变频器控制技术-课件.ppt

1、项目五 变频器在卧螺离心机上的应用主编 李方园变频器控制技术项目五 卧螺离心机变频器应用5.1 项目背景及要求5.2 知识讲座（多传动变频的组成与通信）5.3 技能训练一（A700直流供电方式）5.4 技能训练二（A700的通信测试）5.5 项目设计方案变频多传动在卧螺离心机上的应用变频多传动在卧螺离心机上的应用 n现代工业生产中，多台电动机的交流调速系统应用日益广泛，例如冶金工业、机械制造工业、纺织工业、运输业等部门的许多生产设备、要求多台电动机之间按照一定的控制规律快速而协调地运行，多台电动机控制系统性能的好坏直接影响生产能否正常进行和产品质量能否符合要求，为此，对多台电动机的交流调速系统

2、进行研究具有重要意义。本项目详细介绍了共母线双电机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用，即主、副电机各用一台普通变频器驱动，其直流母线用适当的方式并接，较好的解决了这个问题。n本项目的学习目标如下：n知识目标：了解多传动变频器的控制规律；熟悉变频能量的回馈过程；掌握卧螺离心机双变频的基本组成及工作原理；掌握共母线方式的基本构建；掌握通讯概念。n技能目标：能对多传动变频器进行简单接线、参数与调试；能熟练掌握A700变频器的共直流母线方式一和二；能进行变频器速度设定通讯控制方式。n职业素养目标：树立多传动概念，掌握多传动对变频器提出的一些高新技术问题。项目五 卧螺离心机变频器应用项目五 卧螺离心机变

3、频器应用5.1 5.1 项目背景项目背景n分离机械是将液体与固体颗粒混合物进行分离的设备，主要分为离心机、分离机、压滤机、滤油器、过滤器等设备。分离机械一般是工艺流程中的后处理设备，所以直接关系到最终产品的质量。n图5.1所示是一种LW卧式螺旋卸料沉降离心机，又称卧螺离心机，它是一种使用面很广的离心机，主要用于获得较干的滤饼（固相脱液）或较清的分离液（液相澄清）。它既可以用于分离含固相颗粒0.005mm的悬浮液，也可用于固相颗粒的分级，更适合于分离对滤布再生有困难的物料，以及浓度、颗粒度变化范围较大的悬浮液，滤饼亦可洗涤。这种离心机不适合于固相比重差很小或液相比重大于固相的悬浮液分离。该机具有

4、连续操作、处理量大、电耗低的特点。被广泛用于化工、食品、环保、轻工、采矿等工业部门，如聚氯乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯、淀粉、碳酸钙、尾煤分离、动植物油脂净化、工业污水和城市生活污水的处理等。项目五 卧螺离心机变频器应用LWLW卧式螺旋卸料沉降离心机卧式螺旋卸料沉降离心机 图5.1卧螺离心机示意图项目五 卧螺离心机变频器应用5.1.2 5.1.2 控制要求控制要求n卧螺离心机的配置为卧螺离心机的配置为VF1VF1为为22KW22KW，VF2VF2为为5.5KW5.5KW，电动机均为电动机均为2 2极，现提出如下要求：极，现提出如下要求：n1 1）VF1VF1运行速度为运行速度为2450rpm245

5、0rpm，VF2VF2运行速度为运行速度为2400rpm2400rpm，速差为，速差为50rpm50rpm，保证起动与停止过程，保证起动与停止过程中都保持恒定速度；中都保持恒定速度；n2 2）在正常运行过程中，）在正常运行过程中，VF1VF1处于电动状态，处于电动状态，VF2VF2处于发电传动，但是处于发电传动，但是VF2VF2不能采用能耗制动；不能采用能耗制动；n3 3）VF2VF2具备转矩控制功能，能处理突发事件造具备转矩控制功能，能处理突发事件造成的转鼓内物料的堆积；成的转鼓内物料的堆积；n4 4）同时设计另外一种能够进行上位机）同时设计另外一种能够进行上位机RS485RS485进进行控

