【正文】 EM系列變頻器培訓(xùn)手冊(cè)4EM系列變頻器培訓(xùn)手冊(cè) 目錄第一章 變頻器的基本原理 1 1 基頻以下調(diào)速 2 基頻以上調(diào)速 3 EM系列變頻器的原理 5第二章 EM3XX系列變頻器 11 命名規(guī)則 11 銘牌 11 操作面板及操作方法 13 操作面板說(shuō)明 13 操作方法說(shuō)明 14 EM3XX系列變頻器基本配線圖 24第三章 變頻器的安裝 28 安裝環(huán)境 28 安裝方式 30 變頻器與電動(dòng)機(jī)的安裝距離 30 變頻器與控制室的距離 31 32 主電路配件 32 弱電控制端子配件 42 變頻器的配線 42 主電路配線 42 弱電控制電路布線 42 變頻器接地布線 43 關(guān)于系統(tǒng)的抗干擾能力 44第四章 變頻器的調(diào)試 45 變頻器基本調(diào)試步驟 45 檢查包裝 45 進(jìn)行變頻器空載通電檢查 45 變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行 45 帶載試運(yùn)行 46 變頻器與上位機(jī)相連進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試 46 軟件調(diào)試 46 模擬輸入輸出對(duì)應(yīng)頻率 46 預(yù)過(guò)載保護(hù)參數(shù)設(shè)置 49 V/F曲線選擇 50 載波頻率選擇 51 PID控制參數(shù)設(shè)置 51 兩線制方式設(shè)置 53 更改機(jī)型的方法 53 簡(jiǎn)易PLC(程序運(yùn)行) 54 57 故障處理 58 60 61 驅(qū)動(dòng)短路故障（SC） 61 過(guò)流故障 62 故障分析 62第五章 變頻器的結(jié)構(gòu)圖 66 各部件連線與拆卸圖 66 、 66 、 67 EM3XX11KW、15KW變頻器連線圖 68 EM3XX55KW、75KW變頻器連線圖： 71第六章 變頻器的保養(yǎng)及維護(hù) 73 日常保養(yǎng)及維護(hù) 73 定期維護(hù) 74 變頻器易損件更換 75 變頻器的存貯 76 變頻器的保修 76EM系列變頻器培訓(xùn)手冊(cè) 第一章 變頻器的基本原理交流變頻調(diào)速器的主要調(diào)速對(duì)象是三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī),變頻器對(duì)交流電機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速的過(guò)程中,其輸出電壓和輸出頻率的變化必須遵守一定的規(guī)則。這就是我們通常所說(shuō)的變頻變壓（VVVF）的基本原則。 由電機(jī)學(xué)理論可知三相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n= (11) 式中： n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速 f為輸入交流電源的頻率 p為電機(jī)的極對(duì)數(shù) s為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率通過(guò)上式可知，改變交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種。即變頻調(diào)速、變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。其中變轉(zhuǎn)差率調(diào)速主要包括變壓調(diào)速、串極調(diào)速和滑差電機(jī)調(diào)速。在變頻調(diào)速器未問(wèn)世前，它是主要的調(diào)速手段。但由于其調(diào)速范圍窄、效率低，對(duì)電網(wǎng)污染較大，不能滿足交流調(diào)速應(yīng)用的廣泛需求。本世紀(jì)七十年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是高性能大功率器件（GTR、IGBT）的產(chǎn)品化，變頻調(diào)速器在體積、性能及成本方面取得飛躍的發(fā)展，并逐漸實(shí)用化。 我們知道，交流電機(jī)是通過(guò)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)傳遞能量的，為了保證交流電機(jī)能量傳遞的效率，必須保持氣隙磁通量為恒定值。如果磁通量太小，則沒(méi)有充分發(fā)揮電機(jī)的能力，導(dǎo)致出力不足。反之，如果磁通太大，鐵心過(guò)度飽和，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過(guò)熱而損壞電機(jī)。因此，保持氣隙磁通量的值恒定不變，是變頻變壓的基本原則。三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)有效值為 Eg= （12） 式中 Eg：定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的均方根值（V） f1：定子頻率（HZ）； N1：定子相繞組有效匝數(shù)； фM：每極磁通量（Wb）。由上式可見，只要控制好Eg和f1，便可達(dá)到控制磁通фM的目的。下面分兩種情況說(shuō)明。 基頻以下調(diào)速由式12可知，要保持фm不變，當(dāng)頻率f1從額定值f2向下調(diào)時(shí)，必須同時(shí)降低Eg，使（13） 即采用恒定的電動(dòng)勢(shì)頻率比的控制方式。然而，繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓U1≈Eg，則得（14） 這是恒壓頻比的控制方式，如圖11中I所示。 圖11 恒壓頻比控制特性 I — 無(wú)補(bǔ)償 II — 帶定子壓降補(bǔ)償?shù)皖l時(shí)，U1和Eg都較小，定子阻抗壓降不能再忽略。