操作模式”。1、外部操作模式（出厂设定）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/S

14、TR置ON，则开始运行。2、PU操作模式 通过操作面板（FR-PU04/FR-DU04）按键操作，不需外接信号。3、外部/PU组合操作模式 Pr.79运行模式选择需设定。4、通讯操作模式 通过RS-485通讯电缆将个人计算机连接PU接口进行通讯操作。,二、操作面板（FR-DU04）（P39）,6、INV操作前的准备及基本操作,三、操作流程（P40）按MODE键，可以改变监视显示的模式，分别以上图顺序（监视模式频率设定模式参数设定模式运行模式帮助模式）依次循环显示。,6、INV操作前的准备及基本操作,三、操作流程 参数设定模式,6、INV操作前的准备及基本操作,注：参数设定时要在PU运行模 式下

15、，Pr.79设为0或4,三、操作流程 操作模式切换,6、INV操作前的准备及基本操作,在操作流程中的“操作模式”状态下，可以通过上下键在“外部操作、PU操作、JOG操作”中直接切换，更改模式。除此之外，还可以通过Pr.79的设定更改，具体在之后的参数介绍中说明。,三、操作流程 拷贝模式（仅限FR-A500系列）,6、INV操作前的准备及基本操作,从源变频器读取参数值，连接操作面板到目标变频器并写入参数值。,三、操作流程 报警纪录,6、INV操作前的准备及基本操作,四、外部操作模式（1）上电，确认操作模式中 显示“EXT”,6、INV操作前的准备及基本操作,（2）将启动开关(STF或STR）处于

16、ON，相对运转状态的FWD和REV闪烁。,（3）旋转频率电位器到满 刻度，加速到恒速运行,（4）逆时针旋转电位器到底，减速运行到电机停止，频率显示0.00Hz,（5）断开启动开关，停止,五、PU操作模式（1）上电，确认操作模式中显示“PU”；（2）在操作流程中的“频率设定模式”下设定运行频率；（3）按操作面板上的 或 键，给定启动信号；（4）电机启动，操作面板上自动变为监视模式，显示输出频率；（5）按 键，停止。,6、INV操作前的准备及基本操作,一、参数表 详见P49：参数表 二、参数说明1、输出频率范围：Pr.1，Pr.2，Pr.18（P55）Pr.1：上限频率；Pr.2：下限频率；Pr.

17、18：高速上限频率；可将输出频率上限和下限进行钳位，如设定频率高于（低于）Pr.1（Pr.2）的设定值，则将输出频率钳位在上限（下限）频率。在120Hz以上运行时，Pr.18若设定，则Pr.1自动变为Pr.18的设定值。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明2、加减速时间:Pr.7,Pr.8,Pr.20,Pr.21,Pr.44,Pr.45,Pr.110,Pr.111（P58）例：设定Pr.7=5s，当f1=50Hz及f2=20Hz时，加速时间为多少？,7、参数设定及实验操作,5s,2s,t1=5s，t2=2s.,注意：Pr.7所设定的是从0Hz加 速到Pr.20所设定频率的 加速时间。Pr.2

18、0：加/减速基准频率（出厂设定50Hz）；Pr.44,Pr.45：第二功能（RT信号ON有效）Pr.110,Pr.111：第三功能（X9信号ON有效）,二、参数说明3、直流制动：Pr.10，Pr.11，Pr.12（P60）利用设定停止时的直流制动电压，动作时间和开始动作的频率，可调整定位运行等等的停止精度或直流制动的运行时间，使之适合负荷的要求。Pr.10：直流制动动作频率；Pr.11：直流制动动作时间；Pr.12：直流制动电压；在减速过程中，当运行频率达到参数Pr.10设定的动作开始频率时，加直流电压快速制动。通以直流电压制动的时间长短由Pr.11设定，Pr.12则设定电源电压的百分数作为给

19、定的直流制动电压。,7、参数设定及实验操作,7、参数设定及实验操作,二、参数说明4、启动频率：Pr.13（P61）；点动频率：Pr.15，Pr.16（P62）Pr.13设定在启动信号ON时的开始频率。点动运行：（1）在FR-DU04/PU04面板上，在操作流程中的“操作模式”状态下，选择“JOG”，称为PU点动运行。按住/，则以Pr.15设定值运行，松开则停止；（2）外部操作模式时，通过输入端子功能选择，“JOG”信号ON，选择外部点动，以Pr.15设定值运行。例：设定频率 Pr.13？Pr.15 Pr.13？运行情况如何？,不运转。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明5、频率跳变：Pr.3

