变频器的操作与运行任务一-课件

1、变频器的操作与运行任务一_变频器的操作与运行任务一_电机拖动与调速技术变频器的操作与运行6学习目标任务说明知识和能力要求任务一、变频器的基本调速控制工作内容与要求任务准备任务实施 实训模块1 知识链接1 。问题与思考小结复习思考题任务二、变频器的典型调速控制工作内容与要求任务准备任务实施 实训模块1 知识链接1 。问题与思考小结复习思考题电机拖动与调速技术变频器的操作与运行6学习目标任务一、变频器6、变频器的操作与运行任务说明学习目标在本工作任务中，主要完成变频器的快速调试、面板操作、多段速运行、模拟量运行等功能的电路的连接及相关的参数设置变频器作为变频技术的典型装置与变频技术的应用及发展密切

2、相关。变频器主要用于交流电动机的转速调节。它不但具有卓越的调速性能，还具有显著的节能作用，也是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。本学习任务通过学习MM440变频器的原理，功能和构成，了解和掌握变频器的简单应用，加深对变频器实际操作能力的提升。6、变频器的操作与运行任务说明学习目标在本工作任务中，主6、变频器的操作与运行知识和能力要求学习目标能力要求(1)能够根据要求正确的连接变频器、电动机等相关电路；(2)能够根据要求进行相关的参数设置；(3能够实现变频器的快速调试、面板操作、多段速运行、模拟量运行 等功能。知识要求(1)了解变频器的结构、原理；(2)理解变频器的铭牌数据及相关的参数；

3、(3)掌握MM440变频器的典型操作与应用；(4)掌握变频器的安装、调试、维护的基本知识和方法。6、变频器的操作与运行知识和能力要求学习目标能力要求知6.1、变频器的操作与运行工作内容及要求任务一变频器的基本调速控制首先引导学生认识、了解变频器的主电路的构成，指导学生查看西门子MM440变频器说明书，了解变频器的功能、控制方式。通过对变频器基本电路的连接、参数设置、通电运行等实际操作，使学生加深对变频器原理的理解，掌握基本的操作方法。任务准备一、变频器的分类6.1、变频器的操作与运行工作内容及要求任务一变频器的基本6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备 脉宽调制(plus

4、e width modulation，简称为PWM)型变频的设计思想来源于通信技术中的载波调制技术，其基本原理是通过控制变频电路中开关元件的导通、关断时间和开关频率比来控制交流电压的大小和频率。脉宽调制型变频是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变调制频率来控制其输出频率。脉宽调制的方法很多，按调制脉冲的极性可分为单极性调制和双极性调制两种；按载波信号与调制信号频率之间的关系可分为同步调制和异步调制两种。 在异步电动机恒转矩变频调速系统中，在变频电路输出频率变化时，必须同时调节其输出电压。为了补偿电网电压和负载变化所引起的输出电压波动，在变频电路输出频率不变的情况下，也应适当调节其输出电压。具

5、体实现调压和调频的方法有很多种，但一般按变频电路的输出电压和频率的控制方法分为脉幅调制和脉宽调制。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备 脉幅调制(pulse amplitude modulation，简称为PAM)是一种通过改变直流电压的幅值进行输出电压调节的方式。在变频电路中，逆变电路部分只负责调频，而输出电压的调节则由相控整流电路或直流斩波电路通过调节直流电压Ud去实现。采用相控整流电路调压时，功率因数随调节深度的增加而变小；而采用直流斩波电路调压时，功率因数在不考虑谐波影响时可以接近1。 PWM调制原理：以

6、正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波。当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备1.交-直-交PWM变压变频器基本结构图6-9 交-直-交PWM变压变频器6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备2.电路的组成 由二极管整流器IGBT

7、逆变器构成的交直交变压变频电路的原理图如图6-10所示。由图可知，PWM变频电路中整流电路采用二极管不可控整流电路，可使交流电网侧的功率因数大大改善。当采用PWM方法控制逆变电路功率器件的通断时，可获得一组等幅而不等宽的矩形脉冲。输出电压幅值的改变可通过控制该脉冲的宽度实现，而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制频率来实现。这样，使调压和调频都由PWM逆变电路完成，与中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。采用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波，加上使用自关断器件，开关频率大幅度提高，输出波形非常按近正弦波。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器

8、的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备图6-10 交-直-交变压变频电路的原理图6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备3. IGBTSPWM(电压源型)交流变压变频电路的工作原理 为了便于分析，我们将以单相逆变器为例来分析电路的工作原理。图6-11为一单相IGBTSPWM(电压型)交流变压变频电路的原理图，图中二极管整流器部分未画出，主电路中V1V4为IGBT开关管，VD1VD4为续流二极管，ZL为负载，RG1RG4为IGBT栅极限流电阻，C为大容量电容器。下面将简要介绍SPWM型电路的工作原理。6.1、变

