技师教案变频器4

第1章变频器的功能选择与参数设定学习目的与要求1.掌握变频器的接线端子功能；2.掌握变频器工作模式、参数设定、控制功能、接线组成3.掌握变频器主电路和控制回路接线及其工艺；4.运用变频器操作模式进行各种参数设定。目前，变频器已经广泛应用于各种生产机械的拖动系统。国内外厂商生产的变频器种类繁多，但变频器的功能、原理、操作、维护及注意事项基本相同。为了叙述更加具体，本书以日本三菱公司生产的FR-A540系列变频器为例，说明通用变频器的使用与参数设定。1.1三菱FR-A540系列变频器简介三菱变频器是采用矢量控制技术、PWM原理和智能功率模块（IPM）的高性能变频器。其功率范围为0.4～315kW。为满足不同工业现场的应用，推出了三个系列的变频器：FR-A540系列：适用于一般生产机械；FR-F540系列：适用于风机泵类负载；FR-A241E系列：适用于势能负载。1.1.1三菱FR-A540系列变频器特点三菱FR-A540系列变频器具有以下特点：1．控制方式采用矢量控制技术，无速度反馈开环控制的调速范围为1:120。采用速度反馈闭环控制的调速范围可达1:1000，且低速运行时转速均匀。2．逆变波形采用SPWM技术和智能型功率模块（IPM），使变频器输出波形好、低噪声、抗干扰能力强。3．主要功能（1）具有停电减速停止功能、PID控制功能、变频/工频切换功能和顺序控制功能等；（2）具有符合国际标准的现场总线通信功能；（3）具有过电流、过载、过电压、欠电压、漏电流、输出短路和防止失速等保护功能；（4）附设累计功率监视及累计运行时间的监视功能，使用户可自行分析节能效果。1.1.2三菱FR-A540系列变频器的规格型号三菱FR-A540系列变频器的输入三相电压为AC380～480V/50HZ（60HZ），其规格如表4-1所示。表4-1三菱变频器规格型号额定容量(KV..A)额定电流(A)适配电动机容量(kW)FR-A540-0.4K-CH1.92.50.75FR-A540-1.5K-CH341.5FR-A540-2.2K-CH4.262.2FR-A540-3.7K-CH6.993.7FR-A540-7.5K-CH13177.5FR-A540-11K-CH17.52311FR-A540-15K-CH23.63115FR-A540-22K-CH32.84322FR-A540-37K-CH547137FR-A540-55K-CH8411055FR-A540L-110K165216110FR-A540L-280K4175472801.2三菱FR-A540系列变频器的接线原理三菱FR-A540系列变频器的接线原理，如图4-1所示。由图可知，变频器的接线端子主要分为两大类，主回路端子和控制回路端子。1.2.1主回路接线端子及外接选件端子如图4-1所示。1．主回路接线端子（1）R．S．T工频交流电输入端子。经接触器或空气开关与三相交流电源连接（AC380V～480V）。（2）U．V．W变频器输出端子,接三相异步电动机。当电动机采用工频和变频两种方式工作时，应在电动机与变频器之间串入热继电器。需要注意的是，绝对不能连接在电力电容器或浪涌吸收器上。2．外接选件及其它端子（1）R1.S1控制回路电源端子。用于给内部控制电路供电。出厂时已用短路片连接R-R1和S-S1。使用时拆下R-R1，S-S1之间的短路片，与交流电源R、S连接.（2）P/+、PR外接制动电阻端子。变频器内部装有制动电阻，联接在P/+、PR之间。按变频器技术手册和工程实际要求，当起动频繁或带势能负载时，内部电阻容量有可能不够，需外接制动电阻。出厂时已用短路片连接PR-PX，使用时拆下PR-PX之间的短路片，在P/+、PR之间接入制动电阻。（3）P/+、N/-外接制动单元端子。连接FR-BU型制动单元或电源再生单元。（4）P/+、P1外接电抗器端子。为提高功率因数和抗电磁干扰，可外接电抗器。使用时，折下P/+和P1之间的短路片。