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 變頻器的起停控制電路 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(dòng)及保護(hù)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(jìn)線側(cè)無線電干擾抑制電抗器。 LDC——直流電抗器。 RB——制動(dòng)電阻。 PW——制動(dòng)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(gè)作用：一是隔離作用，當(dāng)變頻器需要檢修時(shí)，或者因某種原因而長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，將QF切斷，使變頻器與電源隔離；二是保護(hù)作用，當(dāng)變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路等故障時(shí)，進(jìn)行保護(hù)。 （2）選用原則 由于： ①變頻器在剛接通電源的瞬間，對(duì)電容器的充電電流可高達(dá)額定電流的2～3倍。 ②變頻器的進(jìn)線電流是脈沖電流，其峰值常可能超過額定電流。 ③變頻器允許的過載能力為150％、1min。 所以，為了避免誤動(dòng)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(shí)，可自動(dòng)切斷電源。 注意，請(qǐng)不要用接觸器起動(dòng)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(hù)功能，不存在誤動(dòng)作的問題，故選擇原則是，主觸點(diǎn)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(shí)，如工頻切換電路圖5所示的KM2，則因?yàn)殡娏髦泻休^強(qiáng)的諧波成分，故變頻器的主觸點(diǎn)的額定電流 IKN≥1.5IMN。其中IMN是電動(dòng)機(jī)的額定電流。,,圖5 工頻切換主電路,4. 制動(dòng)電阻RB和制動(dòng)單元YB （1）主要作用 電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)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(dá)到危險(xiǎn)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(dòng)電阻RB就是用來消耗這部分能量的。 制動(dòng)單元YB是由GTR或IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是當(dāng)直流回路的電壓UD超過規(guī)定的限值時(shí)，接通耗能電路，使直流回路通過制動(dòng)電阻RB釋放能量。,,（2）制動(dòng)電阻的連接 一般每個(gè)變頻器制造廠家都會(huì)為變頻器提供合適的制動(dòng)單元，稱為獨(dú)立選件單元。 ①連接專用外接制動(dòng)電阻（選件）。 內(nèi)置制動(dòng)電阻是連接在P和PR端子上。當(dāng)內(nèi)置制動(dòng)電阻在頻繁地制動(dòng)時(shí)，由于散熱能力不足，需要安裝外接制動(dòng)電阻（選件）替代內(nèi)置制動(dòng)電阻。 ②連接FR-BU制動(dòng)單元 （選件） 如圖6所示，為了提高減速時(shí)的制動(dòng)能力，連接FR-BU制動(dòng)單元選件。 注意：連接時(shí)應(yīng)使變頻器端子（P、N）與FR-BU制動(dòng)單元的端子的記號(hào)相同。（接錯(cuò)時(shí)會(huì)損壞變頻器）。另外，對(duì)7.5kW以下型號(hào)的變頻器，請(qǐng)拆下PR-PX間的短路片。,,,圖6 制動(dòng)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(dòng)或停止。通過接觸器KM的按鈕SB1可以使變頻器運(yùn)行或停止，可以通過變頻器起動(dòng)控制用端子（STF，STR）來使變頻器運(yùn)行或停止，此時(shí)應(yīng)設(shè)定Pr.79＝2（外部操作模式）。 只有當(dāng)接觸器接通電源后，KM的常開觸點(diǎn)閉合，此時(shí)按下變頻器起動(dòng)按鈕SB3，中間繼電器線圈KA才會(huì)得電并自鎖，KA的常開觸點(diǎn)閉合，接通變頻器的STR或STF端子，變頻器開始運(yùn)行。,在KA線圈電路中串聯(lián)KM的常開觸點(diǎn)，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(dòng)作。而當(dāng)KA接通時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合使停止按鈕SB2失去作用，從而保證了只有在電動(dòng)機(jī)先停機(jī)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(bào)警輸出端子B-C的常閉觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)變頻器發(fā)生故障而報(bào)警時(shí)，B-C觸點(diǎn)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(diǎn)之前 在變頻器的保護(hù)回路動(dòng)作后，需要保持異常信號(hào)的輸出時(shí)，請(qǐng)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(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向 如果電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反了，可以不必更換電動(dòng)機(jī)的接線，而通過以下方法來更正： （1）繼電器的常開觸點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。,3.變頻器電源側(cè)接接觸器的原因 當(dāng)變頻器通過外接信號(hào)進(jìn)行控制時(shí)，一般不推薦由接觸器KM來直接控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止。這是因?yàn)椋?（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(duì)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(zhǔn)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(shí)，變頻器已經(jīng)不工作了，電動(dòng)機(jī)將處于自由制動(dòng)狀態(tài)，不能按預(yù)置的減速時(shí)間來停機(jī)。 （3）變頻器在剛接通電源的瞬間，充電電流是很大的，會(huì)構(gòu)成對(duì)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(tái)變頻器起停電路,1.