9、频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备图6-11 单相IGBTSPWM(电压型)交流变压变频电路原理6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备1）逆变器的工作原理逆变器是将直流电变换成交流电的装置。图6-10中的直流电是50 Hz的交流电经过二极管桥式整流后，变换成电压为Ud的直流电源，属于电压型。在由四个IGBT开关管组成的电路中，以V1与V4为一组，V2与V3为另一组，使之交替通、断，便能在负载上形成交流电。如图所示。2）正弦脉宽调制(SPWM)

10、的波形分析正弦脉宽调制(SPWM)的波形分析，如图6-12所示。早期SPWM的信号发生是由模拟电子电路控制来实现的，现在一般采用数字控制电路的方法。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备3)正弦脉宽调制的实现 经过对Uc和Ut的逐点比较，便可得到如图6-13所示的调制波形。此波形的特点是：（1）在每半周中，电压的极性有正、有负，所以它是双极性的。图6-12 单极性SPWM波形 a) 正弦波b)输出的 SPWM波形6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控

11、制原理任务准备图6-13单极性SPWM波形分析6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备a) 信号波与载波的比较b) 双极性SPWM波形图6-14双极性SPWM波形分析6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备（2）它的波形是等幅值、中心线等距离的正、负方波；对应信号波(正弦波)瞬时值较大的点，则正、负方波脉冲宽度的差值愈大(在零点处，正、负方波脉冲的宽度将相等)，因此，这是调制波。（3）调制波的基波与信号波是同频率的正弦波，而且它的幅值也取决

12、于信号波的幅值。（4）综上所述，改变信号电压的频率，即可改变逆变器输出基波的频率(频率可调范围一般为0400 Hz)；改变信号电压的幅值，便可改变输出基波的幅值。载波信号的频率比较高(可达15 kHz以上)，在负载电感(如电动机绕组的电感)的滤波作用下，可以获得与正弦基波基本相同的正弦电流。采用SPWM控制，逆变器相当于一个可控的功率放大器。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准备图6-15 单极性PWM控制方式6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制

13、原理任务准备 目前，PWM技术已经广泛应用于电动机调速、不间断电源和有源滤波器等。它已经不局限于逆变技术，还涵盖了整流技术。由PWM整流电路和PWM逆变电路组成的电压型变频电路无需增加任何附加电路，就可以允许能量的双向传送，实现四象限运行。6.1、变频器的基本调速控制三、 PWM调速控制原理任务准6.1、变频器的基本调速控制实训模块1 变频器实现交流电动机调速的基本操作任务实施实训目的（1）熟悉三相异步电动机与变频器的基本连接方法。（2）熟悉变频器操作面板及各功能键的使用。（3）学会使用变频器操作面板进行基本的操作。实训工具和仪表（1）常用电工工具1套。（2）万用表、绝缘表各1块。（3）三相鼠

14、笼异步电动机1台，MM440变频器1台，连接线若干。6.1、变频器的基本调速控制实训模块1 变频器实现交流电动6.1、变频器的基本调速控制实训模块1 变频器实现交流电动机调速的基本操作任务实施实训方法和步骤通过变频器基本操作面板（BOP）上的操作键，直接进行操作。实现电动机正转、反转和正向、反向点动控制。具体步骤略。实训数据处理在电动机运行中，由变频器显示数据，读取变频器运行中的频率、变频器输出的电压、电流、转速，将结果并记录在教材中的表格里，并对数据结果进行分析 。6.1、变频器的基本调速控制实训模块1 变频器实现交流电6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的安装与接线 M

15、M440变频器的安装与接线1.变频器的安装 由于变频器是全晶体管设备，所以，对安装的环境、温度等要求比较高。变频器的安装环境、机械安装方式、运行中的温度控制、湿度控制必须完全按照说明书执行。对于整体安装， 为了使冷却循环效果良好，必须将变频器安装在垂直方向（如图6-17、图6-18所示），其上下左右与相邻的物品或挡板（墙）必须留有足够的空间，请参考变频器安装说明书。当变频器的安装场所与操作场所不在一起时，可采用远控键盘及其延长电缆实现。6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的安装与接线 MM440变频器的安装与接线 图

16、6-17 固定到导轨上 图6-18 嵌入导轨6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的安装与接线 MM440变频器的安装与接线2.变频器的接线 变频器的接线：主电路的基本接线是变频器的输入端接电源进线（如图6-20所示），变频器的输出端与电动机相连（三相电动机的接线如图6-21所示）。变频器的输入端和变频器的输出端绝对不允许接错。如果将电源进线误接到U、V、W端，无论哪个逆变器导通，都将引起两相间的短路而将逆变管迅速烧毁。图6-20 MM440变频器的输入端子6.1、变频器的基本调速控制知识链接1 MM440变频器的6.

