项目1-三菱变频器的运行与功能解析2017.12.ppt

*,变频及伺服应用技术,重庆工业职业技术学院 郭艳萍,项目,1,三菱变频器的运行与功能解析,任务,1.1,认识变频器,任务,1.2,三菱,变频器的面板运行操作,任务,1.3,三菱,变频器的外部运行操作,教 学 内 容,2025/3/26 周三,任务,1.6,三菱,变频器的,升降速,运行操作,教 学 内 容,任务,1.4,三菱,变频器的组合运行操作,2025/3/26 周三,任务,1.5,三菱,变频器的,多段速,运行操作,学 习 目 标,1,了解交流电动机调速的,3,种基本方法。,2,掌握通用变频器的基本结构及变频原理。,3,认识三菱,FR-700,系列变频器的接线图、操作面板及其主要参数。,4,学会三菱变频器的运行操作方式。,5.,掌握三菱变频器的常用功能。,2025/3/26 周三,2025/3/26 周三,任务,1.1,认识变频器,任务导入,三菱变频器是世界知名的变频器之一，由三菱电机株式会社生产，在世界各地占有率比较高。三菱变频器来到中国有,3,0,多年的历史，在国内市场上，三菱变频器因为其稳定的质量，强大的品牌影响，有着相当广阔的市场，并已广泛应用于各个领域,。,认识和了解变频器的结构与端子接线图是技术人员最基本的工作和要求,。,2025/3/26 周三,由异步电动机的转速公式：,可知，异步电动机有下列三种基本,调速方法,：,（,1,）改变定子极对数 调速。,（,2,）改变电源频率 调速。,（,3,）改变转差率 调速。,一、交流异步电动机的调速方法,相关知识,2025/3/26 周三,变频,(,他控式、自控式）,变极,调压,串电阻,串级,电磁转差离合器,耗能型,有级调速,设备费用高,异步电动机的调速方式：,2025/3/26 周三,1,、,变极调速,磁极对数,p,的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。,磁极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,n,0,电动机的同步转速取决于磁场的极对数,0,2025/3/26 周三,U,相两个线圈，,顺向串联，,定子绕组产生,4,极磁场。,反向串联,和,反向并联,，定子绕组产生,2,极磁场。,以,4,极变,2,极为例：,2025/3/26 周三,目前，我国多极电动机定子绕组联绕方式常用的有两种：一种是从星形改成双星形，写作,Y/YY,，如图,1-3,所示；,Y-YY,后,电动机极数减少一半,转速增大一倍,即 ，容许输出功率增大一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速属于恒转矩调速，它适用于恒转矩负载。,变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。,2025/3/26 周三,另一种是从三角形改成双星形，写作,/YY,，如图,1-4,所示，这两种接法可使电动机极对数减少一半。,-YY,后,极数减少一半,转速增大一倍,即 ，容许输出功率近似不变，所以这种变极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。,变极时，调换相序，以保证变极调速以后，电动机转动方向不变。,2025/3/26 周三,变极调速只用于笼型电动机。,这种方法的缺点是十分明显的,:,一台电动机最多只能安置两套绕组，每套绕组最多只能有两种接法。所以最多只能得到,4,种转速，与所要求的无级调速相去甚远。,2025/3/26 周三,2,、变转差率调速,（,1,）改变定子电压调速,异步电动机的机械特性方程式,:,其中,：,p,为电机极对数；,U,1,为相电压有效值,R,1,为定子每相绕组的内阻,L,l1,为每相漏感,R,2,为折算到定子侧的每相电阻,L,l2,为折算到定子侧的漏感,电机参数一定，当,S,，,f,1,不变时，,T,仅与,U,1,有关。,2025/3/26 周三,调压,调速的机械特性,1,2,3,c,b,a,n,0,（,1,）异步电动机调压调速时存在的问题,1,）改变定子调压时调速范围不大（恒转矩负载）。如图,1,、,2,、,3,点。,2,）,低速时运行稳定性不好,（如,c,点），转子电流相应增大。为了既低速运行稳定又不致过热，要求电动机转子绕组有较高的电阻。,0.7,U,N,0.5,U,N,0,当,s,一定时，,T,U,2,，改变,U,1,得到一组不同的人为特性。在带恒转矩负载,T,Z,时，可得到不同的稳定转速，如下图中的,1,、,2,、,3,点。