變頻器常用的控制電路.ppt

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主要內(nèi)容,變頻器輸入端子控制方法 變頻器的外接主電路 變頻器的起?？刂齐娐?變頻器正反轉(zhuǎn)控制電路 變頻器的外接兩地控制電路 變頻器并聯(lián)控制電路 變頻器制動及保護控制電路 工頻切換電路 變頻器多段速電路,1.2 變頻器的外接主電路,1.2.1 外接主電路的接線,LAC1——電源側(cè)交流電抗器。 Zl——進線側(cè)無線電干擾抑制電抗器。 LDC——直流電抗器。 RB——制動電阻。 PW——制動單元。 LAC2——輸出側(cè)交流電抗器 Z2——輸出側(cè)無線電干擾抑制電抗器,圖4外接主電路,1.2.2 外接主電路主要電器的功能和選擇 1.低壓斷路器QF （1）主要作用 低壓斷路器QF主要有兩個作用：一是隔離作用，當變頻器需要檢修時，或者因某種原因而長時間不用時，將QF切斷，使變頻器與電源隔離；二是保護作用，當變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時，進行保護。 （2）選用原則 由于： ①變頻器在剛接通電源的瞬間，對電容器的充電電流可高達額定電流的2～3倍。 ②變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值?？赡艹^額定電流。 ③變頻器允許的過載能力為150％、1min。 所以，為了避免誤動作，低壓斷路器的額定電流IQN≥（1.3～1.4）IN，其中IN為變頻器的額定電流。,2.接觸器KM （1）主要作用 ①可通過按鈕方便地控制變頻器的通電與斷電。 ②變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。 注意，請不要用接觸器起動和停止變頻器，這樣將降低變頻器的壽命。 （2）選擇原則 由于接觸器自身并無保護功能，不存在誤動作的問題，故選擇原則是，主觸點的額定電流IKN≥IN。,3.輸出接觸器 變頻器的輸出端一般不接接觸器。如由于某種需要而接入時，如工頻切換電路圖5所示的KM2，則因為電流中含有較強的諧波成分，故變頻器的主觸點的額定電流 IKN≥1.5IMN。其中IMN是電動機的額定電流。,,圖5 工頻切換主電路,4. 制動電阻RB和制動單元YB （1）主要作用 電動機在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升（該電壓通常稱為泵升電壓），甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動電阻RB就是用來消耗這部分能量的。 制動單元YB是由GTR或IGBT及其驅(qū)動電路構(gòu)成。其功能是當直流回路的電壓UD超過規(guī)定的限值時，接通耗能電路，使直流回路通過制動電阻RB釋放能量。,,（2）制動電阻的連接 一般每個變頻器制造廠家都會為變頻器提供合適的制動單元，稱為獨立選件單元。 ①連接專用外接制動電阻（選件）。 內(nèi)置制動電阻是連接在P和PR端子上。當內(nèi)置制動電阻在頻繁地制動時，由于散熱能力不足，需要安裝外接制動電阻（選件）替代內(nèi)置制動電阻。 ②連接FR-BU制動單元 （選件） 如圖6所示，為了提高減速時的制動能力，連接FR-BU制動單元選件。 注意：連接時應(yīng)使變頻器端子（P、N）與FR-BU制動單元的端子的記號相同。（接錯時會損壞變頻器）。另外，對7.5kW以下型號的變頻器，請拆下PR-PX間的短路片。,,,圖6 制動單元的接線,1.3 變頻器的起?？刂齐娐?圖7 變頻器起?？刂齐娐?接觸器KM:控制變頻器接通或斷開電源， 中間繼電器KA:控制變頻器起動或停止。