17、1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器的基本操作面板 MM440变频器的基本操作面板 如果工厂默认设置值不适合用户设备，需要修改参数，使设备与变频器相匹配，用户可选用可选件基本操作面板（BOP）或高级操作面板（AOP）对变频器进行操作。如果选用基本操作板进行调试，利用BOP上的按钮，可方便地更改变频器的各个参数。表6-2 基本操作面板上的按钮6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器的基本操作面板 MM440变频器的基本操作面板6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制

18、知识链接2 MM440变频器的基本操作面板 MM440变频器的基本操作面板6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器的基本操作面板 MM440变频器的基本操作面板6.1、变频器的基本调速控制知识链接2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施实训目的（1）熟悉MM440变频器面板操作方式（2）了解MM440变频器基本参数设置方法、步骤。（3）掌握变频器的正反转、点动以及频率调节方法。实训工具和仪表（1）常用电工工具1套。（2）万用表、绝缘表各1块。（3）鼠笼电动机1台

19、，MM440变频器1台，连接导线若干。6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施 在变频器的基本操作面板BOP上直接键入命令和设置参数，实现电动机正转、反转变频控制；实现电动机的正向、反向点动控制。1）变频器接线图按图6-27连接电路，检查接线正确后，合上变频器电源空气开关Q。图6-27 MM440变频器面板基本操作控制接线图6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器1.1、直流电机的拆装与检测实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施2）恢复变频器工厂缺省值（如图6-2

20、8所示）P0010=30工厂的设定值P0970=1 参数复位按下P键后（大约需60 s），变频器开始复位到工厂缺省值。图6-28 MM440变频器的参数复位设置操作流程1.1、直流电机的拆装与检测实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施3）设置电动机参数的电动机铭牌。P0003=1设用户访问级为标准级P0010=1起动快速调试P0100=0 功率以kW表示，频率为50 HzP0304=380电动机额定电压（V）P0305=2. 电动机额定电流（A）P0307=0.9电动机额定功率（kW）P0310=50电动机额定频率（Hz）

21、P0311=1420电动机额定转速（r/min）P0010=0变频器处于准备状态6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施要设置参数P0304，P0305，P0307，P0310和P0311，必须先将参数P0010设为1。参数P0304，P0305，P0307，P0310和P0311只能在快速调试模式下修改。如果P0010被访问以后没有设定为0，变频器将不运行。如果P39000，这一功能就会自动完成。4）设置电动机正向、反向运行时的变频器参数；设置电动机正向、反向点动运行时的变频器参数。P0003=

22、1设用户访问级为标准级P0004=7命令和数字I/0P0700=1选择命令源由键盘输入 （BOP命令有效）6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施P0004=10选择设定值通道和斜坡函数发生器P1000=1运行的频率由键盘（电动电位计）输入*P1080=0电动机运行的最低频率（Hz）*P1082=50电动机运行的最高频率（Hz）P0003=2设用户访问级为扩展级P0004=10设定值通道和斜坡函数发生器*P1040=20设定键盘控制的频率值（开机运行频率，Hz）*P1058=10正向点动频率（Hz

23、）*P1059=10反向点动频率（Hz）*P1060=5斜坡上升时间（s）*P1061=5斜坡下降时间（s）6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施 P10320允许反向， 可以用键入的设定值改变电动机的旋转方向（既可以用数字输入，也可以用键盘上的“/”键来增加/降低运行频率）。“*”号参数可根据实际要求进行更改。6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施实训数据处理 读取变频器运行显示数据，并记录在表

24、6-3里。表6-3 记录电动机的转速6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器面板操作控制与运行任务实施注意事项（1）变频器在建立一个新的设置或重新开始时，应该“恢复变频器工厂默认值”。（2）运行中出现故障信号时，应根据操作手册中故障代码的含义，进行故障排除。（3）注意电机的铭牌数据，正确的连接电动机。（4）接通电源前应仔细进行检查，检查无误时再按顺序进行送电。（5）项目完成后对实训器材应做好检查和整理工作。6.1、变频器的基本调速控制实训模块2 MM440变频器6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输

