《 電力電子與變頻技術(shù)》實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書新

1、安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院自編教材電力電子與變頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書主編：李 翔參編：徐麗霞、陳紅、鄒莉（自動(dòng)化專業(yè)群適用） 安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系二一四年三月第一部分 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2實(shí)驗(yàn)一 三相半波可控整流電路的研究2實(shí)驗(yàn)二 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)4實(shí)驗(yàn)三 直流斬波電路(設(shè)計(jì)性)的性能研究6實(shí)驗(yàn)四 單相交直交變頻電路（調(diào)速）8第二部分 變頻調(diào)速技術(shù)10實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一 變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作實(shí)訓(xùn)10實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二 變頻器功能參數(shù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、模擬量控制實(shí)訓(xùn)14實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三 變頻器功能參數(shù)設(shè)置多段速度選擇變頻器調(diào)速實(shí)訓(xùn)16實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目四 基于PLC通信方式的多段速度選擇變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)

2、18實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目五 基于PLC模擬量方式的變頻器閉環(huán)調(diào)速實(shí)訓(xùn)21實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目六 基于PLC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)模擬實(shí)訓(xùn)23第一部分 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一 三相半波可控整流電路的研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊喟氩煽卣麟娐返墓ぷ髟恚芯靠煽卣麟娐吩陔娮柝?fù)載和電阻電感性負(fù)載時(shí)的工作。二實(shí)驗(yàn)線路及原理三相半波可控整流電路用三只晶閘管，與單相電路比較，輸出電壓脈動(dòng)小，輸出功率大，三相負(fù)載平衡。不足之處是晶閘管電流即變壓器的二次電流在一個(gè)周期內(nèi)只有1/3時(shí)間有電流流過，變壓器利用率低。實(shí)驗(yàn)線路見圖2-1。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1研究三相半波可控整流電路供電給電阻性負(fù)載時(shí)的工作。2研究三相半波可控整流電路供電給電阻電

3、感性負(fù)載時(shí)的工作。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀表1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2MCL18組件（適合MCL)或MCL31組件（適合MCL）。3MCL33組件或MCL53組件（適合MCL、）4MEL03組件（900，0.41A）或自配滑線變阻器.5雙蹤示波器。6萬用電表。五注意事項(xiàng)1整流電路與三相電源連接時(shí)，一定要注意相序。2整流電路的負(fù)載電阻不宜過小，應(yīng)使Id不超過0.8A，同時(shí)負(fù)載電阻不宜過大，保證Id超過0.1A，避免晶閘管時(shí)斷時(shí)續(xù)。3正確使用示波器，避免示波器的兩根地線接在非等電位的端點(diǎn)上，造成短路事故。六實(shí)驗(yàn)方法1按圖接線，未上主電源之前，檢查晶閘管的脈沖是否正常。（1）打開MCL18電源開關(guān)，給

4、定電壓有電壓顯示。（2）用示波器觀察MCL-33（或MCL-53，以下同）的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，幅度相同的雙脈沖（3）檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”單脈沖觀察孔，“1” 脈沖超前“2” 脈沖600，則相序正確，否則，應(yīng)調(diào)整輸入電源。（4）用示波器觀察每只晶閘管的控制極，陰極，應(yīng)有幅度為1V2V的脈沖。2研究三相半波可控整流電路供電給電阻性負(fù)載時(shí)的工作合上主電源，接上電阻性負(fù)載，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv、Uvw、Uwv，從0V調(diào)至110V：（a）改變控制電壓Uct，觀察在不同觸發(fā)移相角時(shí)，可控整流電路的輸出電壓Ud=f（t）波形，并記錄相應(yīng)的Ud、Id、Uct值。（b）記錄=90

5、°時(shí)的Ud=f（t）的波形圖并測(cè)量Ud。（c）求取三相半波可控整流電路的輸入輸出特性Ud/U2=f（）。（d）觀察臨界連續(xù)點(diǎn)Ud=f（t）的波形圖，并測(cè)量Ud值注：如您選購(gòu)的產(chǎn)品為MCL、，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同3研究三相半波可控整流電路供電給電阻電感性負(fù)載時(shí)的工作接入MCL33的電抗器L=700mH，可把原負(fù)載電阻Rd調(diào)小，監(jiān)視電流，不宜超過0.8A（若超過0.8A，可用導(dǎo)線把負(fù)載電阻短路），操作方法同上。（a）觀察不同移相角時(shí)的輸出Ud=f（t），并記錄相應(yīng)的Ud值，記錄=90°時(shí)的Ud=f（t）波形圖。（b）求取整流電路的輸入輸出特性Ud/U2=f（）

