變頻器A700培訓專業(yè)知識講座

交流變頻器FR-A700課程培訓講義第1頁主要內容變頻器驅動電機特性變頻器控制種類變頻器組成原理變頻器控制模式變頻器型號說明及定位A700變頻器外觀構造及接線A700變頻器操作前準備及基本操作參數設定及試驗操作第2頁1、變頻器驅動電機特性變頻調速是以變頻器向交流電動機供電并組成調速系統。一、變頻器作用第3頁1、變頻器驅動電機特性然而，雖然工頻電源頻率是固定（50Hz或60Hz），但若能自由變化頻率，那么，電機轉速也就能自由地變化了。變頻器就是著眼于這一點，以自由變化頻率為目標而組成裝置。電機轉速由供應電機電源頻率和電機極數決定。電機極數不能自由、連續(xù)變化。一、變頻器作用(續(xù))第4頁二、異步電機機械特性1、變頻器驅動電機特性n＝f（T）1、抱負空載點（no）；2、臨界點：最大轉矩Tk；3、起動點：TS為起動轉矩；4、穩(wěn)定工作點（Q1）：電動機穩(wěn)定運行在T＝TL；5、速度變化和調速6、再生制動和直流制動TkTTL0nnoQ1TS第5頁三、異步電機轉矩?電流特性曲線1、變頻器驅動電機特性轉速[r/min]0電源ON時同步轉速轉差轉矩增加速度下降?120×f／P發(fā)電機區(qū)域（再生）負載轉矩A負載轉矩B電流B恒速穩(wěn)定運行電機轉矩電流電機區(qū)域（電動）啟動電流最大(堵轉)轉矩電流A負載轉矩能夠由電機電流來推定(磁通矢量控制)啟動轉矩●●●●●●●第6頁四、異步電機轉速?轉矩?轉差率1、變頻器驅動電機特性電機轉速：除負載轉矩外，還取決于電源頻率與電機極數。轉矩：由電機產生“力”稱為轉矩。在直線運動情況下，“力”單位表達為“N”，但由電機軸旋轉而產生“旋轉力”即轉矩，其單位應為“N?m”。第7頁1、變頻器驅動電機特性轉差率：當對電機轉速施加負載時，轉速會低于同步轉速。低于同步轉速程度表達為“轉差率”。1）啟動時（轉速為0）轉差率為100%（一般表達為“轉差率為1”）。通過變頻器慢慢增加頻率（稱為頻率啟動）時，“轉差率”為百分值。2）以額定轉矩運行時，“轉差頻率”一般為3～5%。當負載轉矩增大（過負載）時，“轉差率”和電機電流也會隨之增大。3）當轉速大于同步轉速（N>No），轉差率為負值。第8頁2、變頻器控制種類＜速度控制＞ＭＰＬＧ１．電機轉速指令。→電機轉速跟隨速度指令。２．電機負載轉矩輸出負載大時自動輸出大電機轉矩。轉速低時輸出轉矩大。３．電機使用編碼器時、電機速度精度更高。速度指令變頻器第9頁2、變頻器控制種類＜轉矩控制＞ＭＰＬＧ１．控制電機輸出轉矩。２．負載轉矩＜指令轉矩電機速度增加。負載轉矩＞指令轉矩停頓加速。

即速度由負載轉矩決定。３．安全考慮：必須設置速度限制。轉矩指令變頻器第10頁2、變頻器控制種類＜位置控制＞（1）ＭＰＬＧ１．電機轉動量及轉速指令①指令為脈沖串場所：脈沖數→轉動量脈沖頻率→轉速②也能夠通過其他方式設定位置、速度指令,如PLC、脈沖發(fā)生器等。２．自動輸出必要轉矩。３．電機旋轉位置需要通過ＰＬＧ檢測。４．停頓時位置保持。脈沖串變頻器第11頁2、變頻器控制種類＜位置控制＞（２）ＭＰＬＧ電機通過絲桿帶動負載直線運行。

