交流变频器FR-A500课程.ppt

1、,三 菱 变 频 调 速 器,交流变频器 FR-A500课程培训讲义,唯雅诺自动化：,FR-500系列,三 菱 变 频 调 速 器,培训课程主要内容,变频器的总体分类 变频器驱动电机的特性 三菱变频器的型号介绍 变频器的构成原理 INV的外观结构及接线 INV操作前的准备及基本操作 参数设定及实验操作 变频器的控制模式,1、变频器的总体分类,一、按变频器的原理分类 交交 变频器将频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源， 其主要优点是没有中间环节，变换率高。但其连续可调的频率范围 较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。,交直交 变频器先将频率固定的交流电整流后变成直流，在经过逆变电

2、路，把 直流电逆变成频率连续可调的三相交流电。由于把直流电逆变成交 流电较易控制，因此在频率的调节范围上就有明显优势。目前三菱 的变频器大都为这个类型的。 电压型整流后靠电容来滤波。现在使用的大都为电压型。 电流型整流后靠电感来滤波。 脉幅调制（PAM） 输出电压大小通过改变直流电压来实现。 脉宽调制（PWM）输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比 来实现。,1、变频器的总体分类,二、按变频器的用途分类专用变频器针对某一种（类）特定的控制对象而设计的，如风机、水泵用 变频器、电梯及起重机械用变频器、中频变频器等。 通用变频器是数量最多，应用最广泛的一种，也是我们讲解的主要品种。 而大容量变频器主

3、要用于冶金工业的一些低速场合。,1、变频器的总体分类,节能型变频器由于节能型变频器的负载主要是风机、泵、二次方率负载，对 调速性能的要求不高，因此控制方法比较单一，一般只有V/F控制， 但价格相对便宜些。 通用型变频器主要用在生产机械的调速上，对调速性能的要求（如调速范围， 调速后的动、静态特性等）往往较高，价格也较贵，它的控制方法 除了V/F控制，还使用了矢量控制技术。此外，高性能的变频器还 配备了各种控制功能如：PID调节、PLC控制、PG闭环速度控制等。,1、变频器的总体分类,一、异步电动机的结构定子：由定子铁心和三相绕组构成。转子：由转子铁心和转子绕组构成，是电动机输出机械能、带动 负

4、载旋转的部分。二、异步电动机的运行原理定子三相绕组接到三相交流电源上，会有三相对称电流流过， 电机内便形成圆形旋转磁场。若转子不转，转子绕组的鼠笼导条与旋 转磁密有相对运动，切割磁力线，导条中有感应电动势，由右手定则 可判断电流方向。导条在磁场中受电磁力作用，形成电磁转矩T，根 据左手定则判断T的方向，在此作用下，转子就“跟着”定子的旋转磁 场旋转起来了。,2、变频器驱动电机的特性,三、机械特性（教程P3）nf（T） 1、理想空载点（no）； 2、起动点：TS为起动转矩， 3、临界点：最大转矩Tk； 4、稳定工作点（Q）：电动机稳定运行在TTL；,2、变频器驱动电机的特性,四、电机转速及调速方

5、式 1、转速公式N（120 f ）*（1 S ）/ P变频调速 变极调速2、转差率公式（教程P3）S（同步转速 No转速 N ）/ 同步转速No * 100%,2、变频器驱动电机的特性,3、三菱变频器的型号介绍,一、型号命名 形式,F R - A 5 4 0（L) - 0.4 K - （CH）,二、变频器产品系列定位,3、三菱变频器的型号介绍,三、紧凑型，多功能的 FR-S500E 系列,3、三菱变频器的型号介绍,数字式旋钮，操作极其方便 紧凑型设计，节省安装空间 自动转矩提升，应用于负载不太重，启动性能要求不高的场合 独立RS-485通讯口 内置PID控制功能 15 段可变速选择,FR-S5

