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变频器在天车自动控制系统中的应用
作者：孙文涛
来源：《中国科技博览》2013年第16期
[摘要]针对天车正常使用和维护保养过程当中，出现的电能浪费、设备故障率高、电器元件损耗大的问题进行分析，并通过自控改进解决了问题。
[关键词]天车大车小车 PLC 变频器电动机
中图分类号：TH213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0215-01
前言
天车也称桥式起重机，主要用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备，它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。我们公司是以生产镀锌钢卷为业务的加工型企业，由于钢卷的重量大、形状特殊，因此搬运完全依赖于天车，它的运转情况直接影响到公司的正常生产，甚至涉及到工人的人身安全。
一、问题的出现
因为生产需求，我司在仓库及车间各装配2台25吨起重量的天车，在使用过程当中经常出现相同问题：（1）起动电流过大，对电网冲击大；（2）机械设备使用寿命过短，电机连轴器、钢绳等机械易磨损；（3）接触器、继电器等电器元件的触头、线圈经常烧坏；（4）电动机故障率高。而维修天车属于高空作业，极不方便，而且天车故障很大程度上影响了生产进度。基于上述原因，公司派我对天车故障全面检查，进行改进。
二、故障检查与分析
经过详细的检查、试验以及分析，产生故障的原因有5个方面：
（1）拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，而且电动机一直在额定转矩下工作，电能浪费严重。
（2）天车升降、小车、大车起动、停止速度过快，而且都是惯性负载，机械冲击也较大，机械设备使用寿命缩短，操作人员的安全系数较差，设备运行可靠性较低。
（3）天车每天需进行大量的搬运工作，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件---交流接触器并通过继电器来接入和断开电动机转子上串接的电阻，切换十分频繁，在电流比较大的状态下，容易烧坏触头、线圈。同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜
1、输出电磁滤波器安装在变频器和 电动机 之间，抑制变频器输出侧的 浪涌 电压。 变频器具有多种不同的类型：按变换环节可分为交—交型和___交-直-交________型；按改变变频器输出电压的方法可分为脉冲幅度调制（PAM ）型和_脉冲宽度调制（PWM ）___型；按用途可分为专用型变频器和___通用型__型变频器。 1．变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和 电流 型；按用途可分为通用型和 专用 型。 2．变频器的组成可分为主电路和 控制 电路。 4．变频器安装要求其正上方和正下方要避免可能阻挡进风、出风的大部件，四周距控制柜顶部、底部、隔板或其他部件的距离不应小于120mm 。 变频器按控制方式分类 ：压频比控制变频器 （ V/f ）、转差频率控制变频器 （SF ）、矢量控制 （VC ）、直接转矩控制。 变频器产生谐波时，由于功率较大，因此可视为一个强大的干扰源，其干扰途径与一般电磁干扰途径相似，分别为传导、辐射和二次辐射、电磁耦合、边传导边辐射等。 13．输入电源必须接到变频器输入端子R 、S 、T 上，电动机必须接到变频器输出端子U 、V 、W 上。 交-交变频根据其输出电压的波形，可以分为矩形波及正弦波型两种。 高（中）压变频调速系统的基本型式有直接高-高型、高-中型和高-低-高型等三种。 8．（：对）电压型变频器多用于不要求正反转或快速加减速的通用变频器中。 5.（错）交-交变频器的最大输出频率和市网电压频率一样，为50Hz 。 16．变频器的问世，使电气传动领域发生了一场技术革命，即 交流调速 取代直流调速。 19．SCR 是指(可控硅)。 20．GTO 是指(门极关断晶闸管)。 21．IGBT 是指(绝缘栅双极型晶体管 )。 22．IPM 是指(智能功率模块)。 53．电阻性负载的三相桥式整流电路负载电阻L R 上的平均电压O U 为（ ）。 A ．2.342U B ．2U C ．2.341U D ．1U 107．下述选项中，（ ）不是高中压变频器调速系统的基本形式。 A ．直接高-高型 B ．高-中型 C ．高-低-高型 D ．交-交变频器 116．（ ）变频器矢量控制模式下，一只变频器只能带一台电动机。对