例：脈沖串指令場所：脈沖數→移動距離脈沖速度→移動速度脈沖串變頻器第12頁一、變頻器構造概要3、變頻器組成原理第13頁3、變頻器組成原理二、波形特性那么，使用變頻器時，輸入輸出電流、電壓展現出如何變化呢?輸入電流：展現出形似兔耳電流波形[含高諧波成份]輸出電壓：長方形聚集（矩形）波形[含高諧波成份或電壓浪涌成份]第14頁3、變頻器組成原理三、變頻器工作原理整流部分包括下列三部分：整流器、沖擊電流抑制電路、平滑電容。整流部分第15頁3、變頻器組成原理交流電源轉換為直流電源辦法：首先通過簡單單相交流轉換來理解該原理。使用元件為二極管：此二極管受施加電壓方向影響導通或不導通。（1）整流器工作原理利用這個性質，在整流電路A、B之間施加交流電壓后，負載會取得相同方向電壓，即交流被轉換為直流（整流）。第16頁3、變頻器組成原理3相交流輸入時，通過6個二極管組成全波整流橋后，會出現下列圖所示輸出電壓：（1）整流器工作原理(續(xù))（2）平滑電路工作原理第17頁3、變頻器組成原理在接通電源時存在較大沖擊電流，為避免損壞整流二極管，短時間內強制串聯電阻器，抑制沖擊電流值；完成后，使該電阻器兩端短路，無效。

（3）沖擊電流抑制電路形成沖擊電流抑制電路后，可減小電流峰值，避免整流器模塊損壞：第18頁3、變頻器組成原理變頻調速在降速時處于再生制動狀態(tài)，電動機回饋能量達到直流回路，會使P、N兩端電壓上升，這是很危險，需要將這部分能量消耗掉。電路中制動電阻RB就是用于消耗這部分能量。制動單元由大功率晶體管VB及采樣、比較和驅動電路組成，其功能是為放電電流流過RB提供通路。N-P1P/+PXPRRBVB（4）制動回路第19頁3、變頻器組成原理首先通過簡單單相交流電來理解該原理：以燈泡替代電機負載為例說明。

將4個開關S1～S4連接至直流電源上，使S1和S4為一對、S2和S3為一對，然后交替ON-OFF，燈泡會有下列圖所示交流電流過。（1）逆變原理

逆變部分

?在開關S1和S4置于ON時，燈泡有朝A方向電流流過。

?在開關S2和S3置于ON時，燈泡有朝B方向電流流過。

假如以固定周期反復進行該操作，則流過電流方向交替代向交流。第20頁3、變頻器組成原理通過變化開關S1～S4ON-OFF通斷時間即可變化頻率。例如，反復進行開關S1和S4ON0.5秒，開關S2和S3也ON0.5秒操作，則每秒鐘進行1次反轉交流，即得到頻率為1[Hz]交流電。（2）變化頻率第21頁3、變頻器組成原理例如，如將開關S1和S4ON時間比率降至二分之一后，則（平均）輸出電壓就會變?yōu)橹绷麟娫碋二分之一電壓(E/2)交流電壓。

減少（平均）電壓時，ON時間比率會減小，提升（平均）電壓時，ON時間比率會增加。（3）變化電壓為此，在周期時間t0內反復進行ON/OFF操作，變化開關ON-OFF操作時間比率，即可變化（平均）電壓。該脈沖頻率稱為載波頻率。

通過控制脈沖寬度及ON/OFF比率來變化電壓。這樣控制辦法稱為PWM（脈寬調制），目前普遍應用于變頻器等方面。第22頁3、變頻器組成原理（4）從直流轉換成可變頻率交流電源要取得3相交流電時，需連接開關S1～S6，按照下列圖所定期間對6個開關同步進行ON/OFF操作。

如在3相交流時間內變化6個開關ON/OFF次序，則U-V、V-W、W-U相位會變化，電機旋轉方向也會發(fā)生變化。上述轉換開關事實上是半導體元件，因此能夠超高速運行。第23頁4、變頻器控制模式變頻器代表性控制方式。大體上說，下表從左到右，其性能、精度是越來越高控制方式。通用性、經濟性則與此方向相反。第24頁4、變頻器控制模式最基本變頻器控制方式就是變化頻率來控制電機。＜特性＞

(1)控制方式簡單，調整要素較少。

(2)適用低速電壓調整（升壓調整），一般用于1:10左右速度控制。

＜補充＞

該控制方式，在低速時由于連線及電機繞組電壓降引發(fā)有效電壓衰減，使電機轉矩不足。這種現象低速時非常顯著。這里通過賠償（轉矩提升）電壓減少部分來賠償低速時轉矩不足。

V/F控制僅靠變化頻率會因電流增大而使電機發(fā)熱、燒壞，因此保持V（輸出電壓）和F（頻率）比率恒定方式就是V/F控制。

第25頁異步電動機等效電路R1X1R2’X2’RL’=(1-S)*R2’/SXmRm.U1.E1ΔV（1）為何變頻器輸出電壓隨電機轉速變化而變化4、變頻器控制模式R1－定子電阻；R2’－轉子等效電阻；Xm－勵磁電感；X1－定子漏感；X2’－轉子等效漏感；Rm－鐵心漏電阻；RL’－機械負載等效電阻；第26頁

