变频器常用的控制电路讲课稿.ppt

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1、变频器常用的控制电路第四章第四章第四章第四章 变频器常用的控制线路变频器常用的控制线路变频器常用的控制线路变频器常用的控制线路2晶体管开关控制用晶体管的“饱和”与“截止”作为开关信号。当给晶体管基极加入控制信号时，晶体管饱和导通，此时相当于开关闭合；当没有控制信号时晶体管截止，此时相当于开关断开。3光电耦合器开关控制 由光电耦合器作为端子的开关控制信号，当给光电耦合器通入电流，光电二极管发光，光电三极管饱和导通，相当于开关闭合；当光电耦合器没有信号输入，光电三极管截止，相当于开关断开。光电耦合器控制的控制电路与变频器之间各自构成回路，也没有电的联系，使用方便。4.2 变频器的外接主电路变频器的

2、外接主电路4.2.1 外接主电路的接线外接主电路的接线 LAC1电源侧交流电抗器。Zl进线侧无线电干扰抑制电抗器。LDC直流电抗器。RB制动电阻。PW制动单元。LAC2输出侧交流电抗器Z2输出侧无线电干扰抑制电抗器 4.2.2 外接主电路主要电器的功外接主电路主要电器的功能和选择能和选择1.低压断路器低压断路器QF（1）主要作用）主要作用低压断路器低压断路器QF主要有两个作用：一是隔离作用，当主要有两个作用：一是隔离作用，当变频器需要检修时，或者因某种原因而长时间不用时，变频器需要检修时，或者因某种原因而长时间不用时，将将QF切断，使变频器与电源隔离；二是保护作用，切断，使变频器与电源隔离；二

3、是保护作用，当变频器的输入侧发生短路等故障时，进行保护。当变频器的输入侧发生短路等故障时，进行保护。（2）选用原则）选用原则由于：由于：变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流变频器在刚接通电源的瞬间，对电容器的充电电流可高达额定电流的可高达额定电流的23倍。倍。变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过变频器的进线电流是脉冲电流，其峰值常可能超过额定电流。额定电流。变频器允许的过载能力为变频器允许的过载能力为150、1min。所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流所以，为了避免误动作，低压断路器的额定电流IQN（1.31.4）IN，其中，其中IN为变频器的额定电流。为变频器的额定电

4、流。2.接触器接触器KM（1）主要作用）主要作用 可通过按钮方便地控制变频器的通电与断可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电。电。变频器发生故障时，可自动切断电源。变频器发生故障时，可自动切断电源。注意，请不要用接触器起动和停止变频器，这样注意，请不要用接触器起动和停止变频器，这样将降低变频器的寿命。将降低变频器的寿命。（2）选择原则）选择原则 由于接触器自身并无保护功能，不存在误动由于接触器自身并无保护功能，不存在误动作的问题，故选择原则是，主触点的额定电流作的问题，故选择原则是，主触点的额定电流IKNIN。3.输出接触器 变频器的输出端一般不接接触器。如由于某种需要而接入时，如工频切换电路

5、图4.2所示的KM2，则因为电流中含有较强的谐波成分，故变频器的主触点的额定电流 IKN1.5IMN。其中IMN是电动机的额定电流。图4.2 工频切换主电路4.制动电阻制动电阻RB和制动单元和制动单元YB（1）主要作用）主要作用 电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压流电压UD不断上升（该电压通常称为泵升电压），甚不断上升（该电压通常称为泵升电压），甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉

6、，使路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻保持在允许范围内。制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的。就是用来消耗这部分能量的。制动单元制动单元YB是由是由GTR或或IGBT及其驱动电路构成。及其驱动电路构成。其功能是当直流回路的电压其功能是当直流回路的电压UD超过规定的限值时，接超过规定的限值时，接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻通耗能电路，使直流回路通过制动电阻RB释放能量。释放能量。（2）制动电阻的连接）制动电阻的连接一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单一般每个变频器制造厂家都会为变频器提供合适的制动单元，称为独立选件单元。元，称为独立选件单元。连接专用外接制动电阻

7、（选件）。连接专用外接制动电阻（选件）。内置制动电阻是连接在内置制动电阻是连接在P和和PR端子上。当内置制动电阻端子上。当内置制动电阻在频繁地制动时，由于散热能力不足，需要安装外接制动在频繁地制动时，由于散热能力不足，需要安装外接制动电阻（选件）替代内置制动电阻。电阻（选件）替代内置制动电阻。连接连接FR-BU制动单元制动单元（选件）（选件）如图如图4.3所示，为了提高减速时的制动能力，连接所示，为了提高减速时的制动能力，连接FR-BU制制动单元选件。动单元选件。注意：连接时应使变频器端子（注意：连接时应使变频器端子（P、N）与）与FR-BU制动单制动单元的端子的记号相同。（接错时会损坏变频器