变频器矢量控制的优点及应用 矢量控制原理--应用采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。 异步电动机矢量控制变频调速系统的开发，使异步电动机的调速可获得和直流电动机相媲美的高精度和快速响应性能。异步电动机的机械结构又比直流电动机简单、坚固，且转子无碳刷滑环等电气接触点，故应用前景十分广阔。现将其优点和应用范围综述如下：1、矢量控制系统的优点：动态的速响应直流电动机受整流的限制，过高的di/dt是不容许的。异步电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。 低频转矩增大一般通用变频器（VVVF控制）在低频时转矩常低于额定转矩，在5Hz以下不能带满负载工作。而矢鱿控制变频器由于能保持磁通恒定，转矩与it呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩。 控制的灵活性直流电动机常根据不同的负载对象，选用他励、串励、复励等形式。它们各有不同的控制特点和机械特性。而在异步电动机矢量控制系统中，可使同一台电动机输出不同的特性。在系统内用不同的函数发生器作为磁通调节器，即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。 使用矢量控制，可以使电机在低速，如（无速度传感器时）1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（最大约为额定转矩的150％）。 对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁
PLC－变频器控制自动扶梯系统 摘要】 自动扶梯是带有循环运动梯路向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备，用以在建筑物的不同高度间运载人员上下的一种连续循环输送的运输工具。自动扶梯非常适合在车站、机场、商场等客流量较大的公共场合使用，目前国内使用的自动扶梯空载时仍是额定速度运行，采用同一速度运行模式，没有根据人流量的多少来调节拖动电动机的运转速度，具有耗能大，机械磨损大，使用寿命降低等缺点。本系统根据人流量自动调节扶梯的运行速度，对节约能量和延长扶梯的使用寿命起到巨大的作用。 【关键词】自动扶梯安全保护装置可编程控制变频控制 【前言】 自动扶梯是由一台特种结构型式的输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机组合而成的，广泛应用于商厦、超市、地铁、车站、商务中心等客流量较大的公共场所，作为一种商用载人设备，因此自动扶梯的安全性非常重要，扶梯必须设置安全保护装置，以保证自动扶梯上的乘客绝对安全。自动扶梯的整体设计应该满足特定的商业规范，它必须经济、低噪声且运行平稳。采用合理的导轨梯路系统设计，即能降低运行阻力，节约能耗，减小噪声，延长使用寿命。 继电器控制的自动扶梯过去用得比较多，这种电气控制原理比较简单、直观，线路包括主电路、安全保护电路、控制电路、制动器电路以及照明电路等。由于触点较多，造成线路比较复杂，运行故障多，故障排除困难，目前这种控制线路的自动扶梯处于淘汰阶段。 采用可编程（PLC）控制方式的自动扶梯可克服继电器控制方式的缺点，达到可靠性高、编程简单、通用性强、维修方便等。采用变压变频调速技术，可灵活调节电动机的旋转速度。 使用先进的电动机控制技术，保证电动机的运行性能。使用新型的检测材料，可以更准确地检测各种外部信号、反馈信号，实现自动扶梯的闭环控制、智能控制。 一、PLC－变频器控制自动扶梯的安全保护装置 本系统共配备多个安全保护开关，如遇到非正常状况，其能自动切断自动扶梯的控制电源，使自动扶梯迅速停止运行。配备的安全保护装置包括： （一）必备安全保护装置
变频器原理及应用试卷 一.选择题 1．下列选项中，按控制方式分类不属于变频器的是（D ）。A．U/f B．SF C．VC D．通用变频器 2．下列选项中，不属于按用途分类的是（C ）。 A．通用变频器B．专用变频器C．VC 3．IPM是指( B )。 A．晶闸管B．智能功率模块C．双极型晶体管D．门极关断晶闸管 4．下列选项中，不是晶闸管过电压产生的主要原因的是（A ）。 A．电网电压波动太大B．关断过电压 C．操作过电压D．浪涌电压 5．下列选项中不是常用的电力晶体管的是（D ）。A．单管B．达林顿管C．GRT模块D．IPM 6．下列选项中，不是P-MOSFET的一般特性的是（D ）。A．转移特性B．输出特性C．开关特性D．欧姆定律
