OMRON變頻器培訓(xùn)資料

1、omron 變頻器培訓(xùn)變頻器培訓(xùn)歐姆龍自動化(中國)統(tǒng)轄集團(tuán) 客戶服務(wù)中心smac 秦波 2007-07omron 總括電動機(jī)種類和特性1.1.概要1.2.步進(jìn)電動機(jī)的動作原理和特征1.3.直流電動機(jī)的動作原理和特征1.4.同步電動機(jī)的動作原理和特征1.5.感應(yīng)電動機(jī)的動作原理和特征1.6.使交流電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場1.7.感應(yīng)電動機(jī)的詳細(xì)特性變頻器的動作原理2.1.概要2.2.輸入電路2.3.輸出電路的基本2.4.通電法2.5.實(shí)際的變頻器輸出（pwm控制）變頻器的控制3.1. v/f控制3.2.轉(zhuǎn)矩控制3.3. v/f調(diào)試3.4. v/f控制時的抖動調(diào)試3.5.矢量控制的原理3.6.矢量控

2、制自學(xué)習(xí)3.7. v/f控制和矢量控制的優(yōu)缺點(diǎn)比較3.8.制動控制3.9.pid控制3.10.過載檢測3.11.過載的幾種情況的處理辦法3.12.參數(shù)監(jiān)控參考資料omron種類名稱特征使用例直流步進(jìn)電動機(jī)收到脈沖信號后，照預(yù)定的角度旋轉(zhuǎn)優(yōu)點(diǎn)：高速動作、簡單位置控制（便宜）。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩小、易產(chǎn)生失調(diào)的位置偏差。輸送機(jī)打印機(jī)直流電動機(jī)具有急劇的加速性。轉(zhuǎn)子為電磁鐵、定子為永久磁鐵的結(jié)構(gòu)上，維修保養(yǎng)非常費(fèi)工夫。優(yōu)點(diǎn)：高速動作。轉(zhuǎn)矩大。缺點(diǎn)：電刷裝置有一定壽命。永久磁石價格昂貴。吸塵器、攪拌器、縫紉機(jī)同步電動機(jī)為了控制位置及角度，電動機(jī)上帶有檢測器。優(yōu)點(diǎn)：高速動作。轉(zhuǎn)矩大。缺點(diǎn)：永久磁石價格昂貴?？刂?/p>

3、困難。工業(yè)用機(jī)器人機(jī)床omronomron由電刷裝置與換向器來切換電的方向從而旋轉(zhuǎn)。電刷裝置有壽命 約5000小時(1年)換向器電刷裝置（極）機(jī)座主磁極電樞（繞組、鐵心）電刷裝置（極）omron。對準(zhǔn)永久磁石來控制旋轉(zhuǎn)磁場。最適用于伺服控制。omron感應(yīng)電動機(jī)控制簡單、轉(zhuǎn)矩中(額定的200%)。很便宜。沒有永久磁石。電動機(jī)很便宜。尺寸很大。（通過旋轉(zhuǎn)磁場可簡單地控制）可以做成大功率的電動機(jī)。轉(zhuǎn)矩變大時速度會下降。也有失調(diào)的特性?？捎胿ector控制來提高速度精度。也能做伺服控制。axisdirection of disk motion軸磁石圓 盤旋 轉(zhuǎn)方向渦電流旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向磁束圓 盤旋

4、轉(zhuǎn)方向omron3）三項(xiàng)交變電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場）三項(xiàng)交變電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場三相電機(jī)，使用三相交流電三相電機(jī)，使用三相交流電代替磁鐵的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了【旋轉(zhuǎn)代替磁鐵的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了【旋轉(zhuǎn)磁場】。磁場】。uvwuv v相相vwuvw022u,v,w u,v,w 線圈的始繞點(diǎn)線圈的始繞點(diǎn)u,v,wu,v,w線圈的終線圈的終繞點(diǎn)繞點(diǎn)u uv vw wuuvvww1 1個周期個周期（ 電流電流 ）三相交流三相交流 磁場方向磁場方向三相交流（電源）和磁場方向三相交流（電源）和磁場方向感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)u u相相omron2.2.4 三相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速三相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將上式換算一下，得到如下結(jié)果。因而同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)磁