8、）。另外，元的端子的记号相同。（接错时会损坏变频器）。另外，对对7.5kW以下型号的变频器，请拆下以下型号的变频器，请拆下PR-PX间的短路片。间的短路片。图4.3 制动单元的接线4.3 变频器的起停控制电路变频器的起停控制电路图4.4 变频器起停控制电路接触器接触器KM:KM:控制变频器接通或断开电源，控制变频器接通或断开电源，中间继电器中间继电器KA:KA:控制变频器起动或停止。通过接控制变频器起动或停止。通过接触器触器KMKM的按钮的按钮SB1SB1可以使变频器运行或停止，可可以使变频器运行或停止，可以通过变频器起动控制用端子（以通过变频器起动控制用端子（STFSTF，STRSTR）来使

9、）来使变频器运行或停止，此时应设定变频器运行或停止，此时应设定Pr.79Pr.792 2（外部（外部操作模式）。操作模式）。只有当接触器接通电源后，只有当接触器接通电源后，KMKM的常开触点闭合，的常开触点闭合，此时按下变频器起动按钮此时按下变频器起动按钮SB3SB3，中间继电器线圈，中间继电器线圈KAKA才会得电并自锁，才会得电并自锁，KAKA的常开触点闭合，接通变的常开触点闭合，接通变频器的频器的STRSTR或或STFSTF端子，变频器开始运行。端子，变频器开始运行。在KA线圈电路中串联KM的常开触点，是保证KM未吸合前，继电器KA线圈不得电，从而防止先接通KA的误动作。而当KA接通时，其

10、常开触点闭合使停止按钮SB2失去作用，从而保证了只有在电动机先停机的情况下，才能使变频器切断电源。在图4.4所示的控制电路中，串入了报警输出端子B-C的常闭触点，其作用是当变频器发生故障而报警时，B-C触点断开，使KM和KA线圈失电，将变频器的电源切断。1.1.将控制回路的电源端子将控制回路的电源端子R1R1、S1S1接到变频器主触点之前接到变频器主触点之前 在变频器的保护回路动作后，需要保持异常信号的输在变频器的保护回路动作后，需要保持异常信号的输出时，请将控制回路的电源端子出时，请将控制回路的电源端子L11L11、L21L21连接到连接到KMKM的一次的一次侧。侧。2.2.改变电动机的旋转

11、方向改变电动机的旋转方向 如果电动机的旋转方向反了，可以不必更换电动机的如果电动机的旋转方向反了，可以不必更换电动机的接线，而通过以下方法来更正：接线，而通过以下方法来更正：（1 1）继电器的常开触点）继电器的常开触点KAKA由正转端子由正转端子STFSTF接到反转端子接到反转端子STRSTR上。上。（2 2）接至）接至STFSTF端子上的接线不变，而通过功能预置来改变旋端子上的接线不变，而通过功能预置来改变旋转方向。例如三菱转方向。例如三菱FR-S540FR-S540变频器就可以通过将变频器就可以通过将Pr.7Pr.7的设的设定值变为定值变为1 1来实现。来实现。3.3.变频器电源侧接接触器

12、的原因变频器电源侧接接触器的原因 当变频器通过外接信号进行控制时，一般不当变频器通过外接信号进行控制时，一般不推荐由接触器推荐由接触器KMKM来直接控制电动机的起动和停止。来直接控制电动机的起动和停止。这是因为：这是因为：（1 1）控制电路的电源在尚未充电至正常电压）控制电路的电源在尚未充电至正常电压之前，其工作状况有可能出现紊乱。尽管近代的之前，其工作状况有可能出现紊乱。尽管近代的变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由变频器对此已经作了处理，但所作的处理仍须由控制电路来完成。因此，其准确性和可靠性难以控制电路来完成。因此，其准确性和可靠性难以得到充分的保证。得到充分的保证。（2 2）通过

13、接触器）通过接触器KMKM切断电源时，变频器已经切断电源时，变频器已经不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按不工作了，电动机将处于自由制动状态，不能按预置的减速时间来停机。预置的减速时间来停机。（3 3）变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流）变频器在刚接通电源的瞬间，充电电流是很大的，会构成对电网的干扰。因此，应将变是很大的，会构成对电网的干扰。因此，应将变频器接通电源的次数降低到最少程度。频器接通电源的次数降低到最少程度。PLC控制的变频器起停电路控制的变频器起停电路1.设计思路设计思路 采用采用PLC控制变频器起停运行时，首先根据控制要求，确定控制变频器起停运行时，首先根据控制要求，确定

