《变频器技术及应用》电子教案 单元设计 开关量控制的可逆运行电路的装调(单元设计4-2)
《变频器技术与应用》电子教案 变频器技术与应用薛晓明课件模块6
• 应用变频调速时每年消耗的电量为 • Wb1 =22×l0× [1- (46/50)3] ×300kW·h= 14606kW·h • Wb2=22× 14× [1- (20/50)3J ×300kW·h= 86447kW·h • Wb= Wb1 + Wb2 = (14606+ 86447) kW·h= 101053
• 表6-1 模块三的项目架构
项目6.1 变频器在风机上的应用
• 项目目标 • 1、了解风机应用变频器的目的。 • 2、会对变频器调速进行节能分析。 • 3、掌握变频器的容量计算方法。 • 4、掌握风机变频调速控制系统的调试方法。
相关知识
• 一、风机应用变频器的目的 • 在工矿企业中，风机设备应用广泛，诸如锅炉燃烧系统、
• 由于风机属于二次方律负载，消耗的电功率与风
机转速的三次方成比例，由此，当风机所需风量 减小时，可以使用变频器降低风机转速的方法取 代风门、挡板控制方案，所消耗的功率要小得多， 从而降低电动机功率损耗，达到节能的目的。下 面以一个实例，比较应用变频器的节能效果。
• 一台工业锅炉使用的22kW鼓风机，一天连续运行
择。计算方法如下：
• 变频器额定输出电流≥1.1×电动机额定电流
• 由于风机、水泵在某一转速运行时，其阻转矩一般不会发
生变化，只要转速不超过额定值，电动机就不会过载，因 此，变频器的额定电流只要选择公式计算的最小值。
• 2、变频器类型的选择
• 风机、水泵属于二次方律负载，在低速时，阻转矩很小，
变频器技术及应用课程教学设计第五章变频器应用技术
第五章变频器应用技术一、教学目标1、了解掌握变频器的主电路形式及技术特点、类型变频器的控制形式、变频器各控制形式的特点、变频器载波频率的影响因素及选择变频器载波频率的方法。
2、熟悉生产机械的负载类型、变频器节能程度的影响因素、几种典型负载的节电率计算方法、IGBT的主要用途、浪涌电压、缓冲电压等概念、IGBT模块的选用方法和IGBT模块的性能。
3、掌握变频器类型的选用、变频器负载率与效率的关系曲线、变频器箱体的结构类型、前置放大器箱、主速设定器的功能、比率设定箱、遥控设定箱、跟踪设定箱的原理、联动设定操作箱、三速设定箱和带频率操作箱的功能及特点、变器的保护方法和常见变频器报警显示内容。
二、课时分配本章共8节，安排13课时。
三、教学重点通过本项目的学习，让学生学习变频器主电路形式的原理、技术特点、众多变频器的控制形式及特性、正确选择载波频率值的方法，掌握常见功率模块的性能及使用时的有关问题、变频器的选择方法和变频器的保护方法。
四、教学难点1.变频器的控制形式及特性分析2.正确选择变频器的载波频率3.解决变频器节能运行时的几个问题4.功率模块IGBT、IPM的性能及使用时的有关问题五、教学内容任务一变频器的主电路形式阶段一概述变频器的主电路多数属于电压源型(VSI)的交—直—交结构形式。
它与电流源型(CSI)相比具有运行稳定、调速范围宽、输出波形好、输入电流谐波含量低、功率因数高、效率高、电路简单、适应性好等优点。
阶段二二电平电路形式国内外所有品牌的低压变频器几乎都是二电平 6 脉冲主电路结构形式(见图)。
因输入电压较低，功率较小(≤200kW)，电网电压可直接进入整流环节。
当电动机功率大于200kW 而又采用高压供电方式时，一般采用以下两种方案。
图为二电平6脉冲主电路1.高—低—低方案(见图)高—低—低方案可采用通用的低压变频器，易于改造现有设备，可靠性高，造价低，但降压变压器要特殊设计。
图为高—低—低方案2.高—低—高方案(见图)高—低—低方案投资高，效率低，占地多，升压变压器要特殊设计。
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：变频器概述1.1 教学目标1.了解变频器的概念、作用和分类2.掌握变频器的基本构成和原理3.了解变频器在工业应用中的重要性1.2 教学内容1.变频器的概念和作用2.变频器的分类及特点3.变频器的基本构成4.变频器的工作原理1.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的基本概念和原理2.通过案例分析法让学生了解变频器在实际应用中的重要性1.4 教学评价1.考查学生对变频器概念、作用和分类的掌握情况2.评估学生对变频器基本构成和原理的理解程度第二章：变频器的工作原理2.1 教学目标1.掌握变频器的工作原理2.了解变频器的主要性能参数3.熟悉变频器的调速原理1.变频器的工作原理2.变频器的主要性能参数3.变频器的调速原理2.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的工作原理2.通过实验演示法让学生了解变频器的调速原理2.4 教学评价1.考查学生对变频器工作原理的掌握情况2.评估学生对变频器性能参数和调速原理的理解程度第三章：变频器的安装与调试3.1 教学目标1.熟悉变频器的安装流程2.掌握变频器的调试方法3.了解变频器常见故障及处理方法3.2 教学内容1.变频器的安装流程2.变频器的调试方法3.变频器常见故障及处理方法3.