电力电子与变频技术 第2版 课件项目五 变频器产品与性能

项目五

变频器产品与性能本项目旨在介绍通用变频器的基本结构，变频器的参数和控制方式，掌握通用变频器的安装，选用和维护方法。任务一、了解变频器产品一、教学目标：1.了解变频器的分类与特点。2.了解变频调速系统的基本结构。3.了解变频器的典型产品与选用二、工作任务：1.了解变频器的分类与特点2.了解变频调速系统的基本结构3．熟悉变频器的典型产品与选用1.变频器的分类与特点（1）按变换的环节分类。

1）交-交变频器。交-交变频器是将工频交流直接变换成频率电压可调的交流（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。2）交-直-交变频器。交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用型变频器。（2）按直流电源性质分类。1）电流源型变频器。

2）电压源型变频器。

3）电压源型变频器和电流源型变频器的特点（3）根据电压的调制方式分类1）脉宽调制（SPWM）变频器。脉宽调制变频器电压的大小是通过调节脉冲占空比来实现的，中、小容量的通用变频器几乎全都采用此类变频器。2）脉幅调制（PAM)变频器。脉幅调制变频器电压的大小是通过调节直流电压幅值来实现的。（4）根据输入电源的相数分类1）三进三出变频器。三进三出变频器的输入侧和输出侧都是三相交流电。绝大多数变频器都属此类。2）进三出变频器。单进三出变频器的输入侧为单相交流电，输出侧是三相交流电。家用电器里的变频器均属此类，通常容量较小。2.变频调速系统的调速原理和基本基本结构（1）变频调速原理电机磁场的转速称为同步转速，用表示：转差率

转子转速（2）变频调速系统的构成一个变频调速系统主要由静止式变频装置、交流电机和控制电路三大部分组成，

按照不同的控制方式，它又可分成以下三种方式：四、实践指导：1.康沃KVFC+-P系列变频器该变频器的主要特点：380V～460V，可设置电压/频率曲线可选择转矩补偿具有自动节能功能多种失速补偿形式，内置PI控制功能自动调整载波频率瞬时掉电重启功能2.西门子MicroMaster430标准变频器变频器的主要特点：380V～480V±10%，三相，交流；牢固的EMC（电磁兼容）设计；控制信号的快速响应；3.富士PRENIC-VP系列变频器该系列变频器的特点：节省空间、操作简便、机型丰富、全球对应等；充分发挥风机、水泵二次方递减转矩负载特性、节能、省力；充分挖掘系统应变能力、满足整体成本下降需要，有利于节能；4.艾默生EV2000系列高性能变频器该系列变频器采用先进的工艺、模块化设计，使得变频器的维护更加方便。中英文液晶操作面板，更加符合中国人的操作习惯。主控板采用表面贴装工艺，外层涂覆三防漆，防尘、防潮、防霉。采用TI公司最新电机控制专用高速数字信号处理器，高效完成电机实时控制算法，主回路链接采用镀镍铜排，防锈蚀。主回路采用最新的智能功率（IPM）模块，集驱动、保护和功率变换于一体，大大提高整机可靠性。广泛用于石油、机械制造、矿业、水处理/环保等行业5.三菱变频器700系列变频器(1)FR-D700系列三菱变频器FR-D700系列变频器是紧凑型多功能变频器，该变频器具有如下特点：1)功率范围：0.4～7.5KW；2)通用磁通矢量控制，1Hz时150%转矩输出；3)采用长寿命元器件；4)内置Modbus-RTU协议；5)内置制动晶体管；6)扩充PID，三角波功能；7)带安全停止功能。(2)FR-E700系列三菱变频器(2)FR-E700系列三菱变频器FR-E700系列变频器是经济型高性能变频器。该系列变频器具有如下功能特点：1）功率范围：0.1～15KW；2）先进磁通矢量控制，0.5Hz时200%转矩输出；3）扩充PID，柔性PWM；4）内置Modbus-RTU协议；5）停止精度提高；6）加选件卡FR-A7NC，可以支持CC-Link通讯；7）加选件卡FR-A7NL，可以支持LONWORKS通讯；8）加选件卡FR-A7ND，可以支持DeveiceNet通讯；9）加选件卡FR-A7NP，可以支持Profibus-DP通讯。任务二、熟悉三菱500系列变频器一、教学目标：1.了解三菱500系列变频器的结构和外观2.了解A500系列三菱变频器的端子的功能3.了解A500系列变频器的规格型号和常用功能二、工作任务：1.认识三菱变频器的外形结构2.掌握三菱变频器的面板和盖板的拆装方法3.认识三菱变频器的主控端子4.了解变频器操作面板各按键的意义三、相关知识：1.三菱A500变频器的外观结构在交流调速系统中，变频器的作用是将频率固定（通常为工频50Hz)的交流电(三相的或单相的）变换成频率连续可调（多数为0〜400Hz)的三相交流电。变频器的输入端（R、S、T)接至频率固定的三相交流电源，输出端(U、V、W)输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。根据其功率的大小，从外形上看有盒式结构（0.75〜37kW)和柜式结构（45〜1500kW)两种。下图为FR-A540三菱变频器的基本接线图。a)盒式结构b)柜式结构2.三菱A500系列变频器主电路端子2.三菱A500系列变频器主电路端子

图5-11FR-A540变频器主电路接线端子(1)主电路输入端子（R、S、T）主电路输入端子在变频器的主端子排上的符号为“R、S、T”，它们是变频器的受电端，使用该端子时要注意以下几个方面：链接电源时应该注意交流电源的等级，但是链接时可以不考虑电源相序。2)不要将三相变频器的输入端子（R、S、T）连接到单相电源。（2）主电路输出端子（U、V、W）主电路输出端子在变频器的主端子排上的符号为“U、V、W”，它们是变频器负载的接入端，使用此端子使应该注意以下几个方面：

