《自动化创新设计》实验报告

《自动化创新设计实验》实验报告

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实验日期__________________

实验一变频器控制电机单向运行（2节）

一、实验目的

1、掌握变频器的工作模式、电机运行参数设定的操作方法。

2、掌握变频器控制电机的连接方法。

3、掌握变频器PU运行模式的操作方法。

二、实验器材及工具

三、实验内容和原理

1、变频器PU模式控制电机的控制电路

图1-1 变频器PU运行模式控制电机电路原理图

变频器的R/L1、S/L2、T/L3为三相电源输入端。U、V、W外接三相电机。由KA、SB1、SB2组成继电器自锁电路，可实现变频器的欠压、失压保护。按下SB2时，KA通电自锁，变频器通电，可对变频器进行操作。由于KA电磁线圈的工作电压是交流24V，因此需要变压器变压后给KA供电。A、B、C为变频器工作异常的信号输出端。当变频器工作正常时，B-C端闭合，A-C端断开；当变频器工作异常时，B-C端断开，A-C端闭合。达到保护变频器的目的。

操作控制面板上的RUN按键启动电机。操作控制面板上的STOP按键使电机停转。由M旋钮调节频率(电机转速）。

图1-2 变频器PU模式控制电机电路接线图

2、变频器的PU运行模式的设定（Pr79-0、1）

表1-1 运行模式（Pr.79）的参数设定说明

图1-3 PU运行模式设定示意图

3、电机运行参数设定

设定电机启动时的提升转矩（Pr.0）、设定电机运行时的上限频率（Pr.1）。设定电机运行时的下限频率（Pr.2）、设定电机运行时的基准频率（Pr.3）。设定电机的加速时间（Pr.7）、设定电机的减速时间（Pr.8）。

设定电机的过电流保护（Pr.9）、

（1）设定电机启动时的提升转矩（Pr.0），用于V/F控制

图1-4 转矩提升设定示意图

（2） 设定电机运行时的上限频率（Pr.1）。

（3）设定电机运行时的下限频率（Pr.2）。

设定方法与上限频率设定方法相同。下限频率的初始值是0HZ，变更为10HZ。（4）设定电机运行时的基准频率（Pr.3）。

图1-5 基准频率设定示意图

（5）设定电机的加速时间（Pr.7）和电机的减速时间（Pr.8）。

图1-6 电机加减速时间设定示意图

由于采用250W三相异步电机，因此加减速时间设为2～3S。

（6）设定电机的过电流保护（Pr.9）

图1-7 电机过电流保护设定示意图

说明：由于电机在低于基频运行时，为保证转矩不至下降，需要增大电机电压。电机工作时间一长会导致电机温升过高。因此，需要设置正确的过电流保护。250W的三相异步电机的额定电流是A。过电流保护的设定值可设为1～1.5A。

4、监视输出频率、电流和电压

在电机运行中，可以通过按SET键来切换输出频率、电流和电压的监视器显示。具体操作如下所示。

5、参数清除

实验完毕后，执行参数清除操作，使变频器的工作参数恢复为初始值。具体操作如下所示。

四、实验要求和步骤

1、要求

按照图1-2正确进行变频器控制电路的连接。正确掌握变频器的参数设置。观查实验结果。解答思考题，书写实验结果报告。

2、步骤

（1）第1步，先按照图1-2进行电路连接。经检查无误后可通电按下SB2，使变频器工作。

（2）第2步，设定变频器的运行模式为Pr.79-0、1。设定电机的运行参数。

（3）第3步，按下变频器操作面板上的RUN键，使电机启动。通过M旋钮调节频率，通过监视屏幕显示频率、电流、电压和电机的运行状况。记下所观察的实验结果。（4）第4步，实验完毕后按下变频器操作面板上的STOP键使电机停转，然后清除变频器的参数，使其恢复到初始值。

（5）第5步，按下SB1使变频器断电停止工作。拆卸电路。

五、思考题和实验结果

1、当变频器不能执行对参数清除操作是什么原因造成的？

2、当Pr.161设置为“10或11”，然后按住MODE键2S左右，会有什么结果？

3、实验结果分析和实验过程体会

实验二变频器控制电机正反转（2节）

一、实验目的

1、掌握变频器控制三相异步电机正反转的控制电路工作原理和接线方法。

2、掌握变频器通用磁通矢量控制和离线自动调谐设定方法。

二、实验器材及工具

三、实验内容和原理

1、变频器控制三相异步电机正反转电路

图2-1 变频器控制三相异步电机正反转的控制电路原理图

L1 L2 L3

图2-2 变频器控制三相异步电机正反转的控制电路接线图

2、变频器的运行模式的设定（Pr79-3）

把变频器的运行模式设定为Pr79-3模式。

3、通用磁通矢量控制的设定

（1）通用磁通矢量控制的基本原理

通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。

无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动

专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

（2）先进磁通矢量控制

先进磁通矢量控制是通用磁通矢量控制的改进方式，可以使变频器实现更高的驱动性能！在0.5Hz情况下，使用先进磁通矢量控制模式可以使转矩提高到200%(3.7KW以下)。先进磁通矢量控制最适合用在低速度高转矩的场合，比如控制自动仓储系统中的叉车等。

（3）通用矢量控制的设定

图2-3 通用磁通矢量控制的设定步骤

4、离线自动调谐

这是三菱独创的功能。可以在电机不运转的情况下自动计算出电机常数，在运行时最大限度的发挥电机的性能。离线自动调谐的操作步骤如下所示。

四、实验要求和步骤

1、要求

按照图1-2正确进行变频器控制电路的连接。正确掌握变频器的参数设置。观查实验结果。解答思考题，书写实验结果报告。

2、步骤

（1）第1步，先按照图2-2进行电路连接。经检查无误后可通电按下SB1，使变频器

工作。

（3）第3步，进行通用磁通矢量控制的设定。

（4）第4步，进行离线自动调谐操作。

（5）第5步，分别按下SB4、SB5使电机通电正反转（正反转切换时，需要按下SB3），通过M旋钮调节频率，通过监视屏幕显示频率、电流、电压和电机的运行状况。

记下所观察的实验结果。

（6）第6步，实验完毕后按下SB3使电机停转，然后清除变频器的参数，使其恢复到初始值。

（7）第7步，按下SB2使变频器断电停止工作。操作QF1切断电源，拆卸电路。

五、思考题和实验结果

1、如何进行先进磁能矢量控制的设定？

3、实验结果分析和实验过程体会