变频器技术应用与实践 第2章
变频器应用技术讲义及实验指导书word精品文档73页
第1章变频调速基础1.1各种调速方法简介电力电子技术的发展开始于上世纪初汞弧整流器的发明。
真正的革命开始于1956年贝尔实验室发明的晶闸管，1958年通用电气公司推出了商品化产品。
经过40多年的发展，电力电子技术已经成为一门多学科的边缘技术，包含整流电路、电力半导体器件、计算机技术、控制理论以及集成电路等。
从调速的工作情况来看，可分为三大类，一类是机械调速，第二类是联轴节的变速，第三类是电气调速，主要是电动机的调速。
一．机械调速机械式调速是采用机械式动力源来调节传动速度，也是最古老的一种调速方法。
其典型方式如下：蒸气机调速具有起动转矩大、调速及反转容易等优点；缺点是热效率低，单位输出的重量(功率)大。
所以，中小功率已被内燃机和电动机取代，大功率改为气轮机或电动机。
气轮机的优点是能量转换效率高，容易获得高速等；缺点是需用锅炉和大的附属设备，先逐步被变速联轴节和调速电动机所取代。
使用汽油等的内燃机主要用在汽车、船舶等交通领域，不需要电源。
二．联轴节变速联轴节变速是在以定速运转的电动机轴上装设可调速的联轴节，用于改变负载装置的输入转速，其典型代表如下：变间距带轮调速主要是利用带与皮带轮的接触面摩擦力传递动力，调节轴的带与带轮间距、改变等效直径比进行调速，调速比为1：3~1：6。
这种调速响应性及精度差。
液力式变速机是利用改变液量来改变输出轴的转速，容易实现无级调速，比机械式调速平稳。
电磁转差离合器是调节励磁电流控制速度与转矩特性。
但总效率低，转筒需要冷却，不能产生制动力矩。
电气调速按调速性能分，有普通型和高性能调速型，按提供的电能类型，可分为直流调速和交流调速；而交流调速还可以再分类。
目前国内生产的电气和机械调速的各种设备主要有：变极调速电机、电磁调速电机及其调速装置、串级调速、变频调速装置及变频调速电机、直流调速装置及直流调速电机、调速液力偶合器、调速离合器、开关磁阻电机、微型电子调速电机、力矩电机等类型。
变频技术及应用电子教案变频第2章
图2-3 不控整流整流、斩波器变压、逆变器变频 （3）用不控整流器整流、SPWM逆变器同时变压变频的交-直-交变频器
如图2-4所示。在图中，整流电路采用二极管不控整流器，逆变器采用可控关断的 全控式器件，称为正弦脉宽调制SPWM逆变器。电网的恒压恒频正弦交流电，经过不控整 流器转变为恒定的直流，再经过SPWM逆变器逆变成电压和频率均可调的正弦交流电，供 给电动机，实现交流变频调速。
于0.5V时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。 反向特性：当二极管加上反向电压时，起始段的反向漏电流也很小，而且随
着反向电压增加，反向漏电流只略有增大，但当反向电压增加到反向不重复峰值电压 值时，反向漏电流开始急剧增加。
2.1.3 按电压的调制方式分类 按电压的调制方式分为交-直-交变频器，又可再分为脉幅调制和脉宽调制两种。 1.脉幅调制(PAM)。PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式，是一种改变电压源 的电压或电流源的电流的幅值进行输出控制的方式。因此，在逆变器部分只控制频率， 整流器部分只控制电压或电流。
矢量控制方式使异步电动机的高性能成为可能。矢量变频器不仅在调速范围上 可与直流电动机相媲美，而且可以直接控制异步电动机转矩的变化，所以已经在许 多需要精密或快速控制的领域得到应用。
3．直接转矩控制 直接转矩控制通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转
速度，改变它对转子的瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。
• 按照直流电路的滤波方式不同，变频器分成电压型变频器 和电流型变频器两大类。
• 1．电压型变频器 • 在交-直-交电压型变频器中，中间直流环节的滤波元件为
电容器，如图2-7所示。当采用大电容滤波时，直流电压 波形比较平直，相当于一个理想情况下的内阻抗为零的恒 压源。输出交流电压是矩形波或阶梯波。对负载电动机而 言，变频器是一个交流电源，可以驱动多台电动机并联运 行。
变频器应用技术教学教案