25、入端口开关信号操作控制与运行任务实施实训目的（1）学会MM440变频器控制端的操作方法。（2）掌握MM440变频器数字输入端口开关控制的基本参数设置方法、步骤。（3）学会变频器控制端的基本连接方式。实训工具和仪表（1）常用电工工具1套。（2）万用表、绝缘表各1块。（3）三相鼠笼型异步电动机1台，MM440变频器1台，开关（个数和标准据实际情况）、连接导线若干。6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运行任务实施实训方法和步骤1）参数设置按图6-31连接电路图，检查接线正确后，合上变频器电源空气开

26、关Q。（1）恢复变频器工厂缺省值（2）设置电动机参数（3）数字输入控制端口开关操作运行参数P0003=2 设用户访问级为扩展级P0004=7 命令和数字I/OP0700=2 命令源选择“端子排输入”*P0701=1 ON接通正转，OFF停止*P0702=2 ON接通反转，OFF停止6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运行任务实施6-31数字输入控制端口开关操作运行接线图6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输

27、入端口开关信号操作控制与运行任务实施*P0702=2 ON接通反转，OFF停止*P0703=10正向点动*P0704=11反向点动P0004=10设定值通道和斜坡函数发生器P1000=1由键盘（电动电位计）输入设定值*P1080=0 电动机运行的最低频率（Hz）*P1082=50 电动机运行的最高频率（Hz）*P1120=5斜坡上升时间（s）*P1121=5斜坡下降时间（s）*P1040=20设定键盘控制的频率值*P1058=10正向点动频率（Hz）6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运

28、行任务实施*P1060=5点动斜坡上升时间（s）*P1061=5点动斜坡下降时间（s）“*”号参数可根据实际要求进行更改。2）数字输入端口的开关控制运行 （1）电动机正向运行。当按下自锁按钮SB1时，变频器数字输入端口5为“ON”，电动机按P1120所设置的5 s斜坡上升时间正向起动运行，经5 s后稳定运行在一个固定的转速上。此转速与P1040所设置的20 Hz频率对应。松开按钮SB1时，变频器数字端口5为“OFF”，电动机按P1121所设置的5 s斜坡下降时间停止运行。 （2）电动机反向运行。如果要使电动机反转，则按下自锁按钮SB2，变频器数字输入端口6为“ON”，电动机按P1120所设置的

29、5 s斜坡上升时间反向起动，经5 s后反向运行在一个固定的转速上。6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运行任务实施此转速与Pl040所设置的20 Hz频率对应。松开按钮SB2时，变频器数字端口6为“OFF”，电动机按P1121所设置的5 s斜坡下降时间停止运行。 （3）电动机运行的调速。电动机的速度调节是通过改变Pl040所设置的频率值来实现的。 （4）电动机正向点动运行。当按下正向点动自锁按钮SB3时，变频器数字输人端口7为“ON”，电动机按P1060所设置的5 s点动斜坡上升时间正向

30、点动运行，经5 s后正向稳定运行在一个固定的转速上。此转速与P1058所设置的10 Hz频率对应。松开按钮SB3时，变频器数字端口7为“OFF”，电动机按P1061所设置的5 s点动斜坡下降时间停止运行。6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运行任务实施 （5）电动机反向点动运行。当按下反向点动自锁按钮SB4时，变频器数字输入端口8为“ON”，电动机按P1060所设置的5 s点动斜坡上升时间反向点动运行，经5 s后反向稳定运行在一个固定的转速上，此转速与P1059所设置的10 Hz频率对应

31、。松开按钮SB4时，变频器数字端口8为“OFF”，电动机按P1061所设置的5 s点动斜坡下降时间停止运行。 （6）电动机点动运行速度的调节。电动机点动速度的调节是通过改变P1058或P1059所设置的频率值来实现的。6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数字输入端口开关信号操作控制与运行任务实施实训数据处理 略. 注意事项 略.6.1、变频器的基本调速控制实训模块3 MM440变频器数6.1、变频器的基本调速控制知识链接3-1 MM440变频器结构框图MM440变频器结构框图1.MM440内部功能简介(1)具有多个继

32、电器输出。(2)具有多个模拟量输出（020 mA）。(3)6个带隔离的数字输入，并可切换为NPN/PNP接线。(4)2个模拟输入：AIN1：010 V，020 mA和10+10 VAIN2：010 V，020 mA2个模拟输入可以作为第7和第8个数字输入。(5)BiCo（二进制互联连接）技术。 6.1、变频器的基本调速控制知识链接3-1 MM440变频6.1、变频器的基本调速控制知识链接3-1 MM440变频器结构框图 MM440变频器结构框图(6)矢量控制。无传感器矢量控制（SLVC）；带编码器的矢量控制（VC）(7)U/f控制。磁通电流控制（FCC）；多点V/f特性(8)内置的直流注入制动。(9)