6、制的硬件系统，并进行参数设置。行控制的硬件系统，并进行参数设置。项目五 卧螺离心机变频器应用项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.15.2.1共用直流母线方式的回馈制动共用直流母线方式的回馈制动n对于频繁启动、制动，或是四象限运行的电机而言，如何处理制动过程不仅影响系统的动态响应，而且还有经济效益的问题。于是，回馈制动成为人们讨论的焦点，然而在目前大部分的通用变频器还不能通过单独的一台变频器来实现再生能量的情况下，如何用最简单的办法来实现回馈制动呢？n为解决以上问题，这里介绍了一种共用直流母线方式的再生能量回馈系统，通过这种方式，它可以将制动产生的再生能量进行充分利用，从而起到既节约电能又处理再

7、生电能的功效。n1 1、工作原理、工作原理n我们知道通常意义上的异步电机多传动包括整流桥、直流母线供电回路、若干个逆变器，其中电机需要的能量是以直流方式通过PWM逆变器输出。在多传动方式下，制动时感生能量就反馈到直流回路。通过直流回路，这部分反馈能量就可以消耗在其他处在电动状态的电机上，制动要求特别高时，只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。n图5.2接线是典型的共用直流母线的制动方式，M1是处于电动状态，M2经常处于发电状态，三相交流电源380V接到VF1上。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.2共用直流母线的回馈制动方式项目五 卧螺离心机变频器应用 处于电动状态的电机M1上的变频器VF

8、1端，而VF2则通过共用直流母线方式与VF1的母线相连。在此种方式下，VF2仅做为逆变器在使用，M2处于电动时，所需能量由交流电网通过VF1的整流桥获得；M2处于发电时，反馈能量通过直流母线由M2的电动状态消耗。项目五 卧螺离心机变频器应用共用直流母线的制动方式可典型应用于造纸机械、印刷机械、离心分离机以及系统驱动等。在这些应用中，有一个共同的特点：即处于发电状态的M2的容量远远小于处于电动状态的M1的容量，而且当M1的电动状态停止时（即变频器VF1待机），M2的发电状态随即转为电动状态。这样，直流母线电压就不会快速升高，系统始终处于比较稳定的状态。这里以离心机为例进行应用说明。过滤式螺旋卸料

9、离心机，在全速下连续进料、连续卸料，自动完成进料、分离、洗涤、卸料等工序。离心机的核心是过滤型转鼓，利用主机和副机的差转速来控制卸料速度，并实现无人安全操作。在处理过程中，主机始终处于电动状态，而副机则由于转速差的作用，基本上处于发电状态。主机和副机功率通常为22KW和5.5KW、30KW和7.5KW、45KW和11KW等4：1匹配，符合本节阐述的工作方式。为考虑到副机供电也是由主机变频器的整流桥提供，因此必须考虑到VF1的整流桥的额定电流（不同的变频器厂商其整流桥规格不一样），以此来决定VF1的选型。VF2的选型必须考虑到能够屏蔽输入缺相功能的变频器。应用本制动方式后，离心机不仅效率提高，而

10、且节能效果好、运行平稳、维护简单。2、应用范围、应用范围项目五 卧螺离心机变频器应用n采用共用直流母线的制动方式，具有以下显著的特点：na.共用直流母线和共用制动单元，可以大大减少整流器和制动单元的重复配置，结构简单合理，经济可靠。nb.共用直流母线的中间直流电压恒定，电容并联储能容量大；nc.各电动机工作在不同状态下，能量回馈互补，优化了系统的动态特性；nd.提高系统功率因数，降低电网谐波电流，提高系统用电效率。n3 3、制动特点、制动特点项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.25.2.2 变频器回馈制动的原理变频器回馈制动的原理 事实上，从变频器内部研究和设计的方面看，应用或寻求哪一种控制策

11、略可以使变频驱动电机的损耗最小而效率最高？怎样才能使生产机械储存的能量及时高效地回馈到电网？这正是提高效率的两个重要途径。第一个环节是通过变频调速技术及其优化控制技术实现按需供能，即在满足生产机械速度、转矩和动态响应要求的前提下，尽量减少变频装置的输入能量;第二个环节是将由生产机械中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地回收到电网，即通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网，一方面是节能降耗，另一方面是实现电动机的精密制动，提高电动机的动态性能。这里讨论的就是变频调速系统节能控制的第二个环节变频调速能量回馈控制技术。在能源资源日趋紧张的今天，这项研究无疑具有十分重要的现实意义。项目五 卧