,同步转速,n,0,不变，临界转差率,S,m,不变,2025/3/26 周三,（,2,）解决问题的措施,使用高转子电阻的电机。高转子电阻电机的机械特性如图所示。,高转子电阻异步电动机在不同电压下的机械特性,可见：恒转矩负载下，调速范围变大，转子电流减小。,2025/3/26 周三,如下左图所示。单相调压电路如右图所示。,晶闸管单相调压电路,晶闸管相位控制下的负载电压波形,通过改变晶闸管的导通角来改变输出交流电压的大小。,获取交流电源的方法,知识拓展,晶闸管交流调压装置,2025/3/26 周三,晶闸管三相交流调压电路如图所示。这种电路接法的特点是负载输出谐波分量低，适用于低电压大电流的场合。,图,4-6,三相全波星形联结的调压电路,2025/3/26 周三,（,3,）,采用转速负反馈闭环调速系统（既保证低速时机械特性硬度，又保证一定负载能力）。,转子电阻的增大使调速范围扩大，机械特性变软，转速转差率变大。解决方法：采用带速度负反馈的闭环控制。,（,a,）原理图,2025/3/26 周三,1,2,轻载调速范围不大,调速前：,1,，,S,1,调速后：,2,，,S,2,（,2,）绕线式异步电动机转子串电阻调速,绕线式异步电动机转子串电阻的机械特性如图所示。转子串电阻时同步转速和最大转矩,T,m,不变，临界转差率增大。,0,不变,不变,0,2025/3/26 周三,转子串电阻调速的优点是：,设备简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机如桥式起重机等。,缺点是：,转子绕组需经过电刷引出，属于有级调速，平滑性差；由于转子中电流很大，在串接电阻上产生很大损耗，所以电动机的效率很低，机械特性较软，调速精度差。,2025/3/26 周三,（,3,）串级调速,在转子回路中串入与转子电势同频率的附加电势，通,过改变附加电势的幅值和相位实现调速。,其优点是：,可以通过某种控制方式，使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率；在适当的控制方式下，可以实现低同步或高同步的连续调速。,缺点是：,只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。,2025/3/26 周三,3,、,变频调速,交流变频调速技术的原理是把工频,50Hz,的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流异步电动机定子绕组的供电频率，在改变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。,变频器在英文译名是,VFD,（,Variable-frequency Drive,）。,变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作,VVVF,（,Variable Voltage Variable Frequency Inverter,）。,2025/3/26 周三,它与直流调速系统相比具有以下显著优点：,（,1,）变频调速装置的大容量化。,（,2,）变频调速系统调速范围宽，能平滑调速，其调速静态精度及动态品质好。,（,3,）变频调速系统可以直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小了对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置。,2025/3/26 周三,（,4,）变频器内置功能多，可满足不同工艺要求；保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；具有通用的外部接口端子，可同计算机、,PLC,联机，便于实现自动控制。,（,5,）变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。其中以风机、泵类负载的节能效果最为显著，节电率可达到,20%,60,。,2025/3/26 周三,1,变频调速的条件,三相异步电动机定子绕组的反电动势,E,1,的表达式为,:,E,1,=4.44,1,N,1,K,N1,m,=,U,1,+,U,式中,:,E,1,定子绕组的感应电动势有效值,N,1,定子每相绕组的匝数,K,N1,定子绕组的绕组系数，,K,N1,1,1,定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率,m,主磁,通,可见：,E,1,1,m,将,U,忽略，则,E,1,U,1,1,m,定子电压,漏阻抗压降,二、变频调速的原理,2025/3/26 周三,当,U,1,E,1,=const,时，由,E,1,U,1,1,m,知，,1,m,电动机磁路过饱和，导致过大的励磁电流，电动机因绕组过热而损坏。