变频器原理第5章

变频器原理与应用第5章变频器的参数设置及功能选择教学重点变频器参数的选择。变频器的参数设置的方法。教学难点变频器的多段速度控制。变频器运行时，如果操作和参数设置不当，会出现工作不正常的现象。变频器在控制具体的生产设备时，需根据该设备的特性与要求，预先进行一系列的参数设置和功能的设定(如基本频率、最高频率、升降速时间等)，这称为预置设定，简称为预置。功能预置主要通过以下两种方法设定：（1）手动设定也叫模拟设定，是通过电位器和多极开关设定。（2）程序设定也叫数字设定，是通过编程的方式设定。5.1.1变频器的操作面板1.艾默生TD100型通用变频器的操作面板艾默生TD100型通用变频器的操作面板如图5-1所示。5.1变频器的参数设置图5-1艾默生TD100型通用变频器的操作面板艾默生TD100型通用变频器操作面板上的功能显示和功能键含义分别见表5-1和表5-2。表5-1艾默生TD100型通用变频器操作面板的功能显示表显示说明Hz显示频率时亮A显示电流时亮V显示电压时亮RUN运行时亮设定频率时亮表5-2艾默生TD100型通用变频器操作面板的功能键含义按键名称功能PRG编程键停机状态、运行状态和编程状态的切换SHIFT移位键在运行状态下，可选择显示参数；在设定数据时，可以选择设定数据的修改位RUN运行键在面板操作方式下，用于运行操作▲UP递增键数据或功能码的递增▼DOWN递减键数据或功能码的递减FUNC/DATA功能/数据键选择数据监视模式和数据写入确认STOP/RESET停止/复位键运行状态时，按此键可用于停止运行操作，结束故障报警状态，也可用于复位操作2.三菱FRDU04型变频器的操作面板三菱FRDU04型变频器的操作面板如图5-2所示。图5-2三菱FRDU04型通用变频器的操作面板三菱FRDU04型变频器操作面板上的功能显示和功能键含义分别见表5-3和表5-4。表5-3三菱FRDU04型变频器操作面板的功能显示表显示说明Hz显示频率时亮A显示电流时亮V显示电压时亮MON监视显示模式时亮EXT外部操作模式时亮PUPU操作模式时亮REV反转时闪烁FWD正转时闪烁表5-4三菱FRDU04型变频器操作面板的功能键含义按键名称说明MODE模式键可用于选择操作模式或设定模式SET设置键用于确定频率和参数的设定▲UP/▼DOWN增/递键用于连续增加或降低运行频率。按下增/递键可改变频率。在设定模式中按下增/递键，则可连续设定参数REV反转键用于给出反转指令FWD正转键用于给出正转指令STOP/RESET停止/复位键STOP键用于停止运行。RESET键用于保护功能动作输出停止时复位变频器（用于主要故障）5.1.2变频器的面板功能键的操作变频器的操作面板上包含功能显示和功能键。1.功能显示和功能键1）功能显示控制面板显示控制面板提供各种显示数据，分为两种：LED数码显示屏显示无单位的数字量和简单的英文代码；液晶显示屏显示数字和文字。显示屏显示的数据类型有运行数据、功能参数码、指示数据三种。2）变频器上面板操作键的功能变频器运行时按键的操作，是变频器控制最基本的控制通道，由以上两种操作面板可以看到，不同的变频器虽然功能键表示方法不同，键盘配置及各键的名称差异很大，但含义基本相同，都具有基本功能键，归纳起来大致有如下几种：（1）模式转换键用来更改工作模式，主要有显示模式、运行模式及程序设定模式等，常用的符号有MODE、PRG等。（2）增/减键用于改变数据，常用的符号有▲(有的标注为∧或↑)和▼（有的标注为∨或↓），有的变频器还配置了横向移位键(有的标注为＞＞)，用以加速数据的更改或找出预置的功能码。（3）读出/写入键在程序设定模式下，用于读出和写入数据码，对于这两种功能，有的变频器由同一键来完成，有的则用不同的键来完成，常见的符号有SET、READ、WRT、DATA、ENTER等。（4）运行操作键在键盘运行模式下，用来进行“运行”、“停止”等操作，主要有RUN(运行)、FWD(正转)、REV(反转)、STOP(停止)等。（5）复位键用于故障跳闸后，使变频器恢复正常状态，键的符号是RESET或简写为RST。