通過接觸器KM的按鈕SB1可以使變頻器運行或停止，可以通過變頻器起動控制用端子（STF，STR）來使變頻器運行或停止，此時應(yīng)設(shè)定Pr.79＝2（外部操作模式）。 只有當接觸器接通電源后，KM的常開觸點閉合，此時按下變頻器起動按鈕SB3，中間繼電器線圈KA才會得電并自鎖，KA的常開觸點閉合，接通變頻器的STR或STF端子，變頻器開始運行。,在KA線圈電路中串聯(lián)KM的常開觸點，是保證KM未吸合前，繼電器KA線圈不得電，從而防止先接通KA的誤動作。而當KA接通時，其常開觸點閉合使停止按鈕SB2失去作用，從而保證了只有在電動機先停機的情況下，才能使變頻器切斷電源。 在圖7所示的控制電路中，串入了報警輸出端子B-C的常閉觸點，其作用是當變頻器發(fā)生故障而報警時，B-C觸點斷開，使KM和KA線圈失電，將變頻器的電源切斷。,1.將控制回路的電源端子R1、S1接到變頻器主觸點之前 在變頻器的保護回路動作后，需要保持異常信號的輸出時，請將控制回路的電源端子L11、L21連接到KM的一次側(cè)。 2.改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向 如果電動機的旋轉(zhuǎn)方向反了，可以不必更換電動機的接線，而通過以下方法來更正： （1）繼電器的常開觸點KA由正轉(zhuǎn)端子STF接到反轉(zhuǎn)端子STR上。 （2）接至STF端子上的接線不變，而通過功能預(yù)置來改變旋轉(zhuǎn)方向。例如三菱FR-S540變頻器就可以通過將Pr.7的設(shè)定值變?yōu)?來實現(xiàn)。,3.變頻器電源側(cè)接接觸器的原因 當變頻器通過外接信號進行控制時，一般不推薦由接觸器KM來直接控制電動機的起動和停止。這是因為： （1）控制電路的電源在尚未充電至正常電壓之前，其工作狀況有可能出現(xiàn)紊亂。盡管近代的變頻器對此已經(jīng)作了處理，但所作的處理仍須由控制電路來完成。因此，其準確性和可靠性難以得到充分的保證。 （2）通過接觸器KM切斷電源時，變頻器已經(jīng)不工作了，電動機將處于自由制動狀態(tài)，不能按預(yù)置的減速時間來停機。 （3）變頻器在剛接通電源的瞬間，充電電流是很大的，會構(gòu)成對電網(wǎng)的干擾。因此，應(yīng)將變頻器接通電源的次數(shù)降低到最少程度。,PLC控制的一臺變頻器起停電路,1.設(shè)計思路 采用PLC控制變頻器起停運行時，首先根據(jù)控制要求，確定PLC的輸入輸出，并給這些輸入輸出分配地址。這里的PLC采用三菱FX2N-48MR繼電器輸出型PLC，變頻器采用三菱FR-A540變頻器，其起?？刂频腎/O分配如表1所示。,表1,圖8 變頻器起?？刂齐娐?2.參數(shù)設(shè)置 由于變頻器采用外部操作模式，所以設(shè)定Pr.79＝2。,3.程序設(shè)計,圖9 PLC程序,1.4 變頻器正反轉(zhuǎn)控制電路,圖10 繼電器控制的變頻器正反轉(zhuǎn)電路,按鈕SB1、SB2用于控制接觸器KM，控制變頻器接通或切斷電源； 按鈕SB3、SB4用于控制正轉(zhuǎn)繼電器KAl，控制電動機的正轉(zhuǎn)運行； 按鈕SB5、SB4用于控制反轉(zhuǎn)繼電器KA2，控制電動機的反轉(zhuǎn)運行； 在KA1和KA2線圈電路中串入KM的常開觸點，使正反轉(zhuǎn)只有在接觸器KM已經(jīng)動作、變頻器已經(jīng)通電的狀態(tài)下才能進行。 在SB2按鈕兩端并聯(lián)繼電器KA1、KA2的常開觸點，防止電動機在運行狀態(tài)下通過KM直接停機。,1.5 變頻器的外接兩地控制電路,1.