,当,U,1,E,1,=const,时，由,E,1,U,1,1,m,知，,1,m,，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩,T,，电动机的负载能力下降，电动机的容量得不到充分利用。,因此，为维持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通,m,=const,，即,U,1,1,=const,E,1,1,=,结论,:,变频调速的条件是主磁通,m,保持不变,2025/3/26 周三,2,基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速,m,U,1,1,=const,E,1,1,=,为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，使得压频比为一常数。,因为变频的同时还要改变电压，所以称为,u,/,f,控制，也称为,VVVF,（,Variable Voltage Variable Frequency,）。,一般频率是从额定频率,f,1N,向下调，所以需要,同时降低电源电压,2025/3/26 周三,变频调速时的机械特性,1,1,理想空载转速：,n,1,f,1,U,1,f,1,频率在额定频率附近下调时，,最大转矩可以近似认为不变。,最大转矩：,T,m,（,),不变,T,m,频率不同时，最大转矩点对应的,转差,n,=const,，所以稳定工作区的,机械特性基本是平行的。,n,n,当,f,较低时，,U,不能忽略，,使,I,1,m,T,m,2025/3/26 周三,基频以下调速,这是恒压频比的控制方式。在恒压频比条件下改变频率时，能够证明：机械特性基本上是平行下移的，如图所示。,2025/3/26 周三,解 决 方 法,可用提高,U,1,来补偿,U,的影响，使,E,1,/,1,不变，即,m,不变，这种控制方法称为,电压补偿,，也称为,转矩提升。,通常提高,U,1,来保持,T,m,不变。定子电源,频率,f,1,越低，定子绕组电压补偿得越大。,结论：,从基频以下调速时，电磁转矩,T,恒定，电动机带负载的能力不变，,属于恒转矩调速。,2025/3/26 周三,3,基频以上恒功率（恒电压）变频调速,当,f,1,f,1N,时，,U,1,=const,，,f,m,（属于弱磁调速）,电磁转矩,T,P,不变,，属于恒功率调速。,额定频率以上调频时，理想,空载转速增大，最大转矩大幅,减小。,最大转矩点对应的转差,n,几乎不变，但由于最大转矩,减小很多，所以机械特性斜,度加大，特性变软。,2025/3/26 周三,基频以上调速,在基频,f,1N,以上变频调速时，由于电压,U,1,=,U,1N,不变，不难证明当频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，如右图所示。由于频率提高而电压不变，气隙磁动势必然减弱，导致转矩减小。由于转速升高了，可以认为输出功率基本不变。所以，基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。,2025/3/26 周三,4,变频调速特性的特点,f,1,f,1N,U,1,1,=const,m,不变，属于恒转矩调速,f,1,f,1N,U,1,=const,m,变小，电动机的功率,不变，属于恒功率调速,当,f,较低时，,U,不能忽略,通常,U,1,以保持,T,m,不变（,电压补偿,）,P,=,T,（）,（）,=,const,2025/3/26 周三,基 本 结 构 框 图,主电路,控制电路,三、变频器的基本结构,2025/3/26 周三,1,主电路,由整流电路、能耗电路和逆变电路组成。,将交流变,成直流,为泵生电压提供放电回路,将直流电逆变成频率,可调的交流电,限制启动,电流,续流二极管,IGBT,导通，并联二极管为再生电流及能量返回直流电路提供通路,2025/3/26 周三,（,1,）整流电路,VD1VD6,组成三相不可控整流桥，将交流电,变成,513V,的直流电，整流桥集成电路模块如图。,2025/3/26 周三,滤波电路：,滤波电容器,C,F,有两个功能：一是滤平全波整流后的电压纹波；二是当负载变化时，使直流电压保持平稳。,电源指示,HL,：,HL,除了表示电源是否接通以外，还有一个十分重要的功能，即在变频器切断电源后，表示滤波电容器,C,F,上的电荷是否已经释放完毕。