12、螺离心机变频器应用1 1、双、双PWMPWM形式形式n（1 1）PWMPWM回馈原理回馈原理n双PWM控制技术打破了过去变频器的统一结构，采用PWM整流器和PWM逆变器提高了系统功率因数，并且实现了电机的四象限运行，这给变频器技术增添了新的生机，形成了高质量能量回馈技术的最新发展动态。n图5.3所示为采用PWM整流的电压型变频器的系统构成图。它的主回路是普通的三相桥式电路，在电源输入侧接有滤波电感，以便使输入电流为正弦形。采用直流电压、输入电流双闭环控制。电流控制常采用追踪方式PWM，直流电压的控制采用比例积分PI控制。通过追踪式PWM技术，使用具有滞环比较器，使得实际电流锯齿状地追踪设定电流

13、的变化。设定电流的波形是电源电压波形，为正弦形，其相位和电源电压同相位，同时相位也可以视需要而调整。设定电流的大小由直流电压调节器决定。直流电压调节器的输入为直流电压的误差信号，即直流电压的设定值和检测值之差。采用PI控制可以实现直流电压的无静差。项目五 卧螺离心机变频器应用项目五 卧螺离心机变频器应用图5.3 双PWM控制的变频器构成图项目五 卧螺离心机变频器应用（2 2）双）双PWMPWM回馈形式一回馈形式一nVACON公司的CXR系列变频器就是采用双PWM的结构，能广泛应用于离心分离机、倾倒装置、起重机、重载传送装置等需要四象限运行的场合，如图5.4为CXR配置图。nVaconCXR专为

14、需要连续制动的场合开发。CXR产生的再生能量是无谐波的，可以被回馈给电源。它可以有效地补偿电源的功率因数。VaconCXR由两个同样(尺寸)的单元CXI组成，其中一个连接到电机，另一个通过滤波器连接到电源。VaconCXI是一种以CX为基础的直流供电的PWM逆变器，它不包含整流桥。滤波器为LCL形成。两个CXI单元的直流回路相连。控制电机的单元与VaconCX相同，其功能：相同的控制面板、I/O连接和电机控制。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.4 VACONCXR配置方案和波形图项目五 卧螺离心机变频器应用（3 3）双）双PWMPWM回馈形式二回馈形式二n为了解决电动机处于再生发电状态产生的再

15、生能量，ABB、西门子公司已经推出了电机四象限运行的双PWM型电压源交-直-交变频器。n图5.5所示为ABB公司的ACS611系列四象限变频器示意图。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.5 ACS611结构图项目五 卧螺离心机变频器应用2 2、能量回馈单元、能量回馈单元 n能量回馈单元的作用，就是取代原有的能耗电阻式制动单元，消除发热源，改善现场电气环境，可减少高温对控制系统等部件的不良影响，延长了生产设备的使用寿命。同时由于能量回馈单元，能有效的将变频器电容中储存的电能回送给交流电网，供周边其他用电设备使用，则可节约生产用电，一般节电率可达2040左右。n能量回馈单元已经有非常成熟的产品，如安

16、川公司的VS-656RC5、日本富士公司的RHR系列和FRENIC系列电源再生单元，它把有源逆变单元从变频器中分离出来，直接作为变频器的一个外围装置，可并联到变频器的直流侧，将再生能量回馈到电网中。n能量回馈单元是带有再生功能和制动功能的能量回馈单元，与变频器配合使用，可以发挥出超群的节能效果。与制动电阻单元相比，VS-656RC5不仅节省空间，而且其制动效果更加明显。VS-656RC5的典型应用是在起重机、升降机、电梯、离心机、卷绕机等大功率反馈负载。项目五 卧螺离心机变频器应用能量反馈单元具有如下特点：能量反馈单元具有如下特点：n（1）降低运行成本，包括减少电能损耗、提高功率因数、改善电网

17、运行质量等；n（2）提高制动能力，如果以传统的标准制动电阻器与变频器的组合，制动力矩大约为120%额定力矩/10s，10%ED；而VS-656RC5与变频器的组合，制动转矩则提高到150%额定转矩/30s或者100%额定转矩/1min（25%ED）或者80%额定转矩/连续再生。n能量回馈单元的接线方法如图5.6所示。项目五 卧螺离心机变频器应用 图5.6中，电抗器L1的作用是电源协调用，而电抗器L2的作用则是电流抑制用。当电机处于电动状态时，电动功率方向是从三相电源经变频器的整流桥流出；当电机处于发电状态时，发电功率方向则是从变频器的中间回路经能量回馈单元流向三相电源。图5.6 能量回馈单元接

