电子课件-《变频技术及应用(三菱-第二版)》-B02-0757-课题一-变频器基本操作

课题一变频器基本操作任务１认识变频器任务２变频器的运行操作任务３变频器的外部运行操作任务４变频器的组合运行操作任务５变频器的PID控制运行操作任务６变频器的选择、安装与维护课题一变频器基本操作变频器是由计算机控制电力电子器件，将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备。其广泛应用于钢铁冶金、电力、煤炭、化工、纺织、化纤、水泥、造纸、医药、印染、注塑、污水处理、食品、包装等行业，如图所示。变频器具有良好的调速性能，不仅提高了工厂的生产效率，而且节约了电能。课题一变频器基本操作变频器在各行业中的应用ａ）变频器在流水生产线中的应用ｂ）变频器在造纸行业中的应用ｃ）变频器在水泥行业中的应用ｄ）变频器在恒压供水设备中的应用课题一变频器基本操作１．熟悉变频器的铭牌与结构。２．掌握变频器前盖板和操作面板的拆卸与安装方法。３．熟悉变频器的内部基本结构。４．掌握变频器的基本工作原理。学习目标任务１认识变频器课题一变频器基本操作三相交流异步电动机在工农业生产中的应用非常广泛。一般机械设备的调速框图如图所示，常用的调速方法有变极调速、定子调压调速、转差离合器调速等。工作任务一般机械设备的调速框图课题一变频器基本操作随着工农业生产对调速性能要求的不断提高和电力电子技术及微电子技术的迅速发展，变频调速技术亦日趋成熟，其对应的调速框图如图所示。由图可知，实现变频调速最主要的设备就是变频器，要掌握变频调速技术，首先就要认识变频器，了解变频器是由哪些部分组成的，它是如何实现变频调速的，怎样拆卸和安装变频器。变频调速框图课题一变频器基本操作相关知识一、变频器简介１．变频器结构（１）变频器的组成结构三菱FR－E740变频器的结构课题一变频器基本操作（２）变频器前盖板变频器前盖板的结构如图所示。变频器前盖板的结构课题一变频器基本操作２．变频器铭牌变频器铭牌课题一变频器基本操作３．前盖板和配线盖板的拆卸与安装（１）前盖板的拆卸与安装安装好后需要检查以下两点：①检查前盖板是否牢固安装好。②变频器前盖板上的容量铭牌和主机身上的额定铭牌上印有相同的制造编号，安装后需要检查制造编号，以确保将拆下的前盖板安装在原来对应的变频器上。课题一变频器基本操作（２）配线盖板的拆卸与安装配线盖板拆卸与安装示意图课题一变频器基本操作４．控制逻辑的切换控制逻辑切换课题一变频器基本操作要点提示漏型、源型逻辑的切换跨接器只能安装在控制端子其中一侧。若两侧同时安装，则可能会导致变频器损坏。课题一变频器基本操作（１）漏型逻辑漏型逻辑时输入输出信号的电流流向课题一变频器基本操作（２）源型逻辑源型逻辑时输入输出信号的电流流向课题一变频器基本操作５．PU接口的连接PU接口的连接课题一变频器基本操作二、变频器的内部结构变频器内部结构框图课题一变频器基本操作１．主控电路（１）主控电路的基本任务１）接收各种信号２）进行基本运算３）输出计算结果（２）主控电路的其他任务１）实现各项控制功能。２）实施各项保护功能。课题一变频器基本操作２．控制电源、采样电路及驱动电路（１）控制电源１）主控电路。２）外控电路。（２）采样电路１）提供控制用数据。２）提供保护采样。（３）驱动电路课题一变频器基本操作３．整流电路和逆变电路（１）整流电路整流电路的功能是将交流电转换为直流电，变频器中应用最多的是三相桥式整流电路。三相桥式整流电路ａ）不可控整流电路ｂ）可控整流电路课题一变频器基本操作１）电力二极管（PD）。电力二极管的图形符号、外形和特性曲线ａ）图形符号ｂ）螺旋式二极管外形ｃ）平板式二极管外形ｄ）伏安特性曲线课题一变频器基本操作２）普通晶闸管（SCR）。晶闸管的图形符号和外形ａ）图形符号ｂ）螺栓式外形ｃ）平板式外形课题一变频器基本操作晶闸管的伏安特性曲线课题一变频器基本操作（２）逆变电路逆变电路的功能是将直流电转换为交流电，变频器中应用最多的是三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路课题一变频器基本操作１）门极可关断晶闸管（GTO）。GTO的结构和图形符号课题一变频器基本操作开关特性课题一变频器基本操作２）电力晶体管（GTR）。