实验6

实验六交流变频器实验一、实验目的1.了解通用型交流变频调速器的结构和原理。

2.初步掌握变频器的参数设置方法。

3.熟悉变频器的基本使用方法。

4.进行各种运行试验。

二、预习要求1.《电力电子技术》课程中，有关交—直—交电压型逆变电路的内容。

重点是逆变桥的工作过程及变频原理。

2.《运动控制系统》讲义，第2篇交流调速系统的内容。

重点是5.4节。

三、实验线路及系统原理变频调速是现代电气调速的主要发展方向，随着GTO、GTR和IGBT等全控型电力电子器件的研制成功，计算机与现控理论的发展，使交流变频调速技术日趋成熟，出现了功能齐全、性能优越、体积小、重量轻、运行可靠的交流变频器。

目前，种类繁多的交流变频器已广泛应用于各生产领域和日常生活，其中三菱公司的变频器具有结构简单、功能齐全、易操作和价格低的特点。

在工程上的使用范围日益扩大。

因此，本实验以三菱FR-D720S-0.4-CHT 型变频器为例，通过对变频器的参数设置，运行及性能测试，使得同学们对工程上使用的通用型变频器有一个初步的认识和了解。

三菱FR-D700型变频器为通用型交流变频器采用IGBT模块构成的交-直-交电压型逆变电路。

其内部分成三部分，即主电路、控制电路及保护电路。

其中主电路由整流、平波及逆变三个环节组成。

整流桥采用大功率整流模块构成单相整流，将220伏的交流电变换成直流电，由滤波环节的大电容器进行平波，逆变侧使用了新型的IGBT-IPM智能功率模块，此中模块内部设有过流、短路、欠压和过热等保护环节。

控制电路由运算环节、电压及电流检测、驱动等组成，采用单片机实现变压变频的SPWM控制，无速度传感器。

保护电路有瞬时过流保护、过载保护、再生过压保护、瞬时停电及接地过流保护和防止失速过压及过流保护。

该变频器主要特点有：采用磁通矢量控制，实现1Hz运行150%转矩输出，采用可直接监视控制主电路的智能驱动回路，使低速时的不均匀旋转得到大幅度改善，调速比可达1:120（0.5～60Hz）及柔性PWM控制等。

本实验的重点是：1.变频器的结构组成。

2.参数设置方法及步骤。

3.基本操作及使用。

此外，结合继电控制电器实现电动机的调速及正反转控制。

四、实验设备及仪器1.教学实验台主控制屏。

2.QSGDJ—BPQ挂箱。

3.NEEL—10挂箱。

4.交流异步电动机M04(含编码器)。

五、注意事项1.通电后变频器的接线端子带电，不得随意触碰端子。

2.当电动机处于运转状态时，不得写入或修改参数。

3.在参数写入和修改后，须连续按SET键1.5秒以上，方能可靠写入。

4.修改或写入参数，应先设定Pr.79为“1”，即“操作模式”。

若Pr.79设定为“1”，仍无法修改或写入参数，则应检查Pr.79“参数写入禁止选择”是否设定为“1”了。

5.因各种原因，发生保护功能动作而使电动机停止运行时，应先排除有关故障，后再使变频器复位。

其方法有：1）断开电源，再重新合闸启动电动机。

2）用操作面板上的RESET键复位变频器。

3）接通复位信号（RES）。

6.变频器处于运行状态时，可从面板的显示（按“SET”）读出电动机的电压和电流。

六、实验内容1.熟悉变频器。

2.参数设置。

3.面板操作及运行。

4.外部操作及运行。

5．组合操作运行。

6.改变PWM频率运行。

七、方法与步骤1.变频器结构。

三菱D-720型变频器的前部为控制面板，上有五个轻触式按键及一个旋钮，见图6—1 所示。

图6—1 FR-D700变频器面板结构图图6—2 FR-D700 接线端子图打开盖板，下面为接线端子，端子的排列见图6—2所示。

主电路端子的功能见图6—3所示，控制电路端子的功能见图6—4所示，各端子的接线见图6—5所示。

另有网口与外部通信。

机身的下部是功率模块及散热器。

各端子已有导线连到挂箱面板的插孔上，可根据实验需要与所需的电机、电器相连接。

图6—3 变频器主电路端子功能表图6—4 变频器控制电路端子功能表图6—5 变频器端子接线图2.参数设置。

D720变频器为通用型的交流变频器，适用于各种生产设备的调速控制。

因此需要设定的参数超过一百多项，包括基本功能、标准运行功能、自动再启动功能、附加功能及通讯功能等。

工程上需要根据生产设备的工艺要求及电动机参数，正确设置相应的变频器参数，才能获得最佳的运行效果。

表6—3为三菱变频器主要设定的参数，而详细的参数可参阅三菱公司的相关资料。

变频器在使用前，应将所需的参数设置好，参数设置在操作面板上进行。

1）变频器通电，将挂箱下部的开关拨到“ON”，变频器有电。

2）按PU/EXT键，进入PU运行模式（PU灯亮）。

3）按MODE键进入参数设定模式，出现“P. 0”字。

4）顺时针调节旋钮，出现“P. 1”，按“SET”键，出现“0.00”，顺时针调节旋钮，直到出现“50.00”，按住“SET”键，交替出现“P. 1”和“50.00”，再松手。

说明变频器上限（最高）频率（转速）设定为50Hz、即额定转速。

5）按“SET”,出现“P. 2”,再按“SET”键，出现“0.00”，顺时针调节旋钮，直到出现“20.00”，按住“SET”键，交替出现“P. 2”和“20.00”时再松手。