14、PLC的输入输出，并给这些输入输出分配地址。这里的的输入输出，并给这些输入输出分配地址。这里的PLC采用采用三菱三菱FX2N-48MR继电器输出型继电器输出型PLC，变频器采用三菱，变频器采用三菱FR-A540变频器，其起停控制的变频器，其起停控制的I/O分配如表分配如表4.1所示。所示。输输入入输输出出输输入入继电继电器器输输入元件入元件作用作用输输出出继电继电器器输输出元件出元件作用作用X0SB1接通接通电电源按源按钮钮Y0KM接通接通KMX1SB2切断切断电电源按源按钮钮Y1STF-SD变频变频器起器起动动X2SB3变频变频器起器起动动Y4HL2电电源指示源指示X3SB4变频变频器停止器

15、停止Y5HL2运行指示运行指示X4A-C报报警信号警信号Y6HL3报报警指示警指示图4.9 变频器起停控制电路2.参数设置 由于变频器采用外部操作模式，所以设定Pr.792。3.程序设计4.4 变频器正反转控制电路变频器正反转控制电路图4.5 继电器控制的变频器正反转电路 按钮SB1、SB2用于控制接触器KM，从而控制变频器接通或切断电源；按钮SB3、SB4用于控制正转继电器KAl，从而控制电动机的正转运行；按钮SB5、SB4用于控制反转继电器KA2，从而控制电动机的反转运行；在KA1和KA2线圈电路中串入KM的常开触点，是为了实现正转与反转运行只有在接触器KM已经动作、变频器已经通电的状态下

16、才能进行。在SB2按钮两端并联继电器KA1、KA2的常开触点用以防止电动机在运行状态下通过KM直接停机。作业1、外接主电路主要电器的功能和选择外接主电路主要电器的功能和选择2、绘制变频器的起停控制电路、绘制变频器的起停控制电路3、分析变频器正反转控制电路的工作原理、分析变频器正反转控制电路的工作原理4.5 变频器的外接两地控制电路变频器的外接两地控制电路1.电位器控制 如图4.6所示，当三位选择开关SA合至A时，由电位器RPA调节转速；当SA合至B时，由电位器RPB调节转速。变频器起动端子STF一直闭合。图4.6 电位器实现的两地控制电路2.升降速端子控制 为了克服电位器控制缺点，采用变频器中

17、的升、降速端子进行两为了克服电位器控制缺点，采用变频器中的升、降速端子进行两地控制，如图地控制，如图4.74.7所示。所示。SB3SB3和和SB4SB4是是A A地的升、降速按钮；地的升、降速按钮；SB5SB5和和SB6SB6是是B B地的升、降速按钮。首先通过参数预置使变频器的地的升、降速按钮。首先通过参数预置使变频器的RHRH和和RMRM端子具有端子具有升降速调节功能：升降速调节功能：Pr.79Pr.792 2（外部操作模式）；（外部操作模式）；Pr.59=1Pr.59=1（使（使“遥控方式遥控方式”有效）；有效）；Pr.182Pr.1822 2（在遥控方式中，使（在遥控方式中，使RHRH

18、端子具有升速功能）；端子具有升速功能）；Pr.181Pr.1811 1（在遥控方式中，使（在遥控方式中，使RMRM端子具有降速功能）。端子具有降速功能）。只要只要“遥控方式遥控方式”有效，通过有效，通过RHRH和和RMRM端子的通断就可以实现变频端子的通断就可以实现变频器的升降速，而不用电位器来完成。器的升降速，而不用电位器来完成。在在A A地按下地按下SB3SB3或在或在B B地按下地按下SB5SB5按钮，按钮，RHRH端子接通，频率上升，端子接通，频率上升，松开按钮，则频率保持，即具有记忆功能；在松开按钮，则频率保持，即具有记忆功能；在A A地按下地按下SB5SB5或在或在B B地按地按下

19、下SB6SB6按钮，按钮，RMRM端子接通，频率下降，松开按钮，则频率保持。从而端子接通，频率下降，松开按钮，则频率保持。从而在异地控制时，电动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实在异地控制时，电动机的转速都是在原有的基础上升降的，很好地实现了两地控制时速度的衔接。现了两地控制时速度的衔接。图4.7 升降速端子实现的两地控制电路变频器的并联运行、比例运行多用于传送带、流水线的控制场合。一、由模拟电压输入端子控制的并联运行一、由模拟电压输入端子控制的并联运行1.运行要求(1)变频器的电源通过接触器由控制电路控制；(2)通电按钮能保证变频器持续通电；(3)运行按钮能保证变频器连续运行，且运行

