交流伺服与变频技术项目8.ppt

项目八、项目八、变频器的运行与控制变频器的运行与控制任务任务1、掌握变频器的运行控制技术、掌握变频器的运行控制技术一一.变频控制的基本方式变频控制的基本方式1.V/f 控制控制v特点特点变频器输出电压和频率同步变化，变频器输出电压和频率同步变化，V/f比值不变；比值不变；根据电机稳态运行时的等效电路，所得到的控制方根据电机稳态运行时的等效电路，所得到的控制方案，实现容易；案，实现容易；变频控制与电机无关，可用于变频控制与电机无关，可用于1：n控制；控制；忽略了定子电阻的影响，调速范围小，低频运行时忽略了定子电阻的影响，调速范围小，低频运行时输出转矩明显下降，需要提升输出电压（称为输出转矩明显下降，需要提升输出电压（称为低频低频转矩提升控制转矩提升控制）。）。2.矢量控制矢量控制v特点特点同时对变频器输出电压和电流的幅值、相位、频同时对变频器输出电压和电流的幅值、相位、频率进行控制，率进行控制，可获得类似于直流电机的恒转矩输可获得类似于直流电机的恒转矩输出特性；出特性；控制复杂，需要知道电机的详细参数，以建立控控制复杂，需要知道电机的详细参数，以建立控制模型；制模型；实际使用时，一般通过变频器的自动调整运行，实际使用时，一般通过变频器的自动调整运行，自动测量、计算电机参数自动测量、计算电机参数调速范围大、速度响应快；调速范围大、速度响应快；低频转速波动大，不能用于低频转速波动大，不能用于1：n控制。控制。二二.变频器的运行控制变频器的运行控制1.运行控制方式运行控制方式用操作单元控制用操作单元控制用通信接口控制用通信接口控制用输入用输入/输出信输出信号控制号控制 操作模式：操作模式：变频器的启动变频器的启动/停止、转向控制方式。停止、转向控制方式。运行方式：运行方式：变频器的频率调节方式。变频器的频率调节方式。v 操作模式操作模式外部操作：外部操作：由变频器的由变频器的DI信号控制启停和转向。信号控制启停和转向。常用的控制操作，简称常用的控制操作，简称EXT模式。模式。PU操作：操作：由变频器本身的操作单元（由变频器本身的操作单元（PU单元）单元）控制启停和转向。控制启停和转向。用于变频器的调试。用于变频器的调试。网络操作：网络操作：由通信接口控制启停和转向。由通信接口控制启停和转向。发展方向，目前使用较少。发展方向，目前使用较少。v运行方式运行方式外部无级变速：外部无级变速：通过变频器的模拟量输入信号通过变频器的模拟量输入信号（AI）给定运行（输出）频率。）给定运行（输出）频率。用于用于CNC、PLC控制的无级调速控制的无级调速（最常用）（最常用）。外部多级变速：外部多级变速：运行频率通过变频器参数设定，利运行频率通过变频器参数设定，利用用DI信号选择频率。信号选择频率。用于速度固定的生产线控制用于速度固定的生产线控制（较常用）（较常用）。PU变速：变速：通过变频器的操作单元调节运行频率通过变频器的操作单元调节运行频率。用于变频器调试或简单设备控制（需要用）。用于变频器调试或简单设备控制（需要用）。网络变速：网络变速：通过变频器的通信输入给定运行频率通过变频器的通信输入给定运行频率。用于网络控制。用于网络控制。其他：其他：点动运行（点动运行（JOG）、远程控制）、远程控制（不常用）。（不常用）。2.控制信号的连接控制信号的连接v完全外部控制（无级）完全外部控制（无级）=外部操作外部操作+AI调频调频S1S2SC+VA1AC 用于外部控制的用于外部控制的无级变速运行。无级变速运行。控制信号连接要求：控制信号连接要求：S1/S2/S5：启停和转向控制。启停和转向控制。控制信号可为开关、继电器触点等。控制信号可为开关、继电器触点等。3线制线制控制时需要连接转向信号控制时需要连接转向信号S5。A1/AC（A2/AC）：频率给定模拟量输入。频率给定模拟量输入。模拟电压输入可来自电位器调节的模拟电压输入可来自电位器调节的无源输入无源输入或来自其他控制装置的或来自其他控制装置的有源输入有源输入。其他信号：其他信号：根据需要选择，也可不使用。根据需要选择，也可不使用。v完全外部控制（有级）完全外部控制（有级）=外部操作外部操作+DI信号信号频率选择频率选择转向和启停控制转向和启停控制S1S2S5S6S9SC 用于外部控制的用于外部控制的有级变速运行。