变频器PLC应用技术4-1

1、变频器应用技术变频器应用技术第第4 4章章 变频器常用控制电路变频器常用控制电路4.1 变频器的外接主电路 4.1.1 外接主电路的接线 LAC1电源侧交流电抗器。 Zl进线侧无线电干扰抑制电抗器。 LDC直流电抗器。 RB制动电阻。 PW制动单元。 LAC2输出侧交流电抗器 Z2输出侧无线电干扰抑制电抗器 4.1.2 外接主电路主要电器的功能和选择外接主电路主要电器的功能和选择 1.低压断路器QF （1）主要作用 低压断路器QF主要有两个作用：一是隔离作用，当变频器需要检修时，或者因某种原因而长时间不用时，将QF切断，使变频器与电源隔离；二是保护作用，当变频器的输入侧发生短路等故障时，进行保

2、护。 （2）选用原则 由于： 变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流可高达额定电流的23倍。 变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过额定电流。 变频器允许的过载能力为150、1min。 所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流IQN（1.31.4）IN，其中IN为变频器的额定电流。 2.接触器接触器KM （1）主要作用）主要作用 可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电。可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电。 变频器发生故障时，可自动切断电源。变频器发生故障时，可自动切断电源。 注意，请不要用接触器起动和停止变频器，这样注意，请不要用接触器起动和停止变频器，这样将降低变频器的寿命

3、。将降低变频器的寿命。 （2）选择原则）选择原则 由于接触器自身并无保护功能，不存在误动作由于接触器自身并无保护功能，不存在误动作的问题，故选择原则是，主触点的额定电流的问题，故选择原则是，主触点的额定电流IKNIN。 3.输出接触器 变频器的输出端一般不接接触器。如由于某种需要而接人时，如工频切换电路图4.2所示的KM2，则因为电流中含有较强的谐波成分，故变频器的主触点的额定电流 IKN1.5IMN。其中IMN是电动机的额定电流。图4.2 工频切换主电路 4. 制动电阻制动电阻RB和制动单元和制动单元YB（1）主要作用）主要作用 电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状电动机在工作频率下

4、降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升（该电压通常称为泵升电压），甚至可能不断上升（该电压通常称为泵升电压），甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻保持在允许范围内。制动电阻RB就是用就是用来消耗这部分能量的。来消耗这部分能量的。 制动单元制动单元YB是由是由GTR或或IGBT及其驱动电路构成。及其驱动电路构成。其功能是当直流回路的电压其功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时，接超

5、过规定的限值时，接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻通耗能电路，使直流回路通过制动电阻RB释放能量。释放能量。 （2）制动电阻的连接）制动电阻的连接 一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单元，称为独立选件单元。制动单元，称为独立选件单元。 连接专用外接制动电阻（选件）。连接专用外接制动电阻（选件）。 内置制动电阻是连接在内置制动电阻是连接在P和和PR端子上。当内置端子上。当内置制动电阻在频繁地制动时，由于散热能力不足，需制动电阻在频繁地制动时，由于散热能力不足，需要安装外接制动电阻（选件）替代内置制动电阻。要安装外接制动电阻（选件）替代内

6、置制动电阻。 连接连接FR-BU制动单元制动单元 （选件）（选件） 如图如图4.3所示，为了提高减速时的制动能力，连接所示，为了提高减速时的制动能力，连接FR-BU制动单元选件。制动单元选件。 注意：连接时应使变频器端子（注意：连接时应使变频器端子（P、N）与）与FR-BU制动单元的端子的记号相同。（接错时会损坏制动单元的端子的记号相同。（接错时会损坏变频器）。另外，对变频器）。另外，对7.5kW以下型号的变频器，请以下型号的变频器，请拆下拆下PR-PX间的短路片。间的短路片。图4.3 制动单元的接线4.2 变频器的起停控制电路变频器的起停控制电路图4.4 变频器起停控制电路 在图在图4.44

7、.4中，接触器中，接触器KMKM控制变频器接通或断控制变频器接通或断开电源，中间继电器开电源，中间继电器KAKA控制变频器起动或停止。通控制变频器起动或停止。通过接触器过接触器KMKM的按钮的按钮SB1SB1可以使变频器运行或停止，可以使变频器运行或停止，但是，但是，电源接通时所选择的瞬间电流会缩短变频器电源接通时所选择的瞬间电流会缩短变频器的使用寿命的使用寿命（开关寿命为（开关寿命为100100万次左右），因此要万次左右），因此要尽量减少频繁地起动和停止。可以通过变频器起动尽量减少频繁地起动和停止。可以通过变频器起动控制用端子（控制用端子（STFSTF，STRSTR）来使变频器运行或停止，）

