變頻器控制技術(shù)

前言

　　變頻器控制技術(shù)是目前高職高專電氣自動化、機電一體化和樓宇智能化專業(yè)所必學的課程之一。本書作為高職院校自動化類專業(yè)項目化課程改革的階段性成果，從自動化類變頻器方向的崗位出發(fā)，按照項目導入、任務(wù)驅(qū)動的原則共設(shè)置了六個項目背景與控制要求，對包括物料分揀輸送帶、化工廠泵與攪拌機、中央空調(diào)風機、數(shù)控車床變頻主軸、臥螺離心機和造紙收卷系統(tǒng)在內(nèi)的變頻控制，進行逐個剖析，由淺人深，從知識講座到技能訓練，從綜合解決方案到技術(shù)答疑，把變頻器幾乎所有的功能都一一應(yīng)用進去?！　”窘滩脑从?009年7月期間在德國愛科特教育集團學習德國先進職業(yè)教育課程時的一次IHK證書考試交流。IHK證書是德國國家職業(yè)證書，具有國際影響力。德國在多年前就已經(jīng)嘗試進行項目化IHK考試，規(guī)定學生在一定的時間內(nèi)完成考試所給定的一個項目。在德國職業(yè)教育中，項目課程一般定義為：以工作任務(wù)為中心選擇、組織課程內(nèi)容，并以完成工作任務(wù)為主要學習方式?！　≡诼毥汤碚搶嵺`中，針對某個“項目”，學生可以根據(jù)已有的和新獲取的知識（可從多個途徑獲取，如利用網(wǎng)絡(luò)資源、教師資源和書籍資料自學等）、技能和經(jīng)驗制定出若干不同的實施方案，這樣一來，不僅學生的專業(yè)技能得到了訓練，而且學生的獨立工作能力、溝通說服能力、創(chuàng)造能力、團隊合作的能力以及綜合應(yīng)用能力等均得到了全面的培訓和提高?！　⊥瑫r，對于“變頻器應(yīng)用”領(lǐng)域，作者已經(jīng)“浸染”已久，相繼出版了《變頻器行業(yè)應(yīng)用實踐》、《變頻器自動化工程實踐》、《變頻器應(yīng)用技術(shù)》、《變頻器應(yīng)用與維護》、《變頻器原理與維修》等多本相關(guān)書籍，并從2004年起一直擔任《控制與傳動》技術(shù)主編、《變頻器世界》編委，在雜志上撰寫了數(shù)十篇變頻器的行業(yè)應(yīng)用案例，其中“變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用”系列文章榮獲《自動化博覽》舉辦的2008年中國自動化領(lǐng)域十大年度優(yōu)秀論文。　　因此，本教材力圖通過六個項目來透徹闡述變頻器的基本工作原理、應(yīng)用方案和維護技巧，以三菱最新A700為例，設(shè)置了一個個可以操作的環(huán)節(jié)和項目；同時，考慮到高職院校內(nèi)尚有一定數(shù)量的A500／E500系列三菱變頻器教儀設(shè)備，以附錄任務(wù)書的形式進行了對比操作?！　≡诮滩木帉戇^程中，得到了愛科特教育集團艾伯科麥爾院長的幫助，在德國學習期間專程安排IHK專家進行變頻器等自動化相關(guān)項目的介紹和實訓操作。同時，本教材得到了三菱電機自動化（上海）有限公司、寧波中華紙業(yè)有限公司、寧波鋼鐵有限公司、常州米高電子科技有限公司等廠家相關(guān)人員的幫助并提供了相當多的典型案例和維護經(jīng)驗。在編寫中曾參考和引用了國內(nèi)外許多專家、學者最新發(fā)表的論文和著作等資料，另外，陳亞玲、葉明、陳賢富、沈阿寶、陳亞珠、李偉莊、章富科、方定桂、劉軍毅、戴琴、王永行、劉偉紅等參與了資料整理、文字錄入和校對工作，作者在此一并致謝。