变频器应用技术教学教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义1.2 变频器的工作原理1.3 变频器的分类及应用领域1.4 变频器与其他调速方式的比较第二章：变频器的构成及功能2.1 变频器的构成部件2.2 变频器的功能介绍2.3 变频器的接线方式2.4 变频器的主要性能参数第三章：变频器的调试与维护3.1 变频器的调试步骤3.2 变频器的参数设置3.3 变频器的维护与保养3.4 变频器常见故障及排除方法第四章：变频器在电动机控制中的应用4.1 变频器控制电动机的原理4.2 变频器控制电动机的运行方式4.3 变频器与电动机的匹配选择4.4 变频器在电动机控制中的应用案例第五章：变频器在其他设备中的应用5.1 变频器在风机和水泵中的应用5.2 变频器在起重机械中的应用5.3 变频器在生产线上的应用5.4 变频器在其他领域中的应用案例分析第六章：变频器在工业自动化中的应用6.1 工业自动化概述6.2 变频器在plc 控制系统中的应用6.3 变频器与plc 的联合调试与运行6.4 变频器在工业自动化领域案例分析第七章：变频器在交通运输领域的应用7.1 交通运输领域调速需求分析7.2 变频器在轨道交通中的应用7.3 变频器在汽车制造中的应用7.4 变频器在船舶推进系统中的应用第八章：变频器在电力系统中的应用8.1 电力系统对变频器的需求8.2 变频器在电力系统中的应用案例8.3 变频器在无功补偿中的应用8.4 变频器在新能源发电领域的应用第九章：变频器的节能效果及环保意义9.1 变频器节能原理9.2 变频器在不同领域的节能案例9.3 变频器在环保方面的意义9.4 变频器节能环保的未来发展趋势第十章：变频器技术的发展与创新10.1 变频器技术的发展历程10.2 当前变频器技术的研究热点10.3 变频器技术的创新应用10.4 变频器技术在未来发展趋势展望重点和难点解析重点环节1：变频器的工作原理与分类解析：理解变频器的工作原理是掌握其应用技术的基础。
变频器应用技术教案
变频器应用技术教案第一章：变频器基础知识1.1 变频器的定义1.2 变频器的工作原理1.3 变频器的分类及特点1.4 变频器的主要技术参数第二章：变频器的安装与接线2.1 变频器的安装环境及要求2.2 变频器的接线方式及注意事项2.3 变频器与电动机的连接2.4 变频器与控制系统的连接第三章：变频器的操作与维护3.1 变频器的操作界面及功能介绍3.2 变频器的启动、停止与制动操作3.3 变频器的频率设置与运行模式选择3.4 变频器的故障诊断与处理3.5 变频器的日常维护与保养第四章：变频器在工业应用中的实例分析4.1 变频器在电动机调速中的应用4.2 变频器在起重机械中的应用4.3 变频器在中央空调系统中中的应用4.4 变频器在生产线自动控制系统中的应用第五章：变频器的编程与调试5.1 变频器的编程软件及使用方法5.2 变频器参数的设置与调整5.3 变频器外部电路的设计与调试5.4 变频器与PLC的联机编程与调试第六章：变频器的保护功能与故障处理6.1 变频器的保护功能介绍6.2 变频器故障原因分析6.3 故障处理与维修方法6.4 故障案例分析与启示第七章：变频器在不同行业中的应用案例7.1 变频器在工业自动化生产线中的应用7.2 变频器在建筑行业中的应用7.3 变频器在交通运输领域中的应用7.4 变频器在环保设备中的应用第八章：变频器的选型与配套设备8.1 变频器的选型依据及注意事项8.2 变频器与其他控制设备的搭配选择8.3 变频器与电动机的匹配8.4 变频器的安装与调试配套设备第九章：变频器的节能效果分析9.1 变频器节能原理介绍9.2 变频器节能效果的评估方法9.3 变频器在不同应用场景中的节能案例9.4 变频器节能的经济效益分析第十章：变频器技术的未来发展10.1 变频器技术的发展趋势10.2 变频器在新兴领域的应用前景10.3 变频器技术创新与挑战10.4 我国变频器产业的发展现状与展望重点和难点解析一、变频器基础知识难点解析：理解变频器的工作原理，掌握不同类型变频器的特点及适用场景，了解变频器的主要技术参数及其影响因素。
变频器应用技术实训指导书
变频器应用技术实训指导书1. 引言1.1 背景变频器是一种用于调整交流电机转速的电力控制设备。
它可根据负载要求调整电机转速，实现节能和变速的目的。
在工业生产中，变频器已广泛应用于电梯、水泵、风机等设备中。
1.2 目的本实训指导书旨在帮助学员了解变频器的工作原理，掌握变频器的基本操作技能，并能够正确应用变频器在实际工作中。
1.3 前提条件在开始本实训之前，学员应具备以下知识和技能：•熟悉电气控制基础知识•理解交流电机的原理和运行方式•学会使用基本的电工仪器和工具2. 变频器的工作原理变频器是通过改变输入电源电压的频率来调整电机转速的。
其基本工作原理如下：1.变频器接收输入的交流电源，并对电流进行整流和滤波处理。
2.变频器将整流后得到的直流电压通过逆变器转换为交流电压。