18、线项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.35.2.3 卧螺离心机电气控制结构卧螺离心机电气控制结构项目五 卧螺离心机变频器应用1 1、结构概述、结构概述n卧螺离心机用双电动机驱动(图5.2所示)，早在60年代已应用于实验室,判断主、副电动机工作状态的方法是：与主动件相连的电动机处于电动机工作状态,与从动件相连的电动机处于发电动机状态。n因此，卧螺离心机中主电动机处于电动机状态，副电动机处于发电动机状态。但这种传动方式几十年来没有在工业上获得广泛应用，究其原因：关键在于副电动机再生的电能在当初的技术条件下，不能合理利用。n一种方法是用普通变频器驱动副电动机,再生能量以热能的形式消耗在制动电阻上.另

19、一种方法是,使用带有能量回馈单元的专用变频器驱动,可将再生的电能回送到交流电网,如富士公司的RHR系列能量回馈装置,ABB公司的ACS611/811系列变频器,但价格贵,只在少数场合获得应用(如轧钢、矿山)。n随着电力电子技术的快速发展,近年来变频器的性能价格比大大提高,共母线双电动机双变频器驱动在卧螺离心机上广泛应用,即主、副电动机各用一台普通变频器驱动,其直流母线用适当的方式并接,较好的解决了这个问题,在能源日益紧缺的今天,有特别重要的意义。卧螺离心机如图5.7所示。项目五 卧螺离心机变频器应用 VF1-主变频器;VF2-副变频器1-主电动机;2-转鼓;3-螺旋;4-差速器;5-差速器小轴

20、;6-副电动机;图5.7 卧螺离心机变频控制项目五 卧螺离心机变频器应用2 2、工作过程、工作过程n由电动机学知道,电动机处于再生制动状态的基本特征是:电动机的转子转速超过同步转速nn0并且二者方向相同.工作点沿着机械特性曲线从第1象限向第2象限移动,这时,电动机产生的电磁力矩的方向和转子转向相反,图5.8中,A点对应的电磁力矩TL是制动力矩,用来使离心机螺旋产生足够的推料力矩,其大小是螺旋推料力矩的i分之一(i是差速器速比).n由于电磁转矩只和主磁通M与转子电流有功分量I2COS2的乘积成正比:n TM=KTMB I2COS2n回馈到电网的定子电流有功分量经图5.8中VD1-VD2全波整流,

21、加到直流母线上,由于主、副变频器的母线并接,该能量就被主电动机利用,使母线电压Vd维持在610V以内.共母线双电动机双变频节能建立在此基础上。项目五 卧螺离心机变频器应用 图5.8离心机的机械特性曲线 项目五 卧螺离心机变频器应用3 3、差转速的调节、差转速的调节n由于螺旋担负着将沉积在转鼓内壁的干泥推出转鼓的使命,因此,差转速的快慢直接影响到离心机的产量和分离效果.差转速按下式计算n n=(n鼓-n臂)/i (1)n式中:n差转速r/minn n鼓转鼓转速r/minn n臂差速器小轴转速r/minn i-差速器速比n由上式可以看出,由于转鼓转速和差速器速比一般固定不变,因此,调节转臂转速即可

22、调节差转速.项目五 卧螺离心机变频器应用 差转速的调节是通过改变副变频器输出频率实现.调节过程如下:设要减小差速,则增加输出频率,在频率刚刚增加的瞬间,由于机械惯性的原因,转速不可能突变,但机械特性已由曲线1变为曲线2（如图5.9a）,工作点由A点跳到B点,由于B点制动转矩小于A点,电动机加速,工作点沿着曲线2向左移动,在C点,力矩重新达到平衡,电动机稳定运行在升高的转速上。图5.9a有阴影区域是过渡过程.增加差速的过程见图5.9b.不难看出,当调速范围较大时,副电动机短期将运行于电动机状态.项目五 卧螺离心机变频器应用a)减少差速 b）增加差速 图5.9 差转速的调节项目五 卧螺离心机变频器

