变频器技术应用（电工版）电子教案-第3章 变频器的运行

第3章变频器的运行本章教学提要教学要求：1.掌握MM440变频器的面板操作

2.掌握变频器启动、制动及节能运行的功能原理

3.掌握变频器的运行参数和运行方式的设定及接线方法教学重点：

MM440变频器的面板操作和变频器的运行参数的设定。教学难点：变频器的运行参数和运行方式的设定。本章教学内容

本章共分5节讲述，讲述了MM440变频器的面板操作、几种基本的运行方式的参数设第3章变频器的运行定和相应的技能训练。本章教学建议此章内容必须结合实际讲，可以用不同品牌的变频器，也可以采用多媒体教学，使学生熟练掌握参数设定技能。第3章变频器的运行3.1MM440变频器的面板操作

【知识目标】学习MM440变频器的面板分类及基本操作，能通过状态显示板和基本操作板对变频器进行参数设置操作。变频器的面板介绍

图3-1操作面板第3章变频器的运行操作面板的基本操作方法及功能1.用状态显示面板（SDP）进行调试

图3-2连接模拟输入信号第3章变频器的运行

做以下操作。①启动和停止电机②电机反向运转③故障复位熟悉MM440默认设置如表3-1所示

第3章变频器的运行2.用基本操作面板（BOP）进行调试

利用基本操作面板（BOP）可以更改变频器的参数。表3-1用SDP进行操作的默认设置第3章变频器的运行（此课可按实训课操作，按教材和操作步骤，要求学生一步一步去做，掌握MM40基本参数的设置方法。）运行参数【知识目标】

掌握给定频率、输出频率、基准频率等一系列相关频率的概念。常用频率参数1.给定频率用户根据生产工艺的需求所设定的变频器输出频率称为给定频率。其设置方法有两种：一是利用操作面板来输入；另一种方法是从

控制接线端子上用外部给定信号进行调节，最常见的是通过外接电位器来完成。第3章变频器的运行2.输出频率

输出频率指的是变频器实际输出的频率。一般输出频率往往是在给定频率附近经常变化。3.基准频率基准频率也称基本频率，一般以电机的额定频率作为基准频率的给定值。4.上限频率和下限频率上限频率和下限频率是指变频器输出的最高、最低频率，常用fH和fL表示。

第3章变频器的运行5.点动频率

点动频率是指变频器在点动时的给定频率。

图3-4上限频率和下限频率第3章变频器的运行

一般的变频器都提供了预置点动频率的功能。如果预置了点动频率，则每次点动时，只要切换运行模式即可。6.载波频率（PWM频率）载波频率越高，脉冲的频率越高，电流波形的平滑性就越好，但是如果有辐射的泄露，对其他设备的影响就要加大，同时也容易引起电机铁芯的振动。因此一般的变频器都提供了PWM频率调整功能，使用户在一定范围内进行调节，从而使得系统处于最佳状态。7.启动频率启动频率是指电机开始启动时的频率。

给定启动频率的原则是：在启动电流不超过允许值的前提下，以拖动系统能够第3章变频器的运行

顺利启动为宜。8.多档转速频率

大多数变频器均提供了多档频率控制功能，它通过几个输入端子的通、断组合来选择各档频率。如图3—5所示，是四个输入端来选择16档频率。图3-5开关状态的组合与各挡频率之间的关系第3章变频器的运行9.跳跃频率跳跃频率也叫回避频率，是指不允许变频器连续输出的频率，常用fJ表示。频率的给定1.给定频率方式的选择功能

频率给定有三种方式：①面板给定方式②外接给定方式：电压信号：0～5V、0～5V、0～10V、0～10V电流信号：0～20mA、4～20mA

③通信接口给定方式第3章变频器的运行2.频率给定线及其预置

（1）频率给定线的概念由模拟量进行频率给定时，变频器的给定频率fx与给定信号X之间的关系曲线fx=f(x)，称为频率给定线。1—基本频率给定线；2—G%100%的频率给定线；

3—G%100%的频率给定线图3-7频率给定线第3章变频器的运行（2）基本频率给定线在给定信号X从0增大至最大值Xmax的过程中，给定频率fx线性地从0增大到最大频率给定线称为基本频率给定线。（3）频率给定线的预置频率给定线的起点和终点坐标可以根据拖动系统的需要任意预置。预置时，偏置频率fBI是直接设定的频率值；而最大给定频率fxm常常是通过预置“频率增益”G%来设定的。3.最大频率、最大给定频率与上限频率的区别

最大频率fmax和最大给定频率fxm，

第3章变频器的运行

都与最大给定信号Xmax相对应，但最大频率fmax通常是根据基准情况决定的，而最大给定频率fxm常常是根据实际情况进行修正的结果。4.频率给定操作和参数设置

通过此项实训，使学生掌握变频器频率给定的方法和基本参数设置。启动

【知识目标】掌握变频器升速特性和启动方式，根据不同负载情况选择正确的启动方式。升速特性不同的生产机械对加速过程的要求是不同的。根据各种负载的不同要求，变频器给

第3章变频器的运行出了各种不同的加速曲线（模式）供用户选择。常见的曲线形式有线性方式、S形方式和半S形方式等。（1）线性方式：线性方式指在加速过程中，频率与时间成线性关系。（2）S形方式：S形方式的初始阶段加速较缓慢，中间阶段线性加速，尾段加速逐渐减为零。

