变频器安装与调试

7.变频器的安装与调试学习重点-了解什么是变频技术，什么是变频器-掌握MM420的安装与接线-掌握MM420的快速调试-掌握VSJ7的安装与接线-掌握VSJ7的试运行7.1变频器概述7.1.1变频技术变频技术，简单地说就是把直流电逆变成不同频率的交流电，或是把交流电变成直流电再逆变成不同频率的交流电，或是把直流电变成交流电再把交流电变成直流电。总之这一切都是电能不发生变化，而只有频率的变化。变频技术的类型主要有以下几种：（1）交一直变频技术（即整流技术），它是通过二极管整流、二极管续流或晶闸管、功率晶体管可控整流实现交一直（0Hz）功率转换。这种转换多属于工频整流。（2）直一直变频技术（即斩波技术），它是通过改变电力电子器件的通断时间，即改变脉冲的频率（定宽变频），或改变脉冲的宽度（定频调宽），从而达到调节直流平均电压的目的。（3）直一交变频技术，电子学中称振荡技术，电力电子学中称逆变技术。振荡器利用电子放大器件将直流电变成不同频率的交流电甚至电磁波。逆变器则利用功率开关将直流电变成不同频率的交流电。如果输出的交流电频率、相位、幅值与输入的交流电相同，称为有源变频技术；否则称为无源变频技术。（4）交一交变频技术（即移相技术）。它通过控制电力电子器件的导通与关断时间，实现交流无触点开关、调压、调光、调速等目的。变频技术随着微电子学、电力电子技术、电子计算机技术、自动控制理论等的不断发展而发展，现已进入了一个崭新的时代，其应用也越来越普及。从起初的整流、交直流可调电源等已发展至高压直流输电、不同频率电网系统的连接、静止无功功率补偿和谐波吸收、超导电抗器的电力储存等。在运输业、石油行业、家用电器、军事等领域得到了广泛的应用。如超导磁悬浮列车、高速铁路、电动汽车、机器人；采油的调速、超声波驱油；维修技术与理论1变频空调、变频洗衣机、变频微波炉、变频电冰箱；军事通信、导航、雷达、宇宙设备的小型化电源等。7.1.2变频技术的发展纵观变频技术的发展，其中主要是以电力电子器件的发展为基础的。第一代以晶闸管为代表的电力电子器件出现于20世纪50年代。1956年贝尔实验室发明了晶闸管，1958年通用电气公司推出商品化产品。它主要是电流控制型开关器件。小电流控制大功率的变换，但其开关频率低，只能导通而不能自关断。第二代电力电子器件以电力晶体管（GTR）和门极关断（GTO）晶闸管为代表。在20世纪60年代发展起来。它是一种电流型自关断的电力电子器件，可方便地实现变频、逆变和斩波，其开关频率只有1〜5kHz。第三代电力电子器件以双极性绝缘栅晶体管（IGBT）和电力场效应晶体管（MOSFET）为代表，在20世纪70年代开始应用。它是一种电压（场控）型自关断的电力电子器件，具有在任意时刻用基极（栅极、门极）信号控制导通和关断的功能。其开关频率达到了20kHz甚至200kHz以上，为电气设备的高频化、高效化、小型化创造了条件。第四代电力电子器件，有出现于20世纪80年代末的智能化功率集成电路（PIC）和20世纪90年代的智能功率模块（IPM）、集成门极换流晶闸管（IGCT）。它们实现了开关频率的高速化、低导通电压的高性能化及功率集成电路的大规模化，包括了逻辑控制、功率、保护、传感及测量等电路功能。总之，变频技术的发展趋势是朝着高度集成化、采用表面安装技术、转矩控制高性能化、保护功能健全、操作简便化、驱动低噪声化、高可靠性、低成本和小型化的方向发展。7.1.3变频器变频器是应用变频技术制造的一种静止的频率变换器，它是利用半导体器件的通断作图7-1变频应用示意图用将频率固定（通常为工频50Hz）的交流电（三相或单向）变换成频率连续可调的交流电的电能控制装置，其作用如图7-1所示。作为电动机的电源装置，使用也较为普遍。变频器按应用类型可分为两大类：一类是用于传动调速，另一类是用于多种静止电源。使用变频器可以节能、提高产品质量和劳图7-1变频应用示意图7.1.4变频器的分类变频器的种类很多，分类方法也有多种。1.按变换环节分1）交一交变频器。把频率固定的交流电直接变换成频率和电压连续可调的交流电。主要优点是没有中间环节，变换效率高。但连续可调的频率范围窄，通常为额定频率的1/2以下，主要适用于电力牵引等容量较大的低速拖动系统中。2）交一直一交变频器。先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的交流电。由于把直流电逆变成交流电的环节较易控制。因此在频率的调节范围以及改善变频后电动机的特性等方面，都有明显优势，是目前广泛采用的变频方式。按直流环节的储能方式分1）电流型变频器。直流环节的储能元件是电感线圈L。2）电压型变频器。直流环节的储能元件是电容器C。按工作原理分1）U/f控制变频器：U/f控制的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过使U/f（电压和频率的比）的值保持一定而得到所需的转矩特性。采用U/f控制的变频器控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。2）转差频率控制变频器。转差频率控制方式是对U/f控制的一种改进，这种控制需要由安装在电动机上的速度传感器检测出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，而变频器的输出频率则由电动机的实际转速与所需转差频率之和决定。由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，与U/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。3）矢量控制变频器。矢量控制是一种高性能异步电动机控制方式，它的基本思路是:将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即定子电流的矢量。因此这种控制方式被称作矢量控制方式。按用途分1）通用变频器。所谓通用变频器，是指能与普通的笼型异步电动机配套使用，能适应各种不同性质的负载，并具有多种可选择功能的变频器。2）高性能专用变频器。高性能专用变频器主要应用于对电动机的控制要求较高的系统，与通用变频器相比，高性能专用变频器大多数采用矢量控制方式，驱动对象通常是变频器厂商指定的专用电动机。3）高频变频器。在超精密加工和高性能机械中，常常要用到高速电动机，为了满足这些高速电动机的驱动要求，出现我了采用PAM（脉冲幅值调制）控制方式的高频变频器，其输出频率可达到3kHz。7.1.5变频器的选择目前，国内外已有众多生产厂家定型生产多个系列的变顿器，使用时应根据实际需要选择满足使用要求的变频器。1）对于风机和泵类负载，由于低速时转矩较小，对过载能力和转速精度要求较低，故选用价廉的变频器。2）对于希望具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能方面要求不同的负载，可选用无矢量控制型变频器。3）对于低速时要求有较硬的机械特性，并要求有一定的调速精度，但在动态性能方面无较高要求的负载，可选用不带速度反馈的矢量控制型变频器。4）对于某些对调速精度和动态性能方面都有较高要求，以及要求高精度同步运行的负载，可选用带速度矢量控制型变频器。7.2SiemensMicroMaster420变频器的安装和调试7.2.1SiemensMicroMaster420系列变频器简介MICROMASTER420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W到三相电源电压，额定功率11KW可供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。有多种可选件供用户选用：用于与PC通讯的通讯模块，基本操作面板（BOP），高级操作面板（AOP），用于进行现场总线通讯的PROFIBUS通讯模块。MM420的安装1.机械安装MM420可以根据电气柜的需要有多中安装方式，主要的有下面三种。（1）用螺钉固定，如图7-2所示（2）用35mm导轨安装，如图7-3所示（3）理想的安装情况，如图7-4所示