電位器控制 如圖11所示，當三位選擇開關(guān)SA合至A時，由電位器RPA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當SA合至B時，由電位器RPB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。變頻器起動端子STF一直閉合。,圖11 電位器實現(xiàn)的兩地控制電路,2. 升降速端子控制,2. 升降速端子控制 為了克服電位器控制缺點，采用變頻器中的升、降速端子進行兩地控制，如圖12所示。SB3和SB4是A地的升、降速按鈕；SB5和SB6是B地的升、降速按鈕。首先通過參數(shù)預(yù)置使變頻器的RH和RM端子具有升降速調(diào)節(jié)功能： Pr.79＝2（外部操作模式）； Pr.59=1（使“遙控方式”有效）； Pr.182＝2（在遙控方式中，使RH端子具有升速功能）； Pr.181＝1（在遙控方式中，使RM端子具有降速功能）。 只要“遙控方式”有效，通過RH和RM端子的通斷就可以實現(xiàn)變頻器的升降速，而不用電位器來完成。 在A地按下SB3或在B地按下SB5按鈕，RH端子接通，頻率上升，松開按鈕，則頻率保持，即具有記憶功能；在A地按下SB5或在B地按下SB6按鈕，RM端子接通，頻率下降，松開按鈕，則頻率保持。從而在異地控制時，電動機的轉(zhuǎn)速都是在原有的基礎(chǔ)上升降的，很好地實現(xiàn)了兩地控制時速度的銜接。,圖12 升降速端子實現(xiàn)的兩地控制電路,變頻器的并聯(lián)運行、比例運行多用于傳送帶、流水線的控制場合。 一、由模擬電壓輸入端子控制的并聯(lián)運行 1.運行要求 (1) 變頻器的電源通過接觸器由控制電路控制； (2) 通電按鈕能保證變頻器持續(xù)通電； (3) 運行按鈕能保證變頻器連續(xù)運行，且運行過程中變頻器不能斷電； (4) 停止按鈕只用于停止變頻器的運行，而不能切斷變頻器的電源。 (5) 任何一個變頻器故障報警時都要切斷控制電路，從而切斷變頻器的電源。 2．主電路的設(shè)計過程 (1) 空氣開關(guān)QF控制電路總電源，KM控制兩臺變頻器的通、斷電； (2) 兩臺變頻器的電源輸入端并聯(lián)； (3) 兩臺變頻器的VRF、COM端并聯(lián)； (4) 兩臺變頻器的運行端子由繼電器觸點控制。,1.6 變頻器并聯(lián)控制電路,3. 控制電路的設(shè)計過程 (1) 兩臺變頻器的故障輸出端子串聯(lián)在控制電路中； (2) 通電按鈕與KM的動合觸點并聯(lián)，使KM能夠自鎖,；保持變頻器持續(xù)通電。 (3) 斷電按鈕與KM線圈串聯(lián)，同時與運行繼電器動合觸點并聯(lián)，受運行繼電器的封鎖。 (4) 運行按鈕與運行繼電器KA的動合觸點并聯(lián)，使KA能夠自鎖，保持變頻器連續(xù)運行。 (5) 停止按鈕與KA線圈串聯(lián)，但不影響KM的狀態(tài)。 4．變頻器功能參數(shù)碼設(shè)定： 兩變頻器的速度給定用同一電位器，若同速運行，可將兩變頻器的頻率增益等參數(shù)設(shè)置相同；若比例運行，根據(jù)不同比例分別設(shè)置各自的頻率增益，每臺變頻器的輸出頻率由各自的多功能輸出端子接頻率表指示。,圖13 并聯(lián)控制電路,二、由升降速端子控制同速運行 1．運行要求 (1) 兩臺變頻器要同時運行，運行速度一致，且調(diào)速通過各自的UP、DOWN端子實現(xiàn)，即兩變頻器的UP、DOWN端子要由同一個器件控制； (2) 兩臺變頻器能通過各自的UP、DOWN端子微調(diào)輸出頻率； (3) 兩臺變頻器的規(guī)格型號、加/減速時間必須相同。 (4) 任何一個變頻器故障報警時均能切斷控制電路，變頻器主電路由KM斷電。 (5) 各臺變頻器的輸出頻率要由面板上的LED數(shù)碼顯示屏或數(shù)字頻率計進行指示。 (6) 此控制電路多應(yīng)用于控制精度不很高的場合，如紡織、印染、造紙等多個控制單元的聯(lián)動傳動中。 2．主電路設(shè)計過程 (1) 空氣開關(guān)QF控制電路總電源，KM控制兩臺變頻器的通、斷電； (2) 兩臺變頻器的電源輸入端并聯(lián)； (3) 兩臺變頻器的FWD端子、UP端子、DOWN端子分別由同一繼電器的動合觸點控制； (4) 兩臺變頻器的UP端子、DOWN端子接入按鈕可進行頻率微調(diào)。,3. 控制電路的設(shè)計過程 (1) 兩臺變頻器的故障輸出端子串聯(lián)在控制電路中； (2) 通電按鈕與KM的動合觸點并聯(lián)，使KM能夠自鎖,；保持變頻器持續(xù)通電。 (3) 斷電按鈕與KM線圈串聯(lián)，同時與控制運行的繼電器動合觸點并聯(lián)，受運行繼電器的封鎖。 變頻器連續(xù)運行。 (5) 停止按鈕與KA線圈串聯(lián)，但不影響KM的狀態(tài)。 (6) 控制UP、DOWN端子觸點的繼電器在主電路斷電時不能得電，可將KM輔助動合觸點與運行端子、UP端子、DOWN端子繼電器線圈串聯(lián)實現(xiàn)。 4．變頻器功能參數(shù)碼的設(shè)定 (1) 分別設(shè)定兩臺變頻器的多功能輸入端子為UP端子和DOWN端子。 (2) 變頻器由外端子控制運行。 5．電路工作過程分析 變頻器的總故障報警動斷接點30B、30C串聯(lián)在控制電路中，可在發(fā)生故障報警時切斷變頻器電源,圖14 升、降速端子控制同速運行,1.7 變頻器制動及保護控制電路,一、電阻制動 1．復(fù)習(xí)變頻器制動單元、制動電阻工作原理 2．制動單元、制動電阻保護電路 除了選擇時要滿足制動需要外，還要有一定的保護措施，以防止制動單元、制動電阻過熱而造成火災(zāi)事故。常用的制動電阻保護電路如圖15所示。,圖15 制動電阻保護,3．保護原理 當制動電阻由于頻繁使用過熱時，安裝在電路中的KH熱動斷繼電器觸點斷開，使變頻器的外部報警THR端子與CM斷開，變頻器立即停止輸出，并發(fā)出報警。 二、電動機帶抱閘的控制電路 某些工作場合，當電動機停止運行后不允許其再滑動，例如起重設(shè)備，當重物懸在空中時如果電動機停止運轉(zhuǎn)，必須立即將電動機轉(zhuǎn)子抱住，不然重物會下滑，這是不允許的，因此需要電動機帶有抱閘功能。 1．抱閘原理 當電磁線圈未通電時，由機械彈簧將閘片壓緊，使轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動處于靜止狀態(tài)；當給電磁線圈通入電流，電磁力將閘片吸開，轉(zhuǎn)子可以自由轉(zhuǎn)動，處于抱閘松開狀態(tài)。 2．電路工作過程分析 將變頻器的多功能接點輸出端子設(shè)為頻率到達功能，動合觸點輸出→頻率到達預(yù)置為0.5Hz (1) 抱閘控制 f＜0.5Hz時，變頻器內(nèi)部常開接點斷開→抱閘繼電器線圈失電→機械彈簧將閘片壓緊轉(zhuǎn)軸→轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動,靜止,(2) 松閘控制 f＞0.5Hz時，變頻器內(nèi)部常開閉合→抱閘繼電器線圈得電→電磁力將閘片吸開→轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動→電動機起動運行 (3) 控制電路 常用的電動機抱閘控制電路如圖4-11所示。