【文章內(nèi)容簡介】 “ 中間濾波環(huán)節(jié) ” ），來自電網(wǎng)的交流電被直接變換為電壓、頻率均可調(diào)的交流電，所以稱為直接式變頻器。 ③ 電壓源型和電流源型逆變器 在交 直 交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同 ，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，兩種類型的區(qū)分在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器。如圖 繪出了電壓源型和電流源型逆變器的示意圖。 逆變器逆變器L d+ + C d I d(a) (b)U d U d 1） 電壓源型逆變器（ Voltage Source Inverter， VSI），直流環(huán)節(jié)采用大電流濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下時(shí)一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓時(shí) 為 矩形波或階梯波 [14]。 圖 可控整流器調(diào)壓、六拍逆變器調(diào)頻的交 直 交變壓變頻器 （ a）電壓源 逆變器 （ b）電流源型逆變器 圖 電壓源型和電流源型逆變器示意圖 7 2） 電流源型逆變器（ Current Source Inverter， CSI），簡稱電流源型逆變器直流 環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)一個(gè)恒流源，輸出交流電流時(shí) 為 矩形波或階梯波 [7] [9]。 變頻器應(yīng)用前景 變頻器調(diào)速大大的節(jié)省了能耗，中國是能耗大國，能源利用率很低而能源儲(chǔ)備不足。在電力消耗中， 60%～ 70%為動(dòng)力電，而在電動(dòng)機(jī)帶變頻控制的比重占有非常少，是電力能耗的重點(diǎn)，因此國家大力提倡節(jié)能措施，并著重推薦變頻調(diào)速技術(shù) 。 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能是國家發(fā)展和改革委員會(huì)啟動(dòng)的十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一，國家發(fā)展規(guī)劃要求當(dāng)前應(yīng)推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)。鼓勵(lì)企業(yè)使用變頻調(diào)速技術(shù)，慢慢的工業(yè)機(jī)械都盡可能采用 交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速工藝調(diào)速技術(shù)。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能是目前中國市場(chǎng)上最具商業(yè)潛力的領(lǐng)域。 應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大幅度提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度，使電動(dòng)機(jī)在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。在工業(yè)中，許多變動(dòng)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)一般按最大需求來生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)容量，故設(shè)計(jì)裕量偏大。而在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間比例卻非常高，如采用變頻調(diào)速，可以大幅度提高輕載運(yùn)行時(shí)的工作效率 ， 因此變動(dòng)負(fù)荷的節(jié)能潛力巨大 [11]。 變頻器的選擇 隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的功能、性能得到了很大的提高。根據(jù)其性能及控制方式不同可分為通用 型、多功能型、高性能型，其控制方式也依次分為 U/f 控制、電壓型 PWM 控制、矢量控制等。根據(jù)生產(chǎn)的需要，在變頻器性能規(guī)格、容量等方面進(jìn)行選擇。 變頻器種類的選擇 根據(jù)負(fù)載機(jī)械的工作特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)調(diào)速范圍、調(diào)整精度和經(jīng)濟(jì)性的要求，選擇不同種類的變頻器來控制運(yùn)行。 ① 通用型變頻器 一般采用 U/f 控制方式，適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載場(chǎng)合。其節(jié)能效果顯著，調(diào)整范圍和調(diào)整精度較低，因此成本較低。 ② 多功能通用變頻器 多功能變頻器主要適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化類的高速、 高效需求。 工業(yè)洗衣機(jī)一般采用通用型變頻器。 