交流变频器fr-a500课程.ppt
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1、三 菱 变 频 调 速 器三菱电机上海FA技术服务中心交流变频器交流变频器FR-A500课程课程培训讲义培训讲义唯雅诺自动化:唯雅诺自动化:FR-500FR-500系列系列三 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的总体分类变频器驱动电机的特性变频器驱动电机的特性三菱变频器的型号介绍三菱变频器的型号介绍变频器的构成原理变频器的构成原理INVINV的外观结构及接线的外观结构及接线INVINV操作前的准备及基本操作操作前的准备及基本操作参数设定及实验操作参数设定及实验操作变频器的控制模式变频器的控制模式1 1、变频器的总体分类、变频器的总体分类一、按变频器的原理分类一、按变频
2、器的原理分类 u交交交交 变频器变频器 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,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。较窄。主要用于容量较大的低速拖动系统中。变频器变频器交交变频器交交变频器交直交变频器交直交变频器按储能方式分按储能方式分电压型电压型 C电流型电流型 L按调压方式分按调压方式分脉幅调制脉幅调制脉宽调制脉宽调制u交直交交直交 变频器变频器 先将频率固定的交流电整流后变成直流,在经过逆变电路,把先将
3、频率固定的交流电整流后变成直流,在经过逆变电路,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。的变频器大都为这个类型的。电压型电压型整流后靠电容来滤波。现在使用的大都为电压型。整流后靠电容来滤波。现在使用的大都为电压型。电流型电流型整流后靠电感来滤波。整流后靠电感来滤波。脉幅调制脉幅调制(PAM)输出电压大小通过改变直流电压来实现。输出电压大小通过改变直流电压来实现。脉宽调制脉宽调制
4、(PWM)输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比输出电压大小通过改变输出脉冲的占空比 来实现。来实现。1 1、变频器的总体分类、变频器的总体分类二、按变频器的用途分类二、按变频器的用途分类u专用变频器专用变频器 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。变频器、电梯及起重机械用变频器、中频变频器等。u通用变频器通用变频器 是数量最多,应用最广泛的一种,也是我们讲解的主要品种。是数量最多,应用最广泛的一种,也是我们讲解的主要品种。而大容量变频器主要用于冶金工业的一些低速场合。而大容量变频
5、器主要用于冶金工业的一些低速场合。1 1、变频器的总体分类、变频器的总体分类变频器变频器专用变频器专用变频器通用变频器通用变频器按容量分按容量分中小容量中小容量大容量大容量按应用分按应用分节能型节能型通用型通用型节能型变频器节能型变频器 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,控制,但价格相对便宜些。但价格相对便宜些。通用型变频器通用型变频器 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,主要用在生产机械的
6、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:配备了各种控制功能如:PID调节、调节、PLC控制、控制、PG闭环速度控制等。闭环速度控制等。1 1、变频器的总体分类、变频器的总体分类一、异步电动机的结构一、异步电动机的结构 定子:由定子铁心和三相绕组构成。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、带动转子:由转子
7、铁心和转子绕组构成,是电动机输出机械能、带动负载旋转的部分。负载旋转的部分。二、异步电动机的运行原理二、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,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,根根据左手定则
8、判断据左手定则判断T的方向,在此作用下,转子就的方向,在此作用下,转子就“跟着跟着”定子的旋转磁定子的旋转磁场旋转起来了。场旋转起来了。2 2、变频器驱动电机的特性变频器驱动电机的特性三、机械特性三、机械特性(教程(教程P3P3)nf(T)1、理想空载点(理想空载点(n no o););2、起动点:、起动点:TS为起动转矩,为起动转矩,3、临界点:最大转矩、临界点:最大转矩Tk;4、稳定工作点(稳定工作点(Q):):电动机稳定电动机稳定 运行在运行在TTL;2 2、变频器驱动电机的特性变频器驱动电机的特性TkTTLTS0nnoQ四、电机转速及调速方式四、电机转速及调速方式1、转速公式转速公式
9、N(120 f )*(1 S )/P 变频调速变频调速 变极调速变极调速2、转差率公式(教程转差率公式(教程P3)S(同步转速同步转速 No转速转速 N)/同步转速同步转速No *100%2 2、变频器驱动电机的特性变频器驱动电机的特性降压调速降压调速转子侧串电阻调速转子侧串电阻调速3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍一、型号命名一、型号命名u形式形式F R-A 5 4 0F R-A 5 4 0(L L)-0.4 K-0.4 K-(CHCH)400V400V级级4 4200V200V级级2 2电压等级电压等级记号记号容量(容量(kWkW)0.4K0.4K630K630K变频器容量