,電路工作過程 3．各器件的作用 KD：抱閘繼電器 L：抱閘線圈 VD1：整流二極管 VD2：續(xù)流二極管 三、報警及保護控制電路 1．理由 2．報警過程分析(如圖4-12所示)： （1）30A、30B是總報警輸出，當出現(xiàn)報警時其動合觸點閉合，外電路接有電鈴HA、指示燈HL1，發(fā)出聲光報警。 （2）Y1是變頻器的多功能輸出端子，設(shè)定為“運行中，常閉接點控制”，變頻器運行時該端子呈低阻狀態(tài)KA得電，動合觸點閉合，HL2發(fā)光指示，說明變頻器處于運行狀態(tài)；變頻器停止輸出時，Y1端子高阻狀態(tài)，KA失電，動合觸點斷開，HL2滅熄，說明變頻器處于停止工作狀態(tài)。 （3）THR為緊急停止端子，該端子與CM閉合時，變頻器停止輸出。此端子可接入外界需要保護的各種開關(guān)，如壓力開關(guān)、溫度開關(guān)、水位開關(guān)、限位開關(guān)等。,1.8 變頻器的工頻切換電路,1.8.1 繼電器控制的工頻切換電路 1.控制要求 有些變頻器內(nèi)部不具備工頻與變頻的自動切換功能，欲實現(xiàn)該功能，可以利用繼電器來實現(xiàn)。 （1）用戶可根據(jù)工作需要選擇“工頻運行”或“變頻運行”。 （2）在“變頻運行”時，一旦變頻器因故障而跳閘時，可自動切換為“工頻運行”方式，同時進行聲光報警。,2. 繼電器控制電路 如圖4.8所示，接觸器KMl用于將電源接至變頻器的輸入端，KM2用于將變頻器的輸出端接至電動機，KM3用于將工頻電源直接接至電動機，熱繼電器FR用于工頻運行時的過載保護。 在圖4.8中，接觸器KM2和KM3絕對不允許同時接通，互相間必須有可靠的互鎖。否則，變頻器的輸出端子U、V、W直接接電源而燒壞。,1.8.2 基于PLC的工頻切換電路,1.設(shè)計思想 根據(jù)控制要求，確定工頻切換系統(tǒng)的輸入輸出信號，并給出I/O分配地址，如表4.3所示。,圖4.13 PLC控制工頻切換電路圖,,2.參數(shù)設(shè)置 Pr.79＝2（外部操作模式）； Pr.1＝50Hz（上限頻率）； Pr.2＝0Hz（下限頻率）； Pr.7＝3s（加速時間）； Pr.8＝3s（加速時間）。,,3.程序設(shè)計 PLC的梯形圖如圖4.14所示。 步0～步6是工頻運行段。 步11～步18是變頻運行段。 步23～步29是變頻跳閘段。,圖4.14 工頻切換控制程序,1.9 PLC控制的變頻器多段速電路,1.設(shè)計思想 如圖4.11所示，用按鈕X0（SB）控制變頻器的電源接通或斷開（即KM吸合或斷開），用X10（SB1）控制變頻器的起動和停止（即STF端子閉合與否），這里每組的起動和停止都只用一個按鈕，利用PLC中ALT（交替）指令實現(xiàn)單按鈕起?？刂啤A1～SA7是速度選擇開關(guān)，此種開關(guān)保證這7個輸入中不可能兩個同時為ON。PLC的輸出Y0接變頻器的正轉(zhuǎn)端子STR，控制變頻器的起動和停止。PLC的輸出Y1、Y2、Y3分別接轉(zhuǎn)速選擇端子RH、RM、RL，通過PLC的程序?qū)崿F(xiàn)三個端子的不同組合，從而使變頻器選擇不同的速度運行。,圖4.11 PLC控制的變頻器多段速電路,,2.參數(shù)設(shè)置 必須設(shè)置以下參數(shù)： Pr.79＝3（組合操作模式）； Pr.7＝2s（加速時間）； Pr.8＝2s（減速時間）； 各段速度：Pr.4＝16Hz，Pr.5＝20Hz，Pr.6＝25Hz，Pr.24＝30Hz，Pr.25＝35Hz，Pr.26＝40Hz，Pr.27＝45Hz。,3.程序設(shè)計,圖4.12 7段速控制程序,