1）为确保安全运行，变频器必须可靠接地。2）变频器的输出端子不要连接到单相电源上，不允许连接到电力电容上。（3）控制回路电源端子R1、S1与交流电源端子R、S链接，在保持异常显示和异常输出时或者当使用高功率因数转换器时，拆下R-R1和S-S1之间的短路片，通过该端子接入外部电源。（4）外部制动电阻端子P、PR额定容量比较小的变频器有内装的制动单元和制动电阻，故才有PR端子。如果内装的制动电阻的容量不够，则需要拆开PR与PX之间的端接片，将较大容量的外部制动电阻选件连接至P和PR之间。（5）制动单元和制动电阻端子P、N大功率的变频器没有内装制动电阻。为了增加制动能力,必须外接制动单元选件。制动单元接于P和N端，制动电阻接于P和PR端,动单元与制动电阻间，若采用双绞线，其间距应小于10m。（6）接地端子E

3.三菱A500系列变频器的控制电路端子图5-13控制回路端子图频率输入端子①端子10E、10、2、5、1、4：属于频率输入端子，但是各端子的作用不完全相同，常用的是10、2、5三个端子，一般情况在这三个端子上外接电位计，10端为正电源端+10V，2为中间滑动端子，2为电压设定或者电流设定的公共端，外接电位计给定频率的电路图如图5-14所示。

图5-14外接频率给定的电路图②端子1：辅助频率设定信号端子，输入0～±5VDC或者0～±10VDC时，端子2或者4的频率设定信号与该端子信号相加。用参数单元进行输入0～±5VDC或者0～±10VDC的切换。输入阻抗10

允许电压±20VDC。

③端子4：电流输入信号端子，输入电流为DC4～20mA，20mA为最大的输出频率，输入、输出成比例，只在AU端子信号处于ON时，该输入端子才有效，输入阻抗约250该端子允许的最大电流为30mA。④端子10E：电压输入端子，输入电压为10VDC，允许负荷电流为10mA。2）常用起动信号输入端子①端子SD：公共端，它是所有开关量输入信号的参考点。②端子STF、STR：输入正反转运行信号。当STF-SD闭合时，为正转命令；当STR-SD闭合时，为反转命令，STF-SD和STR-SD同时闭合时，则减速停止。③端子STOP：起动自保持选择端子，当STOP处于ON时，可以选择起动信号自保持。④端子RH、RM、RL：多段速度选择端子，用这三个端子的组合可以选择多种不同速度。3）报警输出端子端子A、B、C为报警输出端子，当变频器因保护功能动作时，这三个接点的连接关系发生转换，异常时，B-C不导通，正常时B-C间导通。

4.三菱A500系列变频器面板面板上的各部分名称及功能简介如下：（1）Hz-显示运行频率，A-显示运行时的电流值，V—显示运行时电压值。（2）LED数字监视器正常模式时，显示当前的频率值、电流值、电压值、转速值等。当变频器保护动作停止运行时，显示故障报警代码。图5-15三菱FR-A540型变频器面板（3）∧、∨-用于增加和减少数据。（4）SET-用于在功能预置模式下，用于“读出”或“写入”数据码。（5）MODE-用于更改工作模式，如运行模式、功能预置模式等。（6）FWD-正转运行操作信号，REV-反转运行操作信号。（7）RESET-复位键，用于故障跳闸后，使变频器恢复为正常状态。（8)STOP-运行停止键。四、实践指导：

1.变频器外形结构的认识（2）三菱A540系列变频器的规格 （1）认识A540型变频器的铭牌表5-3列出了FR-A540型400V系列的变频器的规格。表5-3400V系列的FR-A540型变频器的规格数据表

2.FR-A540型变频器的面板简单拆装（1）前盖板的拆卸（2）前盖板的安装（3）变频器操作面板的拆卸与安装。1）操作面板的拆卸与安装拆装的操作方法是：一边按着操作面板的上部一边拉向身前，便可以将其拆下，安装时，垂直插入并牢固装上。（4）连接电缆的安装连接电缆的安装示意图，具体操作如下：首先拆去操作面板，拆下连接标准插座转换接口，将电缆的一端牢固插入机身的插座上，将另一端插到PU上。

3.熟悉三菱变频器操作面板（1）操作面板的示意图如图所示。（2）面板上各按键的功能表5-4中列出了面板上各功能键的含义。按键名称功能[MODE]键选择操作模式或设定模式功能键[SET]键确定频率和参数的设定，当按住大于1.5S时为写入功能[FWD]键正传启动键[REV]键反转启动键[增/减]键用于连续增、减数字，改变频率或设定参数值[STOP/RESET]键停止复位键表5-4操作面板上各按键的功能表（3）操作面板显示状态操作面板的现实状态说明见表5-5显示说明Hz监视频率时指示A监视电流时指示V监视电压时指示MON监视状态时指示PUPU操作时指示EXT外部操作时指示FWD正转时闪烁REV反转时闪烁表5-5操作面板显示状态说明表

4.变频器主回路接线端子介绍(1)电源及电机接线的压着端子，请使用带有绝缘管的端子。(2)当接线时剪开布线挡板上的保护衬套(22K以下的)。(3)电源一定不能接到变频器输出端上(U,V,W),否则将损坏变频器。(4)接线后，零碎线头必须清除干净，零碎线头可能造成异常，失灵和故障，、必须始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时，请注意不要使碎片粉末