7．集成门极换流晶闸管的英文缩写是（B ）。A．IGBT B．IGCT C．GTR D．GTO 8．电阻性负载的三相桥式整流电路负载电阻 L R上的平均电 压 O U为（A ）。 A．2.34 2 U B．2U C．2.341U D．1U 9．三相桥式可控整流电路所带负载为电感性时，输出电压 平均值 d U为为（A ） A．2.34 2cos U B．2U C．2.341U D．1U 10．逆变电路中续流二极管VD的作用是（A ）。 A．续流B．逆变C．整流D．以上都不是11．逆变电路的种类有电压型和（A ）。 A．电流型B．电阻型C．电抗型D．以上都不是 12．异步电动机按转子的结构不同分为笼型和（A ）。A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都不是 13．异步电动机按使用的电源相数不同分为单相、两相和（C ）。 A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都
《变频器原理及应用》模拟试卷1答案 一、填空题 1.面板控制，外接模拟量控制，电位器控制，通讯控制。 2.交-交型，交-直-交型，通用型，专用型。 3.段速控制，加减速 4.电力电子器件，工频交流电，频率和电压 5.主电路，控制电路 6. V/f=常数 7.整流电路，逆变电路 8.整流电路、逆变电路 9.恒转矩调速，恒功率调速 10.比例，积分，微分 二、单选题 1. A 2. B 3. C 4. C 5. A 6. B 7. C 8. B 9. B 10.D 11. B 三、多选题 1.A、B、C 2. A、B、C
3.A、B 4．A、B、C、D 5． A、B、C、D 6. A、B、C 四．简答题 1．说明IGBT的结构组成特点。 答：IGBT是一种新型复合器件。输入部分为MOSFET，输出部分为GTR，它综合了MOSFET 和GTR的优点，具有输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大的优点。 2．交-直-交变频器的主电路包括哪些组成部分？说明各部分的作用。 答：交-直-交变频器主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。整流电路的功能是将交流电转换为直流电；中间电路具有滤波电路或制动作用；逆变电路可将直流电转换为交流电。 3. 变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤？ 答：变频器功能参数的预置过程大致有哪几个步骤。 1) 查功能码表，找出需要预置参数的功能码。 2) 在参数设定模式(编程模式)下，读出该功能码中原有的数据。 3) 修改数据，送入新数据。 4.异步电动机变频调速时，在额定频率以下调节频率，必须同时调节加在定子绕组上 的电压，即恒V／f控制，为什么？ 答：在额定频率以下调节频率，同时也改变电压，通常是使V／f为常数，是为了使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的转矩、效率、功率因数不下降。 5. 矢量控制有什么优越性？ 答：矢量控制系统的优点：1）动态的高速响应；2）低频转矩增大；3）控制灵活。 6. 变频器主电路的电源输入侧连接断路器有什么作用？ 答：连接断路器的作用：1）接通和分断负载电路；2）隔离作用；3）保护作用。 7.变频器安装时周围的空间最少为多少？ 答：变频器在运行中会发热，为了保证散热良好，必须将变频器安装在垂直方向，切勿倒装、倾斜安装或水平安装。其上下左右与相邻的物品和挡板(墙)必须保持足够的空间，左右5cm以上，上下15cm以上。 8.变频器运行为什么会对电网产生干扰？如何抑制？
矢量控制是20世纪70年代由前西德Blaschke等人首先提出来的对交流电动机的一种新的控制思想和控制技术，也是交流电动机的一种理想的调速方法。矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，因此这种控制方式称为矢量控制方式。 矢量控制方式使对异步电动机进行高性能的控制成为可能。采用矢量控制方式的交流调速系统不仅在调速范围上可以与直流电动机相匹敌，而且可以直接控割异步毫乏t产生的转矩。所以已经在许多需要进行精密控制的领域得到了应用。 由于在进行矢量控制时需要准确地掌握对象电动机的有关参数，这种控制有式芝云主要用于厂家指定的变频器专用电动机的控制。但是，随着变频调速理论和技术的发曩以及现代控制理论在变频器中的成功应用，目前在新型矢量控制变频器中已经增加了自调整（autotuning）功能。带有这种功能的变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对电动机的参数进行辨识并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而使得对普通的异步电动机进行有效的矢量控制也成为可能。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达变频器、三菱变频器、西门子变频器、安川变频器、艾默生变频器的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/573092866.html,/
