变频器教案.docx
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变频器教案
课题一、变频器参数设定及运行
教学目的:
1)、掌握变频调速的原理,熟悉变频器的基本使用。
2)、了解基本参数的意义及设定方法。
教学重点:
1)、熟练掌握变频器在各种操作模式下的使用。
2)、理解常用参数的意义。
教学仪器及材料
FR—A540三菱变频器、导线、电动机、螺丝刀26套
教学内容
一、变频器基本知识介绍
(一)、交流变频调速概况
过去,直流调速一直优于交流调速,对一些调速性能要求高的场合大都用直流调速,随着电力电子器件和微机技术的发展,八十年代初期出现了变频器,特别是近十多年来,变频器的性能得到了飞速发展,使得交流调速达到了与直流调速一样的水平,并且在某些方面超过直流调速,操作者通过设置必要的参数变频器就控制电机按照人们预想的曲线运行,。
例如,电梯运行的“s”形曲线,恒压供水控制,珍珠棉生产线的卷筒速度控制等,目前由于出现了高电压、大电流的电力电子器件,对10KV的电动机直接进行变频调速以达到节能的目的,由于工作速度很高的]电力电子器件的出现(IGBT),变频空调日益广发应用。
(二)、变频器的基本控制方法
1)、U/f控制
就是常说的VVVF控制,是一个开环控制,调速精度不高,但线路简单,适用于调速精度要求不高的场合。
2)、转差频率控制:
这是闭环控制,精度较高,通用性差,一般用在车辆控制,不太常用
3)、矢量控制
是闭环控制,调速范围宽,调速的动态性能接近直流调速,一般用在高精度的场合。
相对价钱较高。
(三)、通用变频器常用的电力电子器件:
1)、双极晶体管(BJT):
占到市面上变频器的30%,较早生产得多采用。
2)、绝缘栅双极晶体管(IGBT),占市场的50%。
逐步取代BJT,市面上的变频空调98%采用此器件。
3)、智能电力模块(IPM)
占到市场的20%,控制功率不是很大。
4)、门极关断晶闸管(GTO)
主要用在高电压、大电流的调速系统中。
(四)、通用变频器的分类:
按主电路工作方式分:
1)、电压型变频器
整流电路输出直流给中间大电容平稳电压,相当一个恒压源,通过逆变电路将直流电变为频率电压可调的交流电。
2)、电流型变频器
整流电路输出直流给中间大电感平稳电流,对逆变电路来说相当于一个恒流源,相对来说向电网反馈能量方便。
按输出电压的调节方式分:
1)、PAM控制:
脉冲幅度调制
2)、SPWM控制:
正弦脉冲宽度调制,应用最广,调速性能好。
3)、高载波的PWM控制:
主要降低噪音。
(五)、变频器的基本构成
1)、构成框图:
2)、各部分作用:
1、网侧整流器
主要是对电网交流电进行整流。
2、逆变器:
负载侧的整流器为逆变器,最常见的结构形式是六个主开关器件组成的三相桥式逆变电路,有规则的控制主开关的通与断,可以得到任意频率的三相交流电。
3、中间环节:
变频器的负载一般为电动机,属于感性负载,运行中中间直流环节和电动机之间总会有无功功率交换,这种无功功率将由中间环节来缓冲,故又叫中间储能环节。
4、控制电路:
主要是完成对逆变器的开关控制,对整流器的电压控制,以及完成各种保护功能。
(六)、异步电机变频调速的机械特性
因为电机转速公式为:
从公式知,改变频率即可实现调速,对异步电机实行调速时,希望主磁通保持不变,因为磁通太弱,铁芯利用不充分,同样转子电流下,转矩减小,电机的负载能力下降;若磁通太强,铁芯发热,波形变坏。
如何实现磁通不变?
只要保持
即可维持磁通不变
1)、基频以下的恒磁通调速
从基频往下调,属于恒转矩调速,
2)、基频以上的弱磁通调速:
因为基频以上调速时,电压不可能升高,在电压维持额定电压时,磁通必然减小。
其调速时的控制特性如下;
相应的机械特性,如下
课题二:
变频器基本操作
一、目的:
掌握变频器的各种操作方法
二、要求:
学会参数的设定。
三、步骤:
变频器的工作模式
(一)、FR—A540三菱变频器接线端子的介绍
(二)、PU模式下的接线
(三)、FR----A540变频器操作单元介绍
(四)、基本参数介绍
1、转矩提升pr.0
2、上限频率pr.1
3、下限频率pr.2
4、多段速度设定pr.4
5、多段速度设定pr.5
6、多段速度设定pr.6
7、上升时间pr.7
8、下降时间pr.8
9、电子过流保护pr.9
10、启动频率pr.13
11、点动频率pr.15
12、点动加、减速时间pr.16
13、加、减速基准频率pr.20
14、加、减速曲线选择pr.29
15、操作模式选择pr.79
16、基底频率pr.3
17、基底频率电压pr.19
18、多段速度设定pr.24-----pr.27
19、直流制动动作频率pr.10
20、直流制动动作时间pr.11
21、直流制动动作电压pr.12
以上参数的意义见教材。
(五)、参数设定方法
1)、按MODE键改变监视显示
2)、
3)、
(六)、PU操作模式(以40HZ运行频率为例)
步骤:
1)、按上述图接线
2)、按MODE键,在“参数设定模式”下设pr.79=1,这时,“PU”灯亮。
3)、按MODE键,在“频率设定模式”下设F=40HZ。
4)、按MODE键回到“监视模式”。
5)、按FWD或REV键,电机正转或反转,按STOP键,电机停。
6)、分别设定以下参数,反复练习:
pr.1=50hzpr.2=0hzpr.3=50hzpr.7=3s
pr.8=4spr.9=3A运行频率分别设35、45、50HZ。
7)、按MODE键到“操作模式”,再按“增“键,切换到“点动模式”,显示“JOP”.
8)、设定pr.15=30;pr.16=3s;按FWD或REV键,电机正转或反转点动。
(七)、外部运行模式:
将PR.79设为2,此时,EXT灯亮,接线有以下两种形式
1)、按图接线
2)、接通SD----STF,转动电位器,电机正向加速,
接通SD----STR,转动电位器,电机反向加速,
同时接通SDSTF,电机停。
STR
3)、不能用STOP键停止。
断开SD的连线即可停止。
4)、点动:
接通SD与JOG,此时,变频器处于外部点动状态,运行频率由
PR.15决定,加、减速时间由PR.16决定:
在此前提下
接通SD与STF,电机正向点动
接通SD与STR,电机反向点动
(八)、组合运行模式
设PR.79=3,此时,EXT和PU灯同亮,属于外部接线控制启动停止,操作单元设定运行频率的情况。
1)、接线如上图。
2)、操作方法同上。
(九)、多段速度运行
1)、多段速度比主速度优先。
2)、多段速度在PU和外部运行中都可以设定。
3)、PR.24---PR.27及PR.232---PR.239之间设定没有优先级。
4)、运行期间参数值能被改变。
5)、用PR.180---PR.186之间的任一个参数安排端子用于REX信号的输入。
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