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器的安装流程和调试方法2.通过案例分析法让学生了解变频器常见故障及处理方法1.考查学生对变频器安装流程的掌握情况2.评估学生对变频器调试方法和故障处理的了解程度第四章：变频器在电机控制中的应用4.1 教学目标1.了解变频器在电机控制中的作用2.掌握变频器控制电机启动、停止和调速的方法3.熟悉变频器与电机的连接方式4.2 教学内容1.变频器在电机控制中的作用2.变频器控制电机启动、停止和调速的方法3.变频器与电机的连接方式4.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器在电机控制中的应用2.通过实验演示法让学生了解变频器控制电机的方法4.4 教学评价1.考查学生对变频器在电机控制中作用的掌握情况2.评估学生对变频器控制电机启动、停止和调速方法的熟悉程度第五章：变频器在工业应用案例分析5.1 教学目标1.了解变频器在工业应用中的典型应用案例2.掌握变频器在不同行业中的应用特点3.培养学生分析实际问题并解决问题的能力5.2 教学内容1.变频器在工业应用中的典型应用案例2.变频器在不同行业中的应用特点5.3 教学方法1.采用讲授法讲解变频器在工业应用中的典型案例2.通过小组讨论法让学生分析变频器在不同行业中的应用特点5.4 教学评价1.考查学生对变频器在工业应用中典型案例的掌握情况2.评估学生对变频器在不同行业中应用特点的理解程度第六章：变频器的保护功能6.1 教学目标1. 理解变频器的基本保护功能2. 掌握变频器过流、过压、过热等保护机制3. 学习如何设置和调整变频器的保护参数6.2 教学内容1. 变频器的主要保护功能及其作用2. 变频器的保护机制和工作原理3. 保护参数的设置和调整方法6.3 教学方法1. 使用讲授法介绍保护功能及其作用2. 通过模拟实验演示保护机制的运作3. 指导学生进行参数设置和调整的实践操作6.4 教学评价1. 评估学生对变频器保护功能的理解程度2. 考查学生设置和调整保护参数的实际操作能力第七章：变频器的节能原理与应用7.1 教学目标1. 认识变频器节能的原理2. 掌握变频器在节能应用中的技术要点3. 了解变频器节能实例和效果评估7.2 教学内容1. 变频器节能的基本原理2. 变频器节能技术的应用案例3. 节能效果的评估方法和技巧7.3 教学方法1. 使用讲授法解释变频器节能原理2. 通过案例分析展示变频器节能应用3. 开展小组讨论，评估节能效果7.4 教学评价1. 考查学生对变频器节能原理的理解2. 评估学生对节能应用案例的分析能力第八章：变频器的通信与控制8.1 教学目标1. 理解变频器通信的基本概念2. 掌握变频器与上位机通信的协议和方式3. 学习变频器的控制指令及其编程8.2 教学内容1. 变频器通信的基本原理和协议2. 变频器与上位机的通信案例3. 变频器控制指令的编程和应用8.3 教学方法1. 使用讲授法介绍通信原理和协议2. 通过实际操作演示通信过程3. 指导学生编程实现控制指令8.4 教学评价1. 评估学生对变频器通信原理的理解2. 考查学生编程实现控制指令的能力第九章：变频器在自动化生产线中的应用9.1 教学目标1. 了解自动化生产线的基本构成2. 掌握变频器在自动化生产线中的作用3. 学习变频器在协调multiple devices 中的配置和调试9.2 教学内容1. 自动化生产线的基本构成和运作原理2. 变频器在自动化生产线中的应用案例3. 多设备协调中的变频器配置和调试方法9.3 教学方法1. 使用讲授法介绍自动化生产线的基本概念2. 通过案例分析展示变频器在生产线中的应用3. 指导学生进行多设备协调的配置和调试实践9.4 教学评价1. 评估学生对自动化生产线构成和运作原理的理解2. 考查学生进行变频器配置和调试的实际操作能力第十章：变频器的维护与故障诊断10.1 教学目标1. 熟悉变频器的日常维护流程2. 掌握变频器故障诊断的方法和技巧3. 学习变频器故障处理的一般步骤10.2 教学内容1. 变频器的日常维护操作2. 变频器故障诊断的方法和技巧3. 变频器故障处理的一般步骤和案例分析10.3 教学方法1. 使用讲授法讲解日常维护操作和故障诊断方法2. 通过模拟故障处理演示故障诊断和处理流程3. 开展小组讨论，分析故障处理案例10.4 教学评价1. 评估学生对变频器日常维护操作的掌握程度2. 考查学生进行故障诊断和处理的实际操作能力第十一章：变频器在特定行业中的应用11.1 教学目标1. 理解变频器在不同行业中的特殊应用2. 掌握变频器在特定行业中的优化配置3. 学习特定行业中变频器应用的案例分析11.2 教学内容1. 变频器在特定行业中的应用案例2. 特定行业中变频器的优化配置方法3. 案例分析：变频器在不同行业中的应用挑战与解决方案11.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器在特定行业中的应用2. 通过案例分析展示变频器的优化配置3. 指导学生进行案例分析，解决实际应用问题11.4 教学评价1. 评估学生对变频器在特定行业中应用的理解程度2. 考查学生分析并解决实际应用问题的能力第十二章：变频器的编程与功能扩展12.1 教学目标1. 