6、。七實(shí)驗(yàn)報(bào)告1繪出本整流電路供電給電阻性負(fù)載，電阻電感性負(fù)載時(shí)的Ud= f（t）（在=90°情況下）波形，并進(jìn)行分析討論。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出整流電路的負(fù)載特性Ud=f（Id），輸入輸出特性Ud/U2=f（）。八思考1如何確定三相觸發(fā)脈沖的相序？它們間分別應(yīng)有多大的相位差？2根據(jù)所用晶閘管的定額，如何確定整流電路允許的輸出電流？實(shí)驗(yàn)二 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉MCL-18, MCL-33組件。2熟悉三相橋式全控整流及有源逆變電路的接線及工作原理。3了解集成觸發(fā)器的調(diào)整方法及各點(diǎn)波形。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1三相橋式全控整流電路2三相橋式有源逆變電路3觀察整流或逆變狀態(tài)下

7、，模擬電路故障現(xiàn)象時(shí)的波形。三實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)線路如圖2-2所示。主電路由三相全控變流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流橋組成。觸發(fā)電路為數(shù)字集成電路，可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。三相橋式整流及有源逆變電路的工作原理可參見“電力電子技術(shù)”的有關(guān)教材。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2MCL18組件（適合MCL)或MCL31組件（適合MCL）。3MCL33（A）組件或MCL53組件（適合MCL、）4MEL-03可調(diào)電阻器（或滑線變阻器1.8K, 0.65A）5MEL-02芯式變壓器6二蹤示波器7萬用表五實(shí)驗(yàn)方法1按圖接線，未上主電源之前，檢查晶閘管的脈沖是否正常。（1）打

8、開MCL-18電源開關(guān)，給定電壓有電壓顯示。（2）用示波器觀察MCL-33（或MCL-53，以下同）的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有間隔均勻，相互間隔60o的幅度相同的雙脈沖。（3）檢查相序，用示波器觀察“1”，“2”單脈沖觀察孔，“1” 脈沖超前“2” 脈沖600，則相序正確，否則，應(yīng)調(diào)整輸入電源。（4）用示波器觀察每只晶閘管的控制極，陰極，應(yīng)有幅度為1V2V的脈沖。注：將面板上的Ublf（當(dāng)三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1VT6時(shí)）接地，將I組橋式觸發(fā)脈沖的六個(gè)開關(guān)均撥到“接通”。（5）將給定器輸出Ug接至MCL-33面板的Uct端，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub，在Uct=0時(shí)，使a=150o。 2三相

9、橋式全控整流電路 按圖接線，S撥向左邊短接線端，將Rd調(diào)至最大(450W)。三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底，合上主電源，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv、Uvw、Uwu，從0V調(diào)至220V。注：如您選購(gòu)的產(chǎn)品為MCL、，無三相調(diào)壓器，直接合上主電源。以下均同調(diào)節(jié)Uct，使a在30o90o范圍內(nèi)，用示波器觀察記錄a=30O、60O、90O時(shí)，整流電壓ud=f（t）的波形，并記錄相應(yīng)的Ud和交流輸入電壓U2數(shù)值。3三相橋式有源逆變電路斷開電源開關(guān)后，將S撥向右邊的不控整流橋，調(diào)節(jié)Uct，使a仍為150O左右。三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底，合上主電源，調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv、Uvw、Uwu，從0V調(diào)至220V合上電

10、源開關(guān)。調(diào)節(jié)Uct，觀察a=90O、120O、150O時(shí), 電路中ud、uVT的波形，并記錄相應(yīng)的Ud、U2數(shù)值。4電路模擬故障現(xiàn)象觀察。在整流狀態(tài)時(shí)，斷開某一晶閘管元件的觸發(fā)脈沖開關(guān)，則該元件無觸發(fā)脈沖即該支路不能導(dǎo)通，觀察并記錄此時(shí)的ud波形。說明：如果采用的組件為MCL53或MCL33（A），則觸發(fā)電路是KJ004集成電路，具體應(yīng)用可參考相關(guān)教材。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫出電路的移相特性Ud=f(a)曲線2作出整流電路的輸入輸出特性Ud/U2=f（）3畫出三相橋式全控整流電路時(shí)，a角為30O、60O、90O時(shí)的ud、uVT波形4畫出三相橋式有源逆變電路時(shí)，角為150O、120O、90O 時(shí)的ud、

11、uVT波形5簡(jiǎn)單分析模擬故障現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)三 直流斬波電路(設(shè)計(jì)性)的性能研究 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜に姆N斬波電路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper、 cuk chopper)的工作原理，掌握這四種斬波電路的工作狀態(tài)及波形情況。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 SG3525芯片的調(diào)試2 斬波電路的連接3 斬波電路的波形觀察及電壓測(cè)試三實(shí)驗(yàn)線路及原理按照面板上各種斬波器的電路圖2-3所示，取用相應(yīng)的元件，搭成相應(yīng)的斬波電路即可.觸發(fā)電路直流PWM控制電路，由SG3525觸發(fā)輸出，工作原理可參見“電力電子技術(shù)”的有關(guān)教材。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1 電力電子教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)主控制屏2

