電力電子與變頻技術(shù) 第2版 課件項目五 變頻器產(chǎn)品與性能

項目五

變頻器產(chǎn)品與性能本項目旨在介紹通用變頻器的基本結(jié)構(gòu)，變頻器的參數(shù)和控制方式，掌握通用變頻器的安裝，選用和維護方法。任務(wù)一、了解變頻器產(chǎn)品一、教學(xué)目標(biāo)：1.了解變頻器的分類與特點。2.了解變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。3.了解變頻器的典型產(chǎn)品與選用二、工作任務(wù)：1.了解變頻器的分類與特點2.了解變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)3．熟悉變頻器的典型產(chǎn)品與選用1.變頻器的分類與特點（1）按變換的環(huán)節(jié)分類。

1）交-交變頻器。交-交變頻器是將工頻交流直接變換成頻率電壓可調(diào)的交流（轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同），又稱直接式變頻器。2）交-直-交變頻器。交-直-交變頻器是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接式變頻器，交-直-交變頻器是目前廣泛應(yīng)用的通用型變頻器。（2）按直流電源性質(zhì)分類。1）電流源型變頻器。

2）電壓源型變頻器。

3）電壓源型變頻器和電流源型變頻器的特點（3）根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類1）脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器。脈寬調(diào)制變頻器電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實現(xiàn)的，中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。2）脈幅調(diào)制（PAM)變頻器。脈幅調(diào)制變頻器電壓的大小是通過調(diào)節(jié)直流電壓幅值來實現(xiàn)的。（4）根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類1）三進三出變頻器。三進三出變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此類。2）進三出變頻器。單進三出變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電。家用電器里的變頻器均屬此類，通常容量較小。2.變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理和基本基本結(jié)構(gòu)（1）變頻調(diào)速原理電機磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用表示：轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成一個變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由靜止式變頻裝置、交流電機和控制電路三大部分組成，

按照不同的控制方式，它又可分成以下三種方式：四、實踐指導(dǎo)：1.康沃KVFC+-P系列變頻器該變頻器的主要特點：380V～460V，可設(shè)置電壓/頻率曲線可選擇轉(zhuǎn)矩補償具有自動節(jié)能功能多種失速補償形式，內(nèi)置PI控制功能自動調(diào)整載波頻率瞬時掉電重啟功能2.西門子MicroMaster430標(biāo)準(zhǔn)變頻器變頻器的主要特點：380V～480V±10%，三相，交流；牢固的EMC（電磁兼容）設(shè)計；控制信號的快速響應(yīng)；3.富士PRENIC-VP系列變頻器該系列變頻器的特點：節(jié)省空間、操作簡便、機型豐富、全球?qū)?yīng)等；充分發(fā)揮風(fēng)機、水泵二次方遞減轉(zhuǎn)矩負載特性、節(jié)能、省力；充分挖掘系統(tǒng)應(yīng)變能力、滿足整體成本下降需要，有利于節(jié)能；4.艾默生EV2000系列高性能變頻器該系列變頻器采用先進的工藝、模塊化設(shè)計，使得變頻器的維護更加方便。中英文液晶操作面板，更加符合中國人的操作習(xí)慣。主控板采用表面貼裝工藝，外層涂覆三防漆，防塵、防潮、防霉。采用TI公司最新電機控制專用高速數(shù)字信號處理器，高效完成電機實時控制算法，主回路鏈接采用鍍鎳銅排，防銹蝕。主回路采用最新的智能功率（IPM）模塊，集驅(qū)動、保護和功率變換于一體，大大提高整機可靠性。廣泛用于石油、機械制造、礦業(yè)、水處理/環(huán)保等行業(yè)5.三菱變頻器700系列變頻器(1)FR-D700系列三菱變頻器FR-D700系列變頻器是緊湊型多功能變頻器，該變頻器具有如下特點：1)功率范圍：0.4～7.5KW；2)通用磁通矢量控制，1Hz時150%轉(zhuǎn)矩輸出；3)采用長壽命元器件；4)內(nèi)置Modbus-RTU協(xié)議；5)內(nèi)置制動晶體管；6)擴充PID，三角波功能；7)帶安全停止功能。(2)FR-E700系列三菱變頻器(2)FR-E700系列三菱變頻器FR-E700系列變頻器是經(jīng)濟型高性能變頻器。該系列變頻器具有如下功能特點：1）功率范圍：0.1～15KW；2）先進磁通矢量控制，0.5Hz時200%轉(zhuǎn)矩輸出；3）擴充PID，柔性PWM；4）內(nèi)置Modbus-RTU協(xié)議；5）停止精度提高；6）加選件卡FR-A7NC，可以支持CC-Link通訊；7）加選件卡FR-A7NL，可以支持LONWORKS通訊；8）加選件卡FR-A7ND，可以支持DeveiceNet通訊；9）加選件卡FR-A7NP，可以支持Profibus-DP通訊。任務(wù)二、熟悉三菱500系列變頻器一、教學(xué)目標(biāo)：1.了解三菱500系列變頻器的結(jié)構(gòu)和外觀2.了解A500系列三菱變頻器的端子的功能3.了解A500系列變頻器的規(guī)格型號和常用功能二、工作任務(wù)：1.認(rèn)識三菱變頻器的外形結(jié)構(gòu)2.掌握三菱變頻器的面板和蓋板的拆裝方法3.認(rèn)識三菱變頻器的主控端子4.了解變頻器操作面板各按鍵的意義三、相關(guān)知識：1.三菱A500變頻器的外觀結(jié)構(gòu)在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定（通常為工頻50Hz)的交流電(三相的或單相的）變換成頻率連續(xù)可調(diào)（多數(shù)為0?400Hz)的三相交流電。變頻器的輸入端（R、S、T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端(U、V、W)輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機。根據(jù)其功率的大小，從外形上看有盒式結(jié)構(gòu)（0.75?37kW)和柜式結(jié)構(gòu)（45?1500kW)兩種。下圖為FR-A540三菱變頻器的基本接線圖。a)盒式結(jié)構(gòu)b)柜式結(jié)構(gòu)2.三菱A500系列變頻器主電路端子2.三菱A500系列變頻器主電路端子