有级变速运行。控制信号连接要求：控制信号连接要求：S1/S2/S5：启停和转向控制。启停和转向控制。控制信号可为开关、继电器触点等。控制信号可为开关、继电器触点等。3线制线制控制时需要连接转向信号控制时需要连接转向信号S5。S5/S6/S9/S10：频率选择信号。频率选择信号。S5/S6/S9/S10 信号对应的频率值需要在变信号对应的频率值需要在变频器参数上设定。频器参数上设定。其他信号：其他信号：根据要求选择，可以不使用。根据要求选择，可以不使用。v完全完全PU操作操作（调试）（调试）=PU操作操作+PU调频调频控制信号连接要求：控制信号连接要求：不需要任何信号不需要任何信号3.运行控制参数运行控制参数v 操作模式选择：操作模式选择：参数号参数号b1-02b1-02=0：PU操作操作，转向、启停由操作单元控制；转向、启停由操作单元控制；b1-02=1：外部操作，外部操作，转向、启停由转向、启停由DI信号控制；信号控制；b1-02=2：网络操作，网络操作，转向、启停由通信输入控制。转向、启停由通信输入控制。v 运行方式选择：运行方式选择：参数号参数号b1-01b1-01=0：PU变速，变速，频率由操作单元控制；频率由操作单元控制；b1-01=1：外部变速，外部变速，频率由频率由AI信号控制（无级）信号控制（无级）或或DI信号选择（有级），多级变速优先于信号选择（有级），多级变速优先于AI输入；输入；b1-01=2：网络变速，网络变速，频率来自通信输入。频率来自通信输入。给定选择信号给定选择信号 2线线:S10 S9 S6 S5 3线线:S10 S9 S7 S6速度级速度级 运行频率运行频率0 0 0 0 1 b1-01=1:AI输入输入 b1-01=0:d1-01设定设定0 0 0 1 2 参数参数d1-02设定设定0 0 1 0 3 参数参数d1-03设定设定0 0 1 1 4 参数参数d1-04设定设定（二进制编码）（二进制编码）1 1 1 1 16 参数参数d1-16设定设定v 外部运行的频率给定选择（见外部运行的频率给定选择（见P176）有级变速优先于有级变速优先于AI输入，无级变速时的给定选择输入，无级变速时的给定选择信号状态应为信号状态应为0000。4.输出频率的范围输出频率的范围 作用：作用：限制电机限制电机转向转向、最高转速、最低转速最高转速、最低转速。v转向限制：转向限制：参数参数 b1-04 意义：意义：0：允许正反转；允许正反转；1：禁止反转。禁止反转。v 输出频率范围：参数输出频率范围：参数d2-01/d2-02。d2-01/d2-02：变频器能够输出的最大变频器能够输出的最大/最小频率。最小频率。v AI输入频率范围：参数输入频率范围：参数E1-04/E1-09。E1-04/E1-09：最大最大/最小最小AI输入对应的输出频率。输入对应的输出频率。v 频率跳变区：频率跳变区：d3-01/02/03、d3-04。跳变区：跳变区：指定范围的频率不能输出。指定范围的频率不能输出。作作 用：用：避开机械共振频率。避开机械共振频率。意意 义：义：d3-01/02/03设定跳变频率值，设定跳变频率值，d3-04设设定跳变区宽度定跳变区宽度。实际输出（升速）实际输出（升速）频率给定频率给定d3-03d3-02d3-01d3-04实际输出（减速）实际输出（减速）频率给定频率给定d3-03d3-02d3-01d3-045.电机参数的设定电机参数的设定v作用：作用：使变频器和电机匹配。使变频器和电机匹配。E1-01：变频器的主电源输入电压变频器的主电源输入电压 E1-06：电机额定频率电机额定频率 E1-13：电机额定电压电机额定电压 E2-01：电机额定电流电机额定电流 矢量控制的变频器需要更多的参数，其他参数矢量控制的变频器需要更多的参数，其他参数可以通过变频器的自动调整功能，由变频器自可以通过变频器的自动调整功能，由变频器自动测试、计算和设定。动测试、计算和设定。练一练练一练（不定项选择）：（不定项选择）：1.变频器调试时应选择的操作模式是变频器调试时应选择的操作模式是（）A.外部操作外部操作 B.PU操作操作 C.网络操作网络操作 D.都不要都不要2.数控机床主轴控制时，变频器操作模式为数控机床主轴控制时，变频器操作模式为（）A.