（6）数字键在设定数字码时，可直接键入所需数据，有的变频器配置了“0～9”和小数点“．”等数字键。变频器的面板操作及功能设置是变频器运行前必须进行的工作，控制功能的实现必须通过对面板各功能键的操作来实现，以施耐德Altivar31型变频器、富士FRN-G9S/P9S型变频器为例，来说明变频器的操作方法和功能设置。2.功能键的操作不同变频器键盘的显示及功能键的操作稍微有差别，但显示内容的含义大部分相同。1）施耐德Altivar31型变频器的操作面板施耐德Altivar31型变频器的面板外形，如图5-3所示图5-3施耐德Altivar31型变频器的面板外形图5-4施耐德Altivar31型变频器的面板功能和显示图图5-5施耐德Altivar31型变频器的菜单访问施耐德Altivar31变频器参数的设定是通过对以下菜单的访问来实现的：设置菜单SEt、电动机控制菜单drC、输入／输出菜单I／O、控制菜单CtL、功能菜单FUn、故障菜单FLt、通信菜单COM、监测菜单SUP。施耐德Altivar31型变频器菜单参数的设置方法。存储选定项要按ENT键，存储后显示器闪烁，如图5-6所示。图5-6施耐德Altivar31变频器SET、ESC键的操作如果在改动了任何参数之后，可以按▲退出或按▼访问其他菜单，如果误操作，同时访问了其他菜单或重新启动了系统，就自动进入菜单中的第一个参数，如图5-7所示。图5-7施耐德Altivar31变频器、功能施耐德Altivar31型变频器键盘各菜单的设置方法如下：（1）设置菜单SEt，如图5-8所示。调整参数可在变频器运行或停车时进行。图5-8设置菜单SET（2）设置电动机控制菜单drC，如图5-9所示。在可为电动机加电的RUN出现例外时，参数可在停车模式且无运行命令的情况下被修改。在可选的远程终端，此菜单可通过位置上的开关进行访问。图5-9设置电动机控制菜单drC（3）设置I/O菜单drC，如图5-10所示。参数仅可在停车模式且无运行命令的情况下才能被修改。在可选的远程终端，此菜单可通过位置上的开关进行访问。图5-10I/O菜单的设置（4）设置控制菜单CtL，如图5-11所示。参数仅可在停车模式且无运行命令的情况下才能被修改。在可选的远程终端，此菜单可通过位置上的开关进行访问。图5-11控制菜单CtL的设置（5）设置应用功能菜单FUn，如图5-12所示。参数仅可在停车模式且无运行命令的情况下才能被修改。在可选的远程终端，此菜单可通过位置上的开关进行访问。图5-12功能菜单FUn的设置（6）设置故障菜单FLt如图5-13所示。参数仅可在停车模式且无运行命令的情况下才能被修改。在可选的远程终端，此菜单可通过位置上的开关进行访问。图5-13故障菜单FLt的设置（7）设置通信菜单COM如图5-14所示。图5-14通信菜单COM的设置（8）设置监测显示菜单SUP如图5-15所示。图5-15监测显示菜单SUP的设置2）富士FRN-G9S/P9S变频器的操作面板富士FRN-G9S/P9S系列变频器的面板，如图5-16所示。图5-16富士FRN-G9S/P9S系列变频器的面板富士FRN-G9S/P9S系列变频器键盘上各键的名称及功能见表5-6。表5-6富士FRN-G9S/P9S系列变频器键盘上各键的名称及功能按键名称功能PRG编程键正常模式或编程设定模式的选择键∧∨增/减键设定数据时，∧键增加设定值，∨键减少设定值正常模式时，∧键增加频率设定值，∨键减少频率设定值RUN运行键启动变频器运行(仅在选择键盘面板操作时有效)移位键正常模式时，不管停止还是运行状态，用于切换数字监视器或图形监视器的显示内容(如频率、电流、电压等编程设定模式时，用于移动数据设定值的位选择功能码时，也用于移动数据设定值的位RESET复位键报警停止状态复位到正常模式；编程设定模式时，使从数据更新模式转为功能选择模式，取消设定数据写入FUNCDATA功能/数据键用于各功能数据的读出和写入用于存入改变后的设定频率值STOP停止键停止变频器运行(仅在选择键盘面板操作时有效)富士FRN-G9S/P9S系列变频器程序设定的一般步骤如下：（1）按模式转换键(MODE或PRG)，使变频器处于程序设定状态。