6、20E： 3相220V输入,0.4-3.7kW FR-S540E： 3相380V输入，0.4-3.7kW,FR-S520 S E : 单相220V输入,0.4-1.5kW,四、经济型、高性能、小功率 FR-E500 系列,3、三菱变频器的型号介绍,通用矢量控制，提升低速段输出转矩内置PID控制功能内置制动晶体管15 段可变速选择 内置RS485通信口，可加装通讯选件卡,FR-E520: 3相220V输入,0.4-7.5kW FR-E540： 3相380V输入，0.4-7.5kW,FR-E520 S : 单相220V输入,0.4-2.2kW,五、高性能、高功能 FR-A500(L) 系列,3、三

7、菱变频器的型号介绍,高性能及先进的功能先进磁通矢量控制功能低速时的转矩能力（0.5Hz，100）扩展能力强，可同时选用三个内置选件卡简单的操作及维护柔性PWM，实现更低噪音运行内置RS485通信口，可插扩展卡符合全世界标准PID等多种功能适合各种应用场合,FR-A500L : 75-375KW,六、风机、水泵用 FR-F500（L）系列,3、三菱变频器的型号介绍,使用方法和A540相同采用最适磁通控制方式，优化节能性能内置PID控制功能变频器/工频切换和多泵循环运行功能内置RS485通信口,FR-F540L : 75 - 530KW,FR-F540 : 0.75 - 55KW三相380V输入,

8、七、小功率风机用 FR-F500J 系列,3、三菱变频器的型号介绍,使用上类似S500系列 120% 60过载能力，额定电流同F500 标准带RS485口 三角波功能,FR-F540J: 0.415KW三相380V输入,轻负载用,3、三菱变频器的型号介绍,八、 F540和A540的异同,3、三菱变频器的型号介绍,八、 F540和A540的异同(续),九、多功能通用型FR-F700系列、高性能矢量型FR-A700系列,3、三菱变频器的型号介绍,变频器的基本构成 7 0 0 系 列,3、三菱变频器的型号介绍,FR-A700 & FR-F700 的公共特点 长寿命设计，寿命诊断功能 网络功能更加丰富

9、 支持CC-LINK通讯选件 RS-485通讯 支持各种主要的网络 操作简单，维护容易 带旋钮的操作面板、新型参数单元FR-PU07 冷却风扇易于更换 设置软件FR-Configurator 环境的适应性 满足全球各种标准,FR-A700 & FR-F700 用途及功能区别FR-F700 最适合风机、泵类负载 简单磁通矢量控制功能 多泵控制功能 节能专用功能 最佳励磁控制功能进一步改良FR-A700 实现最高水准的驱动性能 无传感器矢量控制 带编码器电机实现矢量控制 更加先进的电机自整定 内置PLC控制功能（专用型号:FR-A740-0.4K- C9 ）,3、三菱变频器的型号介绍,变频器回路的

10、构成（P17）通用变频器把工频电流（50HZ或60HZ）变换成各种频率的交 流电流，以实现电机的变速运行。变频器由主回路和控制回路构成。 主回路包括整流电路（工频电源的交流电变换成直流电且对直流电 进行平滑滤波）和逆变电路（交流电变换成各种频率的交流电）两 部分。控制回路完成对主电路的控制。,4、变频器的构成原理,4、变频器的构成原理,整流电路,4、变频器的构成原理,整流单元是由图中的6个二极管D1D6组成的三相全波整流桥，是变频器中用来产生直流电的变流器。当三相交流电源供电时，它们将工频380V的交流电整流成直流电。,中间直流回路,4、变频器的构成原理,电容平波回路 整流桥输出的整流电压是脉

11、动的直流电压（图1），利用左上图中的滤波电容C在电路中的储能作用，当电源电压增加时，电容把能量储存在电场中，当电源电压减少时，又把储藏的能量逐渐释放出来，从而减少输出电压中的脉动部分，对整流电压进行平滑滤波，使之成为平滑的DC电压（图2）。,输出电压（无平滑电容时） （图 1）,平滑DC电压 （图 2）,4、变频器的构成原理,中间直流回路,开启电流吸收回路当变频器接通时，由于滤波电容C很大，会有很大的开启电流流过并给滤波电容充电，该电流有可能烧坏整流二极管。如图所示，在整流桥的输出端与滤波电容间加装了由一个限流电抗器（吸收电阻R）和继电器组成的限流回路。在接通电源的瞬间，R串入电路用来吸收开启