5、場的速度又叫轉(zhuǎn)速 (ns)，此速度由定子線圈結(jié)構(gòu)所決定的磁極對數(shù)（極對數(shù)）p和 電源頻率f決定。旋轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)子的速度n(min-1)比同步旋轉(zhuǎn)速度ns略慢。相差量叫做轉(zhuǎn)差。ssnnnssnns1spfn1120pfns120ns : 同步旋轉(zhuǎn)速度 ( min-1 ) f : 頻率( hz )( min-1 )( min-1 )極數(shù)p電源頻率50hz60hz2300036004150018006100012008750900omron36003600180018000 0( p( p4,4,60hz60hz的時候的時候 ( min( min-1-1 ) )額定旋轉(zhuǎn)速度額定旋轉(zhuǎn)速度同步旋轉(zhuǎn)速度同步

6、旋轉(zhuǎn)速度600600700700500500- 1800- 1800起動電流起動電流額定電流額定電流空載電流空載電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩停止轉(zhuǎn)矩停止轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩反相制動領(lǐng)域反相制動領(lǐng)域反相制動反相制動轉(zhuǎn)差（額定）轉(zhuǎn)差（額定）電動領(lǐng)域電動領(lǐng)域再生制動領(lǐng)域再生制動領(lǐng)域（感應(yīng)發(fā)電機(jī)）（感應(yīng)發(fā)電機(jī)）電電流流2.2.5 三相感應(yīng)三相感應(yīng) 電機(jī)的特性電機(jī)的特性omron2.2.5 2.2.5 三相感應(yīng)電機(jī)的特性三相感應(yīng)電機(jī)的特性例 題 7.5kwp4，額定旋轉(zhuǎn)速度 1740 (min-1)的額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 tm 電機(jī)額定輸出 p (w)額定旋轉(zhuǎn)速度 n (r/min)(n m)602額定轉(zhuǎn)矩

7、 tm 7.51031740(n m) 41.2602omron1.1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動時 負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時，電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度減慢（轉(zhuǎn) 差增大）；負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小時，旋轉(zhuǎn)速度加快。 此時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，電機(jī)電流也越大。 2.2.電機(jī)外加電壓變化時電機(jī)外加電壓變化時 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比。 電壓降低的話，輸出轉(zhuǎn)矩下降，則電機(jī) 旋轉(zhuǎn)速度減慢。（轉(zhuǎn)差增大）2.2.6 負(fù)載變化和電壓變化負(fù)載變化和電壓變化負(fù)載變動和速度變化負(fù)載變動和速度變化輸出轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩大負(fù)載轉(zhuǎn)矩小電壓變動和速度變化電壓變動和速度變化輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩電壓大電壓小旋轉(zhuǎn)速度負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定omron 變頻器的動作原理變頻

8、器的動作原理2.1.變頻變頻器概要器概要電動機(jī)交流直流直流交流整流平波逆變固定頻率（ 50/60hz）任意頻率（0400hz）omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.2.變頻器輸入電路變頻器輸入電路mcpncrd3d2d1d6d5d4vvededvsvs抑制浪涌電流的電阻vs（v）ed = （2）vsomron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.3.變頻變頻器器輸輸出出電電路的基本路的基本利用開關(guān)的導(dǎo)通閉合，形成交變電流omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.4. 120通通電電法法omron 變頻器的動作原理變頻器的動作原理2.5.實(shí)際的變頻器輸出實(shí)際的變頻器輸出（ （pw

9、m控制）控制）pwm（pulse寬度放大）控制變頻器輸出電路實(shí)際的變頻器輸出控制omron 變頻器的控制 電電壓壓頻頻率率電電阻阻z z：coilcoil 電抗電抗mhmh ：角速度：角速度 ：頻頻率率hzhz ：常數(shù)：常數(shù)電電流流i一定一定電動電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩一定矩一定3.1. v/f控制控制omron 變頻器的控制3.1. v/f控制控制額定電壓電壓 (v)轉(zhuǎn)矩負(fù)載按平方遞減的場合定轉(zhuǎn)矩負(fù)載的場合e/f 一定電機(jī) 初級線圈電壓降低的補(bǔ)償量電壓 偏差頻率f (hz)額定頻率v/f 一定在v/f 控制方式下，當(dāng)e/f磁通量保持恒定時，會補(bǔ)償電機(jī)初級線圈的電壓降低量。omron 變頻器的控制loa