3.通过逆变器控制电压的频率和幅值，实现对电机的转速调节和控制。
4.变频器还能实现对电机的起停、正反转等控制功能。
3. 变频器的基本操作3.1 变频器的接线在使用变频器前，学员需要了解变频器的接线方法。
变频器的接线包括输入端和输出端的接线，以及控制信号的接线。
具体的接线方法可以参考变频器使用说明书和电路图。
3.2 变频器的参数设置在使用变频器前，需要对其进行一些参数设置，以适应不同的工作要求。
常见的参数设置包括：•输出频率：根据工况需要，设置电机的运行频率。
•输出电流：根据电机的额定电流，设置输出电流的上限。
•加速时间和减速时间：设置电机的启动和停止时间。
3.3 变频器的操作步骤使用变频器进行控制操作时，需要按照以下步骤进行：1.打开变频器的电源，并确认电源输入和输出端的接线是否正常。
2.根据工况需要，设置变频器的各项参数，如输出频率、电流等。
3.通过控制信号输入，启动或停止电机，并实现正反转等功能。
4.观察电机的运行状态，根据需要调整参数和控制信号。
5.在停止使用变频器时，及时切断电源，并进行必要的维护和检查。
3.4 变频器故障排除在使用变频器的过程中，可能会遇到一些故障情况，需要进行排除。
变频技术及其应用单元1 任务2 变频器的面板操作控制
一、三菱变频器操作面板的名称及功能
FR - DU07 操作面板示意图
操作面板按键及指示灯功能说明一览表
面板按键
功能说明
指示灯
状态说明
键
用于给出正转指令
Hz
显示频率时亮灯
键
用于给出反转指令
A
显示电流时亮灯
键
切换各设定模式
V
显示电压时亮灯
键
确定各类设置
变频器通过RS-232口后再接调制解调器 Modem与上位机联机
变频器RS-485接口与上位机RS-485通信
3．与频率相关的参数
（1）输出频率范围 （Pr.1、Pr.2、Pr.18）
用“上限频率Pr.1” 来设定输出频率的上 限 （出厂设定为120Hz，设定范围为0 ～120Hz）
用“下限频率Pr.2” 来设定输出频率的 下限 （出厂设定为0Hz，设定范围为0 ～120Hz）
频率设定模式的具体操作方法及步骤
4．参数设定模式的操作
参数设定模式的操作方法及步骤
续表
续表
5．参数清除、全部清除的操作
参数清除、参数全部清除的操作方法及步骤
续表
续表
6．参数复制与核对的操作
参数复制与核对的参数设置表
PCPY（参数复制）设定值
说明
0
取消
1
将复制源的参数复制到操作面板
2
将已经复制到操作面板的参数写入复制目标变 频器
3
核对变频器和操作面板的参数
（1）参数复制
参数复制的操作方法及步骤
续表
续表
续表
（2）参数核对
参数核对的操作方法及步骤
《变频器应用技术》PPT课件
(9) 上升，下降方式 ：
线性方式 S型方式(反) 半S型方式(反)
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(10) 停止方式 (11) 自整定
正常(停止)—停止时输出频率逐渐 下降
自由滑行—停止时变频器停止输出
离线：输入相关电机参数 在线：可以随温度变化而自动修正
参数，使运行保持稳定
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⑥开关电源: 向控制电路提供所需的直流工作电压。
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C . 变频器输出频率的几种控制方法
① 操作面板控制 ②电压控制 0-5V(0-10V、0-15V) ③电流控制 4-20mA(0-20mA) ④通讯控制 通过通讯接口 ⑤脉冲控制
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日 立 变 频 器 接 线 图
R40、R41、LED组成上电启动电路，为振荡芯片U1-3844B提供上电时的起振 电流。在电路起振工作后，由自供电绕组、D13、D14、C30构成的整流滤波电路为 U1提供工作电源。自供电绕组、D13、C31整流滤波电路输出的电压，同时也作为反 馈电压信号输入到U1的2脚，由内部误差放大器与基准电压比较，输出控制电压控制 内部PWM波发生器，改变U1的6脚输出脉冲的占空比，从而控制开关管K2225的导通 与截止时间，维持次级绕组输出电压的稳定。自供电绕组、D13、D14、C30、C31 既是U1的供电电源，同时构成了稳压电路，将因电网电压波动或负载电流变动引起 的次级绕组输出电压的变化，反馈到U1的2脚，实现稳压控制。
第三章 . 变频器的实际应用
变频调速系统
开环控制系统 闭环控制系统—恒量控制