8、来使变频器运行或停止，此时应设定此时应设定Pr.79Pr.792 2（外部操作模式）。（外部操作模式）。 在图在图4.64.6中，只有当接触器接通电源后，中，只有当接触器接通电源后，KMKM的常开触点闭合，此时按下变频器起动按钮的常开触点闭合，此时按下变频器起动按钮SB3SB3，中间继电器线圈中间继电器线圈KAKA才会得电并自锁，才会得电并自锁，KAKA的常开触点的常开触点闭合，接通变频器的闭合，接通变频器的STRSTR或或STFSTF端子，变频器开始运端子，变频器开始运行。行。 在KA线圈电路中串联KM的常开触点，是保证KM未吸合前，继电器KA线圈不得电，从而防止先接通KA的误动作。而当KA

9、接通时，其常开触点闭合使停止按钮SB2失去作用，从而保证了只有在电动从而保证了只有在电动机先停机的情况下，才能使变频器切断电源机先停机的情况下，才能使变频器切断电源。在图4.4所示的控制电路中，串入了报警输出端子B-C的常闭触点，其作用是当变频器发生故障而报警时，B-C触点断开，使KM和KA线圈失电，将变频器的电源切断。1.1.将控制回路的电源端子将控制回路的电源端子R1R1、S1S1接到变频器主触点接到变频器主触点之前之前 在变频器的保护回路动作后，需要保持异常在变频器的保护回路动作后，需要保持异常信号的输出时，请将控制回路的电源端子信号的输出时，请将控制回路的电源端子L11L11、L21L

10、21连接到连接到KMKM的一次侧。的一次侧。2.2.改变电动机的旋转方向改变电动机的旋转方向 如果电动机的旋转方向反了，可以不必更换如果电动机的旋转方向反了，可以不必更换电动机的接线，而通过以下方法来更正：电动机的接线，而通过以下方法来更正：（1 1）继电器的常开触点）继电器的常开触点KAKA由正转端子由正转端子STFSTF接到反转接到反转端子端子STRSTR上。上。（2 2）接至）接至STFSTF端子上的接线不变，而通过功能预置端子上的接线不变，而通过功能预置来改变旋转方向。例如三菱来改变旋转方向。例如三菱FR-S540FR-S540变频器就可以变频器就可以通过将通过将Pr.7Pr.7的设定

11、值变为的设定值变为1 1来实现。来实现。 3.3.变频器电源侧接接触器的原因变频器电源侧接接触器的原因 当变频器通过外接信号进行控制时，一般不当变频器通过外接信号进行控制时，一般不推荐推荐由接触器由接触器KMKM来直接控制电动机的起动和停止来直接控制电动机的起动和停止。这是因为：这是因为： （1 1）控制电路的电源在尚未充电至正常电压）控制电路的电源在尚未充电至正常电压之前，其工作状况有可能出现紊乱。尽管近代的之前，其工作状况有可能出现紊乱。尽管近代的变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由控制电路来完成。因此，其准确性和可靠性难以控制电路来完成。因

12、此，其准确性和可靠性难以得到充分的保证。得到充分的保证。 （2 2）通过接触器）通过接触器KMKM切断电源时，变频器已经切断电源时，变频器已经不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按预置的减速时间来停机。预置的减速时间来停机。 （3 3）变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流）变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流是很大的，会构成对电网的干扰。因此，应将变是很大的，会构成对电网的干扰。因此，应将变频器接通电源的次数降低到最少程度。频器接通电源的次数降低到最少程度。4.3 变频器正反转控制电路变频器正反转控制电路图4.5 继电器控制的变频器正反转电路 按钮SB

13、1、SB2用于控制接触器KM，从而控制变频器接通或切断电源； 按钮SB3、SB4用于控制正转继电器KAl，从而控制电动机的正转运行； 按钮SB5、SB4用于控制反转继电器KA2，从而控制电动机的反转运行； 在KA1和KA2线圈电路中串入KM的常开触点，是为了实现正转与反转运行只有在接触器KM已经动作、变频器已经通电的状态下才能进行。 在SB2按钮两端并联继电器KA1、KA2的常开触点用以防止电动机在运行状态下通过KM直接停机。p116p116p118p1184.4 变频器的外接两地控制电路变频器的外接两地控制电路 1.电位器控制 如图4.6所示，当三位选择开关SA合至A时，由电位器RPA调节转