理解变频器编程的基本概念2. 掌握变频器常用编程指令和功能模块3. 学习如何进行变频器的功能扩展12.2 教学内容1. 变频器编程的基本原理和指令集2. 变频器常用功能模块及其应用3. 变频器功能扩展的方法和策略12.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器编程的基本概念2. 通过编程实践演示变频器功能的实现3. 指导学生进行功能扩展的实践操作12.4 教学评价1. 评估学生对变频器编程原理的理解程度2. 考查学生实现变频器功能模块的实际操作能力第十三章：变频器的安全标准和规范13.1 教学目标1. 理解变频器安全的重要性和相关标准2. 掌握变频器安全操作的基本规范3. 学习变频器安全维护的注意事项13.2 教学内容1. 变频器安全标准的基本要求2. 变频器安全操作规范和应急预案3. 变频器安全维护的注意事项和常见问题13.3 教学方法1. 使用讲授法讲解变频器安全标准和规范2. 通过情景模拟演示安全操作和应急预案3. 指导学生进行安全维护的实际操作13.4 教学评价1. 评估学生对变频器安全标准和规范的理解程度2. 考查学生执行安全操作和应急预案的实际能力第十四章：变频器的环保与认证14.1 教学目标1. 理解变频器环保的意义和现状2. 掌握变频器环保认证的基本要求3. 学习变频器环保设计的策略14.2 教学内容1. 变频器对环境的影响和环保要求2. 变频器环保认证的标准和流程3. 变频器环保设计的实践案例14.3 教学方法1. 使用讲授法讲解变频器环保的意义和要求2. 通过案例分析展示变频器环保认证的实践3. 指导学生进行环保设计的思考和讨论14.4 教学评价1. 评估学生对变频器环保意识和认证要求的了解程度2. 考查学生提出和实施环保设计方案的实际能力第十五章：变频器的未来发展趋势15.1 教学目标1. 理解变频器技术的最新发展趋势2. 掌握变频器在新兴领域的应用3. 学习变频器技术发展的未来展望15.2 教学内容1. 变频器技术的最新研究动态2. 变频器在新兴领域的应用案例3. 变频器技术发展的未来趋势和挑战15.3 教学方法1. 使用讲授法介绍变频器技术的最新发展2. 通过案例分析展示变频器在新兴领域的应用3. 开展小组讨论，探讨变频器技术发展的未来方向15.4 教学评价1. 评估学生对变频器技术最新发展的理解程度2. 考查学生分析并预测变频器技术未来趋势的实际能力重点和难点解析本文主要介绍了变频器应用技术教学教案，内容包括变频器的基本概念、作用、分类、构成、原理、安装、调试、保护功能、节能原理、通信与控制、应用案例、维护与故障诊断、特定行业中的应用、编程与功能扩展、安全标准和规范、环保与认证以及未来发展趋势等。
变频技术及应用电子教案变频第6章共37页
3．PLC通过485通信接口控制变频器
这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口 模块。且要求熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序。
二．西门子通用变频器与PLC的通信
西门子通用变频器有两种通信协议：USS协议和通过 RS485接口的Profibus-DP协议。如果使用Profibus-DP协议 通信，必须使用Profibus-DP模块CB15；如果使用USS协议 通信，可通过一个SUB-D插座连接，采用两线制的RS485 接口，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，最多可 连接31台通用变频器，最大数据传输速率为19.2kbit/s，然 后可用一个主站，如工业计算机或PLC进行控制。USS总 线上的每台通用变频器都有一个从站号 (在参数中设定)， 各站点由唯一的标识码识别，主站依靠它来识别每一台通 用变频器。
电动机的正反转运行； 当电动机正向运行时，正向起动时间为8s，电动机正向运
行转速为840r/min，对应频率30Hz。当电动机反向运行时， 反向起动时间为8s，电动机反向运行转速为840 r/min，对 应频率30Hz。当电动机停止时，发出停止指令8s内电动机 停止。 二．通过PLC的正确编程、变频器参数的正确设置，实现 电动机的正反向点动运行。电动机正向反向点动转速 560r/min，对应频率20Hz。点动斜坡上升或下降时间为6s。
（3）参数组态及编程 1）设置变频器参数
2）定义USS内部变量 3) 编写程序 见下图。
6.2 项目2-PLC和变频器联机实现电动机的 正反转运行
项目内容 利用S7-300PLC和MM440变频器设计电动机正反转运行的
控制电路。控制要求如下： 一．通过PLC的正确编程、变频器参数的正确设置，实现
PLC与变频器的三种连接方法
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务4-1 模拟量控制变频调速电路的装调混合式教学设计
学情分析
有效“0”和死区参数的理解存在困难
4
学习计划
任务单学习：
学习4-1任务单，明确本次课的学习任务。
知识点学习：
预习配套教材4-1内容，并学习课程平台4-1MM440变频器模拟量输入设置、频率给定线的设置方法、电位器调速电路的装调、有效“0”的设置等相关视频、课件、学案，明确学习任务。