变频器中PLC自动控制技术的运用林堃 发表时间：2019-06-11T11:20:34.960Z 来源：《中国电气工程学报》2019年第3期作者：林堃 [导读] 随着科学技术的发展，现代化建设的发展也日新月异。PLC自动控制技术具有功能强大、稳定性高和可靠性强等优点，且综合使用价值很高。与传统控制技术相比，将PLC自动控制技术引进变频器中，能够对传统直流调速方式进行升级，提升继电器中各个触点准确性，促进变频器系统运行速率，进而强化变频器使用功能。所以将PLC自动控制系统与变频器有效结合，对我国社会经济的发展具有积极作用。本文首先分析了PLC自动控制技术应用 引言 变频器中PLC自动控制技术的应用，深刻影响着我国工业生产的发展。PLC自动控制系统实质上是可编程的逻辑控制器在工业生产上对计算机进行控制的技术方式，功能性强大，目前在电气控制行业内的应用最为广泛。变频器技术作为变频技术中不可或缺的技术组成部分，是技术人员一直研究如何代替直流调速技术的重点。变频器中使用的变频技术，在传统上人工操作是其主要的方法，但这一方法在实际操作的使用中太过繁杂，在PLC自动控制技术应用于变频器中后，变频器数据分析能力加强，设备的应用需求得到满足，变频器的应用范围也被扩大，这个问题就被很好的加以解决了。 1PLC自动控制技术应用概述 ProgrammableLogicController叫做PLC控制系统，简称PLC,又叫做“可编程逻辑控制”器,PLC控制系统主要为工业生产发展而设计的一种关于电脑数字运算操作的电子装备，主要发展设备内部存储程序，按顺序进行控制的逻辑运算。PLC自动控制技术是一种微型计算机控制技术，PLC自动控制技术，广泛应用于工业生产中。应用生产中可以有效提高企业生产的效率，提高产品的销量和质量，PLC自动控制技术的编程简单、操作方便。从事PLC自动控制技术的相关编程人员，不需要具备丰富的计算机知识，根据简单的学习就可以进行PLC编程操作。在经济发展领域中，PLC自动控制系统具有实用性高，稳定性高，使用寿命长等特点，PLC自动控制系统在实际应用中，可与其他相关设备进行相互结合，PLC自动控制系统发出信号，对其他相关设备进行有效控制，使PLC自动控制的发展前景更加广阔，在实际工作中具有更多的优势。 2PLC模块选择 目前，变频器产品在市场上的种类有很多，价格也参差不齐，在给工业生产企业宽松选择空间的同时，也造成了一定的选择难度。在实际运行中，变频器产品不同，带有的负荷也就有了差异，因此，工业生产企业要以产品工艺特点和实际情况为基准去配备合适的变频器，不该盲目选择。变频器中PLC自动控制技术的应用，变频器的性能参数只是设计人员需要注意的一点内容，具体的选择还要参考实际的应用，同时，不同模块要尽量保证规格相同，以期在之后的PLC自动控制上方便于管理。选择PLC型号时，变频器特性必须要考虑进去，信号格式也要与变频器相匹配。在实际的工业生产中，不同的机械运行，匹配的变频器也是不同的，而且要保证变频器的质量，不然企业的经济利益必然会受到影响。PLC模块选择中，机型、I/O模功能模块的对照应该放在首位，PLC系统只有和变频器相匹配，才能发挥最大的效率，此外，信号类型、输入接线连接、电压等级也要作为参考内容，这样才能让PLC系统与变频器形成最优配合，最大化的体现其使用价值。 3PLC自动控制技术在变频器中的应用 3.1通信协议的实现 我国的企业如今可以通过通信协议实现变频器对plc自动控制技术进行控制，专用协议和统一通信协议是我国的主要应用的通信协议，在运行过程中，PLC自动控制系统主要是运用专用通信协议对变频器进行控制。根据通信协议的自身条件，通信协议可以划分为modbus通信协议与自由口通信协议，采用自由口通信协议对变频器多自动控制系统进行控制，变频器和PLC自动控制系统通过自由口通信协议进行控制的，可以有效地实现对程序的自由控制，可以实现不同型号的变频器输入信号的相互转换。采用自由口通信协议有许多优点，所以工业生产企业一般完成程序编写完成后，再用自由口通信模式，这样可以进一步提高变频器在实际工作过程中的自由性、可靠性及安全性。modbus通信协议本质上属于串行通信行应用中的一种，所以PLC自动控制系统与变频器使用modbus通信协议的工作中，可以支持各种形式的检验。PLC自动控制系统采取合理的通信协议规划，有效进行通信协议系统规划，这些细节关乎了电器的使用质量，及时有效的对机器进行的监督和控制，提升变频器的使用质量，降低变频器在运行过程中的风险，提高工作效率。提高了PLC自动控制系统在运行过程中，对变频器的效率，满足工业企业发展的各种需求。 3.2通信协议实现方法 通信协议主要分为通用协议、专用协议两种。根据不同情况，划分自由口通信协议以及MODBUS通信协议。在变频器中应用的专用通信协议，是变频器与PLC之间制定的通信协议，利用这种专用通信，实现对变频器的自动化控制。