变频器模拟量控制

天津电子信息职业技术学院综合实训报告

课题名称变频器模拟量控制

姓名

学号

班级

专业电气自动化技术

所在系电子技术系

指导教师

完成日期2013年12月30日

一、实训目的

1.了解变频器的基本概念、发展趋势、分类及应用方向。

2.了解变频器的工作原理。

3.掌握MM420变频器的模拟信号控制。

4.进一步掌握变频器基本参数的输入方法。

5.熟练掌握变频器的运行操作。

二、实训单位

天津电子信息职业技术学院

三、实训内容

1. 变频器概述

变频器是将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电装置。它的问世使电气传动领域发生了深刻的技术革命。有数据显示，采用变频控制将会节电30%左右。近年来变频器作为商品在国内的销售呈逐年增长趋势，近几年市场保持12%～15%的增长率，超过了GTP的增长速度。

变频器的出现是微电子技术、电力电子技术、计算机技术和自动控制理论不断发展创新的产物。它的问世使电气传动领域发生了深刻的技术革命。

变频器具有对交流电动机进行软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流、过压、过载保护等功能。通过变频调速可以使控制系统节能、改善生产工艺流程、提高产品质量和易于实现自动控制，是目前最有发展前途的调速方式。

变频器早期仅仅用于速度控制，随着技术发展和社会对能源运用效率要求的日益提高，逐渐被用于节能领域。它可以使得电动机及其拖动的负载在无需任何改动情况下，按照生产工艺要求调整转速输出，大大降低电动机功耗，实现系统高效运行目的。目前，我国很多企业已将变频器用于带式输送机起动、调速控制、风机调速以及水泵调速，对节约电能，减少排放量做出积极贡献。

1.1 变频器发展趋势

经过40年的发展，变频器的发展趋势呈现以下特点。

（1）智能化操作更加简便，有明显的工作状态显示，能够自诊断和故

障防范，甚至可以进行部件自动转换。能够利用互联网遥控监视，实现多台变频器按程序联动，组成优化的变频器综合管理控制系统。

（2）专门化针对性的制造专门化变频器，不仅有利于对电动机经济有效地控制，并且降低生产成本。如风机、泵类变频器、起重机械变频器、电梯变频器、空调变频器等。

（3）一体化将相关的功能部件集成一体，如PID调节器、PLC、通信单元，甚至电动机。不仅可减少连线，加强功能，提高系统可靠性，而且缩小体积，降低整体价格。

1.2 变频器的分类

（1）按工作原理分类

①交—交变频器。将恒压恒频的交流电源转换为变压变频电源，这种变频称为直接变频。

②交—直—交变频器。先将工频交流电经整流变为直流电，再经逆变器变为频率和电压可调的交流电，这种变频称为间接变频。应用较多。

（2）按用途分类

①通用变频器

通用变频器的特征体现在通用性，一般是指与通用鼠笼电动机配套使用。适用于拖动各种不同性质的负载并具有多种可供选择的功能，它包括简易型通用变频器和高性能多功能通用变频器。

简易型通用变频器以节能为主要目的，一般应用于水泵、风扇和鼓风机等对系统调速性能要求不高的场合。它具有体积小、价格低特点。

高性能多功能通用变频器在设计过程中，充分考虑了变频器在应用过程中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统软件和硬件方面作了相应的准备。在控制手段上采用了全数字化，充分利用微机巨大信息处理能力，强化软件功能，使变频装置的灵活性和适应性不断增强。在硬件上一般都采用大功率自关断开关器件（GTO、BJT、IGBT）作为主开关器件，采用正弦波脉宽调制方式（SPWM），已成为通用变频器的主流。目前中小容量变频器大都具备高性能通用性。

②专用变频器

专用变频器主要是满足特定的产业需要，如高频、高压、大容量等专用变频器。

例如在超精密机械加工（如数控雕刻、精密磨床）以及高速离心等设备中，常用到的高速电动机的驱动频率要达到3KHz（电动机转速180 000r/min），显然必须用高频变频器。除此之外，还有很多场合需要专用变频器，如重载专用变频器、数控机床专用变频器、注塑机专用变频器等等。

1.3 变频器的应用

（1）节能方面

传统的风机、泵类电动机是在全速（工频）下运行，即不论生产工艺需求大小都提供固定的流量。例如在纺织、印染等行业经常会使用定型机对棉织品进行拉幅和热定型，定型机内的温度通过循环风机送入的热风调节。由于风机在工频下运行风速不变，送入热风的多少只有调节风门或挡风板开度的大小。不仅造成了大量能源浪费，当风门调节失灵或调节不当甚至造成定型机失控，影响产品质量。此外，由于风机高速起动和恒功率运行，传送带与轴承之间磨损非常严重，使传送带成为易耗品。采用变频调速后，利用温度传感器采集定型机温度，控制变频器自动调节风机速度实现控温。不仅提高了产品质量，同时变频器的低速起动，可以减少传送带与轴承的磨损，延长设备寿命。

因为风机、泵类负载的耗电功率基本与转速的三次方成比例，采用变频器调速后，节电率可达20%～60%。目前得到推广的恒压供水是泵类使用变频控制的典型应用，恒压供水如消防、喷灌、高层供水等。目前空调、冰箱等家用电器也采用变频调速技术，取得很好节能效果。

（2）自动控制系统应用

变频器内置有32位或16位中央处理器，具有多种逻辑运算和智能控制功能，输出频率精度高达0.1%～0.01%，并且设置有完善的检测和多种保护功能，在工业自动控制中得到广泛的应用。如应用于传送、起重、挤压等控制领域；在化纤、玻璃制造工业中的卷绕、拉伸、搅拌；在机械加工中的金属切削；中央空调系统调速，大型锅炉的风机调速、鼓风调速；电梯的智能控制等。

（3）提高工艺水平和产品质量

由于可调电动机转速，使得机床设备在传送，加压等控制中大大提高了精度，使产品质量获得改善。此外，减速起动、减速停止避免了设备冲击和噪声，延长设备使用寿命。甚至变频技术可以改变原有工艺流程，简化机械系统，使操