14、速；当SA合至B时，由电位器RPB调节转速。变频器起动端子STF一直闭合。图4.6 电位器实现的两地控制电路当三位选择开关SA合至A时，由电位器RPA调节转速；当SA合至B时，由电位器RPB调节转速2. 升降速端子控制 为了克服电位器控制缺点，采用变频器中的升、降速端子进为了克服电位器控制缺点，采用变频器中的升、降速端子进行两地控制，如图行两地控制，如图4.74.7所示。所示。SB3SB3和和SB4SB4是是A A地的升、降速按钮；地的升、降速按钮；SB5SB5和和SB6SB6是是B B地的升、降速按钮。首先通过参数预置使变频器的地的升、降速按钮。首先通过参数预置使变频器的RHRH和和RMRM

15、端子具有升降速调节功能：端子具有升降速调节功能： Pr.79Pr.792 2（外部操作模式）；（外部操作模式）； Pr.59=1Pr.59=1（使（使“遥控方式遥控方式”有效）；有效）； Pr.182Pr.1822 2（在遥控方式中，使（在遥控方式中，使RHRH端子具有升速能）；端子具有升速能）； Pr.181Pr.1811 1（在遥控方式中，使（在遥控方式中，使RMRM端子具有降速功能）。端子具有降速功能）。 只要只要“遥控方式遥控方式”有效有效，通过，通过RHRH和和RMRM端子的通断就端子的通断就可以实现变频器的升降速，而不用电位器来完成。可以实现变频器的升降速，而不用电位器来完成。 在

16、在A A地按下地按下SB3SB3或在或在B B地按下地按下SB5SB5按钮，按钮，RHRH端子接通，端子接通，频率上升，频率上升，松开按钮，则频率保持，即具有记忆功能松开按钮，则频率保持，即具有记忆功能；在在A A地按下地按下SB5SB5或在或在B B地按下地按下SB6SB6按钮，按钮，RMRM端子接通，频率端子接通，频率下降，松开按钮，则频率保持。从而在异地控制时，电下降，松开按钮，则频率保持。从而在异地控制时，电动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实现了动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实现了两地控制时速度的衔接。两地控制时速度的衔接。图4.7 升降速端子实现的两地控制电路S

17、B3和和SB4是是A地的升、降速按地的升、降速按钮；钮；SB5和和SB6是是B地的升、降速按地的升、降速按钮。钮。4.5 继电器控制的工频切换电路继电器控制的工频切换电路 1.控制要求 有些变频器内部不具备工频与变频的自动切换功能，欲实现该功能，可以利用继电器来实现。 （1）用户可根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”。 （2）在“变频运行”时，一旦变频器因故障而跳闸时，可自动切换为“工频运行”方式，同时进行声光报警。2. 继电器控制电路 如图4.8所示，接触器KMl用于将电源接至变频器的输入端，KM2用于将变频器的输出端接至电动机，KM3用于将工频电源直接接至电动机，热继电器FR用于工频

18、运行时的过载保护。 在图4.8中，接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通，互相间必须有可靠的互锁。否则，变频器的输出端子U、V、W直接接电源而烧坏。4.6 PLC控制的变频器起停电路控制的变频器起停电路 1.设计思路 采用PLC控制变频器起停运行时，首先根据控制要求，确定PLC的输入输出，并给这些输入输出分配地址。这里的PLC采用三菱FX2N-48MR继电器输出型PLC，变频器采用三菱FR-A540变频器，其起停控制的I/O分配如表4.1所示。输入输入输出输出输入继电器输入继电器输入元件输入元件作用作用输出继电输出继电器器输出元件输出元件作用作用X0SB1接通电源按接通电源按钮钮Y0KM接通接

19、通KMX1SB2切断电源按切断电源按钮钮Y1STF-SD变频器起动变频器起动X2SB3变频器起动变频器起动Y4HL2电源指示电源指示X3SB4变频器停止变频器停止Y5HL2运行指示运行指示X4A-C报警信号报警信号Y6HL3报警指示报警指示图4.9 变频器起停控制电路 2.参数设置 由于变频器采用外部操作模式，所以设定Pr.792。 3.程序设计4.7 PLC控制的变频器多段速电路控制的变频器多段速电路 1.设计思想 如图4.11所示，用按钮X0（SB）控制变频器的电源接通或断开（即KM吸合或断开），用X10（SB1）控制变频器的起动和停止（即STF端子闭合与否），这里每组的起动和停止都只用一个按钮，利用PLC中ALT（交替）指令实现单按钮起停控制。SA1SA7是速度选择开关，此种开关保证这7个输入中不可能两个同时为ON。PLC的输出Y0接变频器的正转端子STR，控制变频器的起动和停止。PLC的输出Y1、Y2、Y3分别接转速选择端子RH、RM、RL，通过PLC的程序实现三个端子的不同组合，从而使变频器选择不同的速度运行。图4.11 P