12、 MCL-22組件3 示波器4 萬用表五實(shí)驗(yàn)方法1. SG3525性能測(cè)試 先按下開關(guān)s1（1） 鋸齒波周期與幅值測(cè)量(分開關(guān)s2、s3、s4合上與斷開多種情況）。測(cè)量“1”端。（2） 輸出最大與最小占空比測(cè)量。測(cè)量“2”端。2buck chopper(1)連接電路。將UPW(脈寬調(diào)制器)的輸出端2端接到斬波電路中IGBT管VT的G端,分別將斬波電路的1與3，4與12，12與5，6與14，15與13，13與2相連，照面板上的電路圖接成buck chopper斬波器。(2)觀察負(fù)載電壓波形。經(jīng)檢查電路無誤后,按下開關(guān)s1、s8，用示波器觀察VD1兩端12、13孔之間電壓，調(diào)節(jié)upw的電位器rp，

13、即改變觸發(fā)脈沖的占空比，觀察負(fù)載電壓的變化，并記錄電壓波形 (3)觀察負(fù)載電流波形。用示波器觀察并記錄負(fù)載電阻R4兩端波形(4)改變脈沖信號(hào)周期。在S2、S3、S4合上與斷開多種情況下,重復(fù)步驟(2)、(3)(5)改變電阻、電感參數(shù)?？蓪讉€(gè)電感串聯(lián)或并聯(lián)以達(dá)到改變電感值的目的，也可改變電阻，觀察并記錄改變電路參數(shù)后的負(fù)載電壓波形與電流波形，并分析電路工作狀態(tài)。3boost chopper（1）照?qǐng)D接成boost chopper電路。電感任選, 電容選c1,負(fù)載電阻r選r6。實(shí)驗(yàn)步驟同buck chopper。4buck-boost chopper（1）照?qǐng)D接成buck-boost chopp

14、er電路。電感選L1+L2, 電容選c1,負(fù)載電阻r選r6。實(shí)驗(yàn)步驟同buck chopper5cuk chopper（1）照?qǐng)D接成cuk chopper電路。電感和電容任選,負(fù)載電阻r選r4或r6。實(shí)驗(yàn)步驟同buck chopper。 六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫出各斬波電路負(fù)載電壓波形與電流波形2分析各斬波電路特點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)四 單相交直交變頻電路（調(diào)速）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜蜗嘟恢苯蛔冾l電路的組成，重點(diǎn)熟悉其中的單相橋式PWM逆變電路中元器件的作用，工作原理，對(duì)單相交直交變頻電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)的工作情況及其波形作全面分析，并研究正弦波的頻率和幅值及三角波載波頻率與電機(jī)機(jī)械特性的關(guān)系二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量SPWM波形產(chǎn)生過程

15、中的各點(diǎn)波形2觀察變頻電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)的輸出波形3觀察電機(jī)工作情況三實(shí)驗(yàn)線路及原理按照電路圖2-4和1-3所示，取用相應(yīng)的元件，搭成相應(yīng)的控制電路。觸發(fā)電路采用SPWM控制電路，直接控制電機(jī)組建，工作原理可參見“電力電子技術(shù)”的有關(guān)教材。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1電力電子及電氣傳動(dòng)主控制屏2MCL-22組件3MEL-03組件3MEL-11掛箱4電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01（或電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、MEL13組件）5電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)6雙蹤示波器7萬用表五實(shí)驗(yàn)方法1SPWM波形的觀察按下左下方的開關(guān)S5(1)觀察"SPWM波形發(fā)生"電路輸出的正弦信號(hào)Ur波形(2端與地端)，改變正弦波頻

16、率調(diào)節(jié)電位器，測(cè)試其頻率可調(diào)范圍。(2)觀察三角形載波Uc的波形(1端與地端)，測(cè)出其頻率,并觀察Uc和Ur的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)觀察經(jīng)過三角波和正弦波比較后得到的SPWM(3端與地端)。2邏輯延時(shí)時(shí)間的測(cè)試將"SPWM波形發(fā)生"電路的3端與"DLD"的1端相連，用雙蹤示波器同時(shí)觀察"DLD"的1和2端波形,并記錄延時(shí)時(shí)間Td.。3同一橋臂上下管子驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間測(cè)試分別將“隔離驅(qū)動(dòng)”的G和主回路的G'相連，用雙蹤示波器分別同時(shí)測(cè)量G1、E1和 G2、E2， G3、E3和 G4、E2的死區(qū)時(shí)間。4不同負(fù)載時(shí)波形的觀察按圖2-3接線

17、。先斷開主電源和開關(guān)S1。將三相調(diào)壓器的U、V、W接主電路的相應(yīng)處，將主電路的1、3端相連，（1）當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)（6、7端接一電阻），觀察負(fù)載電壓的波形，記錄其波形、幅值、頻率。在正弦波Ur的頻率可調(diào)范圍內(nèi)，改變Ur的頻率多組，記錄相應(yīng)的負(fù)載電壓、波形、幅值和頻率。（2）當(dāng)負(fù)載為電阻電感時(shí)（6、8端相聯(lián)，9端和7端接一電阻），觀察負(fù)載電壓和負(fù)載電流的波形。（3）電機(jī)調(diào)速（6、7端與電機(jī)電樞的主繞組兩端相連）時(shí)，按下左下角的開關(guān)S1，給電機(jī)加上驅(qū)動(dòng)信號(hào)，改變正弦波頻率調(diào)節(jié)電位器,觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并記錄幾組電機(jī)的轉(zhuǎn)速與正弦波頻率的數(shù)據(jù)。 六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫出三角波、正弦波和SPWM輸出波形2分析邏