（5）PR、PX内部制动回路端子。用短路片将PR和PX连接时，内部制动有效。（6）接地端子安全和降低噪声的需要，防止漏电和干扰，必须可靠接地。1.2.2控制回路接线端子控制回路接线端子分为两大类，即控制信号输入端子和输出信号端子。如图4-1所示。1．控制信号输入端子控制信号输入端子中，又可分为如下几种。（1）基本开关控制信号输入端子①STF正转启动端子。当STF闭合（ON）时正转，断开（OFF）时停止。②STR反转启动端子。当STR闭合（ON）时反转，断开（OFF）时停止。当STF和STR同时闭合（ON）时，相当于停止。③JOG点动方式选择端子。当JOG闭合（ON）时，点动运行。④STOP启动保持端子。当STOP闭合（ON）时为启动自锁状态。此端子通过参数设置可有第二功能。（2）可编程控制信号端子①RH.、RM.、RL多档转速选择端子。通过三个端子的不同组合，可选择多档转速控制。此端子通过参数设置可有第二功能。②RT第二加/减速时间选择端子。当RT处于闭合（ON）时选择第二加速时间。（3）功能设定端子①MRS输出停止端子。当MRS处于闭合（ON）20ms以上时，变频器输出停止。用于电磁抱闸停止电动机或在系统发生故障时停止变频器的输出。②RES复位端子。RES闭合（ON）0.1s以上然后断开，用于解除保护电路的保护状态。③AU电流输入选择端子。当AU闭合（ON）时，变频器可用DC4～20mA电流信号设定频率。此端子通过参数设置可有第二功能。④CS瞬时停电再启动选择端子。CS处于闭合（ON）时，如果发生瞬时停电，变频器可自动再启动，出厂时设定为断开（OFF）。此端子通过参数设置可有第二功能。⑤SD输入信号公共端子（漏型）。⑥PC输入信号公共端子（源型）。（4）模拟频率给定信号端子①10E频率设定电源DC10V端子，允许负载电流10mA。②10频率设定电源DC5V端子，允许负载电流10mA。③2模拟电压频率设定端子。输入DC0～5V或0～10V时，所对应的变频器输出频率为0～fmax，输入电压与变频器输出频率成比例关系。④4模拟电流频率设定端子。输入DC4～20mA电流时，所对应的变频器输出频率为0～fmax，输入电流与变频器输出频率成比例关系。⑤1辅助频率设定端子。⑥5频率设定公共端子。2．控制信号输出端子控制信号输出端子可分为报警信号输出端子和测量信号输出端子。（1）报警信号输出端子①A、B、C异常输出端子。以继电器形式输出信号。正常工作状态时，B－C导通，A－C断开。当变频器出现故障发生异常情况时，B－C断开、A－C导通。可用来切断变频器电源及接通报警装置。允许负载为AC220V0.3A、DC30V0.3A。②RUN变频器运行状态端子。变频器输出频率在启动频率以上时，输出信号为低电平，正在停止或直流制动时输出信号为高电平。允许负载为DC24V0.1A。③SU频率到达信号端子。当变频器输出频率到达设定频率的±10%时，输出信号为低电平，正在加/减速或停车时输出信号为高电平。允许负载DC24V0.1A。④OL过载报警输出端子。当失速保护功能动作时，输出信号为低电平，当失速保护功能解除时输出信号为高电平。允许负载DC24V0.1A。⑤IPF欠电压保护输出端子。欠电压保护动作时输出信号为低电平。允许负载为DC24V0.1A。此端子通过参数设置可有第二功能。⑥FU频率检测端子。输出频率在设定检测频率以上时输出信号为低电平。允许负载：DC24V0.1A。⑦SE输出公共端子。在使用RUN、SU、OL、IPF、FU端子时SE作为公共端子。（2）测量信号输出端子①FM外接频率数字仪表端子。用于频率测量，外接数字频率计。②AM接频率模拟仪表端子。用于频率测量，输出DC0～10V外接模拟频率计。③PU通讯接口。操作面板用于远距离操作时的通讯接口。也可用于与计算机或PLC的通讯接口.4.3变频器的操作模式4.3.1面板PU操作模式变频器的操作可用面板（PU）的键盘进行。