存在電動勢平衡方程：

U1=-E1+I1(r1+jx1)設△U為電動機定子繞組阻抗壓降，能夠得到：

U1=-E1+△U當在電動機工作在額定頻率附近時，△U在U1中所占比例很小，基本能夠忽視。

于是能夠近似得到：U1≈E1。因此能夠得出：

U1≈E1∝f1ΦM

電動勢平衡方程4、變頻器控制模式第27頁E1＝4.44kN1N1f1ΦM(kN1－與繞組構造有關常數；N1－每相定子繞組匝數；)而4.44kN1N1

為常數，由此可得出：E1f1ΦM若保持E1不變，

f1↓→ΦM↑變頻也需變壓4、變頻器控制模式BHHmBmQ鐵磁化特性曲線由左圖曲線可知，電機穩(wěn)定工作時Q點磁通密度已經達成最大值Bm了，磁場強度H若再增加，使Bm深度飽和，就會引發(fā)電機電流及溫度上升，長時間就會燒壞電機。取Q點Bm最大，ΦM＝Bm×S

第28頁E1/f1＝常數4、變頻器控制模式因此，單純調整頻率措施是行不通。由此我們需要：E1/f1＝K

這是變頻器理論中基本模式。第29頁由于E1是感應電動勢，無法直接進行檢測和控制，而U1是外部輸入量，容易控制，因此，我們近似U1≈E1，得出：（2）V/F控制原理U1/f1＝常數在低電壓低頻率區(qū)，要對ΔU電壓進行賠償，以賠償輸出扭矩不足。能夠通過提升U/f比，即提升U1值，來賠償f1下調時引發(fā)Tk下降。什么是轉矩提升U1/f1＝常數4、變頻器控制模式第30頁Pr.0用于設定賠償電壓值，以百分比形式給定。低頻時，U/f比過大，電壓賠償過多，會使勵磁電流增大，ΦM增大，引發(fā)電動機鐵心飽和，嚴重時會引發(fā)變頻器因過流而跳閘，因此U/f比決不可盲目取大。0Pr.3基底頻率Pr.0Pr.19（％)輸出電壓輸出頻率（Hz）轉矩提升設定：Pr.04、變頻器控制模式第31頁4、變頻器控制模式為檢測實際電機速度，需采取帶PLG電機。

※勵磁電流：是產生磁通必需電流，轉矩電流分量：對應電機產生轉矩電流。＜特性＞

(1)可進行感應電機瞬時轉矩控制，實現高響應、高性能控制。

(2)以高精度計算時，須求出正確電機電氣參數，不像V/F控制那樣，沒有對應電機通用性。另外，還需安裝高精度速度檢測器（PLG）。

＜補充＞

利用PLG（編碼器）檢測實際電機速度，通過計算電機“轉差頻率”來推斷負載大小。

根據該負載大小，按照磁通電流分量和產生轉矩電流分量分解變頻器輸出電流，然后分別加以計算、控制，以取得高響應性和穩(wěn)定低速轉矩。除可進行速度控制和轉矩控制外，還可進行位置控制。矢量控制是對感應電機勵磁電流和轉矩電流各自獨立地控制，從而控制電機瞬時轉矩方式。第32頁4、變頻器控制模式＜補充＞

由于無傳感器矢量控制要使用感應電機數學模型，因此需有電機參數（等價電阻和線圈部分）。近年來，由于變頻器本身自動測量電機參數自動調整功能已實用化，因此大大地擴大了電機適用范圍。

無傳感器矢量控制前面所述“矢量控制”性能比較優(yōu)越，但必須使用PLG編碼器。

因此，利用通用感應電機（鼠籠式），無傳感器（PLG），開發(fā)出了無傳感矢量控制方式：同樣可達成提升低速域轉矩目標。

第33頁4、變頻器控制模式節(jié)能控制模式節(jié)能領域一般無需太大低速轉矩，因此與產生轉矩相比更看重電機效率。在控制“變轉矩負載（風扇、泵等）”、“低轉矩負載（輸送機等）”時，減少電機轉速可實現節(jié)能。尤其在“變轉矩負載”時，所需電能大幅減少，節(jié)能效果更為顯著。第34頁5、變頻器型號說明及定位一、A700型號說明FR-A740