18、輯延時(shí)時(shí)間和死區(qū)時(shí)間3畫出電阻電感負(fù)載下負(fù)載電壓和負(fù)載電流的波形4、根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析電機(jī)的轉(zhuǎn)速與正弦波頻率的關(guān)系第二部分 變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一 變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的了解并掌握變頻器、面板控制方式，參數(shù)的設(shè)置二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 三相交流電源220V1PDX-012 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2413 變頻器MM4201PDX-22圖一 BOP基本操作面板上的按鈕功能顯示/按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示LCD 顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值。起動(dòng)變頻器按此鍵起動(dòng)變頻器。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的。為了使此鍵的操應(yīng)設(shè)定P0700=1。停止變頻器OFF1：按此鍵，變頻器

19、將按選定的斜坡下降速率減速停車.缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定P0700=1。OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時(shí)間較長(zhǎng)）電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下自由停車此功能總是“使能”的。改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向按此鍵可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電動(dòng)機(jī)的反向用負(fù)號(hào)（）表示或用閃爍的小數(shù)點(diǎn)表示。缺省值運(yùn)行時(shí)此鍵是被封鎖的，為了使此鍵的操作有效，應(yīng)設(shè)定P0700=1。電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)在變頻器無輸出的情況下按此鍵，將使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，并按預(yù)設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行。釋放此鍵時(shí)，變頻器停車。如果變頻器/電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，按此鍵將不起作用。功能此鍵用于瀏覽輔助信息。變頻器運(yùn)行過程中，在顯示任何一個(gè)參數(shù)時(shí)按下此鍵并保持不動(dòng)2 秒

20、鐘，將顯示以下參數(shù)值（在變頻器運(yùn)行中，從任何一個(gè)參數(shù)開始）：1. 直流回路電壓（用d 表示 單位：V） 2. 輸出電流（A）3. 輸出頻率（Hz）4. 輸出電壓（用o 表示 單位：V）。5. 由P0005 選定的數(shù)值（如果P0005 選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個(gè)（3 4，或5）， 這里將不再顯示）。連續(xù)多次按下此鍵，將輪流顯示以上參數(shù)。跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個(gè)參數(shù)（rXXXX 或PXXXX）時(shí)短時(shí)間按下此鍵，將立即跳轉(zhuǎn)到r0000, 如果需要的話，您可以接著修改其它的參數(shù)。跳轉(zhuǎn)到r0000 后，按此鍵將返回原來的顯示點(diǎn)。訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)。增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。減少

21、數(shù)值按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值. 圖二 BOP基本操作面板按鍵功能三、實(shí)訓(xùn)原理 使用變頻器基本操作面板對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.基本操作面板更改參數(shù)的數(shù)值改變P0004參數(shù)過濾功能圖三 P0004 參數(shù)過濾功能設(shè)置修改下標(biāo)參數(shù)P0719選擇命令/設(shè)定值源圖四 參數(shù)P0719設(shè)置改變參數(shù)數(shù)值的一個(gè)數(shù)字為了快速修改參數(shù)的數(shù)值，可以一單獨(dú)修改顯示出的每個(gè)數(shù)字，操作步驟如下：確信已處于某一參數(shù)數(shù)值的訪問級(jí)（參看“用BOP 修改參數(shù)”）。1.按 （功能鍵），最右邊的一個(gè)數(shù)字閃爍。2.按 / ，修改這位數(shù)字的數(shù)值。3.再按 （功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍。4.執(zhí)行2至4步，直

22、到顯示出所要求的數(shù)值。5.按 ，退出參數(shù)數(shù)值的訪問級(jí)。五、快速調(diào)試變頻器有許多參數(shù)，為了快速進(jìn)行調(diào)試，選用其中最基本的參數(shù)進(jìn)行修正即可，過程如圖五：注：1、建議每次調(diào)節(jié)前將變頻器設(shè)計(jì)為出廠值（P0010=3，P0970=1）后斷電保存，再進(jìn)行設(shè)置參數(shù) 2、結(jié)束時(shí)P3900=1，斷電后又自動(dòng)變回0，若此步略可將第一步P0010=0。六、實(shí)訓(xùn)報(bào)告1.寫出用變頻器面板控制電機(jī)調(diào)速，頻率從050Hz，正常運(yùn)行時(shí)按反轉(zhuǎn)后的運(yùn)行情況。圖五 變頻器參數(shù)快速調(diào)試實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二：變頻器功能參數(shù)設(shè)置電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、模擬量控制實(shí)訓(xùn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)會(huì)MM420變頻器基本參數(shù)的設(shè)置。（2）學(xué)會(huì)用MM420變頻器輸入端子