1. 恒压供水系统
所谓恒压供水系统是指不管用水量如何变化水管 的供水压力始终保持设定值。
变频技术及其应用单元2 任务2 PLC控制变频器的多段速调速控制
3．多段速度说明 1 当多段速度信号接通时，其优先级别高于主速度。 2 只有3段速度设定的场合，2段设定以上同时被选择时，低速
信号的设定频率优先，即以低速设定的信号频率运行。
3 Pr.24～Pr.27和Pr.232～Pr.239之间的设定没有优先级别。 4 运行期间参数值可以被改变。 5 当Pr.180～Pr.186改变端子分配时，其他功能可能受影响。设
一、分配输入点和输出点，写出I/O通道地址分配表 根据任务控制要求，可确定PLC需要5个输入点，14个
输出点，其I/O通道分配表见下表。
二、画出PLC控制变频器接线图
三、程序设计 本任务的梯形图
本任务的梯形图ຫໍສະໝຸດ 四、程序输入 启动MELSOFT系列GX Developer编程软件，首先创建新文件名，
任务2 PLC控制变频器的多段速调速控制
学习目标
1. 熟悉变频器和PLC实现组合控制的形式。 2. 掌握实现多段速调速的方法。 3. 理解多段速各参数的意义。 4. 能够进行PLC与变频器的连接和控制程序的编制。 5. 能独立完成PLC和变频器联机实现电动机多段速 运行电路的安装与调试。
一、多段速度相关知识 用变频器实现电动机的多段速控制，可通过开启、关闭外部触点信 号（RH、RM、RL）实现。通过RH、RM、RL的开关信号组合，最
表1
2．4段以上的多段速度设定（Pr.24～Pr.27，Pr.232～Pr.239） 通过RH、RM、RL、REX信号的组合可以进行速度4～15段速度的设定 。且在Pr.24～Pr.27，Pr.232～Pr.239设定运行频率。（初始值的状态为 不可以使用4速～15速设定。）REX信号输入所使用的端子应在Pr.178～ Pr.189（输入端子功能选择）设定为“8”，来进行端子功能的分配。
变频器技术应用与实践(第二版) 情景四 项目六 变频调速系统安装与调试
一、项目背景及要求
变频器是精密设备， 安装和调试必须遵守操作规范， 才能保证变频器长期安全可靠地运行。安装变频器时要 考虑变频器工作场所的温度、 湿度、灰尘、振动等情况 ；使用变频器传动电动机，须考虑谐波抑制问题；变频 器系统调试时，在通电前先进行直观检查。
二、知识讲座
1、变频调速系统调试条件
1.1 调试工作条件
会审有关的变频调速系统的技术资料、技术文件、 施工图纸，协助配合的电气安装工作已经完成；安装质 量经验收合格；符合设计、厂家技术文件和施工验收规 范，在安装过程中的有关试验已完成，经验收符合有关 标准。
二、知识讲座
1、变频调速系统调试条件 需掌握的调试技术条件包括：
三、案例分析
恒压供水讲解系统安装、调试与保养
2. 变频恒压供水设备的使用与操作
a.检查水泵与电动机固定是否良好，螺丝有无松动脱落。 b. 用手盘动靠背轮，水泵转子应转动灵活，内部无摩擦和撞击声 。 检查各轴承的润滑是否充分。 c.有轴承冷却水时，应检查冷却水是否畅通。 d. 检查泵端填料的压紧情况，其压盖不能太紧或太松，四周间隙相等， 不应有偏斜使某一侧与轴接触。 e.检查水泵吸水池中水位是否在规定水位以上，滤网上有无杂物。 f.检查水泵出入口压力表是否完备，指针是否在零位，电动机电流表 是否在零位。 g.用低压摇表检测电动机绝缘情况，应大于0.5M欧以上。
谢 谢
二、知识讲座
1、变频调速系统调试条件 1.2 送电前检查项目
①高低压开关柜内一次设备本体试验执行的标准和文件。 ②柜内设备的外观检查，着重于螺丝的紧固连接情况，设备的完好情况 ，主回路的绝缘性能检查及机械联锁检查。 ③柜体内继电器、计量用仪表的检定校验按随机技术文件提供的测试项 目及数据。 ④按照原理图设计的要求，二次控制、保护、信号调试动作要可靠、正 确，应符合设计。
变频器技术应用与实践(第二版) 情景四 项目三 变频器缺相故障维修
二、知识讲座
1、变频器主回路接线及相关设备
变频器主回路主要设备包括断路器、变频器、电动机以及三种 设备之间的连接选件。
变频器主回路单相连接示意图
二、知识讲座
1、变频器产生过电压的原因 1）无熔丝短路器（MCCB）、漏电断路器（ELB）、保险丝
于变频器输入端和输出端的电流都含有高频成分，采用变频器驱动 时由高频成分所造成的漏电电流要大于电网电源供电时的漏电电流。
三、案例分析
一、西门子变频器输出缺相
故障现象： 某厂使用西门子MM440-6SE6440-2UD21-1AA0变频器控制传送带 电机，变频器额定功率1.1KW，额定电压380V，使用时间15个月。在最近的 使用过程中，经常发生变频器报警故障，故障代码F003（欠电压）。