20、1 Pr.36（P68）用于防止机械系统固有频率产生的共振，通过设定最多三个区域，使其跳过共振发生的频率点。注：1A、2A或3A的设定值为跳变点，用这个频率运行。,（1）令Pr.31=30Hz，Pr.32=35Hz，Pr.31为频率跳变1A点，因此以Pr.31的设定值运行，实际运行在30Hz；（2）令Pr.31=35Hz，Pr.32=30Hz，同样的，以Pr.31的设定值运行，实际运行在35Hz。,例：共振频率区域为30Hz35Hz，当f(设定频率)=32Hz时，会怎样运行？,7、参数设定及实验操作,二、参数说明6、参数写入禁止选择：Pr.77（P89）；逆转防止选择：Pr.78（P90）Pr

21、.77 用于防止参数值被意外改写，在现场使用时，常需要设定以避免现场操作人员的误设定。当Pr.77=1时，除了Pr.75、Pr.77 和 Pr.79 以外都不可以写入，同时Pr clear,All clear和User clear被禁止。Pr.78防止由于启动信号的误动作而产生的逆转事故。*在外部运行时，用PU的STOP键停止时会有何情况产生?以STOP键使电机停止时，操作面板上显示“PS”，但没有报警输出。需要断电复位，否则不能运行变频器。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明7、操作模式选择：Pr.79（P91）Pr.79出厂设定为0，表示可以在操作流程中的“操作模式”状态下选择操作模式。

22、当Pr.79=1或2时，则操作模式不能在流程中切换了。Pr.79=3或4时，选择组合操作模式，运行频率和启动信号分别从PU面板和外部输入信号给定。Pr.79=3：运行频率从PU设定；启动信号外部输入信号；Pr.79=4：运行频率外部输入信号；启动信号从PU输入/。Pr.79=5时，选择了程序运行功能，相关参数为Pr.200至Pr.231，之后会详细介绍。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明8、停止选择：Pr.250（P140）当启动信号变为OFF时，选择停机的方式（减速停止或惯性停止）.（1）Pr.250=9999时；（2）Pr.250=9999以外的值；经过设定值后，输出停止。,启动信号,

23、启动信号OFF，经过Pr.250设定的时间后输出停止。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明9、多段速运行：Pr.4Pr.6，Pr.24Pr.27，Pr.232Pr.239（P57）用参数将多种运行速度预先设定，用输入端子进行转换。多段速运行操作只能在外部操作模式或是组合操作模式中有效。Pr.4Pr.6：高中低速的设定；Pr.24Pr.27：4至7段速设定；,根据右图所示，通过RH、RM、RL三个控制回路输入端子ON/OFF信号的排列组合，可以在1至7段速之间进行切换。例：速度4对应011，即RM、RL端子置ON时，运行于Pr.24所设定的频率。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明9、多段速

24、运行（续）：Pr.232Pr.239：8至15段速设定。,例：速度13对应1011，即RH、RL、REX端子置ON时，运行于Pr.237所设定的频率。,如右图所示，8至15段速的切换需通过RH、RM、RL、REX四个输入端子ON/OFF信号的排列组合来实现。控制回路的输入端子中并没有REX信号端子，因此需用Pr.180到Pr.186中的任一个参数用于 REX 信号的输入（详见P131）。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明9、多段速运行（续）：Pr.24Pr.27 及Pr.232Pr.239出厂设定为9999时，4至15段速不生效，只处于3速设定的场合。外部运行模式下，当模拟量输入及多段速同

25、时给定时，多段速设定频率优先；当2速以上同时被选择时，低速信号的设定频率优先；当点动信号及多段速信号同时置ON时，运行于点动运行频率。由此可见，点动信号优先级最高，其次为多段速，最后为模拟量信号。Pr.24Pr.27 及Pr.232Pr.239被设定后，多段速间的选择就没有优先等级问题了。借助于点动频率Pr.15、上限频率Pr.1、下限频率Pr.2，最多可以设定18种速度。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明10、程序运行功能：Pr.200Pr.231（P135）设定 Pr.79=5 时，处于程序运行状态，相关参数有效。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

26、自动执行运行操作。Pr.201Pr.230每10个点为一组，可分为三组。每个参数下需设定三个数据才算完成设定。输入信号：（1）组信号：RH（组1）、RM（组2）、RL（组3）；（2）预定程序运行开始信号：STF；（3）定时器复位信号：STR；输出信号：时间到达信号：SU。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明10、程序运行功能（续）：例：根据右图所示运行曲线，设定相关参数，实现程序运行。,Pr.79=5；Pr.200=2（监视基准时间）；Pr.201=1，20，0；Pr.202=2，40，0.10；Pr.203=0，0，0.20；Pr.204=1，40，0.30；Pr.205=2，20，0.4