23、DIN1、DIN2對(duì)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制。（3）通過BOP面板觀察變頻器的運(yùn)行過程。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱數(shù)量備注MM420變頻器一臺(tái)電機(jī)一臺(tái)導(dǎo)線若干220V三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用開關(guān)S1和S2，控制MM420變頻器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能，電動(dòng)機(jī)加減速時(shí)間為5S。DIN1端口設(shè)為正轉(zhuǎn)控制，DIN2端口設(shè)為反轉(zhuǎn)控制。（1）電路接線如圖所示。檢查無誤后合上QS。 圖1 圖二（2）恢復(fù)變頻器工廠默認(rèn)值。設(shè)定P0010=30和P0970=1，按下P鍵，開始復(fù)位，復(fù)位過程大約為3min，這樣就保證了變頻器的參數(shù)恢復(fù)到工廠默認(rèn)值。（3）設(shè)置電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。為了使電動(dòng)機(jī)與變頻器相匹配，需要設(shè)置電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。電動(dòng)機(jī)用型號(hào)WD

24、J24（實(shí)驗(yàn)室配置），其額定參數(shù)如下：額定功率為40瓦，額定電壓380V，額定電流0.2A，額定頻率50Hz，轉(zhuǎn)速1420r/min，三角型接法。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置見表3-1。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置完成后，設(shè)P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。                           表3-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說明P

25、000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P001001快速調(diào)試P010000工作地區(qū)：功率以KW表示，頻率為50HzP0304230220電動(dòng)機(jī)的額定電壓（V）P03053.250.5電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）P03070.750.1電動(dòng)機(jī)的額定功率（KW）P030800電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù)（由變頻器內(nèi)部計(jì)算電機(jī)的功率因數(shù)）P03105050電動(dòng)機(jī)額定頻率（Hz）P031101420電動(dòng)機(jī)的額定1430r/min（4）設(shè)置數(shù)字輸入控制端口參數(shù)，如表3-2所示。            

26、60;               表3-2 數(shù)字輸入控制端口參數(shù)參數(shù)號(hào)出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P000407命令和數(shù)字I/OP070022命令源選擇由端子排輸入P000312設(shè)用戶訪問級(jí)為擴(kuò)展級(jí)P000407命令和數(shù)字I/OP070111ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止P070212ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停止P000311設(shè)用戶訪問級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100021由MOP（電動(dòng)電位計(jì)）輸入設(shè)定值P1080

27、05電動(dòng)機(jī)的最低運(yùn)行頻率（Hz）P10825050電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（Hz）P1120105斜坡上升時(shí)間（s）P1121105斜坡下降時(shí)間（s）P000312設(shè)用戶訪問級(jí)為擴(kuò)展級(jí)P0004010設(shè)定通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1040540設(shè)定鍵盤控制頻率（5）操作控制1）電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行。當(dāng)接通S1時(shí)，變頻器數(shù)字輸入端口DIN1為“ON”，電動(dòng)機(jī)按P1120所設(shè)置的5s斜坡上升時(shí)間正向啟動(dòng)，經(jīng)5s后穩(wěn)定運(yùn)行在1144r/min的轉(zhuǎn)速上。此轉(zhuǎn)速與P1040所設(shè)置的40Hz頻率對(duì)應(yīng)。斷開開關(guān)S1，數(shù)字輸入端口DIN1為“OFF”，電動(dòng)機(jī)按P1121所設(shè)置的5s斜坡下降時(shí)間停車，經(jīng)5s后電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

28、2）電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行。接通開關(guān)S2，變頻器輸入端口DIN2為“ON”，電動(dòng)機(jī)按P1120所設(shè)置的5s斜坡上升時(shí)間反向啟動(dòng)，經(jīng)過5s后穩(wěn)定運(yùn)行在1144r/min的轉(zhuǎn)速上。此轉(zhuǎn)速與P1040所設(shè)置的40Hz頻率相對(duì)應(yīng)。斷開開關(guān)S2，數(shù)字輸入端口DIN2為“OFF”，電動(dòng)機(jī)按P1121所設(shè)置的 5s斜坡下降時(shí)間停車，經(jīng)5s后電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。3）在上述的操作中通過BOP面板，操作功能鍵觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的頻率。如頻率控制改用模擬量控制，則按圖二接線：將表3-2參數(shù)改為P1000=2(模擬輸入)后，調(diào)節(jié)電位器使3-4端電位發(fā)生變化（0-10V）即可得到不同頻率輸出。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三 變頻器功能參數(shù)設(shè)置多段速度選擇