故障分析：首先用万用表测量变频器的输入电压，约380V，正常。再按 Fn（功能键）查看变频器输出电压，约200V，远远低于变频器正常工作 电压（50Hz时输出电压380V），由此判断变频器损坏，更换同型号变频 器重新运行，运行一段时间后，依然出现F003故障报警由此判断变频器 没有损坏，可能是由于电动机缺相引起的变频器报警。
11机电工程学院二知识讲座3缺相故障定位3电机缺相运行的后果连接好电源输入端子主电路电源输入端子rst是否连接良好电源缺相端子螺钉是否全部紧固紧固全部端子螺钉三相电源是否很不平衡供电电源改善检查变频器外部供电交流接触器空气开关接线检查变频器内部输入rst到驱动板rst缺相检测接口插座间通路是否正常更换驱动板变频器输出缺相电动机连线与输出端子uvw连接是否正常
故障处理：用万用表测量变频器输出端电动机三相绕组阻抗，结果三相 平衡，对地也正常。打开电动机接线盒，断开电动机的输入电源线，再 次测量电动机三相绕组阻抗依然正常，因此可以判断电动机正常，由此 可以推断可能是电动机电源输入线断相造成的。更换电线，重新运行， 恢复正常。
变频器原理及应用实验指导书02
实验一、变频器的面板操作及PU运行一、实验目的1.了解变频器的操作方法及显示特点。
2.了解并熟悉变频器的各种运行模式。
3.熟练掌握变频器运行方式的切换和参数的预置方法。
二、实验内容（一）熟悉变频器的面板操作（参见附录B：二、1～3）1.仔细阅读变频器的面板介绍，掌握在运行模式下显示Hz、A、的方法，以及变频器的运行方式、PU运行(PU灯亮)、外部运行(EXT 灯亮)之间的切换方法。
2.参数清除操作为了实验能顺利进行，在实验开始前要进行一次“全部清除”的操作，步骤如下：1）按下“PU/EXT”键，设定PU运行模式(PU灯亮)。
2）按动MODE键至参数设定模式。
3）旋动设定用旋钮至“CLr”（清零）。
4）按下SET键，显示“0”。
5）旋动设定用旋钮至“1”。
6）按下SET键，显示屏闪烁，参数清零完毕。
3.参数预置变频器在运行前，通常要根据负载和用户的要求，给变频器预置一些参数如：上、下限频率及加、减速时间等。
例如：将上限频率预置为50Hz：查附录B得：上限频率的参数号为“Pr.1”。
1）按下按“PU/EXT”键，设定PU运行模式(PU灯亮)。
2）按动“MODE”键至参数设定模式，此时显示“Pr.‥”。
3）旋动设定用旋钮改变参数号，使参数号为“１”。
4）按下“SET”键，读出原数据。
5）旋动设定用旋钮更改，使数据改为“50Hz”。
6）按下“SET”键，写入给定值。
如果此时显示器交替显示参数号Pr.1和参数50.00则表示参数预置成功(即已将上限频率预置为50Hz)。
否则预置失败，须重新预置。
参看附录B查出下列有关的参数号，预置下列参数：下限频率为5Hz；加速时间为10s；减速时间为10s。
4.设定频率的修改例：将设定频率修改为40Hz。
[请先设定Pr.53“频率设定操作选择”＝“0”(设定用旋钮频率设定模式)]。
1）按“PU/EXT”键，设定PU运行模式（PU灯亮）。
2）旋动设定用旋钮修改为“40Hz”。
变频器应用技术实训指导书
《变频器应用技术》实训指导目录实训一、变频器功能参数设置与操作 (1)实训二、电机正反转运动控制 (3)实训三、电机运行时间操作 (5)实训四、外部模拟量变频调速 (7)实训五、多段速度选择变频调速实训 (8)实训六、 PLC控制变频器外部端子的电机正反转实训 (10)实训七、PLC控制变频器多级调速实训 (12)附录 THPLC-D型可编程控制器及电气控制实训装置使用说明书 (15)2010.08实训一、变频器功能参数设置与操作在MF51变频器实训挂箱中完成此实训一、实训目的了解并掌握变频器面板控制方式与参数的设置二、变频器面板图三、基本功能参数一览表四、实训过程1．参数设定（例：把Pr.7的设定值从“5秒”改为“10秒”）。
操作步骤如下： （1）接通电源，显示监示显示画面。
（2）按 键切换到参数设定模式。
按 选择参数号Pr.79（3）按 键设定Pr.79 的参数，按 选择参数1，按 键约1.5S 。
Pr.79闪烁PU 操作模式设置完成（4）按 键，按 选择参数号Pr.7。
（5）按 键读出现在设定的值。
（出厂时默认设定值为5） （6）按 把当前值增加到10。
（7）按 键约1.5S 完成设定值。
2．设定频率运行（例：在50Hz 状态下运行）。
操作步骤如下： （1）接通电源，显示监示显示画面。
（2）按 键切换到参数设定模式。
按 选择参数号Pr.79。