10、d torquethe operating speed is at the intersection of the generated motor torque and the load torque.increased number of poleschanging p (pole change motor)reduced voltagechanging s(primary voltage control)increased secondary resistancechanging s(secondary resistance control)changing f(primary frequ

11、ency control, inverter drive)reduced frequency3.2.轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制omron 變頻器的控制3.2.轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩控制 設(shè)置轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償參數(shù)后，變頻器在檢測到轉(zhuǎn)矩不足 的時候自動提升轉(zhuǎn)矩，以滿足負(fù)載變化的要求。注意事項(xiàng)： 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以提升變頻器的輸出電流 為手段來執(zhí)行，補(bǔ)償時應(yīng)在監(jiān)控變 頻器輸出電流的同時逐步提升，保 證輸出電流在額定范圍內(nèi)。 轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償在vf控制中效果最明顯， 在矢量控制中不明顯。 多臺電動機(jī)時,不需要設(shè)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償因?yàn)榭刂评щy,輸出電流會變得很大。omron 變頻器的控制頻率輸出電壓hzn1.02n1.02n1.06n1.06n1.04n1

12、.04n1.00n1.00n1.01n1.01n1.03n1.03n1.05n1.050調(diào)試時設(shè)定為重要的頻率值為了輸出必要的轉(zhuǎn)矩把電壓提升上去3.3. v/f調(diào)試調(diào)試omron 變頻器的控制3.4. v/f控制時的抖動調(diào)試控制時的抖動調(diào)試當(dāng)按照3.2項(xiàng)與3.3項(xiàng)調(diào)大了轉(zhuǎn)矩后動作仍然不穩(wěn)定的時候轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償與機(jī)械發(fā)生了諧振。將轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)囊淮窝舆t時間常數(shù)設(shè)大。omron 變頻器的控制3.5.矢量控制的原理矢量控制的原理直流直流電電路路交流交流電電路路jj jj1圖圖omron 變頻器的控制(a) (a) 電機(jī)一相分電機(jī)一相分 等價回路等價回路 2i1r1e1imimsrrssr2221(b) 矢量圖

13、 v : 電機(jī)端子電壓 r11 : 初級線圈電阻 e : 電機(jī)（內(nèi)部）感應(yīng)電壓 r22 : 次級線圈電阻 i1 : 電機(jī)初級（定子）電流 l1 : 初級線圈漏電感 i2 : 電機(jī)次級（轉(zhuǎn)子）電流 m : 勵磁電感 im : 勵磁電流（初級電流的勵磁電流成分） s : 轉(zhuǎn)差 ：位相角 ：功率因數(shù)角 l1 ：定子自感系數(shù) l2：轉(zhuǎn)子自感系數(shù) v2i1imi11r21rmr1mi2i1iev3.5.矢量控制的原理矢量控制的原理omron變頻器的控制考慮到某些機(jī)械設(shè)備不方便拆除負(fù)載的情況下，實(shí)行停止型自學(xué)習(xí)。請確認(rèn)電機(jī)是否正常連接。確認(rèn)已經(jīng)正常完成了基本v/f 模式的設(shè)定和電機(jī)額定電流的設(shè)定。與電機(jī)廠

14、家確認(rèn)電機(jī)空載電流，并設(shè)定之之下調(diào)整步驟同旋轉(zhuǎn)型自學(xué)習(xí)。重要的參數(shù)電動機(jī)額定電流值電動機(jī)空載電流值電動機(jī)額定頻率電動機(jī)額定電壓電動機(jī)線間電阻值3.6.矢量控制自學(xué)習(xí)矢量控制自學(xué)習(xí)omron 變頻器的控制3.7 v/f控制和矢量控制的優(yōu)缺點(diǎn)比較控制和矢量控制的優(yōu)缺點(diǎn)比較 控制方式比較項(xiàng)目v/f控制矢量控制（無pg）矢量控制（帶pg）變頻器方式電壓型變頻器適合適合適合電流型變頻器適合適合適合旋轉(zhuǎn)編碼器不要不要要速度控制失速傳感器（零速度運(yùn)行）不可以不可以可以速度控制范圍1：401：1001：1000響應(yīng)性慢快快穩(wěn)定精度23%0.2%0.02%力矩控制可否不可以不可以可以響應(yīng)性-快快回路構(gòu)成最簡單稍