利用自由口通信协议，能够确保PLC系统有效控制系统中各项自由程序，同时变频器各个信号之间也能进行有效通信。基于这些内容，在编写程序之后，相关工作人员必须对相关通讯程序进行及时的调试，确保PLC自动控制系统在变频器中的稳定性，发挥其应有的价值。MODBUS通信协议长期属于通信行业核心标准，相关人员必须这一通信特点进行分析，考虑到其作为串行通信协议的一种，在实践运用中，为LPC、CRC校验提供支持。 3.3实现变频器自动化控制的主要方式 将PLC自动控制技术运用到变频器当中，自动化控制的实现主要通过I/O端子。PLC控制系统与I/O端子正是PLC自动化控制技术主要内容，将两个方面内容有机结合起来，并合理利用，才能发挥PLC的作用。在具体实现过程中，主要包括两个方向，其一是将数字输入端与PLC进行连接，这种方式需要满足PLC自动化控制系统中携带I/O端子，利用导线加以控制；其二是模拟量端子和PLC系统相连接，这种实现方式下，PLC自身并不携带模拟量端子，将PLC系统后台控制拓展模块和变频器模拟量端子进行连接，从而实现自动化控制效果。这两种实现方式，都可以对变频器进行有效设置，若变频器输入的数字量较多，则能获得较多固定频率。通过上文介绍，我们知道通信协议是变频器现场总线控制的核心，DP通信协议是一种关键手段，其主要由协议层、网络数据以及电报头组成。并通过有效的定义方式，实现系统上下层结构之间的良好传输，且避免两者之间相互干扰，提升变频器运行的可靠性，确保各项工作都能够顺利完成，让变频器能够通过上级自动化系统指令进行工作。 结语 在变频器中PLC自动控制技术的实际运用中，变频器应用中出现的一些常见影响变频器整体运行效率的问题，通过PLC自动控制系统就
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变频器矢量控制的基本原理分析 矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。 无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。? 本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块；在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条极其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，极易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。 2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置 2.1 系统硬件组成 FX2N系列PLC(产品版本V 3.00以上)1台(软件采用FX-PCS/WIN-C V 3.00版)； FX2N-485-BD通讯模板1块(最长通讯距离50m)； 或FX0N-485ADP通讯模块1块+FX2N-CNV-BD板1块(最长通讯距离500m)； FX2N-ROM-E1功能扩展存储盒1块(安装在PLC本体内)；
带RS485通讯口的三菱变频器8台(S500系列、E500系列、F500系列、F700系列、A500系列、V500系列等，可以相互混用，总数量不超过8台；三菱所有系列变频器的通讯参数编号、命令代码和数据代码相同。)； RJ45电缆(5芯带屏蔽)； 终端阻抗器(终端电阻)100Ω； 选件：人机界面(如F930GOT等小型触摸屏)1台。 2.2 硬件安装方法 (1) 用网线专用压接钳将电缆的一头和RJ45水晶头进行压接；另一头则按图1～图3的方法连接FX2N-485-BD通讯模板，未使用的2个P5S端头不接。 (2) 揭开PLC主机左边的面板盖, 将FX2N-485-BD通讯模板和FX2N-ROM-E1功能扩展存储器安装后盖上面板。 (3) 将RJ45电缆分别连接变频器的PU口，网络末端变频器的接受信号端RDA、RDB之间连接一只100Ω终端电阻，以消除由于信号传送速度、传递距离等原因，有可能受到反射的影响而造成的通讯障碍。 2.3 变频器通讯参数设置 为了正确地建立通讯，必须在变频器设置与通讯有关的参数如“站号”、“通讯速率”、“停止位长/字长”、“奇偶校验”等等。变频器内的Pr.117~Pr.124参数用于设置通讯参数。参数设定采用操作面板或变频器设置软件FR-SW1-SETUP-WE在PU口进行。 2.4 变频器设定项目和指令代码举例