設(shè)計(jì)思路 采用PLC控制變頻器起停運(yùn)行時(shí)，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，其起停控制的I/O分配如表1所示。,表1,圖8 變頻器起停控制電路,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(jì),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(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行； 按鈕SB5、SB4用于控制反轉(zhuǎn)繼電器KA2，控制電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)運(yùn)行； 在KA1和KA2線圈電路中串入KM的常開觸點(diǎn)，使正反轉(zhuǎn)只有在接觸器KM已經(jīng)動(dòng)作、變頻器已經(jīng)通電的狀態(tài)下才能進(jìn)行。 在SB2按鈕兩端并聯(lián)繼電器KA1、KA2的常開觸點(diǎn)，防止電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下通過KM直接停機(jī)。,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(dāng)三位選擇開關(guān)SA合至A時(shí)，由電位器RPA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；當(dāng)SA合至B時(shí)，由電位器RPB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。變頻器起動(dòng)端子STF一直閉合。,圖11 電位器實(shí)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(diǎn)，采用變頻器中的升、降速端子進(jìn)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(shí)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(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都是在原有的基礎(chǔ)上升降的，很好地實(shí)現(xiàn)了兩地控制時(shí)速度的銜接。,圖12 升降速端子實(shí)現(xiàn)的兩地控制電路,變頻器的并聯(lián)運(yùn)行、比例運(yùn)行多用于傳送帶、流水線的控制場(chǎng)合。 一、由模擬電壓輸入端子控制的并聯(lián)運(yùn)行 1.運(yùn)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(yùn)行按鈕能保證變頻器連續(xù)運(yùn)行，且運(yùn)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(yùn)行，而不能切斷變頻器的電源。 (5) 任何一個(gè)變頻器故障報(bào)警時(shí)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(jì)過程 (1) 空氣開關(guān)QF控制電路總電源，KM控制兩臺(tái)變頻器的通、斷電； (2) 兩臺(tái)變頻器的電源輸入端并聯(lián)； (3) 兩臺(tái)變頻器的VRF、COM端并聯(lián)； (4) 兩臺(tái)變頻器的運(yùn)行端子由繼電器觸點(diǎn)控制。,1.6 變頻器并聯(lián)控制電路,3. 控制電路的設(shè)計(jì)過程 (1) 兩臺(tái)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(dòng)合觸點(diǎn)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(shí)與運(yùn)行繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)并聯(lián)，受運(yùn)行繼電器的封鎖。 (4) 運(yùn)行按鈕與運(yùn)行繼電器KA的動(dòng)合觸點(diǎn)并聯(lián)，使KA能夠自鎖，保持變頻器連續(xù)運(yùn)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(yùn)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(yùn)行，根據(jù)不同比例分別設(shè)置各自的頻率增益，每臺(tái)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(yùn)行 1．運(yùn)行要求 (1) 兩臺(tái)變頻器要同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行速度一致，且調(diào)速通過各自的UP、DOWN端子實(shí)現(xiàn)，即兩變頻器的UP、DOWN端子要由同一個(gè)器件控制； (2) 兩臺(tái)變頻器能通過各自的UP、DOWN端子微調(diào)輸出頻率； (3) 兩臺(tái)變頻器的規(guī)格型號(hào)、加/減速時(shí)間必須相同。 (4) 任何一個(gè)變頻器故障報(bào)警時(shí)均能切斷控制電路，變頻器主電路由KM斷電。 (5) 各臺(tái)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(jì)進(jìn)行指示。 (6) 此控制電路多應(yīng)用于控制精度不很高的場(chǎng)合，如紡織、印染、造紙等多個(gè)控制單元的聯(lián)動(dòng)傳動(dòng)中。 2．主電路設(shè)計(jì)過程 (1) 空氣開關(guān)QF控制電路總電源，KM控制兩臺(tái)變頻器的通、斷電； (2) 兩臺(tái)變頻器的電源輸入端并聯(lián)； (3) 兩臺(tái)變頻器的FWD端子、UP端子、DOWN端子分別由同一繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)控制； (4) 兩臺(tái)變頻器的UP端子、DOWN端子接入按鈕可進(jìn)行頻率微調(diào)。,3. 控制電路的設(shè)計(jì)過程 (1) 兩臺(tái)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(dòng)合觸點(diǎn)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(shí)與控制運(yùn)行的繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)并聯(lián)，受運(yùn)行繼電器的封鎖。 變頻器連續(xù)運(yùn)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(diǎn)的繼電器在主電路斷電時(shí)不能得電，可將KM輔助動(dòng)合觸點(diǎn)與運(yùn)行端子、UP端子、DOWN端子繼電器線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。 