15、復(fù)雜復(fù)雜特點(diǎn)長處結(jié)構(gòu)簡單調(diào)節(jié)容易可用于通用電機(jī)不要pg力矩的響應(yīng)好力矩控制性能良好力矩的響應(yīng)好速度控制范圍廣短處低速力矩較難保證不能力矩控制急加速負(fù)載激增時會失速需正確設(shè)定電機(jī)參數(shù)需有自動測試的功能要正確設(shè)置電機(jī)參數(shù)要高精度pg需自動測試omron 變頻器的控制3.8.制動控制制動控制 3.1 為何需要制動控制 在負(fù)載減速過程中，負(fù)載的運(yùn)動能量將轉(zhuǎn)化為電能返回變頻器直流 母線上導(dǎo)致變頻器直流電壓的上升，這部分能量稱為回生能量因此 必須控制回生能量以保護(hù)變頻器的內(nèi)部元件。 回生能量 = 負(fù)載常數(shù)轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動角速度 降低回升能量沖擊方法： 延長負(fù)載的減速時間，負(fù)載減速時間延長后， 回生能量在較長的

16、時間內(nèi)逐漸回到變頻器， 可以完全被電容吸收，有效的保護(hù)變頻器 內(nèi)部電路。omron 變頻器的控制 3.2 制動電阻的應(yīng)用 在有些生產(chǎn)工藝中對減速時間的要求比較嚴(yán)格，不能延長減速時間 時，可以外接制動電阻，將變頻器吸收不完的回升能量加到制動電 阻上以發(fā)熱的形式散發(fā)掉。注意：制動電阻必須接在制動晶體管 兩端，若無晶體管需先安裝制動 晶體管后才能使用。（制動電阻值） 電動機(jī)容量額定轉(zhuǎn)矩最大制動轉(zhuǎn)距（400v級變頻器）、（200v級變頻器）3.8.制動控制制動控制omron 變頻器的控制3.8.制動控制制動控制 共直流母線接法 將一臺或幾臺變頻器在制動 過程中產(chǎn)生的回生能量轉(zhuǎn)移 到其他在電動狀態(tài)的變頻

17、器 的直流母線上。 omron變頻器的控制3.9.3.9. pid pid控制控制pidpid原理原理pidpid的正反特性的正反特性反饋值泵1泵2圖中水泵特性變頻器輸出反饋值變化泵正特性fwd run泵反特性fwd runomronpidpid參數(shù)含義參數(shù)含義 p比例增益控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 i積分時間常數(shù)控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。 d微分時間常數(shù) 控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。變頻器的控制omrongain調(diào)試變頻器的控制omron3.10過載檢測時的處理過載檢測時的處理過載的檢測方法過載的檢測方法1）變頻器過載檢測的方法

18、： 輸出電流超過變頻器額定電流150且持續(xù)1分鐘以上，檢出變頻器過載。2）電機(jī)過載檢測方法： 以電機(jī)額定電流150、電機(jī)保護(hù)功能選擇、電機(jī)護(hù)動作時間為基準(zhǔn)，檢出電機(jī)過載。變頻器的控制omron3.11. 過載的幾種情況的處理辦法過載的幾種情況的處理辦法1）負(fù)載過大）負(fù)載過大檢查機(jī)械安裝，確認(rèn)軸安裝良好，潤滑良好選用更高功率的變頻器2）電機(jī)長時間低速運(yùn)行）電機(jī)長時間低速運(yùn)行選擇更大功率變頻器選用變頻專用電機(jī)3）單臺變頻器帶動多臺電機(jī)）單臺變頻器帶動多臺電機(jī)選擇合適容量的變頻器。功率1.1n電機(jī)功率和多臺同時起停。變頻器額定電流1.1n電機(jī)最大運(yùn)行電流之和順序起停。變頻器額定電流1.1（n-1)電