,2025/3/26 周三,（,2,）能耗电路,电机在工作频率下降中，异步电机的转子转速将可能超过此时的同步转速（,n,=60,f,/,P,）而处于再生制动（发电）状态，拖动系统的动能将反馈到直流电路中使直流母线（滤波电容两端）电压,U,D,不断上升（即所说的,泵升电压,），这样变频器将会产生过压保护，甚至可能损坏变频器，因而需将反馈能量消耗掉，制动电阻就是用来消耗这部分能量的。制动单元由开关管,VT,B,与驱动电路构成，其功能是用来控制流经,R,B,的放电电流,I,B,2025/3/26 周三,电动和制动运行,2025/3/26 周三,泵生电压,当电动机处于再生发电制动状态时，会导致电压源型变频器直流侧电压,U,D,升高而产生过电压，这种过电压称为泵升电压。为了限制泵升电压，如图,1-11,所示，可给直流侧电容并联一个由电力晶体管,VT,B,和能耗电阻,R,B,组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使,VT,B,导通，再生回馈制动能量消耗在,R,B,上，所以又将该电路称为制动电路。,知识链接,2025/3/26 周三,单管,IGBT,IGBT,单管：,IGBT,，封装较模块小，电流通常在,100A,以下,（,3,）逆变电路,逆变管,VT1VT6,组成逆变桥将直流电逆变成频率、电压都可调的交流电，是,变频器的核心部分,。常用逆变模块有：,GTR,、,BJT,、,GTO,、,IGBT,、,IGCT,等，一般都采用模块化结构有,2,单元、,4,单元、,6,单元。,2025/3/26 周三,IGBT,模块：就是将多个,IGBT,集成封装在一起。,目前市场上,15kW,以上变频器使用的是,150A/200A/300A/400A/450A,的两单元,IGBT,模块或,100A/150A,的三相逆变,IGBT,模块。,全桥,IGBT,单桥,IGBT,IGBT,单桥等效电路及接线方法,2025/3/26 周三,IGBT,整流桥与,IGBT,整流桥与封装好的,IGBT,2025/3/26 周三,集成整流桥,+,制动单元（,PFC,）,+,三相逆变（,IGBT,桥）,15kW,以下小功率变频器多采用,25A/50A/75A,的,PIM,模块。,PIM,结构包括三相全波整流和,6,7,个,IGBT,单元，即变频器的主回路,全部封装在一个模块内，在中小功率变频器上（,15kW,以下）均使,用,PIM,模块以降低成本。,PIM,（功率集成模块）,知识链接,功率集成模块,PIM,2025/3/26 周三,智能,IPM,模块问世已有十年之久。它将,IGBT,、驱动电路、保护电路,集成化成功率器件，用电流传感功能芯片，对过流和短路进行保护。,IPM,有四种电路形式：单管封装（,H,），双管封装（,D,），六合一封装（,C,），七合一封装（,R,）。由于,IPM,通态损耗和开关损耗都比较低，可使散热器减小，因而整机尺寸亦可减小，又有自保护能力，国内外,55KW,以下的变频器多数采用,IPM,模块。,IPM,有：短路保护（,SC,），过流保护（,OC,），欠压保护（,UV,），过热保护（,OT,），过压保护（,OV,）等。,智能功率模块,IPM,IGBT,驱动电路,过流保护,过热保护,欠压保护,IPM,（智能功率模块）,知识链接,2025/3/26 周三,2.,控制电路,变频器控制部分一般有：,CPU,单元、显示单元、电流检测、电压检测单元、输入输出控制端子、驱动放大电路、开关电源,等。,CPU,单元：采用,16,位、,32,位单片机或,DSP,，变频器专用单片机如：,INTEL 87C196MH,，速度为几十,ns,级。矢量控制型采用双,CPU,。,主控制电路板,DSP,电机控制专用,CPU,软件烧制在,DSP,板上的,DSP,中，其核心是根据电压及负载电流，来控制,6,个逆变,IGBT,的导通与关断，从而控制电机的运转。,2025/3/26 周三,电流检测单元：对于,变频器加速、减速、运行中过流、变频过载及电机过载的检测。,显示单元：,其功能为人机界面、参数设定、状态,/,故障显示、远距离操作等。,驱动电路,：,CPU,产生的,PWM,波经专用驱动芯片、驱动放大电路后给,IGBT,。