變頻器的規(guī)格和指標(biāo)選擇 8 在選擇變頻器時(shí)，會(huì)接觸到許多廠家提供的各類變頻器的產(chǎn)品樣本，這些樣本主要介紹變頻器的系列型號(hào)、特點(diǎn)以及各種功能的指標(biāo)。根據(jù)自己的實(shí)際需要，就這些產(chǎn)品的性能、指標(biāo)進(jìn)行比較、篩選，以確定適合自己的變頻器。 ① 型號(hào) 一般廠家自定的系列名稱，包括電壓等級(jí)和可適配電機(jī)的容量。 ② 電壓級(jí)別 根據(jù)各國的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或用途不同，其電壓級(jí)別也各不相同，在選變頻器時(shí)，首先應(yīng)注意其電壓級(jí)別是否 與電源電壓和電機(jī)的電壓相適合。 ③ 最大適配電機(jī) 在最大適配電機(jī)一欄中，通常給出最大適配電機(jī)的容量。應(yīng)該注意這個(gè)容量一般以 4 極普通異步電動(dòng)機(jī)為對(duì)象。 ④ 電源 變頻器對(duì)電源的要求主要有電壓 /頻率、允許電壓變化率和允許頻率變化率等三個(gè)方面。 ⑤ 控制特性 1） 電壓型還是電流型。 2） U/f 控制，轉(zhuǎn)差頻率控制方式或矢量控制。 3） 輸出頻率范圍，一般最低為 ，最高頻率因變頻器性能而異 變頻器容量的選擇 變頻調(diào)速 是通過變頻器來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于變頻器的容量確定至關(guān)重要。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。根據(jù)現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)，比較簡便的方法如下： ① 電機(jī)實(shí)際功率確定 法。 首先測(cè)定電機(jī)的實(shí)際功率，以此來選用變頻器的容量。 ② 公式法 。 設(shè)安全系數(shù)取 ，則變頻器的容量 bP 為 )(c o s/ kwyhPP mmb ?? 式 （ ） 式 （ ） 中 ， mP 為電機(jī)負(fù)載 , mh 為電機(jī)功率。 計(jì)算出 Pb 后，按變頻器產(chǎn)品目錄可選出具體規(guī)格。 綜上所述，工業(yè)洗認(rèn)機(jī)一般采用通用型變頻器，采用 U/f 控制方式。由于它的電機(jī)的頻繁變速，因此選用電流源型變頻器。最后經(jīng)過再三的篩選，確 定選用三菱 FRA540 變頻器 [8] [9]。 三菱 FRA540 通用變頻器 9 三菱通用變頻器是日本三菱電機(jī)株式會(huì)社的產(chǎn)品。三菱通用變頻器是采用最新柔性 PWM 控制技術(shù)，使噪音減小，加強(qiáng)了抑制射頻干擾能力；采用直接監(jiān)視 控制主回路的智能驅(qū)動(dòng)電路，使低速性能提高。 FRA540 變頻器控制端子接線 FRA540 變頻器的各電路接線端子，如圖 ， 其中同心圓表示主電路接線端子，空心圓表示控制電路輸入接線端子，實(shí)心圓表示控制電路輸出接線端子。 異常端子模擬信號(hào)輸出（D C 0 1 0 v ）公共端輔助輸入電流輸入頻度設(shè)定電位器1/2W（漏型 輸入公共端）瞬時(shí)掉電再起動(dòng)選擇復(fù)位電流輸入選擇直流2 4 V 輸出和外部晶體管公共端子正轉(zhuǎn)起動(dòng)反轉(zhuǎn)起動(dòng)起動(dòng)自保持選擇高速中速低速點(diǎn)動(dòng)模式第二加/ 減速度時(shí)間選擇輸出停止運(yùn)行頻率達(dá)到瞬時(shí)停電過負(fù)載頻率檢測(cè)（集電極開路輸出公共端）指示儀表切換模擬信號(hào)公共端切換刻度校正阻抗接地電動(dòng)機(jī)PU接口（RS485）三相交流電源短路片當(dāng)用F R B E L 時(shí)請(qǐng)卸掉此短路片短路片當(dāng)用F R A B R 時(shí)請(qǐng)卸掉此短路片注：端子P R 、P X 在0 . 4 ～7 . 5 K W 中裝有短接片控制電路輸入信號(hào)（無電源輸入）頻率設(shè)定信號(hào)（模擬）(+)()圖 控制端子接線圖 10 端子接線說明 ① 主回路端子說明 如表 。 表 主回路端子說明 端子記號(hào) 端子名稱 說 明 R, S, T 交流電源 輸入 連接工頻電源。當(dāng)使用高功率因數(shù)轉(zhuǎn) 換器時(shí)， 確保這些端子不連接 (FRHC) U, V, W 變頻器 輸出接 線 三相鼠籠電機(jī) R1, S1 控制回路 電源 與交流電源端子 R,S 連接。在保持異常顯示和異常輸出時(shí)或當(dāng)使用高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)， (FRHC)時(shí)，請(qǐng)拆下 R－ R1和 SS1之間的短路片，并提供外部電源此端子 P, PR 連接制動(dòng) 電阻器 拆開端子 PRPX之間的短路片，在 PPR之間連接選件制動(dòng)電阻器 (FRABR) P, N 連接制動(dòng) 單元 連接選件 FRBU型制動(dòng)單元或電源再生單元 (FRRC)或高功率因數(shù)轉(zhuǎn)換器 (FRHC) P, P1 連接改善功率因數(shù) DC電抗器 拆開端子 PP1間的短路片，連接選件改善功率因數(shù)用電抗器(FRBEL) PR, PX 連接內(nèi)部制動(dòng)回路 用短路片將 PXPR間短路時(shí) (出廠設(shè)定 )內(nèi)部制動(dòng)回路便生效 ( ) 接地 變頻器外殼接地用，必須接大地 ② 控制回路端子說明 如表 。 