-0.4K-（CHT）400V級4200V級2電壓等級記號容量（kW）0.4K～500K變頻器容量記號北美版NA歐洲版EC中國版CHT日本版無INV區(qū)域碼記號第35頁二、變頻器產品系列定位FREQROL-D700帶旋鈕，操作簡單，小型FREQROL-E700通用磁通矢量控制?經濟型FR-F700

簡單磁通矢量控制/V/F控制FR-A700閉環(huán)矢量控制無傳感器矢量控制先進磁通矢量控制V/F控制容量功能?性能5、變頻器型號說明及定位第36頁6、A700變頻器外觀構造及接線一、外觀和構造第37頁二、主回路端子接線圖6、A700變頻器外觀構造及接線第38頁主回路端子規(guī)格7、A700變頻器外觀構造及接線第39頁三、控制回路端子接線圖（接點輸入）6、A700變頻器外觀構造及接線第40頁控制回路端子規(guī)格（接點輸入）6、A700變頻器外觀構造及接線第41頁控制回路端子接線圖（頻率設定）6、A700變頻器外觀構造及接線第42頁控制回路端子規(guī)格（頻率設定）6、A700變頻器外觀構造及接線第43頁控制回路端子接線圖（輸出）6、A700變頻器外觀構造及接線第44頁控制回路端子規(guī)格（輸出）6、A700變頻器外觀構造及接線第45頁一、操作面板（FR-DU07）6、A700變頻器基本操作第46頁二、操作流程8、A700變頻器基本操作頻率設定模式第47頁二、操作流程注：參數設定期要在PU運行模式下，Pr.79設為0或48、A700變頻器基本操作參數設定模式第48頁二、操作流程在操作面板上，能夠通過鍵在“外部操作、PU操作、JOG操作”中直接切換，更改模式。除此之外，還能夠通過Pr.79設定更改，詳細在之后參數介紹中說明。8、A700變頻器基本操作操作模式切換第49頁三、外部操作模式（2）將啟動開關(STF或STR）處于ON，

相對運轉狀態(tài)FWD和REV閃爍。（3）旋轉頻率電位器到滿刻度，加速到恒速運行（4）逆時針旋轉電位器究竟，減速運行到電機停頓，頻率顯示0.00Hz（5）斷啟動動開關，停頓8、A700變頻器基本操作（1）上電，確認操作模式中顯示“EXT”第50頁四、PU操作模式（1）上電，確認操作模式中顯示“PU”；（2）在操作流程中“頻率設定模式”下設定運行頻率；（3）按操作面板上或鍵，給定啟動信號；（4）電機啟動，操作面板上自動變?yōu)楸O(jiān)視模式，顯示輸出頻率；（5）按鍵，停頓。8、A700變頻器基本操作第51頁一、參數說明參數表詳見《使用手冊》二、試驗操作（1）輸出頻率范圍：Pr.1，Pr.2，Pr.18

Pr.1：上限頻率；Pr.2：下限頻率；

Pr.18：高速上限頻率；可將輸出頻率上限和下限進行鉗位，如設定頻率高于（低于）Pr.1（Pr.2）設定值，則將輸出頻率鉗位在上限（下限）頻率。在120Hz以上運行時，Pr.18若設定，則Pr.1自動變?yōu)镻r.18設定值。9、參數設定及試驗操作第52頁（2）加減速時間:Pr.7,Pr.8,Pr.20,Pr.21,Pr.44,Pr.45,Pr.110,Pr.111

Pr.7/Pr.8：加/減速時間；Pr.20：加/減速基準頻率（出廠設定50Hz）；Pr.44/Pr.45：第二功能（RT信號ON有效）;Pr.110/Pr.111：第三功能（X9信號ON有效）。5s2s20Hz注意：Pr.7所設定是從0Hz加速到Pr.20所設定頻率加速時間。9、參數設定及試驗操作第53頁（3）直流制動：Pr.10，Pr.11，Pr.12利用設定停頓時直流制動電壓，動作時間和開始動作頻率，可調整定位運行等等停頓精度或直流制動運行時間，使之適合負荷要求。

Pr.10：直流制動動作頻率；

Pr.11：直流制動動作時間；

Pr.12：直流制動電壓；在減速過程中，當運行頻率達成參數Pr.10設定動作開始頻率時，加直流電壓迅速制動。通以直流電壓制動時間長短由Pr.11設定，Pr.12則設定電源電壓百分數作為給定直流制動電壓。Pr.10操作頻率Pr.12動作電壓動作時間Pr.119、參數設定及試驗操作第54頁（4）啟動頻率：Pr.13；點動頻率：Pr.15，Pr.16