GTR模块的结构和外形ａ）结构ｂ）外形图课题一变频器基本操作３）功率场效应晶体管（P⁃MOSFET）。功率场效应晶体管是单极型全控器件，属于电压控制，具有驱动功率小、控制线路简单、工作频率高的特点。P⁃MOSFET的结构和图形符号ａ）结构ｂ）图形符号课题一变频器基本操作P⁃MOSFET的转移特性P⁃MOSFET的输出特性课题一变频器基本操作４）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。绝缘栅双极型晶体管是复合型全控器件，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大等优点，是功率开关电源和逆变器的理想电力半导体器件。其结构和图形符号如图所示，其中G为栅极、C为集电极、E为发射极。IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极加正电压时，MOSFET内形成沟道，IGBT导通；当栅极加负电压时，MOSFET内的沟道消失，IGBT关断。课题一变频器基本操作IGBT模块的外形、结构、图形符号ａ）IGBT模块的外形ｂ）结构ｃ）图形符号课题一变频器基本操作４．变频器的内部布置变频器的内部布置课题一变频器基本操作三、变频器的基本工作原理１．变频调速的基本控制方式（１）基频以下的恒磁通变频调速（２）基频以上的弱磁变频调速２．变频器的基本构成（１）整流器（２）逆变器（３）中间直流环节（４）控制电路课题一变频器基本操作３．变频器分类（１）按直流电源的性质分类１）电流型变频器。２）电压型变频器。（２）按输出电压调节方式分类１）PAM方式。２）PWM方式。（３）按控制方式分类１）U／f控制。２）转差频率控制。３）向量控制。课题一变频器基本操作４．脉宽调制技术基于上述原因，在自关断器件出现并成熟后，PWM控制技术就获得了很快的发展，已成为电力电子技术中一个重要的组成部分。电压型相控交—直—交变频电路电压型PWM交—直—交变频电路课题一变频器基本操作（１）PWM控制的基本原理上述结论是PWM控制的重要理论基础。冲量相等形状不同的三种窄脉冲ａ）矩形脉冲ｂ）三角形脉冲ｃ）正弦丰波脉冲课题一变频器基本操作把如图ａ所示的正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。原理图ａ）正弦半波脉冲序列ｂ）矩形脉冲序列（PWM波形）课题一变频器基本操作如图所示是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路。单相桥式PWM逆变电路课题一变频器基本操作控制VT4或VT3通断的方法如图所示。单极性PWM控制原理课题一变频器基本操作与单极性PWM控制方式不同的是双极性PWM控制方式。双极性PWM波形课题一变频器基本操作在PWM型逆变电路中，使用最多的是如图所示的三相桥式逆变电路，其控制方式一般都采用双极性PWM控制方式。三相桥式逆变电路课题一变频器基本操作u′UN、u′VN和u′WN的波形如图所示。图中的负载相电压可由下式求得。从图中可以看出，uUN由（±2／3）Ud、（±1／3）Ud和0共5种电平组成。在双极性PWM控制方式中，同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。但实际上为了防止上、下两个臂直通而造成短路，在给一个臂施加关断信号后，再延迟Δt时间，才能给另一个臂施加导通信号。延迟时间的长短主要由功率开关器件的关断时间决定。这个延迟时间将影响输出的PWM波形，使其偏离正弦波。课题一变频器基本操作三相PWM逆变电路波形课题一变频器基本操作（２）PWM型逆变电路的控制方式在PWM逆变电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比N＝fc／fr，称为载波比。１）异步调制。载波信号和调制信号不保持同步关系的调制方式称为异步方式。２）同步调制。载波比N等于常数，并在变频时使载波信号和调制信号保持同步的调制方式称为同步调制。３）分段同步调制。