课后辅导题一 一、选择题 1、正弦波脉冲宽度调制英文缩写是（ C ）。 A：PWM B：PAM C：SPWM D：SPAM 2、三相异步电动机的转速除了与电源频率、转差率有关，还与（ B ）有关系。 A：磁极数B：磁极对数C：磁感应强度D：磁场强度 3、目前，在中小型变频器中普遍采用的电力电子器件是（ B ）。 A：SCR B：GTO C：MOSFET D：IGBT 4、IGBT属于（ B ）控制型元件。 A：电流B：电压C：电阻D：频率 5、变频器种类很多，其中按滤波方式可分为电压型和（ A ）型。 A：电流B：电阻C：电感D：电容 6、电力晶体管GTR属于（ A ）控制型元件。 A：电流B：电压C：电阻D：频率二简单综合题 1、按照转子结构的不同，三相异步电动机分为哪两大类？从运行可靠性上看，上述哪一类电动机具有优越性？ 2、三相异步电动机的转速n与哪些因素有关？ 答：三相异步电动机的转速n与电源频率?1、磁极对数P、转差率s有关。 3、三相异步电动机有哪些调速方式？并比较其优缺点。 答：三相异步电动机有变极调速、变转差率调速和变频调速三种调速方式。 变极调速是有级调速，调速的级数很少，只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。变转差率调速时，随着s的增大，电动机的机械特性会变软，效率会降
低。变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后不 改变机械特性硬度，调速的动态特性好等特点。 4、在三相异步电动机的机械特性曲线上，标出与下列转速对应的转矩：、、。 5、变频调速时，改变电源频率?1的同时须控制电源电压U1，试说明其原因。 答：在变频调速时，若?1下降，U1不变，则Φm上升。因为 Φm已设计在接近饱和处，Φm上升即进入磁化曲线的饱和区， 引起工作电流大幅度增加，使电动机过热损坏；若?1上升， U1不变，则Φm下降，将使工作电流下降。由于电流的下降， 电动机的输出转矩不足。为了保持电动机的Φm不变，即电 动机的转矩不变，在?1变化的同时，U1必须同时变化，使 U1与?1的比值保持恒定，即U1/?1 =常数。 6、描绘三相异步电动机基频以下变频调速的机械特性曲线，并说明其特点。 7、说明三相异步电动机低频起动的优越性。 答：电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升， 直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。在此过程 中，转速差△n被限制在一定的范围，起动电流也将被限制 在一定的范围内，而且动态转矩△T很小，起动过程很平稳。 8、说明三相异步电动机直流制动的原理，并描绘制动前后的机械特性曲线。 9、变频调速时，由于?1降低使电动机处于回馈制动状态，试说明其制动的原理，并描绘制 动前后的机械特性曲线。 10、在定性分析变频电路时，大功率开关器件的工作状态有哪两种？并画出其伏安特性曲线。 11、画出GTO的伏安特性曲线，并说明其工作原理。 12、画出IGBT的输出特性曲线及转移特性曲线，并说明其工作原理。 13、说明什么是脉冲宽度调制技术？ 14、PWM逆变电路的单极性控制和双极性控制有什么区别？ 15、以三相桥式SPWM逆变电路为例，说明脉宽调制逆变电路调压调频的原理。
变频器的V/F控制与矢量控制 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 矢量控制（VC）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 V/F控制与矢量都是恒转矩控制。U/F相对转矩可能变化大一些。而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。对普通用途。两者一样。 1、矢量控制方式 矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。 矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。 在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的，使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。具体做法是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。 2、V/F控制方式 V/F控制，就是变频器输出频率与输出电压的比值为恒定值或成比例。例如，50HZ时输出电压为380V的话，则25HZ时输出电压为190V。 变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变