这种曲线适用于带式输送机一类的负载。

（3）半S形方式：半S形方式加速时一半为S形方式，另一半为线性方式，对于风机和泵类负载，低速时负载较轻，加速过程可以快一些；

第3章变频器的运行

随着转速的升高，其阻转矩迅速增加，加速过程应适当减慢。启动方式变频启动时，启动频率可以很低，加速时间可以自行给定，这样就能有效地解决启动电流大和机械冲击的问题。加速时间是指工作频率从0Hz上升至基本频率所需要的时间，加速时间越长，启动电流就越小，启动也越平缓，但却延长了拖动系统的过渡过程，降低了生产效率。

给定加速时间的基本原则是在电机的启动电流不超过允许值的前提下，尽量地缩短加速时间。在具体的操作上，要根据系统的惯性大小灵活掌握，要靠实验来确定。

第3章变频器的运行按教材写明的操作步骤，做好学生的“启动操作”实训。制动【知识目标】掌握变频器降速特性和制动方式，根据不同负载情况选择正确的制动方式。降速过程1.降速过程降速过程与升速过程相仿，拖动系统的降速和停止过程是通过逐渐降低频率来实现的。

2.可供选择的降速功能

（1）降速时间

：给定频率从基本频率下降至0Hz所需的时间称为降速时间。显然，降速时间越短，频率下降越快，越容易“过压”

第3章变频器的运行

和“过流”。（2）降速方式降速方式和升速相仿，也有三种。①线性方式②S形方式③半S形方式

图3-13降速方式第3章变频器的运行制动方式1.由外接数字端子控制2.由BOP上的OFF键控制3.用OFF3命令使电机快速地减速停车4.直流注入制动变频调速系统在降速过程中，电机是由于处于再生制动状态而迅速降速的。但随着转速的下降，拖动系统的动能在减小，电机的再生能力和制动转矩也随之减小。所以，在惯性较大的拖动系统中，会出现低速时停不住的“爬行”现象。为了克服“爬行”现象，当拖动系统的转速下降到一定程度时，

向电机绕组中通入直流电流，以加大制动第3章变频器的运行转矩，使拖动系统迅速停住。在预置直流制动功率时，主要设定以下项目。①直流制动电压②直流制动时间③直流制动的起始频率

5.复合制动

复合制动可以与OFF1和OFF3命令同时使用。

6.用外接制动电阻进行动力制动

用外接制动电阻（外形尺寸为A～F的MM440变频器采用内置的斩波器）进行动力制动，也就是按线性方式平滑和可控地降低电机的速度。

如图3—14所示第3章变频器的运行下面按教材所指明步骤做好“制动操作”的实训。变频器的运行方式【知识目标】通过学习掌握变频器点动运行、正/反转运行、同步运行、第3章变频器的运行瞬停再启动运行、工频与变频运行、多速运行的运行特点和基本参数设置。

点动运行

变频器的点动运行又称寸动运行，即通过BOP上的“jog”按钮或外接数字端子来控制电机按照预置的点动频率进行点动运行。1.通过BOP控制电机点动运行2.由外控数字输入端子控制电机点动运行正/反转运行1.由BOP控制电机正/反转运行2.由数字输入端子控制电机正/反转运行第3章变频器的运行瞬停再启动运行

该功能的作用是在发生瞬时停电又复电时，使变频器仍然能够根据原定的工作条件自动进入运行状态。

（做瞬停再启动的操作训练）变频器多段速频率控制

MM440变频器的6个数字输入端口，可以通过P0701～P0706设置实现多频段控制。做三段速频率控制的运行实验。同步运行1.同步运行的概念

印染机械、造纸机械等常常由若干个加工单元构成，犹如一条生产线，每个单元都有

第3章变频器的运行

单独的拖动系统，各拖动系统的电机转速和传动比可能不完全相同，但要求被加工物（布匹或纸张）的行进速度必须一致，即必须同步运行。2.同步控制的要点同步控制必须解决好以下问题。①统调，也就是说，所有单元应能同时加速和减速。②整步，当某单元的速度与其他单元不一致时，应能够通过手动或自动的方式进行微调，使之与其他单元同步。③单独调试，在各单元进行调试过程中，应能单独运行。3.同步控制方法（1）手动微调的同步控制第3章变频器的运行（按教材中给出的操作步骤做好实验）（2）自动微调的同步控制（此实验可选做）工频与变频运行

当变频器出现故障或电机需要长期在工频频率下运行时，需要将电机切换到工频电源下运行。此种切换有手动和自动两种。1.继电器控制电路

第3章变频器的运行图3-19继电器控制的切换电路第3章变频器的运行如图3—9所示，它必须满足如下控制要求①用户看根据工作需要选择“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，可自动切换为“工频运行”方式，并进行声光报警。2.主电路如图3—19（a）所示3.控制电路如图3—19（b）所示节能运行【知识目标】学习变频器节能运行的特点和方式，以及变频器节能功能的应用范围。第3章变频器的运行节能运行分析1.节能运行

当异步电机以某一固定转速n拖动一固定负载TL时，其定子电压