20、过程中变频器不能断电；(4)停止按钮只用于停止变频器的运行，而不能切断变频器的电源。(5)任何一个变频器故障报警时都要切断控制电路，从而切断变频器的电源。2主电路的设计过程(1)空气开关QF控制电路总电源，KM控制两台变频器的通、断电；(2)两台变频器的电源输入端并联；(3)两台变频器的VRF、COM端并联；(4)两台变频器的运行端子由继电器触点控制。4.6 变频器并联控制电路变频器并联控制电路3.控制电路的设计过程(1)两台变频器的故障输出端子串联在控制电路中；(2)通电按钮与KM的动合触点并联，使KM能够自锁,；保持变频器持续通电。(3)断电按钮与KM线圈串联，同时与运行继电器动合触点并联

21、，受运行继电器的封锁。(4)运行按钮与运行继电器KA的动合触点并联，使KA能够自锁，保持变频器连续运行。(5)停止按钮与KA线圈串联，但不影响KM的状态。4变频器功能参数码设定：两变频器的速度给定用同一电位器，若同速运行，可将两变频器的频率增益等参数设置相同；若比例运行，根据不同比例分别设置各自的频率增益，每台变频器的输出频率由各自的多功能输出端子接频率表指示。5电路工作过程分析二、由升降速端子控制同速运行二、由升降速端子控制同速运行1运行要求(1)两台变频器要同时运行，运行速度一致，且调速通过各自的UP、DOWN端子实现，即两变频器的UP、DOWN端子要由同一个器件控制；(2)两台变频器能通

22、过各自的UP、DOWN端子微调输出频率；(3)两台变频器的规格型号、加/减速时间必须相同。(4)任何一个变频器故障报警时均能切断控制电路，变频器主电路由KM断电。(5)各台变频器的输出频率要由面板上的LED数码显示屏或数字频率计进行指示。(6)此控制电路多应用于控制精度不很高的场合，如纺织、印染、造纸等多个控制单元的联动传动中。2主电路设计过程(1)空气开关QF控制电路总电源，KM控制两台变频器的通、断电；(2)两台变频器的电源输入端并联；(3)两台变频器的FWD端子、UP端子、DOWN端子分别由同一继电器的动合触点控制；(4)两台变频器的UP端子、DOWN端子接入按钮可进行频率微调。3.控制

23、电路的设计过程(1)两台变频器的故障输出端子串联在控制电路中；(2)通电按钮与KM的动合触点并联，使KM能够自锁,；保持变频器持续通电。(3)断电按钮与KM线圈串联，同时与控制运行的继电器动合触点并联，受运行继电器的封锁。变频器连续运行。(5)停止按钮与KA线圈串联，但不影响KM的状态。(6)控制UP、DOWN端子触点的继电器在主电路断电时不能得电，可将KM辅助动合触点与运行端子、UP端子、DOWN端子继电器线圈串联实现。4变频器功能参数码的设定(1)分别设定两台变频器的多功能输入端子为UP端子和DOWN端子。(2)变频器由外端子控制运行。5电路工作过程分析变频器的总故障报警动断接点30B、3

24、0C串联在控制电路中，可在发生故障报警时切断变频器电源图4-9 升、降速端子控制同速运行4.7 变频器制动及保护控变频器制动及保护控制电制电路一、电阻制动一、电阻制动1复习变频器制动单元、制动电阻工作原理2制动单元、制动电阻保护电路除了选择时要满足制动需要外，还要有一定的保护措施，以防止制动单元、制动电阻过热而造成火灾事故。常用的制动电阻保护电路如图4-10所示。3保护原理当制动电阻由于频繁使用过热时，安装在电路中的KH热动断继电器触点断开，使变频器的外部报警THR端子与CM断开，变频器立即停止输出，并发出报警。二、电动机带抱闸的控制电路二、电动机带抱闸的控制电路某些工作场合，当电动机停止运行