29、變頻器調(diào)速實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的了解PLC控制變頻器做多段速度選擇變頻調(diào)速的方式二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 單相交流電源220V1PDX-012 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2413 變頻器MM4201PDX-01 圖1 電路接線圖三、實(shí)訓(xùn)原理1. 根據(jù)輸入選擇，PLC輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到變頻器數(shù)字輸入端，變頻器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的參數(shù)輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)到電動(dòng)機(jī)。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.連接變頻器和電機(jī)之間的導(dǎo)線，打開變頻器電源。2.先恢復(fù)變頻參數(shù)為工廠缺省值，再設(shè)置本實(shí)驗(yàn)參數(shù)。P0010=30 P0970=1 重新上電 P0010=1 P0700=2P1000=3 P3900=1 重新上電P0

30、003=2 P0701-P0703=17P1001=5 P1002=10 P1003=20 P1004=30 P1005=40 P1006=50P1007=55 P1082=55 P1120=1.0 P1121=1.0以上設(shè)置最多可以選擇7 個(gè)固定頻率。各個(gè)固定頻率的數(shù)值根據(jù)下表選擇：3.參數(shù)設(shè)置完成后將變頻器重新上電，再接通SB1鍵，激活變頻器數(shù)字信號(hào)輸入端DIN1，變頻器由此根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值輸出5 Hz驅(qū)動(dòng)信號(hào)給電動(dòng)機(jī)，電機(jī)以此運(yùn)行。斷開SB1鍵，變頻器無信號(hào)輸出，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。4.接通SB2鍵，激活變頻器數(shù)字信號(hào)輸入端DIN2，變頻器由此根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值輸出10 Hz驅(qū)動(dòng)信號(hào)給電動(dòng)機(jī)，電

31、機(jī)以此頻率運(yùn)行。斷開SB2鍵，變頻器無信號(hào)輸出，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 5.其余各開關(guān)分別對(duì)應(yīng)不同的頻率值，對(duì)三個(gè)開關(guān)的不同組合,可構(gòu)成七種速度。五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告 寫出完成此實(shí)驗(yàn)的具體步驟和注意事項(xiàng)。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目四 基于PLC通信方式的多段速度選擇變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)注意：1、本實(shí)訓(xùn)參考程序用IEC模式編，需打開PLC后，工具選項(xiàng)-常規(guī)-編程規(guī)式改為IEC-1131-3模式（其他程序再改回SEM模式編）2、下載程序到PLC中，PLC需打到STOP狀態(tài)3、PLC與變頻器通訊連接時(shí)，需將PLC和變頻器斷電一、實(shí)訓(xùn)目的了解PLC控制變頻器做多段速度選擇變頻調(diào)速的方式二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 三相交流電源2

32、20V1PDX-012 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2413 變頻器MM4201PDX-214 PC/PPI通訊電纜1西門子5 PLC主機(jī) CPU2241西門子6PLC/變頻器連接電纜 兩接短的串口線對(duì)接17 計(jì)算機(jī)1自備 圖1 電路接線（L+依次控制IO各口）三、實(shí)訓(xùn)原理1. PLC與變頻器之間進(jìn)行USS通訊，外部開關(guān)控制PLC執(zhí)行程序中相關(guān)程序段，控制電機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)運(yùn)行。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.先恢復(fù)為工廠缺省值，再設(shè)置參數(shù)P0700和P1000為5，對(duì)其站點(diǎn)號(hào)和波特率參數(shù)進(jìn)行修改，其中P2011為18， P2010為6.另外在程序段中，也要將波特率和站點(diǎn)號(hào)設(shè)置的與變頻器設(shè)置相一致，在主程序M

33、AIN的USS-INIT網(wǎng)絡(luò)段中，Baud設(shè)置一定要和所要激活的變頻器所設(shè)置的波特率一致都為9600，還有Active參數(shù)為所要激活的變頻器的站點(diǎn)號(hào)，可以是單臺(tái)也可以是多臺(tái)，但不超過32臺(tái)范圍，其中設(shè)置值可參看（系統(tǒng)手冊(cè)中USS通訊章節(jié)）。樣例程序中所設(shè)變頻器站為18號(hào)，波特率為9600，梯形圖表示即為：I0.0 運(yùn)行 I0.1 停止 I0.2 急停 I0.3 故障清除 I0.4 反向I0.5 20%滿速度輸出 I0.6 40%滿速度輸出 I0.7 60%滿速度輸出I1.0 80%滿速度輸出 I1.1 100%滿速度輸出Q0.0 使能指示 Q0.1 運(yùn)行指示 Q0.2 方向指示 Q0.3 禁止

34、指示 Q0.4 故障指示2.先給一個(gè)頻率付值（可先合SB6SB10的開關(guān)的任一個(gè)），再合上SB1驅(qū)動(dòng)器使能, 最后分別合上SB6SB10的開關(guān),選擇合適的速度,經(jīng)過PLC內(nèi)部運(yùn)算后再通過USS協(xié)議傳輸?shù)阶冾l器中。變頻器輸出相應(yīng)的頻率電壓給三相電機(jī)，電機(jī)由此做不同速度的運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察各輸出端的指示燈指示情況。3.在電機(jī)運(yùn)行的情況下，按I0.1的停止鍵，電機(jī)自由停車。4.重復(fù)步驟2，使電機(jī)運(yùn)行，按I0.2的急停鍵，電機(jī)快速停車。5.重復(fù)步驟2，使電機(jī)運(yùn)行，按I0.4的反向鍵，電機(jī)自由停車后，再做反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，速度不變，方向相反。并觀察各輸出端的指示燈指示情況。6.實(shí)際使用時(shí)，沒有較多的按鈕開關(guān)可用，這時(shí)