说明变频器下限（最低）频率（转速）设定为20Hz、即2/5额定转速（约584转/分）。

6）按“SET”键，出现“P. 3”，再按“SET”键，出现“50.00”，这是“基准频率”,对应电动机的额定铭牌，出厂时已设定好的。

按住“SET”键，交替出现“P. 3”和“50.00”时再松手。

7）按“SET”键，出现“P. 4”,顺时针调节旋钮，直到出现“P. 7”，这是“加速时间”，采用以上方法设定为“5.00”、即“加速时间”为5秒。

8）仿照上述方法将“P. 8”设定为“5.00”、即减速时间为5秒。

9）注意：若通电后控制面板上是“EXT”灯亮，则说明变频器处在“外部操作模式”。

此时设定参数是无效的。

须进行以下操作：（1）按“MODE”键，直到出现“P. 0”。

（2）顺时针调节旋钮，直到出现“P. 79”。

(3）按“SET”键，出现“2”。

（4）反时针调节旋钮，出现“1”。

(5）按住“SET”键，交替出现“P. 79”和“1”，此时变频器进入“面板操作模式”，再从上述的“3）“开始设定。

3.面板操作及运行。

1）设定运行频率。

（1）通电后，按“PU/EXT”键，进入PU操作模式。

（2）按“MODE”键，出现“0.00”。

（3）顺时针调节旋钮，直到出现“50.00”。

（4）按住“SET”键，出现“F ”和“50.00”交替闪烁。

（5）闪烁3秒后显示将返回“0.00”（监视显示状态）。

2）正向运行操作。

（1）按“RUN”键，电动机正向启动运转，显示屏的显示从“0.00”，开始上升，直到显示“20.00”，此时，电动机在下限频率下运转。

（2）显示屏上“RUN”灯亮，表明电动机正转。

（3）若需要电动机在额定速度运行，则顺时针调节旋钮，直到显示“50.00”，按住“SET”键，出现“F ”和“50.00”交替闪烁。

“SET”键松手后再按“SET”键，频率从20Hz上升到50Hz，电动机的转速亦上升到额定速度。

（4）按“STOP/RESET”键，变频器输出电源为零，电动机减速停转，显示“0.00”。

3）点动运行操作。

工程上这一运行方式常用于起重机械起降重物的过程。

（1）参阅上述参数设定方法，设定P. 15（即点动频率）为10(Hz)。

（2）按“PU/RESET”键，显示屏显示“JOG”。

（3）按住“RUN”键，电动机在10Hz频率下运转。

（4）松手后，电动机即停转。

4.外部操作及运行。

在工程上，通常利用电器部件构成的控制系统来实现电动机的正、反转控制，本实验将变频器与继电控制系统相结合，实现电动机的正、反转和调速控制。

1）连线。

利用NEEL-10挂箱的电器与QSGDJ-BPQ挂箱实现控制功能。

其中接触器KM1用来控制电动机正向运转，KM2控制反转。

按钮SB2用来启动电动机正转，SB3启动电动机反转，SB1（红色）实现停机动作。

为防止正转时突然按动反转按钮，因此在线路中应设有互锁环节。

按钮的指示灯应能显示系统运转状态。

（1）主控屏的电源W线连到挂箱的134、85、99三个端子。

（2）N线连到挂箱的82、96、143、149四个端子。

（3）交流电压表并接在W、N两端。

（4）135端与138、83、144、97四端相连。

（5）139与84、101端相连。

（6）145与87、98端相连。

（7）102与81端相连。

（8）88与95端相连。

（9）86与142端相连。

（10）100与148端相连。

慢调节电位器RP，电动机正转启动到转速达到上限值，记录此时的转速、电流值。

电动机加负载，测对应的转速和电流值，直到电机电流达到0.5A。

将所测参数填入表6—1。

（11）变频器的STF端与92端相连（用一端粗、另一端细的连接线，以下同）。

（12）变频器的STR端与106端相连。

（13）91端与105端与变频器的SD端相连。

（14）变频器挂箱面板上的电位器RP的动点与插孔2相连，电位器左面固定点与插孔10相连，右面固定点与插孔5相连。

连线后，须认真核查，无误后进入参数设定。

2）参数设定。

（1）变频器通电，出现“0.00”。

（2）按“PU/EXT”键,进入PU模式。

（3）按“MODE”键，进入参数设定模式，出现“P. 0”。

（4）顺时针调节旋钮，直到出现“P. 79”。

（5）按“SET”键，出现“1”。

（6）顺时针调节旋钮，出现“2”。

（7）按住“SET”键，出现“P. 79”和“2”，交替闪烁，同时控制面板的显示从“PU”变换为“EXT”。

至此，外控方式的参数设定完毕。

3）外控运行试验。

（1）变频器通电。

（2）合主控屏开关，慢慢增大输入交流电源，直到电压表显示为220V。

（3）按SB2按钮，正转接触器闭合，慢慢调节电位器RP，电动机正向启动，直到转速达到上限值，记录此时的转速与电流值。

然后，电动机加负载，测取对应的转速和电流值，直到电动机电流达到0.5A，将所测的参数填入表6—1。

表6—1 正转高速时的特性参数（5）按反转按钮SB3，反转接触器闭合，电动机反向启动运转。

（6）反时针慢慢调节电位器RP，使电动机转速下降，直到频率为20Hz。

电动机运转在下限转速。

记录此时的转速、电流值。

电动机加负载，测对应的转速和电流值，直到电流达到0.5A。

将所测参数填入表6—2。

表6—2 反转低速时的特性参数5.组合操作运行。

1）停机后，按“PU/EXT”键，进入PU运行模式。

2）找到Pr.160，设定为“0 ”.3) 将Pr.161变更为“1”。

4）将Pr.79变更为“3”，即进入组合操作模式。

此时，面板显示灯“PU”和“EXT”亮。