,驱动电路板,2025/3/26 周三,类别,作用,主要构成器件,主,电路,整流部分,将工频交流变成直流，输入无相序要求,整流桥,逆变部分,将直流转换为频率、电压均可变的交流电，输出无相序要求,IGBT,制动部分,消耗过多的回馈能量，保持直流母线电压不超过最大值,单管,IGBT,和制动电阻,大功率制动单元外置,上电缓冲,降低上电冲击电流，上电结束后开关自动闭合，而后变频器允许运行,限流电阻和开关,储能部分,保持直流母线电压恒定，降低电压脉动,电解电容和均压电阻,控制回路,键盘,对变频器参数进行调试和修改，并实时监控变频器状态,MCU,（单片机）,控制电路,交流电机控制算法生成，外部信号接收处理及保护,DSP,（或两个,MCU,）,变频器的构成,2025/3/26 周三,类别,作用,结构件,散热器,将整流桥、逆变器产生的热量散发出去,温度传感器,检测散热器温度，确保模块工作在允许温度环境下,风扇,配合散热器，将变频器内部的热量带走，有直流风扇（,24V),和交流风扇两种,变频器的构成,2025/3/26 周三,3.,外部端子,主回路接口,工频电网输入,380V 3PH/220V 3PH,220V 1PH,M,3,制动电阻,直流电抗器,三相交流电机,P/+PR,2025/3/26 周三,主电路接口,3.,外部端子,控制电路端子,控制电路输入端子,开关量输入,模拟量输入,编码器接口,控制电路输出端子,开关量输出,模拟量输出,通信接口,外接控制端子,主要用于远距离、多功能控制,通信接口,主要用于多电动机、系统控制,2025/3/26 周三,通信接口,变频器通常采用标准装备,RS485,接口，配上选择通信卡可以对应世界各地的变频器进行通信。,现 场 总 线,OBUS,（,标准装备,）,DeviceNet,Profibus,-DP,CC-Link,CANopen,LonWorks,通信选用卡,InterBus,-S,RS485,板,2025/3/26 周三,通信接口,通信接口,人机界面,通信接口,使用场合：,各类中大型生产线或系统,特 点：,所有控制均通过通信电缆,线路相对简单，自动化水平高，信息交换量大,实时性好，抗扰能力强,为防止网络故障，特设独立急停功能,投入大，调试维护困难,2025/3/26 周三,1.,按变换环节分类,按变换环节来分可以分为,交,-,交直接变频器,和,交,-,直,-,交,间接变频器。,优点：没有中间环节，变换效率高。,缺点：总设备投资大，交,-,交变频器的最大输出频率为,30HZ,，其应用受到限制。,改变正反组切换频率可以调节输出交流电的频率，而改变,的大小即可调节矩形波的幅值,四、变频器的分类,2025/3/26 周三,整流,逆变,直流电压,电源电压,输出电压,变频器的电压波形变化,输出电压的平均值,是正,弦波,正弦波（,脉宽调制,）,控制,方式,整流部分,储能环节,逆变部分,M,控制系统,交流,直流,直流,交流,交,-,直,-,交变频器：,目前变频器大都为交,-,直,-,交变频器。,2025/3/26 周三,2,按直流电路的滤波方式分类,交,-,直,-,交变频器中间直流环节的,储能元件可以是电容或是电感,，据此，变频器分成,电压型变频器,和,电流型变频器,两大类。,输出交流电压是,矩形波或阶梯波,，电流波形接近于正弦波,中间环节是大电容器滤波，使直流侧电压,U,D,恒定，变频器的输出电压随之恒定，相当于理想的电压源，称为交,-,直,-,交电压型变频器。,电压型变频器,现在变频器大多都属于电压型,2025/3/26 周三,电流型变频器,输出交流电流是,矩形波或阶梯波,，电压波形接近于正弦波,中间环节是电感很大的电抗器滤波，电源阻抗很大，直流环节中的电流,I,D,可近似于恒定，逆变器输出电流随之恒定，相当于理想的电流源，称为交直交,电流型,变频器。,2025/3/26 周三,3,按输出电压的调制方式分类,按输出电压的调制方式分为,脉幅调制（,PAM,）,方式和,脉宽调制（,PWM,）,方式。,（,1,）脉幅调制,可控整流器调压，逆变器调频，,调压和调频分别在两个不同的,环节上进行，控制复杂，较少,采用。,2025/3/26 周三,（,2,）脉宽调节,脉宽调节,（,Pulse Width Modulation,，,PWM,）方式指变频器输出电压的大小是通过改变输出脉冲的,占空比,来实现的。调节过程中，逆变器负责调频调压。,2025/3/26 周三,SPWM,调制,载波,PWM,（,Pulse Width,Moduration,）调制,PWM,调制是：,利用半导体开关器件的导通和关断,把直流电压调制成,电压可变、频率可变的,电压脉冲列。,SPWM,调制是：采用三角波和正弦波相交获得的,PWM,波形直接控制各个开关可以得到脉冲宽度和各脉冲间的占空比可变的呈正弦变化的输出脉冲电压电压，能获得理想的控制效果：输出电流近似正弦,载波频率必须高，才能保证调制后得到的波形与调制前效果相同,GTR,变频器由于开关频率太低，电机噪声较大，,IGBT,有效的,解决了这个问题,（,2,）脉宽调节,2025/3/26 周三,4,按变频控制方式分类,根据变频控制方式的不同，变频器大致可以分,4,类：,U,/,f,控制变频器,、,转差频率控制变频器、矢量控制变频器和直接转矩控制变频器。