技能点学习：
1．学习变频器模拟量输入信号的设置；
2.学习电位器来装调变频调速电路。
自我测评：完成测试4-1。
5
学习内容
1．任务要求：
在了解变频器模拟量输入端子以及模拟量输入端子功能参数设置的基础上，正确的装调电位器实现变频调速电路，进而掌握模拟量调节变频器运行频率的方法以及运行特点。
2.学习内容
（1）模拟量端子
（2）设置以下参数对应的频率给定线，观察记录运行特点，绘出频率给定线。
P0757=1,P0758=0,P0759=8,P0760=100，P0761=0.5。
（3）设置以下参数对应的频率给定线，观察记录运行特点，绘出频率给定线。
P0757=0,P0758=-60， P0759=10，P0760=100，P0761=0.5。
《变频器技术及应用》课程
项目（任务）
任务4-1模拟量控制变频调速电路的装调
周次
星期
节次
序号
项目
内容
1
知识点（技能点）
1.掌握变频器模拟量输入端子；
2.掌握变频器模拟量输入端子的接线方法；
3.掌握变频器频率给定线的含义；
4.掌握频率给定线的参数设置方法。
2
学习目标
1.学会变频器模拟量输入信号的设置；
2.学会用电位器来装调变频调速电路。
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务5-2 开关状态组合多段速运行电路的装调 混合式教学设计
3．能安装7速运行电路，学会正确的操作7速运行电路；
3
学情分析
17方式的设置与操作特点是教学难点
4
学习计划
任务单学习：
学习5-2任务单，明确本次课的学习任务。
知识点学习：
预习配套教材5-2内容，并学习课程平台5-27段速（17方式）运行电路装调相关视频、课件、学案，明确学习任务。
技能点学习：
1．学习设计7速运行电路变频器硬件电路；
2.学习7速运行电路的变频器开关量端子参数、速度参数的设置；
3．学习安装7速运行电路，学会正确的操作7速运行电路。
自我测评：完成测试5-2。
5
学习内容
1．任务要求：
利用变频器的外部开关量端子实现某机床主轴的7段速运行控制，具体的要求是变频器的输出频率分别为10 Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz、35Hz、40Hz七种，使电动机能工作在7个不同转速状态。
2.学习内容
（1）开关端子功能参数设置
（2）开关状态组合选择速度的方法可以实现多少段速度切换？
（3）17方式端子选择及功能参数设置方法。
注意说明：前四个开关量端子功能参数都设为17时，才有+1命令。
（4）列出前四个开关量端子对应的15种有效状态
（5）这15种状态对应的速度如何设置？
6
学习检测
知识点检测：完成配套任务单5-2及线上配套作业5-2。
预习任务单：课程平台——任务5-2——任务单——明确本次课任务。
自我测评：完成任务5-2的课前检测，共4题。
9
课上学习任务
发布任务：展示几个问题，明确学习任务。
问题讨论：以线上预习情况为依据，提出问题，让学生发表观点。教师点评并总结知识点。
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务3-1 面板控制变频调速电路的装调 混合式教学设计
项目（任务）
任务3-1面板控制变频调速电路的装调
周次
பைடு நூலகம்星期
节次
序号
项目
内容
1
知识点（技能点）
1.掌握面板控制变频器运行的参数设置；
2.掌握变频器主电路的接线方法；
3.熟悉面板控制变频器运行电机的控制工艺；
4.掌握恒压频比控制方式的特点。
2
学习目标
1.能够正确的完成变频器主电路的接线；
任务验收：系统调试，逐组验收。
任务点评：选小组代表讲解本组操作，教师点评，同时讲解施工过程中存在的常见问题分析。
做习题和任务单：重新发布课前习题，让学生当堂完成，对比学习效果。
10
课后学习任务
作业：线上作业3-1，共6题。
任务单：没完成任务单的，继续按规范填写任务单，并在第2天提交。
拓展：问题一：面板控制时，变频器启动运行频率是多少？启动频率可以设定吗？如何设定？
2.学会用面板操作变频器实现电机的启动/停止、点动、正反转以及速度调节的操作。
3
学情分析
恒压频比控制方式的理解比较困难
4
学习计划
任务单学习：
学习3-1任务单，明确本次课的学习任务。
知识点学习：
预习配套教材3-1内容，并学习课程平台3-1MM440变频调速电路的类型、MM440变频器面板的基本操作、M440变频器故障复位方法、MM440变频器运行数据的浏览等相关视频、课件、学案，明确学习任务。
预习任务单：课程平台——任务3-1——任务单——明确本次课任务。
自我测评：完成任务3-1的课前检测，共6题。
9
课上学习任务
发布任务：展示几个问题，明确学习任务。
变频器原理及应用电子教案
•IGBT的输出特性，也称伏安特性，它描述的是以栅射电压为参考变量
时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。
IGBT的开关过程
UGE 90%UGEM
UGEM
10%UGEM
0
90%
IC ICM
td(on)
ICM tr
td(off)