这样可以直接在变频器面板的键盘上进行操作，也可以将操作面板摘下来，通过标准接口电路（RS232或RS485）用电缆连接进行不同距离操作。如图4-2所示为三菱FR-A540系列变频器FR-DU04型操作面板配置。其各键的功能如表4-2所示。表4-2FR-DU04操作面板各键功能按键名称使用说明（MODE）键模式选择键，用于选择操作模式和设定模式（SET）键设定键，用于确定功能和参数的设定（上下）键用于连续增减设定参数（FWD）键正转键，用于给定正转指令（REV）键反转键，用于给定反转指令（STOP/RESET）键停止/复位键，用于停止或保护功能动作复位FR-DU04控制面板键盘主要功能是，设定变频器的运行频率及各项功能与参数，监视操作命令、运行参数及错误信息。显示屏和发光二极管的功能是，在功能预置时显示功能码和参数码，在运行过程中，用于显示操作命令、运行参数及错误信息等。发光二极管用于显示参数的单位Hz、V、A和工作状态（正转、反转）。这种模式不需要其他外接控制信号，直接在控制面板上操作即可。用户在选择面板PU操作模式时，可通过操作模式选择功能参数Pr.79=0或1来实现。4.3.2外部操作模式外部操作模式通常在出厂时已经设定。也可通过功能与参数设定Pr.79=2来实现。这种模式用外接启动开关和频率设定电位器来控制变频器的运行。如图4-3所示为外部操作电路。外接启动开关与变频器正转STF、反转STR连接。频率设定电位器与变频器的10、2、5端子相连接。可输入DC0～10V、DC0～5V模拟电压信号或DC4～20mA的模拟电流信号控制变频器输出频率，DC10V、DC5V、DC20mA所对应的变频器输出的最高频率。4.3.3组合操作模式外部操作模式与控制面板PU组合操作，可按下列两种方法中的任意一种操作来控制变频器。1．启动信号用外部信号设定启动信号用外部信号设定，采用按扭，继电器、PLC等指令电器控制正转STF和反转STR。频率信号由面板PU操作设定。这种模式的功能与参数设定通过Pr.79=3来实现。2．启动信号用控制面板PU设定启动信号用控制面板PU设定，采用外部频率设定电位器设定频率。这种模式的功能与参数设定通过Pr.79=4来实现。4.3.4计算机通讯模式通过RS485接口电路和通讯电缆可将变频器的PU接口与PLC、数字化仪表和计算机（称为上位机）相连接，实现数字化控制。当上位机的通讯接口为RS232电路时，应加接一个RS232与RS485的转换器。计算机通讯模式可通过功能与参数设定Pr.79=6来实现。4.4变频器常用控制功能与参数设定变频器具有多种可供用户选择的控制功能，用户在使用前，需根据生产机械拖动系统的特点和要求对各种功能进行设置。这种预先设定功能参数的工作称为功能预置。准确细致地预置变频器的各项功能和参数，对于正确使用变频器和变频调速系统可靠的工作是至关重要的。4.4.1功能与参数设置用户在功能预置时，首先确定系统所需要的功能，然后再预置功能所要求的参数。变频器操作手册中将各种功能化分为多个功能组,这些功能组的名称即是功能代码的范围，详见表4-3。1．功能码表示各种功能的代码称为功能码，如三荾FR—540系列变频器中，“Pr79”为功能码，表示操作模式选择功能。2．参数码表示各种功能所需要的参数代码，称为参数码。如”Pr.79”功能码确定后，再置“2”即“Pr.79=2”说明选择了外部操作模式，“2”即为参数码。表4-3功能组代码范围序列号功能组名称功能码范围1基本功能Pr.0～Pr.92标准运行功能Pr.10～Pr.373输出端子功能Pr.41～Pr.434第二功能Pr.42～Pr.505显示功能Pr.52～Pr.56-6自动再起动功能Pr.57～Pr.587附加功能Pr.598运行选择功能Pr.60～Pr.799电动机参数选择功能Pr.80～Pr.9610V/F调整功能Pr.100～Pr.10911第三功能Pr.110～Pr.11612通讯功能Pr.117～Pr.12413PID调节功能Pr.12