（2）按数字键或数字增减键(∧、∨；＞＞)，找出需预置的功能码。（3）按读出键或设定键(READ或SET)，读出该功能中原有的数据码。（4）如需修改，则按数字键或数字增减键来修改数据码。（5）按写入键或设定键(WRT或SET)，将修改后的数据码写入存储器中。（6）判断预置是否结束，如未结束则转入第二步继续预置其他功能，如已结束则按模式转换键，使变频器进入运行状态。图5-17FRN-G9S/P9S变频器程序图5-18图5-17的程序设定流程图的文字说明设定流程图5.2变频器参数的选择变频器的参数选择在调试过程中是十分重要的。如果参数设定不当，不但不能满足生产的需要，导致启动、制动的失败，还会造成工作时经常跳闸，更为严重的是会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。变频器的品种不同，参数量亦不同。5.2.1FRN-G9S/P9S系列变频器常用参数及其设置程序设定是通过编写程序的方法，按照一定的步骤，对变频器进行启动或运行功能进行预置，如设定启动时间、停止时间等。每个生产厂家都对变频器的各种功能进行了编码，这些编码称为功能码，如01代码表示操作方法这项功能、02表示最高频率这项功能等，所需设定的数据或代码称为数据码，如最高频率为50Hz、升速时间为15s等，不同的变频器，各功能码的编制方法不一样，FRN-G9S/P9S系列变频器的部分功能码参见教材表5-6。5.2.2变频器功能参数的选择1.U/f类型的选择U/f类型的选择包括最高频率、基本频率和转矩类型等。电动机在一定的场合应用时，其转速应该在一定的范围，超出此范围会造成事故或损失。为了避免由于错误操作造成电动机的转速超出应用范围，变频器具有设置上限频率fH和下限频率fL的功能。1）最高频率fmax最高频率fmax是变频器—电动机系统可以运行的最高频率。fmax、fb与电压的关系如图所示。fmax、fb与电压的关系2）基本频率fb基本频率fb（简称为基频）是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压设定。变频器的基频参数如图5-19所示。图5-19变频器基频参数从图中我们看出，基频线左侧，属于基频以下的频率；基频线右侧，属于基频以上的频率。在基频以下，变频器的输出电压随输出频率的变化而变化，U/f=常数，适合恒转矩负载特性。在基频以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合恒功率负载特性。如图5-20所示，一台交流电动机的额定工作频率为50Hz，额定电压380V。如果变频器的基频设置低于50Hz（如基频1），U/f比例高，同等频率的输出电压高，输出电流高，在启动时，容易造成变频器过流。如果变频器的基频设置高于50Hz（如基频2），U/f比例低，同等频率的输出电压低，输出电流低，在启动时，容易造成电动机无法启动而过载。图5-20变频器的基频设置3）控制变频器输出频率的方法控制变频器的输出频率有以下方法：（1）由操作面板上的功能键控制频率。（2）预置操作。（3）由操作面板上的功能电位器控制频率。（4）由外端子控制频率：模拟量控制端子控制模拟量，接点控制端子控制数字量。4）上限频率fH和下限频率fL上限频率fH和下限频率fL的关系如图5-21所示。图5-21上限频率fH和下限频率fL的关系5）转矩类型转矩类型是指负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的U/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。2.启动转矩的调整调整启动转矩是为了改善变频器启动时的低速性能，使电动机输出的转矩能满足生产启动的要求。在异步电动机变频调速系统中，转矩的控制较复杂。在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