t tf
10% ICM 0
• PWM控制的基本原理示意图
（1）单相桥式PWM变频电路工作原理 单相桥式PWM变频电路
1）单极性PWM控制方式工作原理 按照PWM控制的基本原理，如果给定了正弦波频率、幅值和半个周期内
的脉冲个数，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确地计算出来。 图6-25 单极性PWM控制方式原理波形
① 当ur正半周时，让V1一直保持通态，V2保持断态。 ② 当ur负半周时，让V2一直保持通态，V1保持断态。
样可以用于IGBT。
• 在用于驱动电动机的逆变器电路中，为使IGBT能够稳定工作，要求IGBT
的驱动电路采用正负偏压双电源的工作方式。
• 为了使驱动电路与信号电隔离，应采用抗噪声能力强，信号传输时间端
的光耦合器件。
• 基极和发射极的引线应尽量短，基极驱动电路的输入线应为绞合线 • 为抑制输入信号的振荡现象，基极和发射极并联一阻尼网络。 • 驱动电路的输出级采用互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时加速
UCE
ton UCEM
tfi1
tfi2
toff
t
tfv1 tfv2
UCE(on)
O
t
2）主要参数 ①集电极—发射极额定电压UCES ②栅极—发射极额定电压UGES ③额定集电极电流IC
变频技术及应用电子教案变频第6章
3．PLC通过485通信接口控制变频器
这种控制方式的硬件接线简单，但需要增加通信用的接口 模块。且要求熟悉通信模块的使用方法和设计通信程序。
二．西门子通用变频器与PLC的通信
西门子通用变频器有两种通信协议：USS协议和通过 RS485接口的Profibus-DP协议。如果使用Profibus-DP协议 通信，必须使用Profibus-DP模块CB15；如果使用USS协议 通信，可通过一个SUB-D插座连接，采用两线制的RS485 接口，以USS通信协议作为现场监控和调试协议，最多可 连接31台通用变频器，最大数据传输速率为19.2kbit/s，然 后可用一个主站，如工业计算机或PLC进行控制。USS总 线上的每台通用变频器都有一个从站号 (在参数中设定)， 各站点由唯一的标识码识别，主站依靠它来识别每一台通 用变频器。
PLC与变频器的三种连接方法
1. 开关指令信号的输入
变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、 点动等运行状态进行操作的开关型指令信号 (数字输 入信号)。PLC通常利用继电器触点或具有继电器触 点开关特性的元器件(如晶体管)与变频器连接，获取 运行状态指令。
使用继电器触点进行连接时，常因接触不良而带来 误动作；使用晶体管进行连接时，则需要考虑晶体 管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠 性。
成对电动机的控制。PLC与MM440接线如图所示。
二．PLC的变量约定 1. 数字输入: I124.1——电动机正转，SB1为正转按钮； I124.2——电动机停止，SB2为停止按钮； I124.3——电动机反转，SB3为反转按钮。 2. 数字输出: Q125.1——电动机正转/停止，至MM440的“5”端口； Q125.2——电动机反转/停止，至MM440的“6”端口。 3. 模拟输入端: PIW256——PLC模拟量输入地址，对应模拟量输入端子 “2”、“3”。 4. 模拟输出端: PQW256——PLC模拟量输出地址，对应模拟量输出端子“14”、
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。
变频技术及应用电子教案变频第7章-PPT课件
I M N 为电动机的额定电流。
7.2.2 接触器
1．接触器的功能
2．接触器的选择
（1）输入侧接触器的选择
主触点的额定电流只需大于或等于变频器的额定电流即可。
（2）输出侧接触器的选择
故主触点的额定电流满足 电流。
， I M N 为电动机的额定
（3）工频接触器的选择
IINV IK / Kg
（6）多台电动机共享一台变频器供电
2. 容量选择注意事项 （1）并联追加投入启动 用1台变频器使多台电动机并联运行时，如果所有电动机
同时启动加速，可按如前所述选择容量。但是对于一小部 分电动机开始启动后再追加投入其他电动机启动的场合， 此时，变频器的电压、频率已经上升，追加投入的电动机 将产生大的启动电流。因此，变频器容量与同时启动时相 比需要大些。 （2）大过载容量 根据负载的种类往往需要过载容量大的变频器。通用变频 器过载容量通常多为125%、60s或150%、60s，需要超 过此值的过载容量时必须增大变频器的容量。 （3）轻载电动机 电动机的实际负载比电动机的额定输出功率小时，则认为 可选择与实际负载相称的变频器容量。对于通用变频器， 即使实际负载小，使用比按电动机额定功率选择的变频器 容量小的变频器并不理想。
（2）加、减速时变频器容量的选定 变频器的最大输出转矩是由变频器的最大输出电流决定的。