12、电流的峰值，当充电到一定的程度后，R由继电器触点短接，以避免引起附加损耗等。,4、变频器的构成原理,中间直流回路,制动回路变频调速在降速时处于再生制动状态，电动机回馈的能量到达直流回路，会使P、N两端的电压上升，这是很危险的，需要将这部分能量消耗掉。电路中制动电阻RB就是用于消耗这部分能量的。制动单元由大功率晶体管VB及采样、比较和驱动电路组成，其功能是为放电电流流过RB提供通路。在小于7.5kw的变频器中有内部制动单元。P-P1间和PX-PR间为短路片，需外接制动电阻及制动单元时要拆去之间的短路片。,逆变回路,4、变频器的构成原理,逆变桥 逆变器是把直流电变换成交流电的装置。用六个晶体管代替

13、开关构成的电路，该电路连上三相电机，晶体管的交替通断电使电机运转，通过改变通断周期，可以得到要求的供电频率；通过改变晶体管接通顺序，可以改变电机的旋转方向。,晶体管单相导通，并联二极管为再生电流及能量返回直流提供通路,一、外观和结构,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图（P9）,二、端子接线图（P10）(1)主回路端子说明,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,二、端子接线图,5、INV的外观结构及接线,5、INV的外观结构及接线,二、端子接线图,二、端子接线图（P11）,5、INV

14、的外观结构及接线,6、INV操作前的准备及基本操作,一、操作前的准备装置和部件（ P37）变频器能用“外部操作模式”、“PU操作模式”、“组合操作模式” 和“通讯操作模式”。 1、外部操作模式（出厂设定）连接到端子板的外部操作信号（频率设定电位器，启动开关等） 控制变频器的运行。接通电源，STF/STR置ON，则开始运行。 2、PU操作模式通过操作面板（FR-PU04/FR-DU04）按键操作，不需外接信号。 3、外部/PU组合操作模式Pr.79运行模式选择需设定。 4、通讯操作模式通过RS-485通讯电缆将个人计算机连接PU接口进行通讯操作。,二、操作面板（FR-DU04）（P39）,6、I

15、NV操作前的准备及基本操作,三、操作流程（P40）按MODE键，可以改变监视显示的模式，分别以上图顺序（监 视模式频率设定模式参数设定模式运行模式帮助模式）依 次循环显示。,6、INV操作前的准备及基本操作,三、操作流程参数设定模式,6、INV操作前的准备及基本操作,注：参数设定时要在PU运行模式下，Pr.79设为0或4,三、操作流程操作模式切换,6、INV操作前的准备及基本操作,在操作流程中的“操作模式”状态下，可以通过上下键在“外部操作、PU操作、JOG操作”中直接切换，更改模式。除此之外，还可以通过Pr.79的设定更改，具体在之后的参数介绍中说明。,三、操作流程拷贝模式 （仅限FR-A5

16、00系列）,6、INV操作前的准备及基本操作,从源变频器读取参数值，连接操作面板到目标变频器并写入参数值。,三、操作流程报警纪录,6、INV操作前的准备及基本操作,四、外部操作模式（1）上电，确认操作模式中显示“EXT”,6、INV操作前的准备及基本操作,（2）将启动开关(STF或STR）处于ON，相对运转状态的FWD和REV闪烁。,（3）旋转频率电位器到满 刻度，加速到恒速运行,（4）逆时针旋转电位器到底，减速运行到电机停止，频率显示0.00Hz,（5）断开启动开关，停止,五、PU操作模式 （1）上电，确认操作模式中显示“PU”； （2）在操作流程中的“频率设定模式”下设定运行频率； （3）