,5,按用途分类,分为通用变频器和专用变频器。,此外，变频器按电压等级可分,低压变频器和高压变频器,，低压变频器分为单相,220V,、三相,380V,、三相,660V,、三相,1140V,。高压（国际上称作中压）变频器分为,3kV,、,6kV,和,l0kV 3,种。如果采用公共直流母线逆变器，则要选择直流电压，其等级有,24V,、,48V,、,110V,、,200V,、,500V,、,1000V,等。,2025/3/26 周三,1,.,U/f,控制方式,U/f,控制方式是指在变频调速过程中为了保持主磁通的恒定，而使,U/f,=,常数,的控制方式，这是变频器的基本控制方式。,特点：结构简单，成本低，,机械特性硬度好,，可满足一般传动平滑调速的需要；缺点是低频运行时，电动机容易出现,输出转矩不足，必须进行转矩补偿,；开环运行时，控制性能相对差些。,应用场合：多用于通用变频器，进行风机、泵类、生产线的工作台传动、空调等的控制。,五、变频器的控制方式,2025/3/26 周三,2,、转差频率控制方式,（,1,）,U/f,控制方式,可满足普通系统的控制要求，其转速控制精度及系统的响应性较差。,（,2,）转差频率控制变频器是利用,闭环控制,环节，根据电动机转速差和转矩成正比的原理，通过控制电动机的转差,n,，来控制电动机的转矩，从而达到控制电动机转速精度的目的。,（,3,）转差频率控制,变频器内设比较电路和,PID,控制电路，处理目标信号和,反馈信号。,2025/3/26 周三,U/f,控制,变频器和转差频率控制变频器的区别,：,U/,控制变频器内部不用设置,PID,控制功能，不用设置反馈端子。而转差频率控制在变频器的内部要设比较电路和,PID,控制电路。如果用,U/,控制变频器实现闭环控制，要在变频器之外配置,PID,控制板。,用,U,/,控制变频器实现,PID,控制,2025/3/26 周三,矢量控制理论是上世纪,70,年代西门子公司工程师,F.Blaschke,首先提出，用来解决交流电动机控制问题。,磁场定向原理：分别对异步电动机的,励磁电流,和,转矩电流,进行控制，从而达到控制异步电动机转距的目的。,利用,“,等效,”,的概念，将异步电动机的,定子电流矢量,分解为,产生磁场的电流分量,（励磁电流）和,产生转矩的电流分量,（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅度和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为,矢量控制方式,。,（,1,）控制策略,3.,矢量控制方式,2025/3/26 周三,不仅可在调速范围上与直流电动机相媲美，而且可以控制异步电动机的转距。,异步电动机上需同轴安装编码器，用于转子角位移测量和转速测量。,矢量变频器具有异步电动机参数自动检测、辩识和自适应等功能。在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对异步电动机进行有效的矢量控制。,（,2,）矢量控制的性能特点,2025/3/26 周三,（,3,）矢量,控制,种类：,有速度传感器的矢量控制,需外接,无反馈矢量控制,内部已有反馈,（,4,）,优点：,动态响应快，调速范围宽，低频转矩大，转矩控制精确、控制灵活,；,缺点：是结构复杂，通用性差，只能带一台电动机。,（,5,）矢量控制的实现：,矢量控制专用芯片，,AD2S100,等。,（,6,）应用场合：,要求高速响应的工作机械；,恶劣工作环境中的工作机械，高温、高湿、腐蚀气体；,高精度拖动；,四象限运转的设备；,2025/3/26 周三,4,、直接转矩控制方式,直接转矩控制,DTC,（,Direct Torque Control,）是继矢量控制,VC,之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统，于,1985,年由德国,M.Depnbrock,首先提出来。直接转矩控制是因为利用转矩反馈直接控制电动机的电磁转矩而得名。,（,1,）直接转矩控制变频器是直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。,（,2,）特点：转矩动态响应好，控制结构简单，设计简便。缺点是低速区电流和磁链的畸变严重，低速时转矩脉动大，因此调速范围减小。,（,3,）应用场合：电力机车牵引等大功率交流传动。