外部操作外部操作 B.PU操作操作 C.网络操作网络操作 D.都不要都不要3.数控机床主轴控制时，变频器运行方式为数控机床主轴控制时，变频器运行方式为（）A.AI变速变速 B.PU变速变速 C.有级变速有级变速 D.点动运行点动运行4.在在2线制控制的数控机床主轴变频器上，以下线制控制的数控机床主轴变频器上，以下DI信号信号中中必须必须连接的信号为连接的信号为（）A.S1 B.S2 C.S5 D.AI输入输入5.CNC的的S模拟量输出应连接到变频器的模拟量输出应连接到变频器的（）A.A1端端 B.A2端端 C.A3端端 D.AC端端6.采用采用2线制控制时，线制控制时，CNC的的M03/M04指令输出应连接指令输出应连接到变频器的到变频器的 （）A.A1/AC B.A2/AC C.S1/S2 D.S57.变频器用于变频器用于CNC机床主轴控制时机床主轴控制时 AI信号为信号为（）A.010V B.05V C.0 20mA D.420mA8.采用采用2线制控制的线制控制的CNC主轴变频器，如果采用出厂默主轴变频器，如果采用出厂默认参数，不可以使用的认参数，不可以使用的DI信号是信号是 （）A.S1/S2 B.S5/S6 C.S7 D.S9/S109.采用采用2线制控制的线制控制的CNC主轴变频器，如果采用出厂默主轴变频器，如果采用出厂默认参数，正确的参数设定为认参数，正确的参数设定为（）A.b1-01=0/b1-02=0 B.b1-01=0/b1-02=1 C.b1-01=1/b1-02=0 D.b1-01=1/b1-02=1 10.如果要求如果要求50Hz/4极电机的最高转速为极电机的最高转速为3000r/min，G7变变频器的参数频器的参数d2-01设定值应为设定值应为（）A.50 B.100 C.100 D.10011.G7参数设定参数设定d2-02=0、d2-01=100、E1-04=60时，时，AI输入输入5/10V对应的输出频率为对应的输出频率为 （）A.50/100 B.30/60 C.60/120 D.100/20012.G7参数设定参数设定d2-02=1、E1-09=2时，时，1.5/3Hz给定输给定输入时的变频器实际输出频率为入时的变频器实际输出频率为（）A.0/3 B.1/3 C.1.5/3 D.2/313.最大输出频率为最大输出频率为60Hz的电机，为避免在的电机，为避免在3538Hz频率下频率下运行，运行，d3-01/02/03/04的正确设定为的正确设定为（）A.38/0/0/3 B.35/0/0/3 C.60/60/35/3 D.120/60/35/3任务二任务二/三、速度调整与启制动控制三、速度调整与启制动控制 以下内容适合于变频器最常用的控制方式以下内容适合于变频器最常用的控制方式 操作模式：操作模式：外部操作。外部操作。运行方式：运行方式：无级变速，无级变速，010V 输入（输入（AI）。）。变频器用于变频器用于CNC机床主轴控制的前提机床主轴控制的前提。1.输出频率的调整输出频率的调整 作用：作用：改变变频器的输出特性（改变变频器的输出特性（频率输出频率输出/给定输给定输入的关系），入的关系），使电机转速更为准确。使电机转速更为准确。方法：方法：改变变频器的改变变频器的增益增益和和偏移偏移。基本概念基本概念：变频器的频率输出和给定输入成变频器的频率输出和给定输入成 线性关系线性关系，称，称为为比例调节器（或放大器）比例调节器（或放大器）。增益：增益：即放大倍数，是即放大倍数，是 输出输出/输入输入特性的斜率。改特性的斜率。改变增益，可改变所有输入所对应的输出频率。变增益，可改变所有输入所对应的输出频率。偏移：偏移：是输入为是输入为0时的输出值。改变偏移，可使输时的输出值。改变偏移，可使输入为入为0时的输出为时的输出为0。输入输入输出输出增益大增益大增益小增益小输入输入输出输出无偏移无偏移有有偏移偏移v增益调整：增益调整：参数参数H3-02（A1输入）输入）作用：作用：调整调整10V输入时的实际输出频率值（输入时的实际输出频率值（%）例：为了将50Hz/1440r/min的电机，在50Hz频率下的转速调整到1500r/min，可设定的增益为：H03-02=1500/1440=1.04 设定：设定：H03-02=104（%）v 偏移调整：偏移调整：参数参数H3-03（A1输入）输入）作用：作用：调整调整 0V输入时的实际输出频率值输入时的实际输出频率值（%）例：如50Hz/1440r/min的电机，在0Hz输入时的偏移转速为1.5r/min（正转），可设定的偏移为：H03-03=1.5/1440=0.001 设定：设定：H03-03=-0.1（%）偏移只能减小，但不可能为偏移只能减小，但不可能为0。