一般情况下，对于短时间的加、减速而言，变频器允许达 到额定输出电流130%～150%(视变频器容量有别)。在短 时间加、减速时的输出转矩也可以增大；反之如只需要较 小的加、减速转矩时，也可降低选择变频器的容量。由于 电流的脉动原因，此时应将变频器的最大输出电流降低 10%再进行选定。 （3）频繁加、减速运转时变频器容量的选定
《变频器技术及应用》电子教案 混合式教学设计 任务7-1 PLC控制3速运行 混合式教学设计
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课上学习任务
发布任务：PLC控制3速如何实现？
问题讨论：以线上预习情况为依据，提出问题，让学生发表观点。教师点评并总结知识点。
知识讲解：分析控制要求，3速设计的硬件、参数实现的方法，15、16、17的区别？
任务实施：3速控制的硬件设计、PLC程序设计、参数设置。
5.学习任务汇报：选取代表小组汇报程序设计思路，并点评优缺点。
6．学习效果巩固：课后复习与完善，针对不足，有选择性的观看视频，解决不会的问题。
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课前学习任务
预习教材：教材项目7任务7-1内容
观看视频：课程平台——任务7-1——PLC控制的3速的视频、及学案。
预习任务单：课程平台——任务7-1——任务单——明确本次课任务。
自我测评：完成7-1的课前检测。
（1）3速控制时，参数P0700应设置为？
（2）3速控制时，参数P1000应设置为？
（3）3速控制时，16控制方式时，使用下列哪些开关量端子是可行的？
（4）3速控制时，开关量端子对应的参数设置为15、16、17的区别？
（5）3速控制时，如何实现反转？
（6）如何实现4速？
技能点检测：分组完成7-1PLC控制的变频多档调速系统的硬件接线、参数设置、程序编写、运行调试，并验收。
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学习活动设计
1.接收学习任务：课前预习上课内容对应的视频资源及任务单
2.制定学习计划：了解学习任务，明确学习步骤。
3.实施学习任务：按照给定任务及预定步骤，实施学习计划，现场完成任务的制作。
4.学习任务评价：线上资源观看情况、答题情况、讨论情况、小组任务完成情况等，均纳入课程线上学习成绩，并按比例纳入课程总成绩。
变频技术及应用电子教案变频第5章
河北工业职业技术学院
5.1 项目1-变频器键盘面板的 基本操作
项目内容 利用变频器的键盘面板进行变频器参数的设定和确认，并
进行运行状态的监视。 项目目的 一．熟悉变频器的键盘面板各按键的功能； 二．掌握键盘面板设定变频器参数的操作方法； 三．能够利用变频器键盘面板控制电动机进行连续运行； 四．能够利用变频器键盘面板控制电动机进行点动运行。 五．掌握变频器多项频率参数的特点； 六．掌握变频器多项频率参数的设定原则与方法。
1. 变频器的外端子控制电动机正反转 （1）变频器的外端子控制电动机正反转接线，如图所示。
河北工业职业技术学院
（2）MM440的开关量运行 MM440变频器有6个数字输入端口，用户可根据需要设置
每个端口的功能。从P0701~P0706为数字输入l功能至数字 输入6功能，每一个数字输入功能设置参数值范围均从 0~99，工厂默认值为1 。 2. 模拟输入端控制电动机转速 （1）变频器的外端子控制电动机转速接线，如图5-7所示。 （2）MM440模拟量运行 MM440变频器可以通过6个数字输入端口对电动机进行正 反转运行、正反转点动运行方向控制，可通过基本操作板 BOP或高级操作板AOP来设置正反向转速的大小；也可以 由数字输入端口控制电动机的正反转方向，由模拟输入端 控制电动机转速的大小。MM440变频器为用户提供了两对 模拟输入端口，即端口3、4和端口10、11，如图所示。
河北工业职业技术学院
2．变频器的其他频率参数 （1）点动频率 点动频率是指变频器在点动时的给定频率。生产机械在调试以及每次
新的加工过程开始前常需进行点动，以观察整个拖动系统各部分的运 转是否良好。为防止意外，大多数点动运转的频率都较低。如果每次 点动前都需将给定频率修改成点动频率是很麻烦的，所以一般的变频 器都提供了预置点动频率的功能。如果预置了点动频率，则每次点动 时，只需要将变频器的运行模式切换至点动运行模式即可，不必再改 动给定频率了。 （2）载波频率（PWM频率） 在第3章中，阐述了PWM变频器的输出电压是一系列脉冲，脉冲的宽 度和间隔均不相等，其大小取决于调制波(基波)和载波(三角波)的交点。 载波频率越高，一个周期内脉冲的个数越多，也就是说脉冲的频率越 高，电流波形的平滑性就越好，但是对其他设备的干扰也越大。载波 频率如果预置不合适，还会引起电动机铁心的振动而发出噪声，因此 一般的变频器都提供了PWM频率调整的功能，使用户在一定的范围内 可以调节该频率，从而使得系统的噪声最小，波形平滑性最好，同时 干扰也最小。
《变频器原理及应用(第3版)》—电子教案
教学内容1.2 异步电动机变频调速的原理知识目标：1. 掌握异步电动机变频调速的原理。
2. 了解异步电动机的机械特性。
技能目标：熟悉异步电动机变频调速的原理。
教学内容1.2 异步电动机变频调速的原理1.2.1 异步电动机变频调速工作原理异步电动机的转速n的表达式为)1(60)1(1spfsnn-=-=改变f1 、p和s都可以调速。