（3）按 键设定Pr.79 的参数，按 选择参数1，按 键约1.5S 。
Pr.79闪烁PU 操作模式设置完成（4）按 键切换到频率设定模式（5）按 选择改变设定频率，按 键约1.5S ，频率设定完成。
按 键到频率监示模式。
（6）按 键变频器正转运行 （7）按 键，停止运行。
实训一：实训二、 电机正反转运动控制一、实训目的掌握正反转运行的操作方法，熟悉点动操作。
二、实训要求变频器的输出最高频率不要超过电机的额定运转频率，电机运行方向能外部控制，电机为星形连接。
《变频技术原理与应用(第2版)》《习题解答
第4章习题解答
28Leabharlann 5.PWM逆变器消除谐波的一般方法是什么？
答：
有两电平PWM逆变器消除谐波和三电平PWM逆 变器消除谐波两种方法。
第4章习题解答
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6.什么是电流跟踪型PWM逆变器？有何特点？
答： 电流跟踪型PWM又称电流控制型电压源PWM逆变器 （CRPWM），它兼有电压型和电流型逆变器的优点：结构简
第4章习题解答
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4.什么是SPWM波形的规则取样法？与自然取样法相 比，规则取样法有什么优缺点？
答：
规则取样法就是用uR和u△近似交点A和B代 替实际的交点Aˊ和Bˊ。用以确定SPWM脉冲信
号的。自然取样法虽然可以较准确地确定uΔ 和
uR的交点，但计算工作量较大，特别是当变频 范围较大时。规则取样法虽然有一定的误差， 但却大大减小了计算工作量。
第3章习题解答
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第4章习题解答
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1.什么是PWM？
答： PWM是脉宽调制技术的简称。PWM控制方式就是对逆 变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列 幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波 或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生 多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波状，所获得的 输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度 进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可以 改变输出频率。
单、工作可靠、响应快、谐波小，采用电流控制，可实现 对电机定子相电流的在线自适应控制，特别适用于高性能 的矢量控制系统。其中滞环电流跟踪型PWM逆变器还因其电 流动态响应快，系统运行不受负载参数的影响，实现方便， 而得到了广泛的重视。
第4章习题解答
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7.用霍尔传感器测取电压和电阻反馈信号的优点有 哪些?
变频器技术应用与实践(第二版) 情景三 项目二 变频器恒压供水
（7）带独立电压设定值的V/f 控制，P1300 = 19：电压设定值可以由参
数 P1330 给定，而与斜坡函数发生器（RFG）的输出频率无关。 3）PID控制
（1）PID控制器：MICROMASTER变频器有集成的工艺调节器，PID控制
器通过参数P2200激活，它可用于过程控制的高级闭环控制
二、知识讲座
二、知识讲座
3、西门子MM430变频器
西门子变频器MM430是一款专门为风机和水泵设计的变频器，具有 丰富的软件设置参数，可以扩展实现多种功能，能够适应各种复杂工况下
的需要。通过对MM430的PID参数设定，可以在不增加任何外在设备的条
件下，实现供水压力的恒定，提高供水质量，同时减少能量损耗。 西门子MM430变频器用于泵和风机控制时的特点： （1）电动机的分级控制 （2）节能控制方式 （3）手动/自动控制（手动操作/ 自动操作） （4）传动皮带故障的检测（对水泵无水空转的检测）M430变频器
2）控制方式（P1300）
PID工艺调节器的结构图
二、知识讲座
3、西门子MM430变频器
2）控制方式（P1300）
PID过程控制器
二、知识讲座
3、西门子MM430变频器
