交流伺服与变频技术项目8

1、项目八、 变频器的运行与控制任务1、掌握变频器的运行控制技术一. 变频控制的基本方式1. V/f 控制特点变频器输出电压和频率同步变化， V/f比值不变；根据电机稳态运行时的等效电路，所得到的控制方案，实现容易；变频控制与电机无关，可用于1：n控制；忽略了定子电阻的影响，调速范围小，低频运行时输出转矩明显下降，需要提升输出电压（称为低频转矩提升控制）。2. 矢量控制特点同时对变频器输出电压和电流的幅值、相位、频率进行控制， 可获得类似于直流电机的恒转矩输出特性；控制复杂，需要知道电机的详细参数，以建立控制模型； 实际使用时，一般通过变频器的自动调整运行，自动测量、计算电机参数调速范围大、速度响

2、应快；低频转速波动大，不能用于1：n控制。二. 变频器的运行控制1. 运行控制方式用操作单元控制用通信接口控制用输入/输出信号控制 操作模式：变频器的启动/停止、转向控制方式。 运行方式：变频器的频率调节方式。 操作模式外部操作：由变频器的DI信号控制启停和转向。 常用的控制操作，简称EXT模式。PU操作：由变频器本身的操作单元（PU单元）控制启停和转向。 用于变频器的调试。 网络操作：由通信接口控制启停和转向。 发展方向，目前使用较少。运行方式外部无级变速：通过变频器的模拟量输入信号（AI）给定运行（输出）频率。 用于CNC、PLC控制的无级调速（最常用） 。外部多级变速：运行频率通过变频器

3、参数设定，利用DI信号选择频率。 用于速度固定的生产线控制（较常用） 。PU变速：通过变频器的操作单元调节运行频率。 用于变频器调试或简单设备控制（需要用）。网络变速：通过变频器的通信输入给定运行频率。 用于网络控制。其他：点动运行（JOG）、远程控制（不常用）。2. 控制信号的连接完全外部控制（无级） = 外部操作 + AI调频S1S2SC+VA1AC 用于外部控制的无级变速运行。控制信号连接要求：S1/S2/S5：启停和转向控制。 控制信号可为开关、继电器触点等。3线制控制时需要连接转向信号S5。A1/AC（A2/AC）：频率给定模拟量输入。 模拟电压输入可来自电位器调节的无源输入或来自其

4、他控制装置的有源输入。其他信号：根据需要选择，也可不使用。完全外部控制（有级） = 外部操作 + DI信号频率选择转向和启停控制S1S2S5S6S9SC 用于外部控制的有级变速运行。控制信号连接要求：S1/S2/S5：启停和转向控制。 控制信号可为开关、继电器触点等。3线制控制时需要连接转向信号S5。S5/S6/S9/S10：频率选择信号。 S5/S6/S9/S10 信号对应的频率值需要在变频器参数上设定。其他信号：根据要求选择，可以不使用。完全PU操作 （调试） = PU操作+ PU调频控制信号连接要求：不需要任何信号3. 运行控制参数 操作模式选择：参数号b1-02b1-02 = 0： P

5、U操作，转向、启停由操作单元控制；b1-02 = 1： 外部操作，转向、启停由DI信号控制；b1-02 = 2： 网络操作，转向、启停由通信输入控制。 运行方式选择：参数号b1-01b1-01 = 0： PU变速，频率由操作单元控制；b1-01 = 1： 外部变速，频率由AI信号控制（无级）或DI信号选择（有级），多级变速优先于AI输入；b1-01 = 2： 网络变速，频率来自通信输入。 给定选择信号 2线: S10 S9 S6 S5 3线: S10 S9 S7 S6速度级 运行频率0 0 0 0 1 b1-01 =1: AI输入 b1-01 =0: d1-01设定0 0 0 1 2 参数d1

6、-02设定0 0 1 0 3 参数d1-03设定0 0 1 1 4 参数d1-04设定（二进制编码） 1 1 1 1 16 参数d1-16设定 外部运行的频率给定选择（见P176） 有级变速优先于AI输入，无级变速时的给定选择信号状态应为0000。4. 输出频率的范围 作用：限制电机转向、最高转速、最低转速。转向限制： 参数 b1- 04 意义：0：允许正反转； 1：禁止反转。 输出频率范围：参数d2-01 / d2-02 。 d2-01/ d2-02：变频器能够输出的最大/最小频率。 AI输入频率范围：参数E1-04/ E1-09 。 E1-04/ E1-09 ：最大/最小AI输入对应的输出

7、频率。 频率跳变区：d3-01/02/03、d3-04。 跳变区：指定范围的频率不能输出。 作 用：避开机械共振频率。 意 义： d3-01/02/03设定跳变频率值， d3-04设定跳变区宽度。实际输出（升速）频率给定d3-03d3-02d3-01d3-04实际输出（减速）频率给定d3-03d3-02d3-01d3-045. 电机参数的设定作用：使变频器和电机匹配。 E1-01：变频器的主电源输入电压 E1-06：电机额定频率 E1-13：电机额定电压 E2-01：电机额定电流 矢量控制的变频器需要更多的参数，其他参数可以通过变频器的自动调整功能，由变频器自动测试、计算和设定。练一练 （不定

