第二章《变频器基本功能与应用》(修改版)

1主讲人：王兆义第二章：变频器基本功能与应用2.1变频器的外端子任何变频器，为了控制电动机，为了由外信号对变频器进行控制，为了指示变频器的工作状态，都需要有一系列的外端子。外端子归纳起来可以分为3类：主电路端子、输入控制端子和输出指示端子。2.1.1主电路端子1．电源输入端子R、S、T该端子接电源，要求接隔离开关和工作接触器。隔离开关用于变频器的总电源控制，而接触器用于变频器工作中的通电或断电。第二章：变频器基本功能与应用2．逆变输出端子U、V、W1)变频器的输出端不能连接进相电容或电涌吸收器；2)变频器与电动机之间的连线不能很长，因导线的分布电容会产生高频漏电流。3)R、S、T和U、V、W端不能错接，如果接错，变频器运行时会烧坏逆变模块。第二章：变频器基本功能与应用3．直流电抗器和制动电阻连接端子P1、P+、DB、N-用于外接直流电抗器和制动电阻。电抗器不用P1、P+短路；制动电阻不用P+、DB开路。4．接地端子G接地线要粗而短，接点接触良好。必要时采用专用接地线。接地端子作用：1）触电保护2）电场屏蔽防干扰第二章：变频器基本功能与应用2.1.2输入控制端子1.模拟量输入端子由电位器控制或接PID反馈信号或接其它检测反馈信号。2.接点输入端子包括独立功能控制端子和多功能控制端子独立功能控制端子：主要有正转、反转、点动、运行停止、复位等端子，其功能固定。其控制方式有两种，开关控制和脉冲控制。第二章：变频器基本功能与应用•3.多功能输入控制端子•变频器有丰富的控制功能，多的有上百种，如果每种控制功能都设一个端子，一是没有必要，二是制造和使用都不方便。在实际工程上，对于某个具体的应用，所应用的控制功能只有变频器所有控制功能中的几项，并不多。因此，现代变频器都采用多功能控制端子。即指定几个端子为多功能控制端子，这几个端子通过预置，可以设定为变频器已有控制功能中的任何功能。•案例1：富士变频器多功能端子的功能第二章：变频器基本功能与应用•多功能端子参数设定值与其功能（部分）参数设定值功能0、1、2、3多段速控制。所定义的4个功能端子与CM端子进行组合闭合，可控制1~15种段速。4、5加减速时间选择。所定义的2个端子与CM端子组合闭合，可控制第2、3、4加减速时间，与CM端子OFF，执行第1加减速时间（由F07、F08设定）。6自保持选择（HLD）。该功能端子ON①，FWD和REV信号自保持；OFF，解除自保持。7自由旋转命令（BX）。该功能端子ON，变频器立即停止输出；该功能端子OFF，变频器可由运行信号从0HZ重新起动。8报警复位（RST）。变频器跳闸时，将该功能端子ON，解除总报警输出；再由ON至OFF。又可重新起动。9外部报警（THR）第二章：变频器基本功能与应用10点动运行（JOG）。该功能端子ON，变频器按点动频率运行11频率设定2∕频率设定1（HZ2∕HZ1），12电动机1∕电动机2（M2∕M1）。该功能端子ON或OFF，切换两电动机的常数。13直流制动命令（DCBRK）。当变频器给出停止命令，此时该功能端子ON，变频器输出频率低至F20功能参数码设定的频率值时，开始直流制动。14转矩限制1∕转矩限制2（TL1∕TL2）15变频器工频变频运行切换16商用电切换（60HZ）17增命令（UP）。该功能端子ON，频率按设定的加速时间上升；OFF，频率保持。18减命令（DOWN）。该功能端子ON，频率按设定的减速时间上升；OFF，频率保持。第二章：变频器基本功能与应用•1)多挡速控制•由E01、E02、E03定义X1、X2、X3端子为多挡速控制端子，该端子在进行组合闭合时输出7段速。•设定值为：•E01=1（X1有效，为段速控制1）•E02=2（X2有效，为段速控制2）•E03=3（X3有效，为段速控制3）第二章：变频器基本功能与应用•3）预置为外部故障紧急停车THR（ES）端子•该端子可以作为变频器外部的保护检测，如电动机轴承过热、供水池干涸，制动电阻过热等。4）报警复位端子RST故障报警后，先解除故障，再给复位端子与公共端之间加正脉冲，变频器才可重新起动。