內(nèi)容概要

本書從自動化類變頻器方向的崗位出發(fā)，按照項目導入、任務(wù)驅(qū)動的原則共設(shè)置了六個項目背景與控制要求，對包括物料分揀輸送帶、化工廠泵與攪拌機、中央空調(diào)風機、數(shù)控車床變頻主軸、臥螺離心機和造紙收卷系統(tǒng)在內(nèi)的變頻控制，進行逐個剖析，由淺入深，從知識講座到技能訓練，從綜合解決方案到技術(shù)答疑，把變頻器幾乎所有的功能都一一應(yīng)用進去。    本書透徹地闡述了變頻器的基本工作原理、應(yīng)用方案和維護技巧，并以三菱最新A700為例，設(shè)置了一個個可以操作的環(huán)節(jié)和項目。同時本書考慮到高職內(nèi)尚有一定數(shù)量的A500/E500系列三菱變頻器教儀設(shè)備，以附錄任務(wù)書的形式進行了對比操作。    本書可作為高職高專電氣自動化、機電一體化、樓宇智能化等專業(yè)的項目化教材，也可作為廣大電工技術(shù)愛好者、求職者、下崗再就業(yè)者、職業(yè)培訓人員的教材。

書籍目錄

項目1  物料分揀輸送帶的變頻控制  1.1  項目背景及要求    1.1.1  項目背景    1.1.2  控制要求  1.2  知識講座：變頻器原理及基本應(yīng)用    1.2.1  交流異步電動機和同步電動機的調(diào)速    1.2.2  不同調(diào)速方式的工作原理    1.2.3  變頻調(diào)速原理    1.2.4  變頻器的頻率給定    1.2.5  變頻器的運轉(zhuǎn)指令    1.2.6  交直交變頻器的基本構(gòu)造  1.3  技能訓練一：三菱A700變頻器的初步認識    1.3.1  三菱A700變頻器的認識    1.3.2  A700變頻器PU操作    1.3.3  A700變頻器的參數(shù)設(shè)置要點  1.4  技能訓練二：變頻器運行模式與參數(shù)設(shè)置    1.4.1  運行模式功能與參數(shù)Pr.79的設(shè)置    1.4.2  A700外部端子的接線    1.4.3  A700外部模擬量的接線    1.4.4  A700常見的運行模式技能操作  1.5  項目設(shè)計方案    1.5.1  物料分揀輸送帶變頻器的系統(tǒng)設(shè)計    1.5.2  硬件設(shè)計    1.5.3  變頻器參數(shù)設(shè)置與調(diào)試  1.6  技術(shù)答疑  思考與練習項目2  化工廠泵與攪拌機的變頻控制  2.1  項目背景及要求    2.1.1  項目背景    2.1.2  控制要求  2.2  知識講座：變頻器I/O端子功能與?V/f?控制    2.2.1  變頻器數(shù)字量輸入端子介紹    2.2.2  變頻器數(shù)字量輸出端子介紹    2.2.3  變頻器模擬量輸入端子介紹    2.2.4  變頻器模擬量輸出端子介紹    2.2.5  變頻器高速脈沖輸入/輸出端子介紹    2.2.6  變頻器V/f控制原理    2.2.7  變頻器的啟動、制動    2.2.8  外接負載的分類  2.3  技能訓練一：變頻器A700 I/O端子的熟悉    2.3.1  A700變頻器輸入和輸出端子的熟悉    2.3.2  A700變頻器多段速接線與參數(shù)設(shè)置    2.3.3  A700模擬量通道的確定  2.4  技能訓練二：針對特殊負載的變頻器參數(shù)設(shè)置與接線    2.4.1  A700手動轉(zhuǎn)矩提升操作    2.4.2  A700加減速的功能選擇    2.4.3  A700對電動機的熱保護功能設(shè)置    2.4.4  電動機的節(jié)能運行    2.4.5  A700變頻器多功能輸出端子操作    2.4.6  A700變頻器模擬量輸出端子操作  2.5  項目設(shè)計方案    2.5.1  化工廠泵與攪拌機變頻控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計    2.5.2  化學品電動機的變頻器參數(shù)設(shè)置與調(diào)試  2.6  技術(shù)答疑  思考與練習項目3  中央空調(diào)風機的變頻節(jié)能PID控制  3.1  項目背景及要求    3.1.1  項目背景    3.1.2  控制要求  3.2  