2）控制方式（P1300） （6）用于纺织机械的带FCC功能的V/ f 控制，P1300 = 6：该功能是 P1300 = 1 和P1300 = 5 的组合控制。
项目二 变频器恒压供水
一、项目背景及要求
随着城市规模的不断扩大，高层建筑的不断增高，对城市供水的 公用管网的出口压力要求越来越高。近年来，随着变频调速技术的 日益成熟，变频恒压供水以其显著的节能效果和可靠稳定的控制方 式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统是指在供水 管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。变频恒 压供水系统对水泵电动机实行无级调速，依据用水量及水压变化通 过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要 求，是目前最先进，合理的节能供水系统。
变频器技术及应用 (2)
“电气信息与自动化”学院课程教学大纲培养方案修订负责人：王强德教学大纲统稿人：宋明慧“变频技术及其应用”教学大纲教研室主任：陈玉庆执笔人：邵杰一、课程基本信息开课单位：电气信息与自动化学院课程名称：变频技术及其应用课程编号：16000463英文名称：Variable Voltage and Variable Frequency Technology课程类型：专业方向限选课总学时：34 理论学时：34 实验学时：课外学时：学分：2开设专业：电气工程及其自动化先修课程：电机拖动二、课程任务目标（一）课程任务本课程是电气自动化专业的专业方向限选课。
通过本课程的学习，使学生了解交流调速自动控制系统设计的基础知识，培养学生掌握通用变频器的基本结构、工作原理、运行功能、应用方法，指导学生如何正确运用理论解决实际问题。
（二）课程目标在学完本课程之后，学生能够：1. 理解变频器工作原理，了解变频调速技术的特点，掌握通用变频器的原理结构。
2．了解高性能应用的变频调速原理。
3．掌握由通用变频器组成的调速系统的设计与使用，掌握变频器的安装与调试。
4．了解变频调速的的应用三、教学内容和要求（一）理论教学的内容及要求第一章电力拖动系统与调速1、基本内容电力拖动系统运动模型和基本运动方程；电力拖动系统合转矩；调速的基本手段。
2、教学目的和要求：掌握电力拖动系统运动模型和基本运动方程式；理解和掌握电力拖动系统稳定运行的条件；了解调速的基本手段。
3、重点和难点：重点：电力拖动系统稳定运行的条件。
难点：调速的基本手段。
第二章交流异步电动机1、基本内容交流异步电动机工作原理；构建纵向平移型人为机械特性；有效转矩线及扩展概念。
2、教学目的和要求：理解和掌握交流异步电动机工作原理；理解针对交流异步电动机构建纵向平移型人为机械特性；掌握有效转矩线及扩展概念。
3、重点和难点：重点：有效转矩线及扩展概念。
难点：针对交流异步电动机构建纵向平移型人为机械特性。
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接地
图2-1-2 三菱FR-S500变频器标准接线图
1. 输入、输出端子规格说明 (1) 主回路端子说明如表2-1-1所示。
表 2-1-1 主回路端子说明
端子符号
端子名称
L1，L2，L3
电源输入
U，V，W
变频器输出
—
直流电压公共端
PE
接地
端子说明 连接工频电源 连接三相电机 此端子为直流电压公共端子 变频器外壳接地用，必须接地
变频器
L1
U
L2
V
L3
W
P1 PC
＋
STF
－
电机 1M
接地
提高功率因数用 直流电抗器
(FR-BEL：选件)
异常输出
SE 10(＋5 V)
( ) 2
DC DC
0 0
VV～ ～510VV切换
AM
5(公共端)
4(DC 4 mA～20 mA) 5
运行
集电极 开路输出 公共端
(＋) 模拟信号输出 (DC 0 V～5 V)
设
定Байду номын сангаас
4
频率设定 (电流信号)
输入 DC 4 mA～20 mA。出厂时调整为 4 mA 对应 0 Hz，20 mA 对应 60 Hz。最大容许输入电流为 30 mA。输入阻抗约 250 Ω。电流输入时，请把信号 AU 设定为 ON。AU 信号用 Pr.60～Pr.63(输入端子功能 选择)设定
此端子为频率设定信号(端子 2、4)及显示计端子
2) 变频器输出端子的使用方法 (1) 变频器输出端子(U，V，W)按正确相序接至三相电 机。 (2) 输入电源一定不能直接接到变频器输出端子(U，V， W)上，否则将损坏变频器。
频率设定用电源
DC 5 V，容许负荷电流为 1 mA
频率设定 (电压信号)