5）PID控制取消端子H2由功能参数码设定，可控制PID功能的有效和无效。第二章：变频器基本功能与应用2.1.3输出信号指示端子1.模拟量输出端子(FM)输出指示端子，用于指示输出频率、输出电流、输出电压等，由功能参数值决定可指示的输出量，是一个复合功能输出端子。各个物理量指示的切换由键盘上的功能转换键控制.第二章：变频器基本功能与应用2．继电器接点输出报警端子30A、30C主要作为变频器报警用。变频器故障跳闸时，内部触点动作，控制外部电路报警（见上图）。3.集电极开路输出指示端子也是多功能输出端子，可通过功能预置为不同功能。主要用于指示变频器的工作状态。当操作台和变频器不在一处时，可由该端子输出变频器运行状态的指示信号。如可用于指示变频器的运行中、频率到达、过载、欠电压、频率检出等。案例2：输出指示端子灵活应用——用于抱闸信号第二章：变频器基本功能与应用选定一个输出指示端子，将其预置位“频率到达”当变频器的输出频率到达所预置的频率时，该端子有输出。第二章：变频器基本功能与应用2.2通用变频器基本功能介绍2.2.1频率控制功能设置或改变变频器的运行频率，有5种频率控制方式：1．由操作面板上的功能键控制频率2．通过功能参数码预置频率3．由操作面板上的功能电位器控制频率4．由外端子控制频率模拟量控制端子控制（模拟电压、模拟电流）接点控制端子控制（频率上升、下降端子）数字量控制选择何种设置方法由变频器的功能参数值决定。5.由上位机通过数据线控制第二章：变频器基本功能与应用•6.变频器频率控制框图•应用哪个量控制频率，要通过功能预置。第二章：变频器基本功能与应用案例3：速度端子应用1）升降速端子在多功能端子中任选两个端子，通过功能预置为升降速端子。第二章：变频器基本功能与应用•2)升降速端子控制恒压供水•工作原理：接点压力表设有上限接点和下限接点，表针随压力摆动，并为一电极，与下限接点闭合，升速；与上限触电闭合，降速，压力控制在上、下接点之间。第二章：变频器基本功能与应用•3）模拟端子控制调速•改变模拟电位器动触点的位置，可改变端子“VRF”的电位值，改变变频器的输出频率。该种调速方法用的很普遍。第二章：变频器基本功能与应用2.2.2极限频率极限频率包括1.基本频率fb：变频器应用国家电网的频率。我国为50Hz。基本频率是确定U/f线的关键频率。基本U/f线我们在使用中不要轻易改动。2.最高频率fmax：变频器允许输出的最高频率。对应最大给定信号的输出频率，大多数情况下最高频率fmax等于基本频率fb。（如有的变频器工作在80Hz，fmax=80Hz）最高频率的上升曲线按照基本频率曲线上升（见右图），与非基本曲线是两个概念最高频率和基本频率的关系基本频率第二章：变频器基本功能与应用3.上限频率fH和下限频率fL上限频率fH：允许变频器输出的最高频率。下限频率fL：允许变频器输出的最低频率。当设定了上下限频率后，频率控制信号X在全程变化时，输出频率在fL和fH限定的范围内变化。应用：将电动机的转速限制在一定范围内，防止意外飞车造成事故。如转矩控制、错误操作等造成超速。第二章：变频器基本功能与应用2.2.3加速时间和减速时间定义：变频器输出频率从0上升到基本频率fb所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从基本频率fb下降到0所需要的时间，称为减速时间。实际加速时间和减速时间见图所示。当工作频率低于fb时，实际加减速时间比理论时间要短。任何变频器在开始应用时，都涉及到修改加减速时间问题。第二章：变频器基本功能与应用1.加速时间为了保证电动机正常起动又不过流，变频器从低速起动。加速时间设置：设置原则：兼顾起动电流和起动时间，一般情况下负载重时加速时间长，负载轻时加速时间短。设置方法：用试验的方法，使加速时间由长而短，一般加速过程中的电流不超过额定电流的1.1倍为宜。有些变频器有自动选择加速时间功能，当选择为自动加速时间时，变频器根据负载情况，自动调整加速时间。