变频器的工作原理 1、基本概念 （1）VVVF 改变电压、改变频率（Variable Voltage and Variable Frequency）的缩写。 （2）CVCF 恒电压、恒频率（Constant Voltage and Constant Frequency）的缩写。 通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。 各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。 变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。 2. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？ （1) r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm。例如：4极电机60Hz 1,800 [r/min]，4极电机50Hz 1,500 [r/min]，电机的旋转速度同频率成比例。 本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。由于极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。 n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，
变频技术原理与应用试题三及答案 一、是非题。（正确的在括号内画√，错的画×， 每题1分，共10分） 1. 从工作原理上讲，变频技术就是把工频交流电变成相同频率的交流电。（） 2. 交流—交流变频技术适应于低转速大容量的电动机负载。（） 3. 晶闸管主要用于电压控制型开关器件，通过控制晶闸管触发脉冲的触发角，实现小电流控制大功率的变换。（） 4. 不可控器件不能用控制信号来控制其通断。（） 5. 晶体管的特性是在低发射极电流下电流放大系数α很大，而当发射极电流建立起来之后，α迅速减小。（） 6. 当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。（） 7. 功率MOSFET是利用栅源电压的大小来改变半导体表面感生电荷的大小，从 而控制漏极电流的大小。（） 8. MCT是采用集成电路工艺制成的。（） 9. 为使晶闸管可靠触发，触发电路提供的触发电压和触发电流等于晶闸管产品 参数提供的门极触发电压与触发电流值。（） 10. 变频器的过负载率用于变频器过负载保护，不适用于电动机过负载保护。（） 二、名词解释。（每题2分，共10分） 1. 变频器多段速度控制功能 2. 维持电流I H 3. 通态电流临界上升率d i/d t
4. 功率集成电路 5. 基本频率f b（简称基频） 三、填空题。（每题1分，共10分） 1. 常见的大功率晶闸管，其外形有两种封装。 2. 晶闸管具有个PN结。 3. 晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管之间的关系曲线。 4. 晶闸管在使用时，为保证可靠、安全地触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在。 5. 当晶闸管散热条件不满足规定要求时，则元件的额定电流应立即使用，否则元件会由于结温超过允许值而损坏。 6.功率晶体管有两种结构。 7. GTR是一种双极型半导体器件，即其内部电流由两种载流子形成。 8.功率MOSFET是利用的大小来改变半导体表面感生电荷的大小，从而控制漏极电流的大小。 9.变频技术的核心部分就是。 10. 为适应变频调速的需要，变频电源必须在变频的同时实现。 四、简答题。（每题5分，共20分） 1. 如何抑制晶闸管的正向电压上升率d u/d t？
浅谈变频器U／f控制与矢量控制应用 【摘要】交流变频调速系统主要用于控制异步电动机的转速和转矩，具有动态响应好、工作效率高、输出特性好、使用方便等优点。本文主要介绍变频调速系统中常用的两种控制方式：U/f控制和矢量控制，并结合生产实际描述分析这两种控制模式在现场生产中的应用，提高大家对变频调速系统控制模式的认识。 【关键词】变频调速系统；U/f控制；矢量控制 1 变频调速系统U/f控制 1.1 U/f控制的概念 U/f控制即恒压频比控制方式，它是采用SPWM正弦脉宽调制技术控制半导体器件开通和关断，将直流电压转变为一定形状的电压脉冲序列，实现频率和电压的控制，在调节输出频率?的同时，调节输出电压U的大小，通过U和?配合实现不同类型的调频调压来进行调速。解决了只改变频率进行调速：频率上升时，主磁通下降，拖动转矩下降，电动机的拖动能力降低，对于恒转矩负载因拖不动而堵转；频率下降时，主磁通上升，引起主磁通饱和，励磁电流急剧升高，使通过定子绕组的电流大于定子绕组额定电流，电机发热严重。在变频调速中基频以下常采用U/f恒磁通（恒转矩）调速，基频以上调速由于变频器输出电压无法大于额定输入电压因此只能恒功率调速。 