27、0；Pr.206=1，20，0.50；Pr.207=1，40，1.00；Pr.208=2，20，1.10；Pr.209=0，0，1.20；,7、参数设定及实验操作,二、参数说明10、程序运行功能（续）：当两个或者更多的组信号同时被选择时，按组1、组2、组3的顺序依次运行。为了重复运行同一组，如图使用到时信号复位定时器。因此，需在端子间短接两根线：SU-STR、SD-SE；此外，还需设定Pr76=3（P88）。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明11、显示计（频率计）校正：Pr.900，Pr.901（P153）Pr.900：FM端子校正；Pr.901：AM端子校正；用操作面板，可以校正连接到F

28、M端子上的仪表到满刻度。Pr.55：频率监视基准，用于设定FM端子输出频率的比率,7、参数设定及实验操作,二、参数说明12、频率设定电压（电流）偏置和增益：Pr.902 Pr.905（P155）可以任意设定模拟量频率给定信号（DC 0至5V，0至10V或4至20mA）所对应的输出频率的大小。每个相关参数设定时需同时设定两个值：偏置（增益）频率及所对应的模拟量电压（电流）值。需要注意的是，模拟量电压（电流）值要以百分数的形式设定。如：5V即对应设定100%。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明12、频率设定电压（电流）偏置和增益（续）：例：根据下图所示，分别设定相关参数，调节对应的输入信号到输

29、出频率间的关系。,8、变频器的控制模式,一、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化1、异步电动机的等效电路（P10）R1定子电阻；R2转子等效电阻；Xm励磁电感；X1定子漏感；X2转子等效漏感；Rm铁心漏电阻；RL机械负载的等效电阻；,8、变频器的控制模式,一、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化2、变频也需变压 E14.44 kN1 N1 f1 M kN1与绕组结构有关的常数；N1每相定子绕组的匝数；因此，4.44 kN1 N1为常数，即可得出E1 f1M。若保持E1不变，当从额定频率 fN 向下调频时，M将增加，即：f1 M 由于额定工作时，电动机的磁通已接近饱和，M的继续增大，将会使电

30、动机铁心出现深度饱和，这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电机工作不正常。因此，单纯调节频率的办法是行不通的。,8、变频器的控制模式,一、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化3、E1/f1常数 由右图的“铁的磁化特性曲线”可知，Q点磁通密度B已经达到最大值Bm了，磁场强度H若再增加，使Bm深度饱和，就会引起电机电流及温度上升，长时间就会烧坏电机。取Q点Bm最大，MBmS，得出M为最大值保持不变，Tk M，得到Tk最大。由此得出，E1/f1K，这是变频器理论中一基本模式。,8、变频器的控制模式,二、V/F控制模式1、U1/f1常数 由于E1是感应电动势，无法直接进行检

31、测和控制，而U1是外部输入量，容易控制，因此，我们近似U1E1，得出：U1/f1常数；2、什么是转矩提升 这样的近似是以忽略电动机定子绕组阻抗压降U为代价，阻抗产生的电压降减少了电机的输出扭矩。在低电压的低频率区，要对U电压进行加大补偿，以补偿输出扭矩的不足。,8、变频器的控制模式,二、V/F控制模式3、转矩提升的设定：Pr.0（P54）通过提高U/f 比，即提高U1的值，来补偿f1下调时引起的Tk的下降。Pr.0用于设定补偿的电压值，以百分比的形式给定。例：实验验证V/F控制模式。通过实验，可以验证，变频器完全遵循右图所示曲线运行，即：Pr.00，Pr.19380（220），f50时，U38

32、0（220）。,8、变频器的控制模式,三、矢量控制模式1、先进磁通矢量控制 低频时，U/f 比过大，电压补偿过多，会使励磁电流增大，M增大，引起电动机铁心饱和，严重时会引起变频器因过流而跳闸，因此U/f 比决不可盲目取大。然而，在负载变化较大的系统中，负载变动，阻抗压降也就变动，而V/f 模式下，U/f 比设定后是不能随负载而变的，因此就会出现补偿不足与补偿过分的情况。先进磁通矢量控制提供了自动转矩补偿功能，通过自学习过程计算电机常数，根据负载变化来适时调整变频器的输出。,三、矢量控制模式2、参数设定 相关参数：Pr.71，Pr.80Pr.84，Pr.90 Pr.96 Pr.71（P97）：适用电机，设定值在3、13、23中选一；Pr.80（P94）：电机容量；Pr.81（P94）：电机级数；以上三个参数任一不设，即处于V/F控制模式下。Pr.96（P97）：自动调整设定/状态。3、调整执行 监视离线调整状态，详见P98。,8、变频器的控制模式,交流变频器FR-A500课程培训结束,谢谢,