图7-2螺钉固定安装图7-3DIN导轨安装图7-4理想的安装情况2.电气安装图7-2螺钉固定安装图7-3DIN导轨安装图7-4理想的安装情况在进行电气安装前一定要保证变频器必须可靠的接地。在连接变频器或改变变频器接线之前，必须断开电源，而且要保证电源电压的匹配。常见的接法如图7-5所示。图7-5MM420的电气安装图MM420的接线变频器在接线前必须保证良好接地，而且接线的的过程中须注意：即使变频器不处于运行状态其电源输入线直流回路端子和电动机端子上仍然可能带有危险电压因此断开开关以后还必须等待5分钟保证变频器放电完毕再开始安装工作。别外要注意变频器的控制电缆电源电缆和与电动机的连接电缆的走线必须相互隔离不要把它们放在同一个电缆线槽中/电缆架上，从而保证信号不受干扰。变频器的强电接线端子如图7-6所示，电源的输入端子为L1，L2，L3，输出到电动机的端子为U，V，W。用螺丝刀将电线压紧即可。电动机的接线图7-6MM420强电接线图图7-7电动机的接线图电动机的接线可以参照电动机相应的铭牌，按三角形或星形连接。如图7-7所示。f&ogminpu:&从左向右分别为端子1，端子5,f&ogminpu:&从左向右分别为端子1，端子5,6,7,8，9端子10，11r|端子12,13,14,152,3,4图7-8MM420控制端子分布图控制信号的接线MM420的控制信号的接线端子在动力接线端子的上方，共有15个接线端子，其中端子1输出10V的直流电压，端子2为其0V信号电压。3,4端子为0-10V模拟信号的输入，用于变频器的速度调节，其一般接在50KQ的电阻上，如图7-8所示。端子5为正转信号的输入，端子6为反转信号的输入，端子7为报警复位信号。端子8输出24V直流电压，端子9为其对应的0V输出。端子10和11为一内部继电器的常开输出端子，可能通过参数的设置控制其内部触点的闭合或断开。端子12和13为4〜20mA电源环的输入端子，可以通过其进行远程监控使用。端子14和15为RS485接口，可以用于Profibus现场总线的连接。