8、项选择）：1. 变频器调试时应选择的操作模式是 （ ）A. 外部操作 B. PU操作 C. 网络操作 D. 都不要2. 数控机床主轴控制时，变频器操作模式为 （ ）A. 外部操作 B. PU操作 C. 网络操作 D. 都不要3. 数控机床主轴控制时，变频器运行方式为 （ ） A. AI变速 B. PU变速 C. 有级变速 D. 点动运行4. 在2线制控制的数控机床主轴变频器上，以下DI信号中必须连接的信号为 （ ） A. S1 B. S2 C. S5 D. AI输入5. CNC的S模拟量输出应连接到变频器的 （ ） A. A1端 B. A2端 C. A3端 D. AC端6. 采用2线制控制时，

9、CNC的M03/M04指令输出应连接到变频器的 （ ） A. A1/AC B. A2/AC C. S1/S2 D. S57. 变频器用于CNC机床主轴控制时 AI信号为（ ） A. 010V B. 05V C. 0 20mA D. 420mA8. 采用2线制控制的CNC主轴变频器，如果采用出厂默认参数，不可以使用的DI信号是 （ ） A. S1/S2 B. S5/S6 C. S7 D. S9/S109. 采用2线制控制的CNC主轴变频器，如果采用出厂默认参数，正确的参数设定为（ ） A. b1-01 = 0/ b1-02 = 0 B. b1-01 = 0/ b1-02 = 1 C. b1-01

10、 = 1/ b1-02 = 0 D. b1-01 = 1/ b1-02 = 1 10. 如果要求50Hz/4极电机的最高转速为3000r/min，G7变频器的参数d2-01设定值应为 （ ） A. 50 B. 100 C. 100 D. 10011. G7参数设定d2-02=0、 d2-01=100、E1-04=60时，AI输入5/10V对应的输出频率为 （ ） A. 50/100 B. 30/60 C. 60/120 D. 100/20012. G7参数设定d2-02 = 1、E1-09 = 2时，1.5/3Hz给定输入时的变频器实际输出频率为 （ ） A. 0/3 B. 1/3 C. 1.

11、5/3 D. 2/313. 最大输出频率为60Hz的电机，为避免在3538Hz频率下运行，d3-01/02/03/04的正确设定为 （ ） A. 38/0/0/3 B. 35/0/0/3 C. 60/60/35/3 D. 120/60/35/3任务二/三、速度调整与启制动控制 以下内容适合于变频器最常用的控制方式 操作模式：外部操作。 运行方式：无级变速， 010V 输入（ AI ）。 变频器用于CNC机床主轴控制的前提。1. 输出频率的调整 作用：改变变频器的输出特性（频率输出/给定输入的关系），使电机转速更为准确。 方法：改变变频器的增益和偏移。 基本概念： 变频器的频率输出和给定输入成

12、线性关系 ，称为比例调节器（或放大器）。 增益：即放大倍数，是 输出/输入特性的斜率。改变增益，可改变所有输入所对应的输出频率。 偏移：是输入为0时的输出值。改变偏移，可使输入为0时的输出为0。输入输出增益大增益小输入输出无偏移有偏移增益调整：参数H3-02（A1输入） 作用：调整10V输入时的实际输出频率值（%）例：为了将50Hz/1440r/min的电机，在50Hz频率下的转速调整到1500r/min，可设定的增益为： H03-02 = 1500/1440 = 1.04 设定：H03-02 = 104（%） 偏移调整：参数H3-03（A1输入） 作用：调整 0V输入时的实际输出频率值（%）

13、例：如50Hz/1440r/min的电机，在0Hz输入时的偏移转速为1.5r/min（正转），可设定的偏移为： H03-03 = 1.5/1440 = 0.001 设定：H03-03 = - 0.1（%） 偏移只能减小，但不可能为0。2. 加减速控制为什么要加减速？电机与负载具有惯量，速度不能突变；电机的最大输出转矩受到限制；电力电子器件的最大输出电流有限制。 变频器的加减速是一个缓慢的过程。加减速有哪些基本方式？ 基本方式：线性、S型、自适应型。线性加减速与参数E1-04 C1-01 C1-02ftE1-04：最大输出频率；C1-01：加速时间； a = E1-04/C1-01C1-02：减

14、速时间； a = - E1-04/C1-02想一想：当设定E1-04= 60Hz，C1-01 = 2s，当频率从0Hz上升到30Hz，其加速时间是多少？ S型加减速与参数 用途：减小起制动时的机械冲击。要点： 加速度的变化率保持不变，加速度线性变化； 速度上升过程呈现S型变化（平方曲线）； 加减速时间将延长。 数学原理：dadt= k（定值）a = k t （线性）v = k t 2 （二次曲线） 加减速过程与参数：ft C2-01at C2-02 C2-03 C2-04 自适应加减速 用途：实现最短时间加减速。要点： 能够自动调整加速度，防止电机过载； 实际加减速时间与负载惯量有关，负载惯量

15、越小，加减速快（自适应）。 参数：L3-02 ：变频器加减速时允许的最大输出电流。L3-01 = 1：轻载时正常加减速，当输出电流到达L3-02设定的85%时，自动减小加速度。L3-01 = 2：始终以L3-02设定的电流加速度，使得加减速时间最短。3. 变频器的停止变频器可选择的停止方式：自由停车：直接关闭输出、无减速控制；减速停止：输出频率逐步下降，电机平稳停止；动力制动：直接输出直流电流，电机迅速停止。 参数： b1-03 = 0：减速停止； b1-03 = 1：自由停车； b1-03 = 2：直流制动。任务4：自学。练一练 （不定项选择）： 1. 机床调试时发现所有主轴转速都略低于指令转速，可以采取的措施是 （ ）A. 降低增益 B. 提高增