17、按操作面板上的 或 键，给定启动信号； （4）电机启动，操作面板上自动变为监视模式，显示输出频率； （5）按 键 ，停止。,6、INV操作前的准备及基本操作,一、参数表详见P49：参数表二、参数说明 1、输出频率范围：Pr.1，Pr.2，Pr.18（ P55）Pr.1：上限频率； Pr.2：下限频率；Pr.18：高速上限频率；可将输出频率上限和下限进行钳位，如设定频率高于（低于） Pr.1（Pr.2）的设定值，则将输出频率钳位在上限（下限）频率。在120Hz以上运行时，Pr.18若设定，则Pr.1自动变为Pr.18的设 定值。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 2、加减速时间: Pr.7

18、,Pr.8 ,Pr.20, Pr.21 ,Pr.44 ,Pr.45 ,Pr.110 ,Pr.111（P58） 例： 设定Pr.7=5s，当f1=50Hz及f2=20Hz时，加速时间为多少？,7、参数设定及实验操作,5s,2s,t1=5s，t2=2s .,注意： Pr.7所设定的是从0Hz加速到Pr.20所设定频率的加速时间。 Pr.20：加/减速基准频率（出厂设定50Hz）； Pr.44 ,Pr.45：第二功能（RT信号ON有效） Pr.110 ,Pr.111：第三功能（X9信号ON有效）,二、参数说明 3、直流制动：Pr.10 ，Pr.11，Pr.12（P60）利用设定停止时的直流制动电压，

19、动作时间和开始动作的频率，可调 整定位运行等等的停止精度或直流制动的运行时间，使之适合负荷的要求。Pr.10：直流制动动作频率； Pr.11：直流制动动作时间；Pr.12：直流制动电压；在减速过程中，当运行频率达到参数 Pr.10设定的动作开始频率时，加直流电 压快速制动。通以直流电压制动的时间 长短由Pr.11设定 ，Pr.12则设定电源电 压的百分数作为给定的直流制动电压。,7、参数设定及实验操作,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 4、启动频率：Pr.13 （P61）；点动频率：Pr.15 ，Pr.16 （P62）Pr.13设定在启动信号ON时的开始频率。点动运行：（1）在FR-DU0

20、4/PU04面板上，在操作流程中的“操作模式”状态 下，选择“JOG”，称为PU点动运行。按住 / ，则以Pr.15设 定值运行，松开则停止； （2）外部操作模式时，通过输入端子功能选择，“JOG”信号ON， 选择外部点动，以Pr.15设定值运行。 例：设定频率 Pr.13 ？Pr.15 Pr.13 ？运行情况如何？,不运转。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 5、频率跳变：Pr.31 Pr.36（P68）用于防止机械系统固有频率产生的共振，通过设定最多三个区域， 使其跳过共振发生的频率点。 注：1A、2A或3A的设定值为跳变点，用这个频率运行。,（1）令Pr.31=30Hz，Pr.32=

21、35Hz，Pr.31为 频率跳变1A点，因此以Pr.31的设定值运行， 实际运行在30Hz； （2）令Pr.31=35Hz，Pr.32=30Hz，同样的， 以Pr.31的设定值运行，实际运行在35Hz。,例：共振频率区域为30Hz35Hz，当f(设定频率)=32Hz时，会怎样运行？,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 6、参数写入禁止选择：Pr.77（P89）；逆转防止选择：Pr.78（P90）Pr.77 用于防止参数值被意外改写，在现场使用时，常需要设定 以避免现场操作人员的误设定。当Pr.77=1时，除了Pr.75、Pr.77 和 Pr.79 以外都不可以写入，同时Pr clear,Al

22、l clear和User clear被禁止。Pr.78防止由于启动信号的误动作而产生的逆转事故。*在外部运行时，用PU的STOP键停止时会有何情况产生?以STOP键使电机停止时，操作面板上显示“PS”，但没有报警 输出。需要断电复位，否则不能运行变频器。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 7、操作模式选择：Pr.79（P91）Pr.79出厂设定为0，表示可以在操作流程中的“操作模式”状态下 选择操作模式。当Pr.79=1或2时，则操作模式不能在流程中切换了。Pr.79=3或4时，选择组合操作模式，运行频率和启动信号分别从 PU面板和外部输入信号给定。 Pr.79=3：运行频率从PU设定；启

23、动信号外部输入信号； Pr.79=4：运行频率外部输入信号；启动信号从PU输入 / 。Pr.79=5时，选择了程序运行功能，相关参数为Pr.200至Pr.231，之 后会详细介绍。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 8、停止选择：Pr.250（P140）当启动信号变为OFF时，选择停机的方式（减速停止或惯性停止）. （1）Pr.250=9999时； （2）Pr.250=9999以外的值；经过设定值后，输出停止。,启动信号,启动信号OFF，经过Pr.250 设定的时间后输出停止。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 9、多段速运行：Pr.4Pr.6，Pr.24Pr.27，Pr.232Pr.