MM420的内部原理图MM420的内部原理如图7-9所示。玖ACiow・2妍伊钩3看£38N•椒W楹报何出玖ACiow・2妍伊钩3看£38N•椒W楹报何出0.20mA模拟邕入源输入电压。一LOVP0758可以监控）输入电流。一罢OmA项I。欧外接电阻）LMfLI.Ll)orLI,UL3申行诺哗/tRS4B5：ll辅出您电器•:HL1）触头己250VACr2At感慢负载）30VDC,5A〔电阻食歙：■AIN*♦AIH*'42^nw>tiMmu

Nl隰离的》-QOOOCiQJLlOO-1-iSiemensMM420的操作面板MM420变频器在标准供货方式时装有状态显示板（SDP）（参看图7-10），对于很多用户来说，利用SDP和制造厂的缺省设置值，就可以使变频器成功地投入运行。如果工厂的缺省设置值不适合您的设备情况，您可以利用基本操作板（BOP）（参看图7-10）或高级操作板（AOP）（参看图7-10）修改参数，使之匹配起来。

SDP状态显示柢150.00BOP基本操作板AOP高成操作相图7-10MM420的操作面板下边我们以SDP状态显示柢150.00BOP基本操作板AOP高成操作相图7-10MM420的操作面板下边我们以BOP面板为例来介绍一下其各个按钮的作用，如表7-1所示。表7-1BOP面板组成显示/按钮I功能状态显示rOODD起动变频器停止变频器功能的说明LCD显示变频器当前的设定值。按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。OFF2:按此键两次或一次，但时间较长)电动机将在惯性作用下自由停车。此功能总是“便能”的。按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号改变电动机(―)表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被的转动方向封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预电动机点动设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。访问参数按此键即可访问参数。增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值。

功能此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值在变频器运行中，从任何一个参数开始）：1.直流回路电压（用d表示-单位：V）2.输出电流（A）3.输出频率（Hz）4.输出电压（用o表示-单位：V）。5由P0005选定的数值（如果P0005选择显示上述参数中的任何一个（3，4,或5），这里将不再显示）。连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。跳转功能在显示任何一个参数（rXXXX或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000,如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。跳转到r0000后，按此键将返回原来的显示点。下面的图表说明如何改变参数P0004的数值。按照这个图表中说明的类似方法，可以用‘BOP'设定任何一个参数。操作步骤显示的结果'接■访问参数辟1rOOOOHr2按■直到显，」.出P0心PiQPOOOHHe3按■进入参数数值访问级QHr4技■或口达到所需蜥蜥pin电5接■岛认并存瞧敬的敝值叩bPOOOHHr6使用苫只能看到命整参数除了使用BOP以外，还可以使用高级操作面板（AOP），与BOP相比它具有以下特点.八、、：清晰的多种语言文本显示多组参数的上装和下载功能可通过PC编程具有连接多个站点的能力，最多可以连接30台变频器7.2.6MM420的参数快速调试调试步骤如图7-11所示。图7-11MM420的快速调试7.3安川YASKAWAVSMiniJ7变频器的安装调试YASKAWAVSMiniJ7系列变频器简介VSminiJ7系列是顺应“更小，操作更容易”的需求，操作简便的变频器。其主要特点有以下几个方面。全频率，全自动力矩提升。可以平稳的起动机械。保护功能充实。内置抑制过电流失控，抑制浪涌电流回路，有完善的接地保护功能。对应0〜10V，4〜20mA，0〜20mA输入，多功能输入输出端子，模拟量监视等。>安装接线简单。接线采用上下排列，使用方便。一接上即可运行，操作简单。接电后能过频率设定旋钮即可设定频率工作。小型化的尺寸，容易在控制柜内安装。其高度尺寸全部统一为128mm。其主要应用在替换接触器，食品机械，用单相电源驱动三相电机，输送带，风机，水泵等应用场合。VSMiniJ7的安装与接线1.零部件的安装、拆卸方法•拆下前盖板用螺丝刀等工具按1方向将前盖板上的螺丝松开。然后在左右两侧按2方向按下，向3方向抬起打开。•安装前盖板前盖板上部的爪扣嵌进主机的槽沟内，前盖板的下部与塑料盒对准位置，按下前盖板直到发出“卡一”的一声。最后拧上螺丝。•拆下选配卡拆下前盖板以后，以A点作为支点，向2方向抬起即可。•拆下上下盖板拆下前盖板以后，请向1方向拔出上下盖板。