表 控制回路端子說明 類型 端子記號(hào) 端子 名稱 說 明 輸 啟 動(dòng)點(diǎn) STF 正轉(zhuǎn)啟動(dòng) STF信號(hào)處于 ON便正轉(zhuǎn)，處于 OFF便停止。 當(dāng) STF和 STR同時(shí)處于 ON時(shí) ,則 停止 STR 反轉(zhuǎn)啟動(dòng) STR信號(hào) ON為逆轉(zhuǎn)， OFF為停止 STOP 啟動(dòng)自保持 使 STOP信號(hào)處于 ON,可以選擇啟動(dòng)信號(hào)自保持 RH RM 多段速度 用 RH,RM和 RL信號(hào)的組合 可以選擇多段速度。 輸入端子功能選 11 入 信 號(hào) 、 功 能 設(shè) 定 RL 選擇 ( 到)用于改變端功能。 JOG 點(diǎn)動(dòng)模式 選擇 JOG 信號(hào) ON 時(shí)選擇點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。用啟動(dòng)信號(hào)（ STF和 STR）可以點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。 RT 第 2加 /減速時(shí)間選擇 RT信號(hào)處于 ON時(shí)選擇第 2加減速時(shí)間。 MRS 輸出停止 MRS 信號(hào)為 ON（ 20ms 以上）時(shí)，變頻器輸出停止。用電磁制動(dòng)停止電機(jī)時(shí)，用于斷開變頻器的輸出。 RES 復(fù)位 用于解除保護(hù)回路動(dòng)作的保持狀態(tài)。使端子 RES信號(hào)處于 ON在 ,然后斷開。 AU 電流輸入 選擇 只在端子 AU 信號(hào)處于 ON時(shí)，變頻器才可用直流 420mA作為頻率設(shè)定信號(hào)。 輸入端子功能選( 到)用于改變端功能。 CS 瞬停電再啟動(dòng)選擇 CS信號(hào)預(yù)先處于 ON，瞬時(shí)停電再恢復(fù)時(shí)變頻器便可自動(dòng)啟動(dòng)。但用這種運(yùn)行必須設(shè)定有關(guān)參數(shù)，因?yàn)槌鰪S時(shí)設(shè)定為不能再啟動(dòng)。 SD 公共輸入端子（漏型） 接點(diǎn)輸入端子和 FM 端子的公共端。直流 24V,(PC端子 )電源的輸出公共端 . PC 直流 24V電源和外部晶體管公共端接點(diǎn)輸入公共端（源型） 當(dāng)連接晶體管輸出（集電極開路輸出），例如可編程控制器時(shí)，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到這個(gè)端子時(shí) ,可以防止因漏電引起的誤動(dòng)作 ,這端子可用于直流 24V, 電源輸出。當(dāng)選擇源型時(shí)，這端子作為接點(diǎn)輸入的公共端。 模 擬 頻率設(shè)定 10E 頻率設(shè)定用電源 10VDC, 容許負(fù)荷電流 10mA 按出廠設(shè)定狀態(tài)連接頻率設(shè)定電位器時(shí) ,與端子 10 連接。當(dāng)連接到 10E時(shí) ,請(qǐng)改變端子 2的輸入規(guī)格。 10 5VDC, 容許負(fù)荷電流 10mA 2 頻率設(shè)定 (電壓 ) 輸入 0～ 5VDC(或 0～ 10VDC)時(shí) 5V(10VDC)對(duì)應(yīng)于為最大輸出頻率。輸入輸出成比例。用參數(shù)單元進(jìn)行輸入直流0～ 5V(出廠設(shè)定 )和 0～ 10VDC的切換。輸入阻抗 10KΩ,容許最大電壓為直流 20V。 4 頻率設(shè)定 (電 流 ) DC4～ 20mA,20mA 為最大輸出頻率 ,輸入 ,輸出成比例 .只在端子 AU信號(hào)處于 ON時(shí) ,該輸入信號(hào)有效 ,輸入阻抗250Ω, 容許最大電流為 30mA。 12 1 輔助頻率 設(shè)定 輸入 0～ 177。5VDC 或 0～ 177。10VDC 時(shí) ,端子 2或 4的頻率設(shè)定信號(hào)與這個(gè)信號(hào)相加。用參數(shù)單元進(jìn)行輸入 0～177。5VDC 或 0～ 177。10VDC( 出廠設(shè)定 )的切換。輸入阻抗 10KΩ, 容許電壓 177。20VDC 。 5 變頻設(shè)定 公共端 頻率設(shè)定信號(hào) (端子 2,1 或 4)和模擬輸出端子 AM 的公共端子。請(qǐng)不要接大地。 輸 出 信 號(hào) 集 電 極 開 路 A， B，C 異常輸出 指示變頻器因保護(hù)功能動(dòng)作而輸出停止的轉(zhuǎn)換 接點(diǎn) . AC200V ,30VDC , 異常時(shí) :BC 間不導(dǎo)通 (AC 間導(dǎo)通 ),正常時(shí) :BC間導(dǎo)通 (AC間不導(dǎo)通 ) 輸出端子的功能選擇通過(0 到) 改變端子功能 RUN 變頻器正在運(yùn)行 變頻器輸出頻率為啟動(dòng)頻率 (出廠時(shí)為 )以上時(shí)為低電平 ,正在停止或正在直流制動(dòng)時(shí)為高電平 *2。 SU 頻率到達(dá) 輸出頻率達(dá)到設(shè)定頻率的 177。10%( 出廠設(shè)定 ,可變更 )時(shí)為低電平 ,正在加 /減速或停止時(shí)為高電平 *2。容許負(fù)荷為 DC24V,。 OL 過