24、239（P57）用参数将多种运行速度预先设定，用输入端子进行转换。多段速 运行操作只能在外部操作模式或是组合操作模式中有效。Pr.4Pr.6：高中低速的设定；Pr.24Pr.27：4至7段速设定；,根据右图所示，通过RH、RM、 RL三个控制回路输入端子ON/OFF 信号的排列组合，可以在1至7段速 之间进行切换。例：速度4对应011，即RM、 RL端子置ON时，运行于Pr.24所 设定的频率。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 9、多段速运行（续）：Pr.232Pr.239：8至15段速设定。,例：速度13对应1011，即RH、RL、 REX端子置ON时，运行于Pr.237所设 定的频率

25、。,如右图所示，8至15段速的切换需 通过RH、RM、RL、REX四个输入 端子ON/OFF信号的排列组合来实现。 控制回路的输入端子中并没有REX信 号端子，因此需用Pr.180到Pr.186中 的任一个参数用于 REX 信号的输入 （详见P131）。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 9、多段速运行（续）：Pr.24Pr.27 及Pr.232Pr.239出厂设定为9999时，4至15段速 不生效，只处于3速设定的场合。外部运行模式下，当模拟量输入及 多段速同时给定时，多段速设定频率优先；当2速以上同时被选择时， 低速信号的设定频率优先；当点动信号及多段速信号同时置ON时， 运行于点动运

26、行频率。由此可见，点动信号优先级最高，其次为多 段速，最后为模拟量信号。Pr.24Pr.27 及Pr.232Pr.239被设定后，多段速间的选择就没 有优先等级问题了。借助于点动频率Pr.15、上限频率Pr.1、下限频率Pr.2 ，最多可 以设定18种速度。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 10、程序运行功能：Pr.200Pr.231（P135） 设定 Pr.79=5 时，处于程序运行状态，相关参数有效。在程序运行时，按照预设定的时钟，运行频率和旋转方向，在 内部定时器的控制下自动执行运行操作。Pr.201Pr.230每10个点为一组，可分为三组。每个参数下需设 定三个数据才算完成设定。

27、输入信号：（1）组信号：RH（组1）、RM（组2）、RL（组3）；（2）预定程序运行开始信号：STF； （3）定时器复位信号：STR；输出信号：时间到达信号：SU。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 10、程序运行功能（续）：例：根据右图所示运行曲 线，设定相关参数，实现程序 运行。,Pr.79=5； Pr.200=2（监视基准时间）； Pr.201=1，20，0； Pr.202=2，40，0.10； Pr.203=0， 0，0.20； Pr.204=1，40，0.30；Pr.205=2，20，0.40； Pr.206=1，20，0.50；Pr.207=1，40，1.00； Pr.208=

28、2，20，1.10；Pr.209=0， 0，1.20；,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 10、程序运行功能（续）：当两个或者更多的组信号同时被选择时，按组1、组2、组3的顺 序依次运行。为了重复运行同一组，如图使用到时 信号复位定时器。因此，需在端子间短接 两根线：SU-STR、SD-SE；此外，还需 设定Pr76=3（P88）。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 11、显示计（频率计）校正：Pr.900，Pr.901（P153）Pr.900：FM端子校正； Pr.901：AM端子校正；用操作面板，可以校正连接到 FM端子上的仪表到满刻度。Pr.55：频率监视基准，用于设 定FM端子