知識講座：PID控制與變頻器    3.2.1  變頻器內(nèi)置PID原理    3.2.2  中央空調(diào)變頻風機的幾種控制方式    3.2.3  溫度傳感器及其相關(guān)儀表的選型  3.3  技能訓練一：A700變頻器PID控制線路設(shè)計    3.3.1  A700變頻器PID操作    3.3.2  A700變頻器PID構(gòu)成與動作  3.4  技能訓練二：變頻器A700的節(jié)能計算    3.4.1  節(jié)能監(jiān)視器    3.4.2  節(jié)能瞬時、節(jié)能平均和節(jié)能累計值    3.4.3  年度省電量和節(jié)能費用    3.4.4  實際工程中風機和泵類負載的節(jié)能計算  3.5  項目設(shè)計方案    3.5.1  中央空調(diào)風機的變頻節(jié)能硬件設(shè)計    3.5.2  中央空調(diào)風機的變頻器參數(shù)設(shè)置和調(diào)試  3.6  技術(shù)答疑  思考與練習項目4  數(shù)控車床主軸的開環(huán)矢量控制  4.1  項目背景及要求    4.1.1  項目背景    4.1.2  控制要求  4.2  知識講座：開環(huán)矢量控制與變頻制動    4.2.1  變頻器矢量控制原理    4.2.2  開環(huán)矢量控制方式    4.2.3  變頻器容量選擇的依據(jù)    4.2.4  電動機低頻運行時所要考慮到的因素    4.2.5  變頻器制動原理    4.2.6  變頻器能耗制動的設(shè)計    4.2.7  變頻器能耗制動的應(yīng)用  4.3  技能訓練一：變頻器A700的開環(huán)矢量調(diào)試    4.3.1  A700變頻器離線自動調(diào)整    4.3.2  A700變頻器在線自動調(diào)整    4.3.3  開環(huán)矢量控制的實施步驟  4.4  技能訓練二：主軸變頻器與制動單元及電阻的連接    4.4.1  A700變頻器與專用外接制動電阻器的連接    4.4.2  A700變頻器與制動單元FR?BU的連接    4.4.3  A700變頻器與制動單元MT?BU5的連接    4.4.4  A700變頻器制動參數(shù)的設(shè)置與調(diào)試  4.5  項目設(shè)計方案    4.5.1  數(shù)控車床主軸驅(qū)動功率、轉(zhuǎn)速范圍和控制方式的確定    4.5.2  華中HNC-21數(shù)控裝置與變頻器的連接    4.5.3  數(shù)控車床主軸變頻器的連線與調(diào)試  4.6  技術(shù)答疑  思考與練習項目5  變頻多傳動在臥螺離心機上的應(yīng)用  5.1  項目背景及要求    5.1.1  項目背景    5.1.2  控制要求  5.2  知識講座：多傳動變頻的組成與通信    5.2.1  共用直流母線方式的回饋制動    5.2.2  變頻器回饋制動的原理    5.2.3  臥螺離心機電氣控制結(jié)構(gòu)    5.2.4  離心機雙變頻系統(tǒng)的模型分析    5.2.5  變頻器共直流母線方案的應(yīng)用    5.2.6  雙電動機離心機變頻器的兩種連接方法    5.2.7  變頻器的串口通信    5.2.8  Modbus總線  5.3  技能訓練一：變頻器A700的直流供電方式    5.3.1  A700變頻器的直流供電模式一    5.3.2  A700變頻器的直流供電模式二    5.3.3  直流供電模式二的電梯變頻器運行實例  5.4  技能訓練二：變頻器A700的通信測試    5.4.1  A700變頻器通信端子熟悉    5.4.2  A700變頻器PU口操作    5.4.3  變頻器RS485端子操作  5.5  項目解決方案    5.5.1  臥螺離心機變頻器的硬件設(shè)計    5.5.2  臥螺離心機變頻器的參數(shù)設(shè)置    5.5.3  采用通信控制的臥螺離心機硬件與參數(shù)設(shè)置  5.6  技術(shù)答疑  思考與練習項目6  造紙收卷系統(tǒng)的閉環(huán)矢量控制  6.1  項目背景及要求    6.1.1  項目背景    6.1.2  控制要求  6.2  知識講座：矢量控制與轉(zhuǎn)矩控制    6.2.1  