,2025/3/26 周三,项目,通用变频器,高性能变频器,控制算法,U,/,f,控制转矩提升,同步机异步机控制算法基本相同,开环矢量控制（无速度传感器矢量控制）,闭环矢量控制（有速度传感器矢量控制）,异步机和同步机需要不同的控制算法,调速范围,1:40,1:100,（开环矢量,),1:1000(,闭环矢量,),启动转矩,无要求,180%0.5Hz,（开环矢量,),，,200%0,速,(,闭环矢量,),稳速精度,与转差有关（,2-3%),0.5%(,开环矢量,),，,0.05%(,闭环矢量,),转矩控制,无,有,控制算法,简单,复杂,电机参数,不依赖电机参数，支持同时驱动不同类型不同功率的电机,电机参数对控制性能的影响较大，一般只能驱动一台电机,2025/3/26 周三,任务实施,【,训练工具、材料和设备,】,三菱,FR-D700,系列变频器使用手册,通用电工工具一套,三菱,FR-D740,变频器,1,台,一、三菱,变,频器的认识,三菱变频器的产品目前有,FR-700,系列和,FR-800,系列两大类。其中,FR-700,系列变频器在市场上用量较多，它又分为,FR-A700,、,FR-D700,、,FR-E700,、,FR-F700,和,FR-L700,五个子系列，其外形如图,1-21,所示。,2025/3/26 周三,三 菱 变 频 调器产品系列介绍,产品系列一览表,FR-A700,系列高性能矢量变频器,FR-F700,系列多功能通用变频器,功能和性能,FR-E700,系列经济型高性能变频器,广泛的行业应用,FR-D700,系列紧凑型多功能变频器,三菱变频器产品系列定位,FR-S500E,带旋钮，操作简单，小型,FR-E500,通用磁通矢量控制,经济型,FR-A500/A500L,先进磁通矢量控制,高,功能,高性能,FR-F500,J,小功率风机用,FR-F700,最佳励磁控制,/V/F,控制,FR-A700,闭环矢量控制,;,无传感器矢量控制,先进磁通矢量控制,;,V/F,控制,容量,功能,性能,F R-A,7,4 0,-0.4 K-,（,CH,）,400V,级,4,200V,级,2,电压等级,代号,容量（,kW,）,0.4K,50,0K,变频器容量,代号,美国版,UL,欧洲版,EC,中国版,CH,日本版,无,INV,区域码,代号,A,矢量变频器,F,风机、水泵节能变频器,E,经济型变频器,D,简易型变频器,型号命名原则：,FR-A720,FR-A740,3,相,220V,输入，,0.4,55kW,3,相,380V,输入，,0.4-,500kW,功率范围：,0.4,500kW,先进磁通矢量控制功能,闭环时可进行高精度的转矩,/,速度,/,位置控制,无传感器矢量控制可实现转矩,/,速度控制,内置,PLC,功能（特殊型号）,使用长寿命元器件，内置,EMC,滤波器,强大的网络通信功能，支持,DeviceNet,，,Profibus,-DP,，,Modbus,等协议,功率范围：,0.75630KW,简易磁,通矢量控制,方式，实现,3Hz,时输出转矩达,120%,采用最佳励磁控制方式，实现更高节能运行 内置,PID,，变频器,/,工频切换和可以实现多泵循环运行功能 内置独立的,RS485,通信口 使用长寿命元器件 内置噪声滤波器（,75K,以上）,带有节能监控功能，节能效果一目了然,FR-F740:,0.75,630KW,三相,380V,输入,功率范围：,0.115KW,先进磁通矢量控制，,0.5Hz,时,200%,转矩输出,内置,PID,控制功能，柔性,PWM,内置,RS485,通信口。,带安全停止功能。,FR-E720:,3,相,220V,输入,0.1,15kW,FR-E740,：,3,相,380V,输入，,0.4,15kW,功率范围：,0.17.5kW,通用磁通矢量控制，,1Hz,时,150%,转矩输出；,内置,PID,控制功能,内置,RS485,通信口。,带安全停止功能。,FR-D720:,3,相,220V,输入，,0.1,7.5kW,FR-D740,：,3,相,380V,输入，,0.4,7.5kW,变频器的基本构成,7 0 0,系 列,可以调节数字旋钮，操作简单而直观,PU,接口，可以用作,RS-485,通信,冷却,风扇盒，更换简单,RS-485,端子,内置滤波器,内置滤波器,切换,接口,梳,形配线,盖板,脱卸式端子排,USB,端,口（仅限,A700,）,二、三菱,FR-700,系列变频器的接线图,主电路端子：,R,、,S,、,T,和,U,、,V,、,W,控制电路端子：数字量输入、输出端、模拟量输入、输出端量,主电路端子：,R,、,S,、,T,和,U,、,V,、,W,控制电路端子：数字量输入、输出端、模拟量输入、输出端量,端 