10、变频器容量记号记号美国版美国版UL欧洲版欧洲版EC中国版中国版CH日本版日本版无无INVINV区域码区域码记号记号大容量大容量L中小容量中小容量无无容量容量记号记号二、变频器产品系列定位二、变频器产品系列定位3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍FREQROL-S500EFREQROL-S500EFREQROL-S500EFREQROL-S500E带旋钮,操作简单,小型带旋钮,操作简单,小型FREQROL-E500FREQROL-E500FREQROL-E500FREQROL-E500通用磁通矢量控制通用磁通矢量控制经济形经济形FR-A500/A500LFR-A500/A500LF
11、R-A500/A500LFR-A500/A500L先进磁通矢量控制先进磁通矢量控制高功能高功能高性能高性能FREQROL-F500JFREQROL-F500JFREQROL-F500JFREQROL-F500J小功率风机用小功率风机用FR-F700FR-F700 最佳励磁控制最佳励磁控制/V/F控制控制FR-A700FR-A700闭环矢量控制闭环矢量控制无传感器矢量控制无传感器矢量控制先进磁通矢量控制先进磁通矢量控制V/F 控制控制容量容量功功能能性性能能三三、紧凑型,多功能的紧凑型,多功能的 FR-S500E 系列系列3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍数字式旋钮,数字式旋钮,
12、操作极其方便操作极其方便紧凑型设计,节省安装空间紧凑型设计,节省安装空间自动转矩提升自动转矩提升,应用于负载不太重,启应用于负载不太重,启动性能要求不高的场合动性能要求不高的场合独立独立RS-485通讯口通讯口内置内置PID控制功能控制功能15 段可变速选择段可变速选择FR-S520EFR-S520E:3相相220VkW FR-S540EFR-S540E:3相相380VkWFR-S520 S E FR-S520 S E :单相单相220VkW单相输入单相输入四、经济型、高性能、小功率四、经济型、高性能、小功率 FR-E500 系列系列3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍 通用矢量
13、控制,提升低速段输出转矩通用矢量控制,提升低速段输出转矩 内置内置PID控制功能控制功能 内置制动晶体管内置制动晶体管 15 段可变速选择段可变速选择 内置内置RS485通信口,可加装通讯选件卡通信口,可加装通讯选件卡 FR-E520FR-E520:3相相220VkW FR-E540FR-E540:3相相380VkWFR-E520 S FR-E520 S :单相单相220VkW单相输入单相输入五五、高性能、高功能高性能、高功能 FR-A500(L)系列系列3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍 高性能高性能及先进的功能及先进的功能 先进磁通矢量控制功能先进磁通矢量控制功能 低速时的
14、转矩能力(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扩展能力强,可同时选用三个内置选件卡 简单简单的操作及维护的操作及维护 柔性柔性PWM,实现更低噪音运行实现更低噪音运行 内置内置RS485通信口,可插扩展卡符合全世界标准通信口,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等多种功能适合各种应用场合FR-A520FR-A520FR-A540FR-A5403相相220V输入,输入,0.4-55kW3相相380V输入,输入,0.4-55kWFR-A500L:75-375KW六、六、风机、水泵用风机、水泵用 FR-F500(L)系列系列 3 3、三菱变
15、频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍 使用方法和使用方法和A540相同相同 采用最适磁通控制方式,优化节能性能采用最适磁通控制方式,优化节能性能 内置内置PID控制控制功能功能 变频器变频器/工频切换和多泵循环运行功能工频切换和多泵循环运行功能 内置内置RS485通信口通信口FR-F540L:75-530KWFR-F540:0.75-55KW 三相三相380V输入输入七、小功率风机用七、小功率风机用 FR-F500J 系列系列3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍使用上类似使用上类似S500系列系列120%60过载能力,额定电流同过载能力,额定电流同F500标准带标准带RS485口
16、口三角波功能三角波功能FR-F540J:FR-F540J:0.415KW 三相三相380V输入输入,轻负载用轻负载用3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍功能功能A540 F540V/FV/F控制控制先进磁通矢量控制先进磁通矢量控制第二功能第二功能第三功能第三功能用户参数组用户参数组简单模式参数功能简单模式参数功能自动转矩提升自动转矩提升闭环控制闭环控制(A5AP)A5AP)八、八、F540和和A540的异同的异同3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍功能功能A540 F540S曲线加减速曲线加减速节能模式节能模式最佳加减速模式最佳加减速模式最佳励磁模式最佳励磁模式负载
17、分配负载分配(Droop)SOFT-PWM内置内置RS485通讯口通讯口现场总线选件现场总线选件八、八、F540和和A540的异同的异同(续续)九、多功能通用型九、多功能通用型FR-F700系列、高性能矢量型系列、高性能矢量型FR-A700系系列列3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍变变频频器器的的基基本本构构成成7 7 0 0 0 0 系系 列列可以调节数字旋可以调节数字旋钮,操作简单而钮,操作简单而直观直观PUPU接口,可以接口,可以用作用作RS-485RS-485通通信信冷却冷却风扇盒,风扇盒,更换简单更换简单RS-485RS-485端端子子内置滤波器内置滤波器内置滤波器内