4．變頻器功能參數(shù)碼的設(shè)定 (1) 分別設(shè)定兩臺(tái)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(yùn)行。 5．電路工作過程分析 變頻器的總故障報(bào)警動(dòng)斷接點(diǎn)30B、30C串聯(lián)在控制電路中，可在發(fā)生故障報(bào)警時(shí)切斷變頻器電源,圖14 升、降速端子控制同速運(yùn)行,1.7 變頻器制動(dòng)及保護(hù)控制電路,一、電阻制動(dòng) 1．復(fù)習(xí)變頻器制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻工作原理 2．制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻保護(hù)電路 除了選擇時(shí)要滿足制動(dòng)需要外，還要有一定的保護(hù)措施，以防止制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻過熱而造成火災(zāi)事故。常用的制動(dòng)電阻保護(hù)電路如圖15所示。,圖15 制動(dòng)電阻保護(hù),3．保護(hù)原理 當(dāng)制動(dòng)電阻由于頻繁使用過熱時(shí)，安裝在電路中的KH熱動(dòng)斷繼電器觸點(diǎn)斷開，使變頻器的外部報(bào)警THR端子與CM斷開，變頻器立即停止輸出，并發(fā)出報(bào)警。 二、電動(dòng)機(jī)帶抱閘的控制電路 某些工作場(chǎng)合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行后不允許其再滑動(dòng)，例如起重設(shè)備，當(dāng)重物懸在空中時(shí)如果電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，必須立即將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子抱住，不然重物會(huì)下滑，這是不允許的，因此需要電動(dòng)機(jī)帶有抱閘功能。 1．抱閘原理 當(dāng)電磁線圈未通電時(shí)，由機(jī)械彈簧將閘片壓緊，使轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)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(dòng)，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(diǎn)輸出端子設(shè)為頻率到達(dá)功能，動(dòng)合觸點(diǎn)輸出→頻率到達(dá)預(yù)置為0.5Hz (1) 抱閘控制 f＜0.5Hz時(shí)，變頻器內(nèi)部常開接點(diǎn)斷開→抱閘繼電器線圈失電→機(jī)械彈簧將閘片壓緊轉(zhuǎn)軸→轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng),靜止,(2) 松閘控制 f＞0.5Hz時(shí)，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(dòng)→電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行 (3) 控制電路 常用的電動(dòng)機(jī)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(bào)警及保護(hù)控制電路 1．理由 2．報(bào)警過程分析(如圖4-12所示)： （1）30A、30B是總報(bào)警輸出，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，外電路接有電鈴HA、指示燈HL1，發(fā)出聲光報(bào)警。 （2）Y1是變頻器的多功能輸出端子，設(shè)定為“運(yùn)行中，常閉接點(diǎn)控制”，變頻器運(yùn)行時(shí)該端子呈低阻狀態(tài)KA得電，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，HL2發(fā)光指示，說明變頻器處于運(yùn)行狀態(tài)；變頻器停止輸出時(shí)，Y1端子高阻狀態(tài)，KA失電，動(dòng)合觸點(diǎn)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(shí)，變頻器停止輸出。此端子可接入外界需要保護(hù)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(dòng)切換功能，欲實(shí)現(xiàn)該功能，可以利用繼電器來實(shí)現(xiàn)。 （1）用戶可根據(jù)工作需要選擇“工頻運(yùn)行”或“變頻運(yùn)行”。 （2）在“變頻運(yùn)行”時(shí)，一旦變頻器因故障而跳閘時(shí)，可自動(dòng)切換為“工頻運(yùn)行”方式，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)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(dòng)機(jī)，KM3用于將工頻電源直接接至電動(dòng)機(jī)，熱繼電器FR用于工頻運(yùn)行時(shí)的過載保護(hù)。 在圖4.8中，接觸器KM2和KM3絕對(duì)不允許同時(shí)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(jì)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(hào)，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(shí)間）； Pr.8＝3s（加速時(shí)間）。,,3.程序設(shè)計(jì) PLC的梯形圖如圖4.14所示。 步0～步6是工頻運(yùn)行段。 步11～步18是變頻運(yùn)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(jì)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(dòng)和停止（即STF端子閉合與否），這里每組的起動(dòng)和停止都只用一個(gè)按鈕，利用PLC中ALT（交替）指令實(shí)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(gè)輸入中不可能兩個(gè)同時(shí)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(dòng)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(gè)端子的不同組合，從而使變頻器選擇不同的速度運(yùn)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(shí)間）； Pr.8＝2s（減速時(shí)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(jì),圖4.12 7段速控制程序,