2.加减速控制加减速控制为什么要加减速？为什么要加减速？电机与负载具有惯量，速度不能突变电机与负载具有惯量，速度不能突变；电机的最大输出转矩受到限制；电机的最大输出转矩受到限制；电力电子器件的最大输出电流有限制。电力电子器件的最大输出电流有限制。变频器的加减速是一个缓慢的过程。变频器的加减速是一个缓慢的过程。加减速有哪些基本方式？加减速有哪些基本方式？基本方式：基本方式：线性、线性、S型、自适应型。型、自适应型。v线性加减速与参数线性加减速与参数E1-04 C1-01 C1-02ftE1-04：最大输出频率；最大输出频率；C1-01：加速时间；加速时间；a=E1-04/C1-01C1-02：减速时间；减速时间；a=-E1-04/C1-02想一想想一想：当设定当设定E1-04=60Hz，C1-01=2s，当频率从当频率从0Hz上升到上升到30Hz，其加速时间是多少？其加速时间是多少？v S型加减速与参数型加减速与参数 用途：用途：减小起制动时的机械冲击。减小起制动时的机械冲击。要点：要点：加速度的变化率保持不变，加速度线性变化；加速度的变化率保持不变，加速度线性变化；速度上升过程呈现速度上升过程呈现S型变化（平方曲线）；型变化（平方曲线）；加减速时间将延长。加减速时间将延长。数学原理：数学原理：dadt=k（定值）定值）a=k t （线性）线性）v=k t 2 （二次曲线）二次曲线）加减速过程与参数：加减速过程与参数：ft C2-01at C2-02 C2-03 C2-04v 自适应加减速自适应加减速 用途：用途：实现最短时间加减速。实现最短时间加减速。要点：要点：能够自动调整加速度，防止电机过载；能够自动调整加速度，防止电机过载；实际加减速时间与负载惯量有关，负载惯量越小，实际加减速时间与负载惯量有关，负载惯量越小，加减速快（自适应）。加减速快（自适应）。参数：参数：L3-02：变频器加减速时允许的最大输出电流。变频器加减速时允许的最大输出电流。L3-01=1：轻载时正常加减速，当输出电流到达轻载时正常加减速，当输出电流到达L3-02设定的设定的85%时，自动减小加速度。时，自动减小加速度。L3-01=2：始终以始终以L3-02设定的设定的电流加速度，使得加电流加速度，使得加减速时间最短。减速时间最短。3.变频器的停止变频器的停止变频器可选择的停止方式：变频器可选择的停止方式：自由停车：自由停车：直接关闭输出、无减速控制直接关闭输出、无减速控制；减速停止：减速停止：输出频率逐步下降，电机平稳停止；输出频率逐步下降，电机平稳停止；动力制动：动力制动：直接输出直流电流，电机迅速停止。直接输出直流电流，电机迅速停止。参数：参数：b1-03=0：减速停止；减速停止；b1-03=1：自由停车；自由停车；b1-03=2：直流制动。直流制动。任务4：自学。练一练练一练 （不定项选择）：（不定项选择）：1.机床调试时发现所有主轴转速都略低于指令转速，可机床调试时发现所有主轴转速都略低于指令转速，可以采取的措施是以采取的措施是（）A.降低增益降低增益 B.提高增益提高增益 C.减小偏移减小偏移 D.增加偏移增加偏移2.机床调试时发现执行指令机床调试时发现执行指令S0 M03时，主轴低速反转，时，主轴低速反转，可以采取的措施是可以采取的措施是（）A.降低增益降低增益 B.提高增益提高增益 C.减小偏移减小偏移 D.增加偏移增加偏移3.以下对以下对S型加减速理解正确的是型加减速理解正确的是 （）A.加速度不变加速度不变 B.加速度变化率不变加速度变化率不变 C.可缩短加减速时间可缩短加减速时间 D.将延长加减速时间将延长加减速时间4.如参数如参数E1-04=100Hz、C1-01=4s，50Hz/1440r/min的电机从的电机从0加速到额定转速的时间约为加速到额定转速的时间约为（）A.1s B.2s C.3s D.4s