這時(shí)，可以人為地把電壓U1抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。帶定子阻抗壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性如圖11中的II所示。 基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從基頻f1N往上增高，但電壓U1卻不能超過(guò)額定電壓U1N，最多只能保持U1=U1N，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。把基頻以上和基頻以下兩種情況結(jié)合起來(lái)，可得圖12所示的異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性。如果電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都達(dá)到額定電流，即都能在溫升允許條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。按照電氣傳動(dòng)原理，在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)；而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩也降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速?！眻D12 異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性 變頻器的原理變頻器按照能量變換的環(huán)節(jié)可以分為交交變頻器和交直交變頻器。交交變頻器是把頻率固定的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電，主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的1/2以下，因此它主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。交直交變頻器是把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。如圖13所示。 圖13 交直交變頻器原理框圖交直交變頻器按照直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式又可以分為電流型交直交變頻器和電壓型交直交變頻器。電流型交直交變頻器直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電感線圈，電壓型交直交變頻器直流環(huán)節(jié)的貯能元件是電容器，兩者的區(qū)別在于前者輸出電流的波形是脈寬調(diào)制波（PWM），后者輸出電壓的波形是脈寬調(diào)制波（PWM）。如圖115所示。 目前，在中小容量的變頻器中，絕大多數(shù)采用交直交電壓變頻器。 EM系列變頻器的原理EM系列變頻器就是交直交電壓型變頻器。以EM303A7R5 G 3A為例，其基本原理框圖如圖16所示。圖16 EM3XX系列變頻器原理圖由原理圖16可知，EM3XX系列變頻器由以下幾部分組成。 一、輸入濾波部分T1~T3為電壓流涌吸收電路，吸收高幅值電壓脈沖。C1~C3為高頻電網(wǎng)噪聲吸收電路。二、交流直流變換部分整流橋整流部分由六只整流管組成三相整流橋，將電源的三相交流全波整流成直流。如電源的線電壓為UL，則三相全波整流后平均直流電壓UD的大小為： UD=UL我國(guó)三相電源的線電壓為380V，故全波整流后的平均電壓UD=380V=513V。濾波電容器CC6濾波電容的功能是：濾平全波整流后的電壓紋波；當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，使直流電壓保持平穩(wěn)。 緩沖電阻R1與可控硅SCR在變頻器合上電源的瞬間，濾波電容器CC6上的充電電流是很大的。過(guò)大的沖擊電流將可能使三相整流橋損壞。為了保護(hù)整流橋，在變頻器剛接通電源的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入緩沖電阻R1，以限制電容器CC6上的充電電流。當(dāng)濾波電容器CC6充電電壓達(dá)到一定程度時(shí)，令SCR導(dǎo)通，將R1短路掉。發(fā)光二極管（CHARGE）發(fā)光二極管CHARGE除了表示電源是否接通以外，還有一個(gè)十分重要的功能，即在維修時(shí)，變頻器切斷電源后，發(fā)光二極管發(fā)光熄滅表示濾波電容器CC6上的電荷已經(jīng)釋放完畢，可以實(shí)施維修。 提示：由于CC6的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以CC6沒(méi)有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。又由于CC6上的電壓較高，如不放完，對(duì)人身安全將構(gòu)成威脅。故在維修變頻器時(shí)，必須等發(fā)光二極管完全熄滅后才可以接觸變頻器的內(nèi)部的導(dǎo)電部分。三、直流交流變換部分 逆變部分由六只IGBT管和六只續(xù)流二極管組成。通過(guò)控制IGBT管的開關(guān)順序和開關(guān)時(shí)間，變頻器可以將直流電變成頻率可變、電壓可變的交流電，電壓波形為脈寬調(diào)制波。單相逆變?cè)韴D如圖17所示，K1~K4是開關(guān)器件，M是負(fù)載，A、B間通以直流電壓UD。先令KK4閉合，KK3斷開。則電流的路徑如左圖所示，C、D間的電壓為C“+”、D“—”。再令KK4斷開，KK3閉合，則電流的路徑如右圖所示，C、D間的電壓為C“—”、D“+”。如使上述兩種狀態(tài)不停地交替工作，則負(fù)載M上所得到的便是交流電壓了。