23、应用5.2.25.2.2 离心机双变频离心机双变频 系统的模型分析系统的模型分析项目五 卧螺离心机变频器应用1 1、离心机双变频模型、离心机双变频模型n 图5.10为离心机双变频共直流母线方式的配置方案。在共直流母线中，整流器前端回路可以有不同的组成方式，预充电回路的控制方案也有差异，这两者通过直流熔丝与直流电解电容两端连接，因此是共直流母线方式中最不可忽略的关键因素。n 交流变频器的整流回路可以是二极管，也可以是晶闸管，如图5.11所示。在二极管整流器前端回路中，根据预充电方式还有两种，即串接在电容组上，如图5.11a）所示；也可以串接在母线上，如图5.11b）所示。而在晶闸管整流前端回路中

24、，其预充电是在一定的时间中通过逐步改变晶闸管的触发角（从180度到0度）来实现的，如图5.11c）所示。n 因此，当不同类型的交流变频器通过共直流母线互相连接到一起的时候，由于预充电控制的不协调性和整流回路的配置不同，将会大大降低系统的可靠性，而且在变频器预充电、电动机电动或是电动机发电状态时不同变频器之间还有相互反作用。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.10 两台交流变频器的共直流母线方式配置项目五 卧螺离心机变频器应用图5.11 带预充电回路的整流器前端模型a)b)c)项目五 卧螺离心机变频器应用 基于上述因素，要为交流变频器共直流母线方案制定一个统一的通用指导方案将会变得十分困难，而去分

25、析和研究在不同运行模式下可能产生的电流等级将变得十分有必要。因为有了模型分析产生的数据之后，才能针对不同的共母线方案选择合适的部件、合适的母线连接方式，否则将会面临整个系统不稳定因素的干扰、交流变频器的损坏等现象。项目五 卧螺离心机变频器应用2 2、整流前端和预充电回路的波形、整流前端和预充电回路的波形n在二极管整流回路中，预充电控制可以通过使用一个可控的电压开关来进行模拟，而晶闸管整流回路则可以通过改变晶闸管的开关脉冲来实现。由于交流变频器的前端压降和其他固有特性将在共直流母线方案中的电流回路和幅值起到支配性的影响，所以有必要对于交流变频器的主回路前端整流回路建立一个精确的模型，这样才能准确

26、地反应实际工作情况。n在一个共直流母线系统中，除了图5.11a）和图5.11c）外，其他不同功率段和不同品牌的交流变频器都可以任意互相连接，尽管他们之间的预充电策略和预充电时间间隔会有所不同。而在带晶闸管整流回路中，其预充电波形将会难免产生电流浪涌。n图5.12和图5.13为典型的二极管整流回路和晶闸管整流回路的预充电波形曲线。在图5.7中，发生在接近末端的电流脉冲是由于预充电回路的电阻切断的瞬间所致。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.12 二极管整流回路的典型预充电波形 图5.13 晶闸管整流回路的典型预充电波形 项目五 卧螺离心机变频器应用3 3、带二极管整流回路的、带二极管整流回路的5.

27、5KW 5.5KW 和和90KW90KW交流变频器交流变频器并列运行分析并列运行分析n（1）分析预充电过程n交流变频器处于共直流母线的并列运行中时，每台变频器由于自身的充电时间不同，将导致不同的充电状态，因此必须对此进行分析以确保并列运行中小容量变频器的整流二极管和充电电容的电流有效值不能超过额定值，同时需测定最大的母线熔丝电流值以及有可能存在的变频器环路电流值。项目五 卧螺离心机变频器应用 图5.14为两变频器并联后的直流母线电压、母线熔丝电流和直流电容电流。图5.15为两并列变频器的进线A相线电流，从图中可以看出小容量变频器5.5KW的线电流在共母线后的电流有显著的增加。图5.16中可以看

28、出不同的预充电时间将对两直流母线回路的直流电压差、直流熔丝电流产生很大的影响，尤其是在直流熔丝中将产生两个电流浪涌，同时小容量变频器5.5KW的直流电容将产生纹波电流。电流浪涌的产生是由于预充电时的两次瞬变切换所造成的，其浪涌幅值将比各自变频器在独自预充电时要大得多。如果多台并联变频器具有同一种预充电时间，则电流浪涌将会更大，这是因为这些变频器在同一时间进行瞬变切换。如果多台并联变频器具有不同的预充电时间，则电流浪涌会发生在每一台变频器的预充电时间切换点，直至所有的变频器都预充电结束。在不同变频器并联方案中，如果频繁上电，其预充电回路的累积效果就会造成小容量变频器直流电解电容的额外发热、整流二