11.2.2 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性曲线如图1-5所示。
图1-5 三相异步电动机的机械特性曲线教学内容1．起动转矩T st度2．额定转矩T N 3．最大转矩T M1.2.3 三相异步电动机的起动在生产中，除了小容量的三相异步电动机能直接起动外，一般要采取不同的方法起动，比如自耦变压器降压起动、串电阻或电抗器降压起动、Y-Δ降压起动等。
在变频调速拖动系统中，变频器用降低频率f1从而也降低了U1的方法来起动电动机。
如图1-6所示为低频起动时电动机的机械特性曲线。
电动机以很低的频率起动，随着频率的上升，转速上升，直至达到电动机的工作频率后，电动机稳速运行。
在此过程中，转速差Δn被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内．而且动态转矩ΔT很小，起动过程很平稳。
图1-6 低频起动时电动机的机械特性曲线1.2.4 三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向相反的状态。
三相异步电动机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动等。
教学内容1．直流制动电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入直流电，产生一恒定磁场，如图1-7a所示。
由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转．它切割恒定磁场产生感应电流．用左手定则可判断感应电流在磁场中的受力方向，从而可判断电磁转矩方向与转子转速方向相反，为制动转矩。
如图1-7b所示。
a) 直流制动的原理b)直流制动的机械特性曲线图1-7 直流制动的原理与机械特性2．回馈制动由于某些原因，当n＞n1时，转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态n＜n1正好相反，转子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩T也就和n反向，为制动转矩。
《变频器技术及应用》电子教案 单元设计 消防排风变频控制系统的装调(单元设计8-2)
详案：一、能力/知识要求知识要求：1.了解EM235功能；2.掌握变频器开关量输出设置；3.掌握变频器模拟量输出设置；4.了解变频器在消防排风中解决的实际问题。
能力要求：1.能分析消防排风变频控制系统电路；2.会分析消防排风变频控制系统的软件程序、参数设置；3.能消防排风变频控制系统的电路，并调试电路。
教师：分析任务，指导操作，验收点评学生：设计方案，施工操作，填写任务单二、教学内容【任务描述】商场是一个人流量比较大的场合，对防火，空气环境影响要求都比较高。
目前，大中型商场及低下停车场均安装有鼓风、送风系统，在给人们带来舒适购物环境的同时，也消耗掉了大量的电力和能源。
鼓风机在大多数时间内处于轻载运行，通常采用传统的节流控制方式—采用调节挡板或阀门来改变鼓风量。
即在供风管路上设置一排风口，用挡板或阀门调整排风口开度，使之改变排向空中的风量，从而影响实际供风量。
这种方法必须以风机提供过剩的风量为前提。
虽然实际供风量改变了，但电动机的额定电压和额定转速不变，使电动机消耗的功率变化不大，电动机长期处于高功耗、低效率、低功率因数下运行，因而造成电能的极大浪费。
采用变频调速技术，改造传统商场的供风系统，能够显著地降低电能消耗。
本任务以某中央商场的通风为例，进行消防排风变频系统设计。
通风拖动电动机能根据商场的消防、通风的实时要求，自动进行变频及工频状态的切换。
【控制要求】1.用户根据工作消防或排风需要选择工频运行或变频运行。
2.当没有消防命令，风机变频运行，处于变频排风状态。
当有消防命令时，则风机切换运行在工频状态下，即消防工频运行。
3．在变频运行时，一旦变频器因故障而跳闸时，可自动切换为工频运行方式。
4. 设置故障报警与运行显示。
【知识学习】1．变频器的开关量输出西门子MM440变频器提供了三个继电器输出端子，分别为继电器1（端子18 ~ 20，一对常开触点和一对常闭触点，共用公共端）、继电器2（端子21、22，常开）和继电器3（端子23 ~ 25，一对常开触点和一对常闭触点，共用公共端）。
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课程单元教学设计（2016～2017学年第2学期）
单元名称：任务4-2 开关量控制的可逆运行
电路的装调
院系部：电气工程系制定人：周奎
合作人：王玲
制定时间：2017.02
淮安信息职业技术学院
教务处制
《变频器系统运行与维护》课程单元教学设计
单元教学进度设计
详案：
一、能力/知识目标
能力要求：
1. 学会连接外部开关控制变频器的硬件接线；
2. 学会外部开关控制变频器功能参数的设置方法；
3. 学会外部开关控制变频器的操作方法。
知识要求：
1. 熟悉MM440变频器外部开关量输入端子以及端子的扩展方法；