18、置滤波器切换接口切换接口梳形配线盖板梳形配线盖板脱卸式端子排脱卸式端子排USBUSB端端口口(仅限(仅限A700A700)3 3、三菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍FR-A700&FR-F700 的公共特点的公共特点长寿命设计,寿命诊断功能长寿命设计,寿命诊断功能网络功能更加丰富网络功能更加丰富v支持支持CC-LINK通讯选件通讯选件vRS-485通讯通讯v支持各种主要的网络支持各种主要的网络 操作简单,维护容易操作简单,维护容易v带旋钮的操作面板、新型参数单元带旋钮的操作面板、新型参数单元FR-PU07v冷却风扇易于更换冷却风扇易于更换v设置软件设置软件FR-Configurator
19、环境的适应性环境的适应性满足全球各种标准满足全球各种标准 FR-A700&FR-F700 用途及功能区别用途及功能区别 FR-F700最适合风机、泵类负载最适合风机、泵类负载v简单磁通矢量控制功能简单磁通矢量控制功能v多泵控制功能多泵控制功能节能专用功能节能专用功能v最佳励磁控制功能进一步改良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实现最高水准的驱动性能v无传感器矢量控制无传感器矢量控制v带编码器电机实现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更加先进的电机自整定内置内置PLC控制功能(专用型号控制功能(专用型号:FR-A740-0.4K-C9 )3 3、三
20、菱变频器的型号介绍、三菱变频器的型号介绍内置内置PLCPLC型型v 变频器回路的构成变频器回路的构成(P17)通用变频器把工频电流(通用变频器把工频电流(50HZ或或60HZ)变换成各种频率的交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。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。主回路主回路包括包括整流电路整流电路(工频电源的交流电变换成直流电且对直流电(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)和进行平滑滤波)和逆变电路逆变电路(交流电变换成各种频率的交流电)两(交流电变换成各种频率的交流电)两部分。部分。控制回路控制回路完成对主
21、电路的控制。完成对主电路的控制。4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理控制电路控制电路控制电路控制电路整流电路整流电路整流电路整流电路逆变电路逆变电路逆变电路逆变电路主电路主电路 ACAC电源电源IMIM电机电机4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理恒定电圧恒定电圧恒定频率恒定频率交流交流直流直流交流交流可变电圧可变电圧可变可变频率频率 电源电源控制回路部控制回路部分分电机电机输出信号输出信号状态、报警等状态、报警等输入信号输入信号启启/停、变速等停、变速等整流整流部分部分ACDC逆变部分逆变部分 DCAC中间直流部分中间直流部分开启电流吸收回路开启电流吸收回路平波回路平波回路 整流电路整
22、流电路 4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理 整流单元是由图中的整流单元是由图中的6 6个二极个二极管管D1D1D6D6组成的三相全波整流桥,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,它们器。当三相交流电源供电时,它们将工频将工频380380V V的交流电整流成直流电。的交流电整流成直流电。中间直流回路中间直流回路4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理q 电容平波回路电容平波回路 整流桥输出的整流电压是脉整流桥输出的整流电压是脉动的直流电压(图动的直流电压(图1 1),利用左上),利用左上图中的滤波电容图中的滤波电容C在电
23、路中的储能在电路中的储能作用,当电源电压增加时,电容作用,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,对整流电压进行平的脉动部分,对整流电压进行平滑滤波,使之成为平滑的滑滤波,使之成为平滑的DCDC电压电压(图(图2 2)。)。输出电压(无平滑电容时)输出电压(无平滑电容时)(图图 1 1)平滑平滑DCDC电压电压 (图(图 2 2)4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理 中间直流回路中间直流回路q 开启电流吸收回路开启电流吸收回路 当
24、变频器接通时,由于滤波电容当变频器接通时,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滤波电容间加装了由一个限流电抗器(吸收电阻(吸收电阻R)和继电器组成的限流回)和继电器组成的限流回路。在接通电源的瞬间,路。在接通电源的瞬间,R串入电路用串入电路用来吸收开启电流的峰值,当充电到一定来吸收开启电流的峰值,当充电到一定的程度后,的程度后,R R由继电器触点短接,以避由继电器触点短接,以避免引起
25、附加损耗等。免引起附加损耗等。吸收电阻吸收电阻充电电流充电电流继电器继电器4 4、变频器的构成原理变频器的构成原理 中间直流回路中间直流回路q 制动回路制动回路 变频调速在降速时处于再生制动状态,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。电路中部分能量消耗掉。电路中制动电阻制动电阻RB就是用就是用于消耗这部分能量的。制动单元由于消耗这部分能量的。制动单元由大功率晶大功率晶体管体管VB及采样、比较和驱动电路组成,其功及采样、比较和驱动电路组
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