输入 DC 0 V～5 V，0 V～10 V 时，输出成比例： 输入 5 V(10 V)时，输出为最高频率。5V/10V 切换用 Pr.73“0 V～5 V，0 V～10 V 选择”进行。输入阻抗 10 kΩ。最大容许输入电压为 20 V
(二) 三菱变频器FR-S500端子 三菱FR-S500系列变频器标准接线图如图2-1-2所示。
NFB
MC
3 相交流 电源
外部晶体管公共端 直流 24 V 电源 接点输入公共端(源型)
正转启动 反转启动
高速 多段速度选择 中速
低速 接点输入公共端(漏型)
3 频率设定器 2
1 电流输入(－) DC 4 mA～20 mA(＋)
(2) 控制回路端子说明如表2-1-2所示。
表 2-1-2 控制回路端子说明
端子符号
接
STF
点
STR
端子名称 正转启动 反转启动
内容说明 STF 信号 ON 时为正转指令，OFF 时为停止指令 STR 信号 ON 时为反转指令，OFF 时为停止指令
输 RH，RM， RL
入
SD
多段速度选择
接点输入公共端 (漏型)
可根据端子 RH、RM、RL 信号的短路组合进行多 段速度的选择
此为接点输入(端子 STF、STR、RH、RM、RL)的 公共端子。端子 5 和端子 SE 被绝缘
PC
输
入
10
信
号
频
2
率
外部晶体管公共端， DC 24 V 电源接点输
入公共端(源型)
当连接程序控制器(PLC)之类的晶体管输出(集电 极开路输出)时，把晶体管输出用的外部电源接头连 接到这个端子，可防止因回流电流引起的误动作
5
频率设定公共输入端 “AM”的公共端子。端子 SD 和端子 SE 被绝缘，
请不要接地
续表
端子符号
A
输
B
出
C
信
号
SE
AM
端子名称 报警输出 集电极开路公共端 模拟信号输出
内容说明
变频器的保护功能动作，表示输出停止的 1c 接点 输出。AC 230 V，0.3 A；DC 30 V，0.3 A。报警时 BC 之间不导通(AC 之间导通)，正常时 BC 之间导通 (AC 之间不导通)
三、知识讲座 (一) 三菱变频器FR-S500概述 三菱变频器全称为“三菱交流变频调速器”，主要用于 三相异步交流电机，用于控制和调节电机速度。三菱变频器 目前在市场上主要被使用的有以下系列：FR-D700系列紧凑 型多功能变频器、FR-E700系列经济型高性能变频器和FRA740系列高性能矢量变频器等，本项目主要介绍三菱FRFR-S500系列变频器。
情景二 变频器的基本控制电路
项目一 正转连续运行控制电路 项目二 正反转运行控制电路 项目三 外接两地控制电路 项目四 多段速控制电路
项目一 正转连续运行控制电路
一、学习目标 熟练利用三菱FR-S500变频器实现电动机正转连续运行
控制。 二、工作任务
(1) 掌握三菱变频器FR-S500面板的基本操作方法。 (2) 掌握三菱变频器FR-S500基本接线方法。 (3) 会使用三菱变频器FR-S500进行基本的电机控制。
1．FR-S500系列变频器外形 FR-S500系列变频器外形为简单易用型，其外形图如图 2-1-1所示。
图2-1-1 三菱FR-S500外形图
2. FR-S500系列变频器功率范围 0.4 kW～3.7 kW(三相380 V，FR-S540系列)。 0.2 kW～1.5 kW(单相220 V，FR-S520S系列)。 3. FR-S500系列变频器特点 (1) 自动转矩提升，实现6 Hz时150%转矩输出。 (2) 数字式拨盘，设定简单快捷。 (3) 柔性PWM，实现更低噪音运行。 (4) 15段速，PID，4 mA～20 mA输入和漏、源型转换等 多项功能。 (5) 可提供RS-485通信功能的机型FR-S520S-K-R(可通过电 缆接FR-PU04面板)及FR-S540-K-CHR(可通过电缆接FR-PA0202面板)。
变频器运行时端子 RUN 的公共端子。端子 5 和端 子 SD 被绝缘
从输出频率和电机电流中选择一种作为输出。输出 信号与各监示项目的大小成比例
2．主回路端子的使用方法 1) 主电路电源端子的使用方法 (1) 输入电源通过断路器连接至主电路电源端子L1、L2、L3，电源 必须为工频电源。为安全起见，输入电源必须通过电磁接触器及漏电断 电器或无熔丝断路器与接头相连。 (2) 由于在变频器输入输出布线和电机中存在分布电容，会有漏电 电流产生，因此在变频器的一次侧要接入漏电保护装置或者带漏电保护 的断路器。 (3) 为保护变频器一次侧接线，需要设置无熔丝断路器(NFB)。NFB 的选择是根据变频器电源侧功率因素(电源电压、输出频率、负荷变化) 而定的，具体要根据电机容量的大小来确定。