•安装上下盖板请按照拆下上下盖板的相反顺序安装上下盖板。图7-12YASKAWA」7前盖板的拆卸图7-13YASKAWAJ7上下盖板的拆卸主回路的接线方法图7-12YASKAWA」7前盖板的拆卸图7-14YASKAWAJ7主回路的接线方法接线时的注意事项：主回路输入侧与电源之间必须接入断路器(MCCB)或保险丝，分别接上端子R/L1,S/L2,T/L3(单相用R/L1,S/L2),绝对不要接入U/T1,V/T2,W/T3及-,+1,+2。会损坏变频器，使用200V单相电源时，绝对请勿使用T/L3端子。接线用保险丝，请使用UL等级RK5保险丝。单相200V0.75kW以下的也可以用三相200V电源输入。变频器与电机间的接线距离较长时，请降低变频器的载波频率，控制线应在50m以下，与动力线分离走线。频率信号从外部输入时，请使用双绞屏蔽线。400V级变频器，为了符合CE标准，请将电源的中性点接地。控制回路端子处，只实施了基础绝缘。(保护等级1，过电压范畴II)为了使符

合CE标记要求，产品最终必须要追加绝缘。接入主回路的电线，请使用圆形压线端子。控制回路接线方法将电线从端子台的下方插入用一字螺刀图7-16控制回路端子的接续方法电线通过接线孔接线后，将盖板确实复位，将电线从端子台的下方插入用一字螺刀图7-16控制回路端子的接续方法的「SW/SMA'MBjMC[S帽罪3tS4|S5|SQFS：FR|F弟吨图7-15控制接线端子接线结束后，请检查以下项目：接线是否有错误？电线碎屑，螺丝有否遗漏？螺丝是否松动？端子部分的露头线与其它端子是否有接触？VSMiniJ7的标准接线表7-2YASKAWAVSMiniJ7的标准接线哄号耕刊睡雁争＞}±回AW.S42.T/U+1群电破人便肿制电醐楠变痍酬昨引m3.:沛子..珀炽「二眸护物n眺m虹.U/T1V/72.1/7342,+1宜佻电杭眷茬瞬于外拓"番回通的町萌养卜.•尤•:河毛部.*1,-岸电蹦8㈠；下批-娜严9接地谢予接觥"麝障接胞1即。成下，例蜓:宙觐加成下)制回璃31皆'土翎「ull:,'?±-DC瓯血光粮合第隘S2出厂毋定;反转曲T；“町停旧S3多功能勤谁押3"毓：诲'*S4务功能留人通泡出厂"定:*外部异常1样点广甜华功能盘谁摘侦板定：gig：K毛工鹭输入&择丑共.六强率拇舍FS刘练宅用顿iH2"允许电食昆郁n'「FEO'.（20K£；值】-2fJr.!（250d:卜-20i.i（2BO口）（分辨举V山00：FC频率指位於其点?■,出应用部能触岫建点蜀出iN玄定：iC.-;5：.VUDOT,IA以下曜■涂出IK模根址监炳山出厂设定:'辅出瓶幸•口〜十1皿输出??；-1-；'-'MtlF■:M垒::i'ACM狷如腴点VSMiniJ7的标准接线图如图7-17所示，其端子的作用说明如表7-2所示皓亓亏.•伟1L.■i护瞬常硼点:=1；多段日匚令VSMiniJ7的标准接线图如图7-17所示，其端子的作用说明如表7-2所示皓亓亏.•伟1L.■i护瞬常硼点:=1；多段日匚令1二：：接地与功笔堆点蝴出远行中AC3flV忧以下；E3CV仍以下钮率设定器,一』屏苞翻摩既接连片端子赫*设定用电沂；（*l^j2DEJh上速或掣指号'卜+1（]皿亦口〕或者c[2fijojPaj否av■^4-—二；:算阪纹Ei；时蛟厚枝遂#隼K利度凋蜂用电位器模拟里监机川出；啰DCIH+Iv断』坳出软率■i如图所示晰人华号俐I〜器）为元电压接点或程当器的扮出晶悼管为NPN时ft）V做共点）1的接践图'存控器的新出品体菅为PNprt,有暧频器翰外部必税春*2机乓卸,图7-17VSMiniJ7的标准接线图7.3.4VSMiniJ7数字操作器的使用方法1.简易项目运行指示灯的说明2.键盘显示部分的说明简曷运行或目索示灯it如番牧昉,•■粘我的茹建./曹数陶，遗球的疑攵竖顺器F-L发十时，iE仃异琶吏妨，由璋陵-口hmie*,乜在站字显示粤显示T点花市苔顼日的W区以祉走及些呢简曷运行或目索示灯it如番牧昉,•■粘我的茹建./曹数陶，遗球的疑攵竖顺器F-L发十时，iE仃异琶吏妨，由璋陵-口hmie*,乜在站字显示粤显示T点花市苔顼日的W区以祉走及些呢・常军两样诉学而下专）可访唉臣花吊示，^K（flRR?示.输入蹩察故:■¥定眠一甫定设是WL在画可M位下底普舂揪附.迫行增加健,停止/复位键掀率设定盖知显示选择键数字显示都可以用定叵行顿*.运行健尘颈摭，吕克-it行舛:RE.丘抿警指示如远行指示虹图7-19键盘显示的说明WY[dSTl[3.参数的参照，设定方法WY[dSTl[参数参照，及设定变更时，首先用简易运行指示灯傍ROG点亮，然后按以下要领选择参数编号，进行数据参照或变更。面板『遥择选拜迷择参数进行变更的方法,参救湖打运行指令选择）时的