用六個(gè)開關(guān)器件，使它們按三相間互差三分之一周期的規(guī)律交替工作，就可將直流電“逆變”成三相交流電了，如圖18所示。圖18 三相逆變?cè)韴D四、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻當(dāng)工作機(jī)械快速制動(dòng)時(shí)，其蘊(yùn)含的勢(shì)能會(huì)使得電動(dòng)機(jī)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，所發(fā)出的電能將被儲(chǔ)存在中間環(huán)節(jié)的電容器中，導(dǎo)致直流母線電壓升高。如果工作機(jī)械制動(dòng)太快，會(huì)導(dǎo)致直流母線電壓升高到變頻器進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)的水平，引起過(guò)壓失速或變頻器跳“過(guò)壓”。因此，需要加外接制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻，以快速消耗再生能量。EM3xx系列變頻器15KW以下帶內(nèi)置制動(dòng)單元。制動(dòng)單元制動(dòng)單元由IGBT及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是為放電電流流經(jīng)制動(dòng)電阻提供通路。 制動(dòng)電阻電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過(guò)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，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)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。在EM系列變頻器15KW以下規(guī)格中，制動(dòng)電阻接在+及PB端子間。 提示：對(duì)于帶內(nèi)置制動(dòng)單元的變頻器，需要外接制動(dòng)單元時(shí)，外接單元應(yīng)接在及端子上。 控制電路部分開關(guān)電源正弦變頻器的輔助電源采用開關(guān)電源，具有體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。電源輸入為變頻器主回路直流母線。通過(guò)脈沖變壓器的隔離變換和變壓器副邊的整流濾波得到多路輸出直流電壓。其中+15V、15V、+5V共地，177。15V給電流傳感器、運(yùn)放等模擬電路供電，+5V給MCU及外圍數(shù)字電路供電。相互隔離的六組+15V/8V電源給IGBT驅(qū)動(dòng)電路供電。+24V為繼電器、直流風(fēng)機(jī)供電。 、MCU（嵌入式單片機(jī)） EM3xx系列變頻器采用的MCU為S87C196MH，主要完成電流、電壓、溫度采樣、六路PWM輸出，各種故障報(bào)警輸入，電流電壓頻率設(shè)定信號(hào)輸入，以及完成電機(jī)控制算法的運(yùn)算等功能。、輸入輸出端子變頻器控制電路輸入輸出端子排序圖：其中：X1~X7為多功能輸入端子，相應(yīng)的端子進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)定功能的輸入控制；YY2為開路集電極輸出多功能輸出端子，、。+24為變頻器內(nèi)部提供的+24VDC電源，COM為該電源地。最大可輸出150mA。+10V為外接模擬量給定用+10VDC電源，GND為該電源地。（帶載能力20mA）VS、VF分別為模擬電壓輸入和反饋模擬電壓量輸入，GND為地。IS、IF分別為模擬電流輸入和反饋模擬電流量輸入，GND為地。M0、M1為可編程模擬電壓量輸出，用戶可以選擇0~10V或0~20mA模擬輸出，連接在M0~GMD和M1~GND端子上，、也可以作為其他變頻器的模擬電壓輸入信號(hào)。 提示：可以使用0~1mA輸入信號(hào)的儀表，但需串接8~10K電阻。RUN為運(yùn)行控制端子。與COM短接啟動(dòng)，斷開停車。F/R為正反轉(zhuǎn)控制端子，與COM短接反轉(zhuǎn)，斷開正轉(zhuǎn)。EA、EB、EC為繼電器1輸出端子，EBEC常閉，EAEC常開；RA、RB、RC為繼電器2輸出端子，RBEC閉合、RA~EC常開 A+、A為RS485接口端子，按照本公司提供的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，具有多機(jī)通訊能力，通過(guò)一臺(tái)上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器的遠(yuǎn)程控制和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視功能。操作面板部分MCU通過(guò)串行口，與操作面板（鍵盤）相連，完成鍵盤編碼器信號(hào)、按鍵信號(hào)的輸入、顯示數(shù)據(jù)輸出等功能。14EM3XX系列變頻器培訓(xùn)手冊(cè) 第二章 EM3XX系列變頻器 命名規(guī)則 EM 303A 4R0 G 3 A設(shè)計(jì)版本：AZ產(chǎn)品分類電壓等級(jí)：EM:變頻器1：?jiǎn)蜗?20VEA:伺服驅(qū)動(dòng)器2：三相220VEP：電源3：三相380VBR：制動(dòng)單元6：三相660V7：三相1140V產(chǎn)品系列負(fù)載類型：無(wú)區(qū)分時(shí)可省略303A：開環(huán)矢量系列L/M/S：分別是大/中/小慣量型321A：旋切機(jī)專用系列G：通用型、P：風(fēng)機(jī)水泵型329A：張力控制專用系列… …適配負(fù)載功率0R40R5… …018… …… …… … 銘牌在變頻器的箱體的右側(cè)板下方，貼有標(biāo)示變頻器型號(hào)及額定值的銘牌，銘牌內(nèi)容如圖21所示。EM303A