閉環(huán)矢量控制方式    6.2.2  變頻器的轉(zhuǎn)矩控制原理    6.2.3  ABB變頻器的DTC方式    6.2.4  典型的張力控制系統(tǒng)  6.3  技能訓練一：變頻器A700矢量控制與轉(zhuǎn)矩控制    6.3.1  A700變頻器的編碼器接口卡FR?A7AP操作    6.3.2  A700變頻器閉環(huán)矢量控制的操作    6.3.3  A700變頻器閉環(huán)矢量速度控制的過程    6.3.4  A700變頻器閉環(huán)矢量轉(zhuǎn)矩控制的過程  6.4  技能訓練二：三菱張力控制器的設(shè)置與安裝    6.4.1  三菱張力控制器LE-30CTA概述    6.4.2  三菱張力控制器LE-30CTA調(diào)試步驟  6.5  項目設(shè)計方案    6.5.1  收卷傳動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計    6.5.2  收卷變頻控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置  6.6  技術(shù)答疑  思考與練習附錄A  三菱E540變頻器的安裝、調(diào)試與維護  任務(wù)一  變頻器的安裝    第一部分  實訓的目的與要求    第二部分  技能訓練    第三部分  總結(jié)提高  任務(wù)二  變頻器的調(diào)試與參數(shù)設(shè)置    第一部分  實訓的目的與要求    第二部分  技能訓練    第三部分  總結(jié)提高  任務(wù)三  變頻器的維修與保養(yǎng)    第一部分  實訓的目的與要求    第二部分  技能訓練    第三部分  總結(jié)提高附錄B  三菱A500變頻器與A700系列的比較  B.1  概述  B.2  安裝時的注意事項附錄C  三菱A700變頻器參數(shù)總表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　屬于高效調(diào)速方式的主要有變極調(diào)速、串級調(diào)速和變頻調(diào)速；屬于低效調(diào)速方式的主要有滑差調(diào)速（包括電磁離合器調(diào)速、液力耦合器調(diào)速、液粘離合器調(diào)速）、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和定子調(diào)壓調(diào)速。其中，液力耦合器調(diào)速和液粘離合器調(diào)速屬于機械調(diào)速，其他均屬于電氣調(diào)速。變極調(diào)速和滑差調(diào)速方式適用于籠型異步電動機，串級調(diào)速和轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式適用于繞線型異步電動機，定子調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速既適用于籠型，也適用于繞線型異步電動機。變頻調(diào)速和機械調(diào)速還可用于同步電動機?！　∫毫︸詈掀髡{(diào)速技術(shù)屬于機械調(diào)速范疇，它將匹配合適的調(diào)速型液力耦合器安裝在常規(guī)的交流電動機和負載（風機、水泵或壓縮機）之間，從電動機輸入轉(zhuǎn)速，通過耦合器工作腔中高速循環(huán)流動的液體，向負載傳遞力矩和輸出轉(zhuǎn)速。只要改變工作腔中液體的充滿程度即可調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。　　液粘離合器調(diào)速是指利用液粘離合器作為功率傳遞裝置完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)速方式，屬于機械調(diào)速。液粘離合器是利用兩組摩擦片之間接觸來傳遞功率的一種機械設(shè)備，如同液力耦合器一樣安裝在籠型感應(yīng)電動機與工作機械之間，在電動機低速運行的情況下，利用兩組摩擦片之間摩擦力的變化無級地調(diào)節(jié)工作機械的轉(zhuǎn)速，由于它存在轉(zhuǎn)差損耗，是一種低效調(diào)速方式。

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