设定例pwil►.TnoTi►Ei►卷牧彩胡期设定肉设尽谁膏“I”悟制

运行指舍容四路端于指零｛表配透洋作器指登中的敏和a妁鄙＞Mi1杪后回到客裁数摒璃定No.表示图7-20参数的参照，设定流程图

简易运行指示灯的说明在操作器上设定了简易运行指示灯的项目，则可进行简单的运行。以下，就其流程和各项目作说明。电源投入FREF频率指令设定/■监视〔&）：点衰VSminiJ7FREF频率指令设定/■监视〔&）：点衰VSminiJ7的运行速度设定,按下（DSF】」FOUT输出频率监视由卫）：表示现在VSminiJ7输出繇率.不能设定.fl*m,按下CDSpl]IOUT输出电流监视（AL表示现在V$minid7的瑜出电.流，不能设定」点.只JL按下^D~SPL)MNTR务坑能监幌表示；点亮所隹择即监视编号的内容（洋纸请参照32页｝正转/反转距瘴1用操作器怎亟运行时.设定电点完机技转方向『技下囚旧健可变更正反转方向A-TiEj打=哗7（反转）、按下〔DSPL〕在这些状态，切断电源,若再接通电源，将会从按各釉方式开始，监槐编号和硕期U01:频率疳今（FREF）U02；输出顿竿非。叮）U03=舫出电SfClOUT）U04；输出由一岳指令C1博也U05:直流电单恂；u崩:输入端子状?EUG7=蜘出叫子状密UOQ=故障记录《成新1个｝U010在这些状态，切断电源,若再接通电源，将会从按各釉方式开始，监槐编号和硕期U01:频率疳今（FREF）U02；输出顿竿非。叮）U03=舫出电SfClOUT）U04；输出由一岳指令C1博也U05:直流电单恂；u崩:输入端子状?EUG7=蜘出叫子状密UOQ=故障记录《成新1个｝U010:软件号（J015:受僵致据错误,按下①[）~fFREF|回到点亮

VSMiniJ7的试运行变频器在设定频率（速度）后运行。VSminiJ7的运行方法有以下3种：用操作器运行。（由旋钮设定和数字设定）用控制回路端子运行。用通信（数据总线通信）运行。（选配件）出厂设定为操作器方式，可用旋钮方便地使运行停止。请用操作器（有旋钮）试运行VSminiJ7。运行指令方法和频率指令方法，可以表7-3那样用参数个别地选择。表7-3运行指令及频率指令的选择名称参数运行指令选择n02=0操作器的，有效=1控制回路端子的运行、停止有效=2通信（MEMOBOS通信）有效频率指令选择n03=0操作器的旋钮有效=1频率指令1（参数n21）有效=2控制回路端子的电压指令（0-10V）有效=3.控制回路端子的电压指令（4-20mA）有效=4控制回路端子的电压指令（0-20mA