Pr.13：在啟動信號ON時開始頻率；

Pr.15：點動頻率；

Pr.16：點動加減速時間；

點動運行：1）在FR-DU04/PU04面板上，在操作流程中“操作模式”狀態(tài)下，選擇“JOG”，稱為PU點動運行。按住RUN鍵，則以Pr.15設定值運行，松開則停頓；2）外部操作模式時，通過輸入端子功能選擇，“JOG”信號ON，選擇外部點動，以Pr.15設定值運行。9、參數設定及試驗操作第55頁用于避免機械系統固有頻率產生共振，通過設定最多三個區(qū)域，使其跳過共振發(fā)生頻率點。注：1A、2A或3A設定值為跳變點，用這個頻率運行。1）令Pr.31=30Hz，Pr.32=35Hz，Pr.31為頻率跳變1A點，因此以Pr.31設定值運行，實際運行在30Hz；2）令Pr.31=35Hz，Pr.32=30Hz，同樣，以Pr.31設定值運行，實際運行在35Hz。32313132例：共振頻率區(qū)域為30Hz～35Hz，當f(設定頻率)=32Hz時，會如何運行？9、參數設定及試驗操作（5）頻率跳變：Pr.31～Pr.36第56頁（6）參數寫入嚴禁選擇：Pr.77；逆轉避免選擇：Pr.78；

Pr.77：用于嚴禁參數寫入。當Pr.77=1時，除了Pr.75、Pr.77和Pr.79以外都不能夠寫入，同步Prclear,Allclear和Userclear被嚴禁。

Pr.78：避免由于啟動信號誤動作而產生逆轉事故。在外部運行時，用PU[STOP]鍵停頓時會有何情況產生?以[STOP]鍵使電機停頓時，操作面板上顯示“PS”，但沒有報警輸出。需要斷電復位，不然不能運行變頻器。9、參數設定及試驗操作第57頁（7）操作模式選擇：Pr.79Pr.79出廠設定為0，表達能夠在操作流程中“操作模式”狀態(tài)下選擇操作模式。當Pr.79=1或2時，則操作模式不能在流程中切換了。Pr.79=3或4時，選擇組合操作模式，運行頻率和啟動信號分別從PU面板和外部輸入信號給定。Pr.79=3：運行頻率－從PU設定；啟動信號－外部輸入信號；Pr.79=4：運行頻率－外部輸入信號；啟動信號－從PU輸入RUN。9、參數設定及試驗操作第58頁（8）停頓選擇：Pr.250（P140）當啟動信號變?yōu)镺FF時，選擇停機方式（減速停頓或慣性停頓）.Pr.250=9999時；Pr.250=9999以外值；通過設定值后，輸出停頓。啟動信號OFF輸出頻率電機慣性停頓OFF啟動信號OFF，通過Pr.250設定時間后輸出停頓。RUN信號啟動信號OFFON當啟動信號OFF后減速輸出頻率減速時間（時間由Pr.8設定）9、參數設定及試驗操作第59頁（9）多段速運行：Pr.4～Pr.6，Pr.24～Pr.27，Pr.232～Pr.239用參數將多種運行速度預先設定，用輸入端子進行轉換。多段速運行操作只能在外部操作模式或是組合操作模式中有效。

Pr.4～Pr.6：高中低速設定；

Pr.24～Pr.27：4至7段速設定；根據右圖所示，通過RH、RM、RL三個控制回路輸入端子ON/OFF信號排列組合，能夠在1至7段速之間進行切換。9、參數設定及試驗操作第60頁（9）多段速運行（續(xù)）：

Pr.232～Pr.239：8至15段速設定。如右圖所示，8至15段速切換需通過RH、RM、RL、REX四個輸入端子ON/OFF信號排列組合來實現?？刂苹芈份斎攵俗又胁]有REX信號端子，因此需用Pr.180到Pr.186中任一種參數用于REX信號輸入。9、參數設定及試驗操作第61頁（9）多段速運行（續(xù)）：Pr.24～Pr.27及Pr.232～Pr.239出廠設定為9999時，4至15段速不生效，只處于3速設定場所。外部運行模式下，點動信號優(yōu)先級最高，其次為多段速，最后為模擬量信號。Pr.24～Pr.27及Pr.232～Pr.239被設定后，多段速間選擇就沒有優(yōu)先等級問題了。借助于點動頻率Pr.15、上限頻率Pr.1、下限頻率Pr.2，