19、機(jī)最大運(yùn)行電流之和48n電機(jī)最大運(yùn)行電流。啟動電流大，有大的沖擊。加輸出電抗器，抑制諧波，降低電機(jī)發(fā)熱4）變頻器參數(shù)設(shè)定不合適）變頻器參數(shù)設(shè)定不合適參照電機(jī)銘牌準(zhǔn)確設(shè)置電機(jī)額定參數(shù)延長加減速時間v/f曲線設(shè)置不合適，初始化v/f曲線后再反復(fù)調(diào)整變頻器的控制omron3.12. 參數(shù)監(jiān)控參數(shù)監(jiān)控變頻器提供了豐富的參數(shù)監(jiān)控功能，常用的主要是兩類：1）變頻器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控2）故障報警運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控1）通過數(shù)字操作器面板可以直接顯示頻率指令、輸出頻率、輸出電流、正/反轉(zhuǎn)2）通過n0.04設(shè)定可以選擇監(jiān)控計數(shù)器值、主回路直流電壓、輸出電壓、pid反饋量、功率因數(shù)、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩、a1端子輸入

20、電壓、a2端子輸入電流、igbt溫度 異常歷史記錄異常歷史記錄1）發(fā)生異常狀況時，顯示故障/報警代碼。報警閃爍，可以復(fù)位，故障常亮，不能復(fù)位。2）n6.08n6.12依次記錄最近的5次故障報警記錄。變頻器的控制omron何何謂謂無無傳傳感器矢量控制？感器矢量控制？與其他公司與其他公司產(chǎn)產(chǎn)品相比怎么品相比怎么樣樣？系列系列轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性矩特性(mi(mi社社) )系列系列轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性矩特性1001002002003003000 01001002002004004008008001200120018001800% 速度速度r/minr/min1001002002003003000 01001002002

21、004004008008001200120018001800% 速度速度r/minr/min無無傳傳感器地感器地檢測檢測出出電電機(jī)速度、機(jī)速度、 速度速度變動變動少！少！在低速在低速時時有更有更強(qiáng)強(qiáng)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩！矩！轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩特性的波形矩特性的波形越是垂直，當(dāng)越是垂直，當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩( (負(fù)載負(fù)載) )變變化化時時速度的速度的變動變動越是少。越是少?？匆幌绿匦钥匆幌绿匦詧D圖，優(yōu)勢優(yōu)勢是是一目了然的一目了然的參考資料omron時時能能輸輸出的出的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，有什么矩，有什么優(yōu)勢優(yōu)勢？與其他公司相比怎么與其他公司相比怎么樣樣？縮縮短生短生產(chǎn)間產(chǎn)間隔隔時間時間 低速度領(lǐng)域的高轉(zhuǎn)矩、可以縮短加速時間。這樣一來、就能

22、增加運(yùn)轉(zhuǎn)停止的次數(shù)、實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)間隔時間的縮短。大大負(fù)載時負(fù)載時也有超群的耐久力也有超群的耐久力可完全對應(yīng)突然的過大負(fù)載、可進(jìn)行無跳閘失速動轉(zhuǎn)。 競競爭比爭比較較 相比于系列的全領(lǐng)域自動轉(zhuǎn)矩提升、（社）、（社）都為手動設(shè)定。因此在通常動轉(zhuǎn)時會消耗不必要的電力。定格（）（）的轉(zhuǎn)矩特性（）1.5hz3.0hz6.0hz （）10.0hz20.0hz30.0hz40.0hz50.0hz60.0hz（）（）（） （）u（mi社）的轉(zhuǎn)矩特性3.0hz6.0hz10.0 hz30.0 hz60.0 hz定格（）定格（）定格（）（）參考資料omronu/t1v/t2w/t3pmpmrectifier modu

23、lesmoothing capacitorbraking register (optional)b1b2control circuit power supply 5 v dcmpu(cpu)up vp wp un vn wn broc ohcucvcwrelay outputphotocoupler outputpulse monitor outputpwmphotocouplercontrol inputanalog input (pwm)photocouplerpulse train inputphotocouplerinrush current preventive circuitdc

24、reactor (optional)21eepromflash memorygate arrayanalog voltage outputphotocouplerrs-422/rs-485 communicationsfan controlphotocouplerinput circuit operation24-v dc power supplyanalog circuit operation12-v dc power supplyigbt gate power supplypower supply circuitmain circuit (motor power supply)3 - p h a s e 200 or 400 v acr/l1s/l2t/l3key operation and monitoringrs-232c communicationsrs-232c communicationsanalog inputfrequency reference adjustereepromdigital op