电气控制与PLC应用项目教程 教学课件 作者 顾桂梅 项目10 PLC和变频器在变频调速中的应用.ppt

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1、项目10PLC和变频器在变频调速中的应用【学习目标】1.了解变频器的工作原理、分类。2.掌握变频器的参数设置和操作流程。3.能独立完成变频器控制电动机调速（变频器多功能输入端子控制调速、变频器模拟信号控制调速、变频器多段速控制调速）。4.能独立完成PLC-变频器联合控制电动机调速（PLC联机变频器多段速控制、PLC联机变频器模拟信号控制）。10.1项目任务分析变频器作为电机控制的电源驱动设备，在各类控制领域都有着广泛的应用。尤其是当采用PLC和变频器对电动机进行联合调速时，不但提高了系统的自动化水平，而且也提高了系

2、统运行的平稳性、工作的可靠性，操作与维护也很方便，同时节约了大量电能。本项目首先介绍变频器的基础知识，CHF100系列变频器的原理、分类、参数设置等，接下来介绍使用变频器控制电机调速以及PLC-变频器联合对电机进行调速。10.2相关知识10.2.1变频器的基础知识1.概述变频调速一般指的是对交流异步电动机的调速，可以连续调速，调速范围大。其优点是启动电流小，加减速度可调节，电机可以高速化和小型化，防暴容易，保护功能齐全（如过载保护，短路保护，过电压和欠电压保护）等。变频调速的应用领域非常广泛。它应用于风机、泵、搅拌

3、机、挤压机、精纺机和压缩机，原因是节能效果显著。它应用于机床如车床、机械加工中心、钻床、铣床、磨床，主要目的是提高生产率和质量；它也广泛应用于其他领域，如各种传送带的多台电机同步，调速和起重机械等。由式（3-1）可知，改变电源频率f就可改变电动机同步转速，因而转子转速也随之改变，达到调速的目的。异步电动机采用变频器进行调速控制时，为了避免电动机磁饱和，要控制电动机的磁通，同时抑制启动电流，这就需要根据电动机的特性对供电电压，电流，频率进行适当的控制，使电动机产生必需的转矩。2.变频器的基本控制方式变频器的控制方式分

4、为两种，即开环控制和闭环控制。开环控制有U/f控制方式，闭环控制有转差频率控制、矢量控制等方式。（1）恒压频比（U/f）控制方式恒压频比控制变频调速是上世纪七十年代发展起来的，是目前通用变频器产品中使用较多的一种控制方式。它是通过电压/频率的值保持恒定而得到所需的转矩特性。U/f控制是转速开环控制，其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是系统性能不高。这类变频器常用于风机、水泵类节能型调速系统或对速度的动态指标要求不高的简单机械上。（2）转差频率控制方式在U/f控制方式下，如果负载发生变化，转速也会随之变化，转速的变

5、化与转差率成正比，因而U/f控制方式的静态调速精度较差。而转差频率控制方式是一种闭环控制方式，是对U/f控制方式的改进，该调速方式即使负载转矩发生较大变化时仍能达到较高的速度精度同时具有较好的转矩特性。在电动机的轴上安装速度传感器检测电动机的实际转速，求出转差频率，再把它与速度设定值相叠加，以该叠加值作为逆变器的频率设定值，实现了转差补偿的闭环控制，提高了调速的精度。（3）矢量控制U/f控制方式和转差频率控制方式都是建立在异步电动机的静态数学模型上，适用于动态性能指标要求不高的场合，主要目的是为了节能。采用矢量控制

6、方式可以提高变频调速的动态性能。矢量控制是根据异步电动机的动态数学模型，通过矢量变换和磁场定向，实现定子电流转矩分量与励磁分量的解耦，得到类似直流电机的动态数学模型，然后模拟直流电机对电动机的转矩和磁场分别进行控制，获得良好的静、动态性能。（4）直接转矩控制直接转矩控制方式是由德国鲁尔大学M.Depenbrock教授在1985年首先提出的，它采用直接转矩控制理论DTC（DirectTorqueControl）构成交流电动机变压变频调速控制方式。它摒弃了大量的矢量控制中坐标系变换的计算，而是把电机的磁场和力矩作为被控

7、量直接进行控制，其控制思路简单明了，控制性能卓越，目前已有产品问世，比如西门子公司的MM440系列变频器。10.2.2英威腾CHF100变频器概述深圳市英威腾电气有限公司向市场投放了几大系列，上百种型号的高性能变频器，有CHV系列高性能矢量变频器、CHE系列开环型矢量变频器、CHF系列V/F控制变频器等，形成了覆盖高、中、低档市场丰富的产品线，并在石化、钢铁、建材、油田、化工、机床、矿山等行业领域大量成功应用。CHF系列变频器为通用型变频器，主要面向简单调速应用场合，采用恒转矩/变转矩合一结构，更能满足大部分应用的

8、功能需求。CHF系列变频器采用DSP控制系统完成优化的V/F控制，比传统V/F控制更具优越的性能。1.CHF100变频器的技术特性CHF100-1R5G/2R2P-4型变频器的综合技术指标如下所示。（1）输入输出接口参数1）输入电压范围：380/220V±15%。2）输入频率范围：47~63Hz。3）输出电压范围：0~额定输出电压。4）输出频率范围：0~40