2. 掌握MM440变频器外部开关量输入端子的功能和对应参数的设置方法。
二、教学内容
1．任务引入
日常生活中，电梯的上行和下行，自动门的开和关都设计电动机的正反转控制，在变频调速电路中，我们通过面板可以实现电动机的正反转控制，但是面板控制有其固有的缺点：
也就是无法实现电动机运行过程的自动控制。
2． 任务学习 （1）任务描述
在了解变频器开关量输入端子以及开关量输入端子功能参数设置的基础上，正确的装调开关量控制变频器驱动电动机正反转以及点动正反转变频调速电路，进而掌握变频器开关量控制可逆运行的方法以及运行特点。
（2）任务实施相关知识
1）开关量端子及其外接开关信号的方法
5
6 7 8
9 16 17
DIN1 DIN2 DIN3 DIN4
DIN5
DIN6
24V
若MM440提供的6个数字量输入不够，通过图1的方法增加两个数字量输入DIN7和DIN8 。
图1 DIN7和DIN8的端子接线图
2）开关量端子功能及参数介绍
开关量端子功能与对应的参数设置如表1所示。
表1开关量端子功能及对应参数设置表
表2以P0701为例介绍设定值对DIN1的功能选择。
表2 P0701设定值的含义表
12 P0701 = 15 固定频率直接选择
13 P0701 = 16 固定频率选择+ 1 命令
14 P0701 = 17 固定频率编码选择+ 1 命令
15 P0701 = 25直流注入制动
16 P0701 =29由外部信号触发跳闸
17 P0701 = 33禁止附加频率设定值
18 P0701 = 99使能BICO参数化（仅供专家使用）
开关量的输入逻辑可以通过P0725改变，P0725=0低电平有效，P0725=1高电平有效，缺省高电平有效。
开关量输入状态可由参数r0722监控。
3．任务实施
本次任务采用2个开关和2个按钮分别控制电动机的正转、反转和正、反转的点动四个功能。
要求正反转启动频率为20HZ，速度由面板和按键进行调节。
正向点动为6HZ，反向点动为8HZ。
（1）按图1连接电源、电动机、变频器和外部控制开关和按钮。
图1外部电位器控制电动机调速的硬件接线
（2）接通变频器电源，观察变频器显示是否正常，然后设置变频器的参数。
完成表1需要设置的控制参数。
表1设置变频器的控制参数表
序号参数及设定值参数功能
1 P0003 = 3 设置用户参数访问等级为3级
2 P0700 =（）用外部端子控制变频器启停
3 P0701 =（）用DIN1控制正转启停
4 P0702 =（）用DIN2控制反转启停
5 P0703 =（）用DIN3控制正转点动
6 P0704 =（）用DIN4控制反转点动
（3）按表2所示外部开关和按钮的状态控制电动机可逆运行将运行现象及数据记录在表2。
表2外部开关控制电动机可逆运行调速数据记录表
4．任务分析与总结
（1）外部开关控制变频器驱动电动机可逆运行操作步骤
按控制要求选取开关端子→完成外接开关接线→设定对应端子功能
1）工作模式选择（P0700、P1000）
2）开关端子对应功能参数设置
3）频率对应参数设置
→操作运行
（2）运行特点分析
1）如何操作开关K1实现正转运行/停止控制？
2）如何操作开关K2实现反转运行/停止控制？
3）如何由正转切换到反转运行？
4）如何操作按钮SB1实现正转点动控制？
5）如何操作按钮SB2实现反转点动控制？
6）若同时按下SB1和SB2会出现什么样的现象？
7）思考：频率给定由面板给定时，K1和K2正反转运行的速度是由参数P1040设置的，正反转速度相同，在P0700=2,P1000=1这种工作模式下，如何设计正反转不同速度的可逆运行？
5．任务拓展
我们在学习面板操作变频器的时候，通过对停止键的不同操作可以实现减速停机（按设定好的减速模式）和惯性停止，下面我们来具体了解一下变频器的停机方式。
相关知识学习
（1）减速停机
即按预置的减速时间和减速方式（线性、半S型、S型）停机。
在减速过程中，电动机容易处于再生制动状态。
（2）自由停机
变频器通过停止输出来停机。
这时，电动机的电源被切断，拖动系统处于自由制动状态，停机时间的长短将由拖动系统的惯性决定，故称为惯性停机。
在变频器面板控制电动机启/停控制系统中，我们可以通过按按键（持续2秒钟）或者连续按2次按键实现电动机的惯性停机。
（3）在低频状态下短暂运行后停机
当频率下降到接近于0Hz时，先在低速下运行一个短时间，然后再将频率下降为0Hz。
在负载惯性大时，可使用这种方式以消除滑行现象，对于附有机械制动装置的电磁制动电动机，采用这种方式可减小磁抱闸的磨损。
外部端子对变频器停机方式的功能设置。
序号参数设定值参数功能
2 P0701 = 1 接通正转断开停车
3 P0701 = 2 接通反转断开停车
4 P0701 = 3 按惯性自由停车
5 P0701 = 4 快速停车
任务拓展实施
通过三个开关K1、K2、K3来实现电动机的三种停机。
（1）硬件接线
（2）参数设置
表开关量实现三种停机参数设置
序号参数及设定值参数功能
（3）操作运行
1）开关K1闭合，电动机正转运行，断开开关K1，电动机按设定的减速时间（P1121）以及减速模式（P1132、P1133）减速停机。
2）开关K1闭合，电动机正转运行，接通开关K2，电动机惯性停机。
3）开关K1闭合，电动机正转运行，接通开关K3，电动机快速停机。