子 符 号,端 子 名 称,说 明,R,、,S,、,T,交流电源输入端子,连接工频电源，当使用功率因数变流器及公共直流母线变流器时不要连接任何东西,U,、,V,、,W,变频器输出端子,接三相笼型异步电动机,P/+,、,PR,连接制动电阻,拆开端子,PR,、,PX,之间的短路片（,7.5kW,以下），在,P/+,、,PR,之间连接选件制动电阻器,P/+,、,N,连接制动单元,连接制动单元或电源再生转换器单元及高功率因数变流器,P/+,、,P1,连接改善功率因数,DC,电抗器,对,55kW,以下产品请拆开端子,P/+,、,P1,间的短路片，连接直流电抗器,接地,变频器外壳接地用，必须接大地,1,主电路端子,变频器使用注意事项,（,1,）,严禁将变频器的输出端子,U,、,V,、,W,连接到,AC,电源上。,（,2,）变频器要正确接地，接地电阻小于,10,。,（,3,）变频器存放两年以上，通电时应先用调压器逐渐升高电压。存放半年或一年应通电运行一天。,（,4,）变频器断开电源后，待,10min,后方可维护操作，直流母线电压（,P+,，,N,）应在,25V,以下。,2,控制电路接线端子,类 型,端 子 记 号,端 子 名 称,说 明,输入信号,启动及功能设定,STF,正转启动,STF,信号处于,ON,为正转，处于,OFF,为停止,当,STF,和,STR,信号同时处于,ON,时，相当于给出停止指令,STR,反转启动,STR,信号处于,ON,为反转，处于,OFF,为停止,变频器的控制端子分为：,控制输入端子、频率设定（模拟量输入）端子、继电器输出（异常输出）端子、集电极开路输出（状态检测）和模拟电压输出等五部分。,类 型,端 子 记 号,端 子 名 称,说 明,输入信号,启动及功能设定,RH,、,RM,、,RL,多段速度选择,用,RH,，,RM,和,RL,信号的组合可以选择多段速度,SD,公共输入端（漏型）,接点输入端子的公共端，,AC24V,，,0.1A,（,PC,）端子电源的输出公共端,PC,AC24V,电源和外部晶体管公共端接点输入公共端（源型）,当连接晶体管输出（集电极开路输出），例如，可编程控制器时，将晶体管输出用的外部电源公共端接到这个端子，可以防止因漏电引起的误动作，该端子可用于,24V,，,0.1A,电源输出，当选择源型时，该端子作为接点输入的公共端,类 型,端 子 记 号,端 子 名 称,说 明,模拟信号,频率设定,10,频率设定用电源,作为外接频率设定（速度设定）用电位器时的电源使用,DC5V,，容许负荷电流,10mA,2,频率设定（电压）,DC0,5V,（出厂设定）和,DC0,10V,的切换由,Pr73,进行控制,4,频率设定（电流）,DC4,20mA,，,20mA,对应为最大输出频率，输入,-,输出成正比。只在端子,AU,信号处于,ON,时该输入的信号有效。输入阻抗为,250,时，容许最大电流为,30mA,5,频率设定公共端,频率信号设定端（,2,，,1,和,4,）和模拟输出端,CA,、,AM,的公共端子，请不要接大地,类 型,端 子 记 号,端 子 名 称,说 明,输出信号,接点,A,、,B,、,C,继电器输出（异常输出）,指示变频器因保护功能动作而输出停止的转换接点。,AC230V,、,0.3A,，,DC30V,、,0.3A,，异常时：,B,、,C,间不导通（,A,、,C,间导通），正常时：,B,、,C,间导通（,A,、,C,间不导通）,集电极开路,RUN,变频器正在运行,变频器输出频率为启动频率（出厂时为,0.5Hz,，可变更）以上时为低电平，正在停止或正在直流制动时为高电平*,1,。容许负荷为,DC24V,，,0.1A,SE,集电极开路输出公共端,端子,RUN,的公共端子,模拟电压输出,AM,可以从多种监示项目中选一种作为输出，例如输出频率，输出信号与监示项目的大小成正比,输出项目：,输出频率（初始设定）,通信,RS485,PU,端口,通过,PU,端口，进行,RS485,通信,（,1,）漏型逻辑,控制电路输入信号出厂设定为,漏型逻辑,。在这种逻辑中，信号端子接通时，,电流是从相应的输入端子流出,，其结构如图所示。当选择漏型逻辑时，输入开关信号与,SD,连接，才会有输入信号产生。,变频器控制端子接线说明,（,2,）源型逻辑,源型逻辑是指信号接通时，,电流是流入相应的输入端子,，其结构如图所示。当选择源型逻辑时，输入开关信号与,PC,连接，才会有输入信号产生。,出厂默认的是漏型逻辑（,SINK,），可以通过跨接器切换至源型逻辑。,控制逻辑切换跨接器,2025/3/26 周三,知识拓展,一、,变,频器的安装,1,变频器对安装环境的要求,（,1,）环境温度：变频