29、输出频率的比率,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 12、频率设定电压（电流）偏置和增益：Pr.902 Pr.905 （P155）可以任意设定模拟量频率给定信号（DC 0至5V，0至10V或4至 20mA）所对应的输出频率的大小。每个相关参数设定时需同 时设定两个值：偏置（增益） 频率及所对应的模拟量电压 （电流）值。需要注意的是， 模拟量电压（电流）值要以百 分数的形式设定。如：5V即对 应设定100%。,7、参数设定及实验操作,二、参数说明 12、频率设定电压（电流）偏置和增益（续）：例：根据下图所示，分别设定相关参数，调节对应的输入信号 到输出频率间的关系。,8、变频器的控制模式,一、

30、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化 1、异步电动机的等效电路（P10）R1定子电阻；R2转子等效电阻；Xm励磁电感；X1定子漏感；X2转子等效漏感；Rm铁心漏电阻；RL机械负载的等效电阻；,8、变频器的控制模式,一、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化 2、变频也需变压E14.44 kN1 N1 f1 MkN1与绕组结构有关的常数；N1每相定子绕组的匝数；因此， 4.44 kN1 N1为常数，即可得出E1 f1M。若保持E1不变，当从额定频率 fN 向下调频时，M将增加，即： f1 M由于额定工作时，电动机的磁通已接近饱和，M的继续增大，将 会使电动机铁心出现深度饱和，这将使励磁电流急剧

31、升高，导致定子 电流和定子铁心损耗急剧增加，使电机工作不正常。因此，单纯调节频率的办法是行不通的。,8、变频器的控制模式,一、为何变频器输出电压随电机转速变化而变化 3、E1 / f1常数 由右图的“铁的磁化特性曲线”可知， Q点磁通密度B已经达到最大值Bm了， 磁场强度H若再增加，使Bm深度饱和， 就会引起电机电流及温度上升，长时间 就会烧坏电机。取Q点Bm最大，MBmS，得 出M为最大值保持不变，Tk M，得 到Tk最大。由此得出，E1 / f1K，这是变频器理 论中一基本模式。,8、变频器的控制模式,二、V/F控制模式 1、U1 / f1常数 由于E1是感应电动势，无法直接进行检测和控制

32、，而U1是外部 输入量，容易控制，因此，我们近似U1E1，得出：U1 / f1常数；2、什么是转矩提升这样的近似是以忽略电动机定子绕组阻抗压降U为代价，阻抗 产生的电压降减少了电机的输出扭矩。在低电压的低频率区，要对 U电压进行加大补偿，以补偿输出扭矩的不足。,8、变频器的控制模式,二、V/F控制模式 3、转矩提升的设定：Pr.0 （P54）通过提高U / f 比，即提高U1的值， 来补偿f1下调时引起的Tk的下降。Pr.0用于设定补偿的电压值，以 百分比的形式给定。 例：实验验证V/F控制模式。通过实验，可以验证，变频器完全 遵循右图所示曲线运行，即：Pr.00，Pr.19380（220），

33、f50时，U380（220）。,8、变频器的控制模式,三、矢量控制模式 1、先进磁通矢量控制低频时，U / f 比过大，电压补偿过多，会使励磁电流增大，M 增大，引起电动机铁心饱和，严重时会引起变频器因过流而跳闸， 因此U / f 比决不可盲目取大。然而，在负载变化较大的系统中，负载变动，阻抗压降也就变 动，而V / f 模式下， U / f 比设定后是不能随负载而变的，因此就会 出现补偿不足与补偿过分的情况。先进磁通矢量控制提供了自动转矩补偿功能，通过自学习过程 计算电机常数，根据负载变化来适时调整变频器的输出。,三、矢量控制模式 2、参数设定相关参数： Pr.71，Pr.80Pr.84，Pr.90 Pr.96 Pr.71 （P97）：适用电机，设定值在3、13、23中选一；Pr.80 （P94）：电机容量；Pr.81 （P94）：电机级数；以上三个参数任一不设，即处于V/F控制模式下。Pr.96 （P97）：自动调整设定/状态。 3、调整执行监视离线调整状态，详见P98。,8、变频器的控制模式,交流变频器FR-A500课程 培训结束,谢谢,