圖5-11FR-A540變頻器主電路接線端子(1)主電路輸入端子（R、S、T）主電路輸入端子在變頻器的主端子排上的符號為“R、S、T”，它們是變頻器的受電端，使用該端子時要注意以下幾個方面：鏈接電源時應(yīng)該注意交流電源的等級，但是鏈接時可以不考慮電源相序。2)不要將三相變頻器的輸入端子（R、S、T）連接到單相電源。（2）主電路輸出端子（U、V、W）主電路輸出端子在變頻器的主端子排上的符號為“U、V、W”，它們是變頻器負載的接入端，使用此端子使應(yīng)該注意以下幾個方面：

1）為確保安全運行，變頻器必須可靠接地。2）變頻器的輸出端子不要連接到單相電源上，不允許連接到電力電容上。（3）控制回路電源端子R1、S1與交流電源端子R、S鏈接，在保持異常顯示和異常輸出時或者當(dāng)使用高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器時，拆下R-R1和S-S1之間的短路片，通過該端子接入外部電源。（4）外部制動電阻端子P、PR額定容量比較小的變頻器有內(nèi)裝的制動單元和制動電阻，故才有PR端子。如果內(nèi)裝的制動電阻的容量不夠，則需要拆開PR與PX之間的端接片，將較大容量的外部制動電阻選件連接至P和PR之間。（5）制動單元和制動電阻端子P、N大功率的變頻器沒有內(nèi)裝制動電阻。為了增加制動能力,必須外接制動單元選件。制動單元接于P和N端，制動電阻接于P和PR端,動單元與制動電阻間，若采用雙絞線，其間距應(yīng)小于10m。（6）接地端子E

3.三菱A500系列變頻器的控制電路端子圖5-13控制回路端子圖頻率輸入端子①端子10E、10、2、5、1、4：屬于頻率輸入端子，但是各端子的作用不完全相同，常用的是10、2、5三個端子，一般情況在這三個端子上外接電位計，10端為正電源端+10V，2為中間滑動端子，2為電壓設(shè)定或者電流設(shè)定的公共端，外接電位計給定頻率的電路圖如圖5-14所示。

圖5-14外接頻率給定的電路圖②端子1：輔助頻率設(shè)定信號端子，輸入0～±5VDC或者0～±10VDC時，端子2或者4的頻率設(shè)定信號與該端子信號相加。用參數(shù)單元進行輸入0～±5VDC或者0～±10VDC的切換。輸入阻抗10