35、可以將行程開關(guān)來代替。五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告比較并寫出實(shí)訓(xùn)二與本實(shí)訓(xùn)程序中的相似處和不同之處。注意：1. 由于此程序是在另一種編程模式編制的（IEC 1131-3）故在打開時(shí)會(huì)出現(xiàn)提示窗口，只有更改模式才能繼續(xù)編程。在“工具”菜單中選“選項(xiàng)”“一般”在編程模式下選中IEC 1131-3，再點(diǎn)確定，然后退出，再重新打開就使用了。在程序中，使用到了USS指令，該指令專用于PLC與MM系列變頻器之間通訊使用，具體的設(shè)置方法參閱S7-200系統(tǒng)手冊(cè)中USS章節(jié)內(nèi)容。2.參數(shù)不僅要對(duì)變頻器P0700和P1000進(jìn)行修改為5，還要對(duì)其站點(diǎn)號(hào)和波特率進(jìn)行修改，其中P2011為18， P2010為6.另外在程序段中，也

36、要將波特率和站點(diǎn)號(hào)設(shè)置的與變頻器設(shè)置相一致，在主程序MAIN的USS-INIT網(wǎng)絡(luò)段中，Baud設(shè)置一定要和所要激活的變頻器所設(shè)置的波特率一致都為9600，還有Active參數(shù)為所要激活的變頻器的站點(diǎn)號(hào)，可以是單臺(tái)也可以是多臺(tái)，但不超過32臺(tái)范圍，其中設(shè)置值可參看（系統(tǒng)手冊(cè)中USS通訊章節(jié)）。樣例程序中所設(shè)變頻器站為18號(hào)，波特率為9600，梯形圖表示即為：站點(diǎn)號(hào)具體計(jì)算如下：D31D30D29D28D19D18D17D16D3D2D1D0000001000000其中D0D31代表有32臺(tái)變頻器，變頻器站點(diǎn)號(hào)不能相同，如果激活哪臺(tái)變頻器就使該位為1，現(xiàn)在激活18號(hào)變頻器，即為表二。四位為一組，

37、構(gòu)成16進(jìn)位數(shù)得出Active即為0004000若同時(shí)有32臺(tái)變頻器須激活，則Altive為16FFFFFFFF，此外還有一條指令用到站點(diǎn)號(hào)，USS-CTRL中的Drive驅(qū)動(dòng)站號(hào)不同于USS-INIT中的Active激活號(hào)，Active激活號(hào)指定哪幾臺(tái)變頻器須要激活，而Drive驅(qū)動(dòng)站號(hào)是指先激活后的哪臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此程序中可以有多個(gè)USS-CTRC指令。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目五 基于PLC模擬量方式的變頻器閉環(huán)調(diào)速實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的了解變頻器與PLC模擬量之間使用電壓調(diào)節(jié)控制電機(jī)做閉環(huán)調(diào)速二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 三相交流電源220V1PDX-012 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ1613 變

38、頻器MM4201PDX-214 電機(jī)導(dǎo)軌一根DD03-315 PC/PPI通訊電纜兩接短的串口線對(duì)接1西門子6 計(jì)算機(jī)1自備注意：變頻器24V接COM1，,而非L;同軸編碼器速度輸出+接A+，-接A-；PLC輸出24V的L+接晶閘管輸出1 L+、M接晶閘管輸出1M；L+接I0.1而非I0.0，PL(DI輸入端1M、2M接M）另特別注意：PLC和變頻器通訓(xùn)必須在斷電情況進(jìn)行。圖1 電路接線圖三、實(shí)訓(xùn)原理 根據(jù)自動(dòng)控制原理，由變頻器，交流電機(jī)和同軸編碼盤以及PLC模擬量模塊組成的閉環(huán)系統(tǒng)。給定值由電位器調(diào)節(jié)電壓送到模擬量模塊輸入2口中，過程變量由同軸編碼器輸出到模擬量模塊輸入1口中，輸出變量由模擬

39、量模塊電壓輸出口送到變頻器電壓調(diào)節(jié)口，從而一帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟1.正確完成接線，然后根據(jù)樣例程序編制出梯形圖，并下載本實(shí)驗(yàn)程序到PLC中，下載完畢后切換到“RUN”位置。將模擬量模塊中的電壓輸入端A+,A-端連接到導(dǎo)軌的轉(zhuǎn)速輸出端，再將模擬量模塊中的電壓輸入端B+,B-端連接到直流可調(diào)電源的輸出端,作為設(shè)定值。另外二個(gè)輸入端的端連到R端上并且接電源的M端，模擬量輸出端接到變頻器掛箱的AIN+,AIN-腳，此時(shí)模擬量輸入滿量程為10V,因此對(duì)應(yīng)的分辨率配置開關(guān)為010001。同時(shí)PLC的輸出端Q0.0連接變頻器的DN1端，根據(jù)樣例程序編制梯形圖并通過PC/PPI編程電纜下載本實(shí)驗(yàn)程