为克服上述缺点，一般都采用分段同步调制的方法，即把逆变电路的输出频率范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比N为恒定，不同频段的载波比不同。课题一变频器基本操作同步调制波形分段同步调制课题一变频器基本操作５．脉宽调制（PWM）型变频器PWM变频器的主电路课题一变频器基本操作（１）交—直整流部分１）整流二极管VD1~VD6。２）滤波电容器CF。３）电阻RL与开关SL。４）电源指示灯HL。由于CF的容量较大，而切断电源又必须在逆变器电路停止工作的状态下进行，所以CF没有快速放电的回路，其放电时间往往长达数分钟；CF上的电压太高，如果不放完，将对人身安全构成威胁。故在维修变频器时，必须等HL完全熄灭后才能接触变频器内部的导电部分。课题一变频器基本操作（２）直—交逆变部分１）逆变三极管VT1~VT6。２）续流二极管VD7~VD12。３）缓冲电路（３）制动电阻和制动单元１）制动电阻RB２）制动单元VTB课题一变频器基本操作任务实施一、任务准备实施本任务所需的实训设备及工具材料见表。实训设备及工具材料课题一变频器基本操作二、认识变频器铭牌在教师指导下，查找相关资料，认识如图所示各品牌变频器的铭牌、外观和结构。各种品牌变频器外形课题一变频器基本操作三、变频器硬件拆装（１）在教师指导下，按照图反复练习前盖板的拆卸与安装。前盖板的安装方法前盖板的拆卸方法课题一变频器基本操作（２）在教师指导下，按照图反复练习配线盖板的拆卸与安装。配线盖板拆卸与安装示意图课题一变频器基本操作四、变频器控制逻辑方式切换在教师指导下，按照图所示反复练习控制逻辑方式切换。控制逻辑切换课题一变频器基本操作任务测评任务测评表课题一变频器基本操作１．熟悉变频器常用基本参数的意义。２．掌握变频器功能单元及参数设置方法。３．能独立操作变频器，控制电动机进行连续运行。学习目标任务２变频器的运行操作课题一变频器基本操作若利用变频器对三相笼型异步电动机进行控制，其接线图如图ａ所示。电动机驱动机床工作台实现工进运行的曲线如图ｂ所示。工作任务利用变频器控制工作台的进给运动ａ）电源、电动机、变频器接线图ｂ）电动机运行曲线课题一变频器基本操作相关知识一、变频器基本参数的意义１．变频器的基本功能参数２．基本功能参数的意义（１）转矩提升（Pr.0）Pr.0参数意义图课题一变频器基本操作（２）上限频率（Pr.1）和下限频率（Pr.2）Pr.1、Pr.2参数意义图课题一变频器基本操作（３）基准频率（Pr.3）（４）多段速度（Pr.4、Pr.5、Pr.6）各输入端子的状态与参数之间的对应关系表各输入端子的状态与参数之间的对应关系表课题一变频器基本操作（５）加、减速时间（Pr.7、Pr.8）及加、减速基准频率（Pr.20）Pr.7、Pr.8参数意义图课题一变频器基本操作（６）电子过流保护（Pr.9）（７）点动运行频率（Pr.15）和点动加、减速时间（Pr.16）Pr.15、Pr.16参数意义图课题一变频器基本操作（８）操作模式选择（Pr.79）Pr.79设定值及其相对应的工作模式课题一变频器基本操作（９）直流制动相关参数（Pr.10、Pr.11、Pr.12）Pr.10、Pr.11、Pr.12参数意义图课题一变频器基本操作（１０）启动频率（Pr.13）Pr.13参数意义图课题一变频器基本操作（１１）负载类型选择参数（Pr.14）Pr.14参数意义图课题一变频器基本操作（１２）MRS端子输入选择（Pr.17）MRS端子输入选择课题一变频器基本操作（１３）参数禁止写入选择（Pr.77）和逆转防止选择（Pr.78）Pr.77、Pr.78的设定值及其相应菜单课题一变频器基本操作二、功能单元操作及参数设定方法１．功能单元操作面板的名称和功能课题一变频器基本操作２．基本操作（出厂时设定值）变频器基本操作课题一变频器基本操作３．简单设定运行模式（简单设定模式）参数Pr.79运行模式介绍课题一变频器基本操作４．锁定操作锁定操作可以防止参数变更、防止意外启动或停止，使操作面板的M旋钮、键盘操作无效化。具体方法为：将Pr.161设置为“10或11”，然后按住键2s左右，此时M旋钮与键盘操作均变为无效。在M旋钮、键盘操作无效的状态下，旋转M旋钮或者进行键盘操作将显示（2s之