允許電壓±20VDC。

③端子4：電流輸入信號端子，輸入電流為DC4～20mA，20mA為最大的輸出頻率，輸入、輸出成比例，只在AU端子信號處于ON時，該輸入端子才有效，輸入阻抗約250該端子允許的最大電流為30mA。④端子10E：電壓輸入端子，輸入電壓為10VDC，允許負荷電流為10mA。2）常用起動信號輸入端子①端子SD：公共端，它是所有開關(guān)量輸入信號的參考點。②端子STF、STR：輸入正反轉(zhuǎn)運行信號。當(dāng)STF-SD閉合時，為正轉(zhuǎn)命令；當(dāng)STR-SD閉合時，為反轉(zhuǎn)命令，STF-SD和STR-SD同時閉合時，則減速停止。③端子STOP：起動自保持選擇端子，當(dāng)STOP處于ON時，可以選擇起動信號自保持。④端子RH、RM、RL：多段速度選擇端子，用這三個端子的組合可以選擇多種不同速度。3）報警輸出端子端子A、B、C為報警輸出端子，當(dāng)變頻器因保護功能動作時，這三個接點的連接關(guān)系發(fā)生轉(zhuǎn)換，異常時，B-C不導(dǎo)通，正常時B-C間導(dǎo)通。

4.三菱A500系列變頻器面板面板上的各部分名稱及功能簡介如下：（1）Hz-顯示運行頻率，A-顯示運行時的電流值，V—顯示運行時電壓值。（2）LED數(shù)字監(jiān)視器正常模式時，顯示當(dāng)前的頻率值、電流值、電壓值、轉(zhuǎn)速值等。當(dāng)變頻器保護動作停止運行時，顯示故障報警代碼。圖5-15三菱FR-A540型變頻器面板（3）∧、∨-用于增加和減少數(shù)據(jù)。（4）SET-用于在功能預(yù)置模式下，用于“讀出”或“寫入”數(shù)據(jù)碼。（5）MODE-用于更改工作模式，如運行模式、功能預(yù)置模式等。（6）FWD-正轉(zhuǎn)運行操作信號，REV-反轉(zhuǎn)運行操作信號。（7）RESET-復(fù)位鍵，用于故障跳閘后，使變頻器恢復(fù)為正常狀態(tài)。（8)STOP-運行停止鍵。四、實踐指導(dǎo)：

1.變頻器外形結(jié)構(gòu)的認(rèn)識（2）三菱A540系列變頻器的規(guī)格 （1）認(rèn)識A540型變頻器的銘牌表5-3列出了FR-A540型400V系列的變頻器的規(guī)格。表5-3400V系列的FR-A540型變頻器的規(guī)格數(shù)據(jù)表

2.FR-A540型變頻器的面板簡單拆裝（1）前蓋板的拆卸（2）前蓋板的安裝（3）變頻器操作面板的拆卸與安裝。1）操作面板的拆卸與安裝拆裝的操作方法是：一邊按著操作面板的上部一邊拉向身前，便可以將其拆下，安裝時，垂直插入并牢固裝上。（4）連接電纜的安裝連接電纜的安裝示意圖，具體操作如下：首先拆去操作面板，拆下連接標(biāo)準(zhǔn)插座轉(zhuǎn)換接口，將電纜的一端牢固插入機身的插座上，將另一端插到PU上。

3.熟悉三菱變頻器操作面板（1）操作面板的示意圖如圖所示。（2）面板上各按鍵的功能表5-4中列出了面板上各功能鍵的含義。按鍵名稱功能[MODE]鍵選擇操作模式或設(shè)定模式功能鍵[SET]鍵確定頻率和參數(shù)的設(shè)定，當(dāng)按住大于1.5S時為寫入功能[FWD]鍵正傳啟動鍵[REV]鍵反轉(zhuǎn)啟動鍵[增/減]鍵用于連續(xù)增、減數(shù)字，改變頻率或設(shè)定參數(shù)值[STOP/RESET]鍵停止復(fù)位鍵表5-4操作面板上各按鍵的功能表（3）操作面板顯示狀態(tài)操作面板的現(xiàn)實狀態(tài)說明見表5-5顯示說明Hz監(jiān)視頻率時指示A監(jiān)視電流時指示V監(jiān)視電壓時指示MON監(jiān)視狀態(tài)時指示PUPU操作時指示EXT外部操作時指示FWD正轉(zhuǎn)時閃爍REV反轉(zhuǎn)時閃爍表5-5操作面板顯示狀態(tài)說明表

4.變頻器主回路接線端子介紹(1)電源及電機接線的壓著端子，請使用帶有絕緣管的端子。(2)當(dāng)接線時剪開布線擋板上的保護襯套(22K以下的)。(3)電源一定不能接到變頻器輸出端上(U,V,W),否則將損壞變頻器。(4)接線后，零碎線頭必須清除干凈，零碎線頭可能造成異常，失靈和故障，、必須始終保持變頻器清潔。在控制臺上打孔時，請注意不要使碎片粉末