25、后不允许其再滑动，例如起重设备，当重物悬在空中时如果电动机停止运转，必须立即将电动机转子抱住，不然重物会下滑，这是不允许的，因此需要电动机带有抱闸功能。1抱闸原理当电磁线圈未通电时，由机械弹簧将闸片压紧，使转子不能转动处于静止状态；当给电磁线圈通入电流，电磁力将闸片吸开，转子可以自由转动，处于抱闸松开状态。2电路工作过程分析将变频器的多功能接点输出端子设为频率到达功能，动合触点输出频率到达预置为0.5Hz(1)抱闸控制 f0.5Hz时，变频器内部常开接点断开抱闸继电器线圈失电机械弹簧将闸片压紧转轴转子不转动,静止(2)松闸控制 f0.5Hz时，变频器内部常开闭合抱闸继电器线圈得电电磁力将闸片吸

26、开转轴自由转动电动机起动运行(3)控制电路常用的电动机抱闸控制电路如图4-11所示。电路工作过程 3各器件的作用KD：抱闸继电器 L：抱闸线圈 VD1：整流二极管 VD2：续流二极管三、报警及保护控制电路三、报警及保护控制电路1理由2报警过程分析(如图4-12所示)：（1）30A、30B是总报警输出，当出现报警时其动合触点闭合，外电路接有电铃HA、指示灯HL1，发出声光报警。（2）Y1是变频器的多功能输出端子，设定为“运行中，常闭接点控制”，变频器运行时该端子呈低阻状态KA得电，动合触点闭合，HL2发光指示，说明变频器处于运行状态；变频器停止输出时，Y1端子高阻状态，KA失电，动合触点断开，H

27、L2灭熄，说明变频器处于停止工作状态。（3）THR为紧急停止端子，该端子与CM闭合时，变频器停止输出。此端子可接入外界需要保护的各种开关，如压力开关、温度开关、水位开关、限位开关等。4.8 变频器的工频切换电路变频器的工频切换电路4.8.1 继电器控制的工频切换电路继电器控制的工频切换电路1.控制要求 有些变频器内部不具备工频与变频的自动切换功能，欲实现该功能，可以利用继电器来实现。（1）用户可根据工作需要选择“工频运行”或“变频运行”。（2）在“变频运行”时，一旦变频器因故障而跳闸时，可自动切换为“工频运行”方式，同时进行声光报警。2.继电器控制电路 如图4.8所示，接触器KMl用于将电源接

28、至变频器的输入端，KM2用于将变频器的输出端接至电动机，KM3用于将工频电源直接接至电动机，热继电器FR用于工频运行时的过载保护。在图4.8中，接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通，互相间必须有可靠的互锁。否则，变频器的输出端子U、V、W直接接电源而烧坏。4.8.2 基于基于PLC的工频切换电路的工频切换电路1.设计思想根据控制要求，确定工频切换系统的输入输出信号，并给出I/O分配地址，如表4.3所示。输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用X0SB1起动Y0KA起动变频器X1SB2停止Y1KM1变频控制X2SA1工频选择Y2KM2变频控制X3SA2变频选择Y3KM3工频控制X4

29、B-C报警信号Y4HL和HA报警指示X5A-C报警信号X6SB3变频起动X7SB4变频停止X10SB5复位图4.13 PLC控制工频切换电路图2.参数设置Pr.792（外部操作模式）；Pr.150Hz（上限频率）；Pr.20Hz（下限频率）；Pr.73s（加速时间）；Pr.83s（加速时间）。3.程序设计PLC的梯形图如图4.14所示。步0步6是工频运行段。步11步18是变频运行段。步23步29是变频跳闸段。图4.14 工频切换控制程序4.9 PLC控制的变频器多段速电路控制的变频器多段速电路1.设计思想 如图4.11所示，用按钮X0（SB）控制变频器的电源接通或断开（即KM吸合或断开），用X

30、10（SB1）控制变频器的起动和停止（即STF端子闭合与否），这里每组的起动和停止都只用一个按钮，利用PLC中ALT（交替）指令实现单按钮起停控制。SA1SA7是速度选择开关，此种开关保证这7个输入中不可能两个同时为ON。PLC的输出Y0接变频器的正转端子STR，控制变频器的起动和停止。PLC的输出Y1、Y2、Y3分别接转速选择端子RH、RM、RL，通过PLC的程序实现三个端子的不同组合，从而使变频器选择不同的速度运行。图4.11 PLC控制的变频器多段速电路2.参数设置必须设置以下参数：Pr.793（组合操作模式）；Pr.72s（加速时间）；Pr.82s（减速时间）；各段速度：Pr.416Hz，Pr.520Hz，Pr.625Hz，Pr.2430Hz，Pr.2535Hz，Pr.2640Hz，Pr.2745Hz。3.程序设计图4.12 7段速控制程序 下 节 课 见!结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！56