1.2 U/f控制特性及应用 U/f控制是变频调速系统应用最普遍的调速模式，它通过调节电机供电电源电压和频率来进行调速因此该调速系统的机械特性可平滑地上下移动，转差率不变，调速时有很高的运行效率，但在基频下U/f（等于常数）调速并不是真正的恒磁通（恒转矩）调速，当电机在低频、低速运行时，由于变频器输出电压成正比地下降，电机满负荷运行时定子绕组电阻上产生的压降在电机输入电压中占的比例增大，反电动势比例减小，用于形成主磁通的电压不足，造成主磁通下降，使拖动转矩不足，带负载能力下降。 应用U/f控制模式时，首先根据变频器所带负载的特性选用合适的U/f曲线，U/f曲线是描述变频器输出电压与频率关系的曲线，一般通用性变频器U/f曲线有：直线形U/f曲线（适用于恒转矩负载如传送带），1.5次形U/f曲线（适用于风机，泵类变转矩性负载）及自定义形U/f曲线；其次根据设备在生产过程中是否需要低速满负荷运行来考虑是否采用适量补偿输出电压即是否设置变频器转矩提升量。正确预置转矩提升量十分重要，预置太小，可能电机磁通不足，电机输出转矩过小而无法带动设备运转，预置太大，又可能在电机轻载时引起电机磁路饱和，变频器因输出过电流而跳闸。在现场预置时，应以电机负荷率作为初步设定依据；最后根据生产设备惯性的大小及对电机启动加减速时间的要求来预置
变频器矢量控制与VF控制区别 一、V/F控制方式 变频器采用V/F控制方式时，对电机参数依赖不大，一般强调“空载电流”的大小。由于我们采用矢量化的V/F控制方式，故做电机参数静止自整定还是有必要的。不同功率段的变频器，自学习后的空载电流占额定电流大小百分比也是不同的。 一般有如下百分比数据：5.5kW~15 kW,空载电流P9.05的值为30%~50%的电机额定电流；3.7 kW及以下的，空载电流P9.05的值为50%左右的电机额定电流；特殊情况时，0.4 kW、0.75 kW、1.5 kW，空载电流P9.05的值为70%~80%的电机额定电流；有的0.75 kW功率段，参数自整定后空载电流为电机额定电流的90%。空载电流很大，励磁也越大。 何为矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制时也将输入电流量进行解耦控制，使控制更加精确。 变频器输出电流包括两个值：空载电流和力矩电流，输出电流I的值为空栽电流Im和力矩电流It平方和后开2次方。故空载电流是影响变频器输出电流的主要因素之一。 V/F控制时输出电压与运行频率之比为一定值：即U/F=K（K为常数），P0.12=最大输出电压U，P0.15=基频F。三菱变频器资讯 上图中有个公式，描述转矩、转速、功率之间的关系。变频器在基频以下运行时，随着速度增快，可以输出恒定的转矩，速度增大不会影响转矩的输出；变频器在基频以上运行时，只能保证输出额定的功率，随着转速增大，变频器不能很好的输出足够大的力；有时候变频器速度更快，高速运行时，处于弱磁区，我们必须设置相应的参数，以便让变频器适应弱磁环境。 速度与出力，高速或者低速时，两者不可兼得，这里有个数据概念：调速范围，指满足额定转矩出力的最低频率与最高频率的比值。以前一般的VF控制方式调试范围为1：20~1：40，我司产品V/F控制调速范围可以达到1：100，能够满足更多范围的行业应用。在开环矢量时可以达到1：200，闭环矢量时达到1：1000，接近伺服的性能。 变频器V/F控制系统运行时，有两种方式进行转矩的提升： 1、自动转矩提升： 必须在P0.16=0且P4.00=0时，自动转矩提升才有效。其作用为：变频器V/F控制低频运行时，提高输出电压，抵消定子压降以产生足够的转矩，保证电机正常运行。自动转矩提升与变频器设置“空载电流”和静止学习的“定子电阻”有关系，变频器必须作电机参数静止自整定，才能更好的控制电机运行。变频器作自动转矩提升控制电机时，见上图所示输出电压和频率的线性关系，运行中因为负载变化对电压输出作适当的增减，由于响应时间的快慢，所以会出现出力不稳定因素。 2、手动转矩提升 设置P0.16为某一数值时，或者设置P4.00为非零时，手动转矩提升才有效。手动转矩提升只与变频器设置“空载电流”有关系，受电机其他参数设置影响较小。如下图所示，为手动转矩提升曲线图。变频器输出作手动转矩提升，其转矩出力在原来基础上成线性增加，所以出力稳定，不受负载变化的影响，出力稳定。但是转矩提升不益太大，转矩提升的幅度应根据负载情况适当设定，提升过多，在启动过程中将产生较大的电流冲击。 自动转矩提升只能满足一拖一的输出情况，当涉及一台变频器拖动多台电机时，V/F控制时必须采用手动转矩提升，即设置P0.16为非0值。 V/F控制时的有关性能参数调试： PA.02为V/F控制转差补偿增益，设置此参数时，可以参考电机额定转速P9.02来设定参数。该功能有助于变频器在负载波动及重载情况下保持电机转速恒定，即补偿由于负载波动而导致的电机转速增减，但是由于补偿本身的响应时间问题，导致系统出现不稳定因素增多，在系统波动较大的情况下，此功能码设置为0有一定效果。