第二章：变频器基本功能与应用•2.减速时间减速时间设定的必要性：1）降速制动负载需要停机时，为了使电动机尽快停止，变频器采用降速停机的方法。在变频器降速过程中，电动机的转速高于了变频器的输出频率，电动机变为发电机，将机械能变为电能，这个电能由制动电阻所消耗，使电动机得到制动力矩而停止转动。第二章：变频器基本功能与应用2）防止水泵空化现象水泵制动时防止空化现象要设置减速时间，快速停车会造成管道“空化”现象，一旦管道出现空化现象，外界大气压会把管道压瘪，损坏管道。为了防止水泵快速停止，设置一定的减速时间。第二章：变频器基本功能与应用案例4：灵活应用在卷绕应用时，卷绕轴逐渐增大时变频器的输出频率逐渐下降，采用设置变频器的频率下降时间可以完成此任务(一般变频器的频率下降时间可设置为0—3600s)。第二章：变频器基本功能与应用2.2.4加速曲线和减速曲线为了适应不同的工作环境，变频器可以设置不同的加减速曲线。第二章：变频器基本功能与应用线性：频率随时间呈正比的上升(下降)，适用于一般要求的场合。S型：先慢、中快、后慢，起动、制动平稳，适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。半S型：正半S型上升方式（图①）：适用于大惯性负载。反半S型上升方式（图②）：适用于泵类和风机类负载。组合曲线：将加速和减速曲线组合起来。第二章：变频器基本功能与应用2.2.4回避频率（跳跃频率、跳转频率）当系统在某个频率出现谐振时，变频器可以将谐振频率回避掉。变频器一般可设置三个以上回避频率。设置回避频率的方法：1)设定回避频率的上端和下端频率，如43Hz、39Hz，则回避39Hz~43Hz；2)设定回避频率值和回避频率范围，如41Hz、3Hz，则回避38Hz~44Hz；3)只设定回避频率，回避频率范围由变频器内定。第二章：变频器基本功能与应用•案例5：有一轴流鼓风机，原来由三相异步电动机恒速驱动，后来为了节能，由变频器调速控制。变频器在调速运行中，发现风机的声音不对，有共振现象。后停机检查，没发现安装及部件有松动现象。启动变频器，将频率控制电位器控制电压逐渐加大，观察风机的反应。当变频器的频率调到40Hz左右，风机发抖，即风机在40Hz产生了共振。利用变频器的回避频率功能，将39～41Hz频率回避掉，风机工作正常。第二章：变频器基本功能与应用2.2.5段速频率设置功能变频器段速控制分为按程序运行和外端子控制两种方法。下图为搅拌机的运行速度图。第二章：变频器基本功能与应用1.段速按程序运行是通过向变频器预置编制好的程序，让变频器按编制的程序运行。设置和执行步骤为：设置段速频率→设置段速时间→设置加速时间→设置减速时间→设置运转方向→设置段速程序运行模式（按运行键启动运行）第二章：变频器基本功能与应用2.段速由外端子控制变频器的输出段速和运行时间由外端子控制，分为两种情况：1）每个端子控制一种速度在每个端子上设置一个开关即可。2）端子组合闭合控制多种速度必须将控制端子转换为分档控制，才能适应工程的应用。第二章：变频器基本功能与应用•案例6：工程应用•1）周期性应用的场合，可采用程序段速控制。•2）非周期性应用的场合，可采用外端子段速控制。•应用案例：利用段速端子和下降时间的设置配合，做卷绕•长时间降速控制。第二章：变频器基本功能与应用2.2.6频率增益和频率偏置功能1．频率增益频率增益:输出频率与输入模拟控制信号的比率，即f/X。输入模拟控制信号是指由模拟控制端子输入的电压（0~5V，0~10V）或电流（4~20mA）控制信号。设置频率增益的目的：1）设置不同的频率增益，使多台电动机按比例运行。2）设置相同的频率增益，使多台电动机同速运行。第二章：变频器基本功能与应用2．频率偏置是指控制线不过原点，存在初始值。分为正向偏置和反向偏置。正向偏置：输入模拟信号为0时输出频率大于0；反向偏置:输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。设置频率偏置的目的：1)配