40、序到PLC中，下載完畢后切換到“RUN”位置。2. 由于此實(shí)驗(yàn)是利用變頻器外部接線和電壓調(diào)節(jié)控制變頻輸出的，因此參數(shù)P0700和P1000都修改為2。3.先將模擬輸入電壓調(diào)至最大（10V），接通I0.1后再將其慢慢減少，電機(jī)將慢慢啟動(dòng)；程序運(yùn)行時(shí)，將I0.1接高電平，程序讀取AIW0中的轉(zhuǎn)速值和AIW2中的設(shè)定值，并運(yùn)行PID算法，將輸出到模擬量輸出端，由輸出電壓控制變頻器達(dá)到所設(shè)定的值，其中的P、I、D參數(shù)可根據(jù)控制理論的知識(shí)重新設(shè)定。（注，經(jīng)調(diào)試B+和B-在0-3V（參考）之間可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，且0時(shí)轉(zhuǎn)速最高） 五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告分析實(shí)訓(xùn)過程并總結(jié)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目六 基于PLC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)模

41、擬實(shí)訓(xùn)一、實(shí)訓(xùn)目的了解變頻器恒壓供水系統(tǒng)的工作原理二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 三相交流電源220V1PDX-012 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)DJ2423 變頻器MM4201PDX-214 電機(jī)導(dǎo)軌一根DD03-315 PC/PPI通訊電纜兩接短的串口線對(duì)接1西門子6 計(jì)算機(jī)1自備三、實(shí)訓(xùn)原理一個(gè)實(shí)際的供水系統(tǒng)，由于供水網(wǎng)較大，系統(tǒng)需要供水量每小時(shí)開2臺(tái)水泵向管網(wǎng)充壓，供水量大時(shí)，開3臺(tái)泵同時(shí)向管網(wǎng)充壓。要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，在管網(wǎng)系統(tǒng)的管道上安裝了壓力變送器作為反饋元件，為控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不宜直接采用P

42、ID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而應(yīng)采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。本控制系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)恒壓供水系統(tǒng)的模擬，控制核心單元PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與現(xiàn)場(chǎng)壓力的反饋信號(hào)經(jīng)過PLC的分析和計(jì)算，將控制信號(hào)送到PLC的輸出端口，通過開關(guān)量切換繼電器組，以此來協(xié)調(diào)投入工作電機(jī)的臺(tái)數(shù)，并完成電機(jī)的起停、變頻與工頻的切換。通過調(diào)整電機(jī)組中投入的電機(jī)的臺(tái)數(shù)和控制電機(jī)組中每臺(tái)電機(jī)的工作狀態(tài)，使供水系統(tǒng)的的工作壓力穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到恒壓供水的目的。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟 將變頻器上的U、V、W端接到PDX-23面板上的U、V、W端，將三相電源接到面板上的R、S、T端。U1、V1、W1接電動(dòng)機(jī)1，U2、V2、W2接電動(dòng)機(jī)2

43、，U3、V3、W3接電動(dòng)機(jī)3。(注意：接變頻器輸出線時(shí)，切記相序應(yīng)與三相輸出同相，否則會(huì)燒變頻器保險(xiǎn)絲)本實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分為手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)模擬三種工作方式。手動(dòng)調(diào)試：用于調(diào)試每個(gè)環(huán)節(jié)工作正常。自動(dòng)運(yùn)行：手動(dòng)調(diào)試完成自動(dòng)運(yùn)行檢驗(yàn)工作的銜接性?，F(xiàn)場(chǎng)模擬：模擬實(shí)際供水系統(tǒng)工作。SMS01（面板第1塊）PDX-23 L+ VCCMGNDCOM1、COM2COMI0.0ZDQ0.0L42Q0.1L41Q0.2L32Q0.3L31Q0.4L22Q0.5L21Q0.6L11Q0.7L12圖一 自動(dòng)運(yùn)行方式接線另：在SMS01中，須L+-晶出L+；M-晶出1M,PLC輸入1M、2M接低電平M1.自動(dòng)運(yùn)行： 此時(shí)變頻器設(shè)置：恢復(fù)出廠 P0700=5,P1000=5,波特率P2010=6,地址P2011=3a.根據(jù)自動(dòng)方式接線完成本實(shí)驗(yàn)的接線。b.打開PDX-23掛箱的電源開關(guān)，將自動(dòng)運(yùn)行程序下載到PLC中，下載完畢后切換到“RUN”位置。切換工作方式到“自動(dòng)”，運(yùn)行程序即可。c.自動(dòng)運(yùn)行開始，四個(gè)水泵將按一定的流程工作，對(duì)應(yīng)的每一路水流