29、极管过电流等不利情况。在模拟试验中，电流浪涌有一个幅值达106A的尖峰和大约3ms的持续时间，因此母线熔丝的额定电流应该要与之匹配（I2t），否则就会造成预充电失败。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.14 两变频器并联后的直流母线电压、母线熔丝电流和直流电容电流项目五 卧螺离心机变频器应用图5.15 两并列变频器的A相线电流 图5.16不同预充电时间的影响 项目五 卧螺离心机变频器应用 在表5.1中，将预充电回路进行定量比较，即比较两台交流变频器5.5KW和90KW在单独上电和共直流母线方案（即并列运行）下的不同电流有效值。对于小容量的交流变频器5.5KW而言，在并列运行方式下比单独上电整流二

30、极管上流过的电流达到了100的增加，在直流电容上的电流则增加了有26左右。相反，对于大容量的交流变频器90KW来说二极管整流电流和电容直流电流却下降了24和19。项目五 卧螺离心机变频器应用表5.1 预充电回路电流比较项目五 卧螺离心机变频器应用n在本次分析中，尽管对于小容量变频器来说，其电流的增加值还在其额定范围内，但随着并列方式的复杂性（如共直流母线的交流变频器数量增多或者并列的交流变频器容量更大），这些数据都将会被重新改写，甚至超出额定值。n（2）分析电动和发电状态n图5.17和图5.18是变频器逆变回路和异步电动机的模型结构，这个模型结构对于分析电动机处于电动和发电状态是非常有效的。n

31、采用与交流变频器同等功率的交流异步电动机进行拖动，这里我们将分析两种情况：（1）两者都处于电动状态；（2）90KW电动机处于发电状态而5.5KW电动机处于电动状态。n图5.19为5.5KW变频电流和正端熔丝电流，图5.20则为90KW变频器电流和负端熔丝电流。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.17 PWM变频器主回路模型 图5.18异步电动机模型 项目五 卧螺离心机变频器应用 表5.2中列出的数据是在不同运行模式下变频器的电动机电流、电容直流电流、二极管整流电流和直流熔丝电流，其中包括单独电动、并列电动、并列小容量电动和大容量发电等。很明显，小容量5.5KW变频器的直流母线电容电流Ic在并列模

32、式下两种情况都增长过快（分别为43.75A和44.44A），甚至超过额定范围，这将导致直流熔丝电流Ifuse会居高不下。解决该问题的办法首推背对背的二极管母线连接方式，如图5.16所示，即在直流母线的正端和负端都跨接一对背对背二极管组（图5.16中的D1和D2、D3和D4）。这种背对背并列方式将大幅度降低电容直流电容的电流等级，无论是在哪种方式下（电动或发电），如本例中，下降的幅度如表5.2所示，电容直流电容从43A左右降至16.88A，而直流熔丝电流则降至11.11A。项目五 卧螺离心机变频器应用表5.2 不同运行模式下的电流值项目五 卧螺离心机变频器应用图5.21 共直流母线模式下的背对背

33、二极管连接方式项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.35.2.3变频器共直流母线方案的应用变频器共直流母线方案的应用n 上面的研究结论将不仅仅限于对两台变频器共直流母线并联的分析，对于三台或三台以上的并联方式也可由之引申。共直流母线方式是交流变频器在现代工业非常受欢迎的一种应用方案，它具有节约成本、节省安装空间和更高的运行可靠性。但是由于交流变频器整流部分的多样性导致并联的先天性不足，无论在预充电还是电动机处于电动和发电状态时，变频器的整流部分都有可能不能很好地分配电流。这将导致在并列方式下，不同变频器之间会增加额外的环路电流。因此，在不同的交流变频器被连接到一起之前，对系统必须做一个精确的分析

34、以确保系统在不同方式下的安全和可靠。n对于通用变频器而言，采用共用直流母线很重要的一点就是在上电时必须充分考虑到变频器的控制、传动故障、负载特性和输入主回路保护等。图5.22所示为在其中一种应用比较广泛的方案。该方案包括3相进线（保持同一相位）、直流母线、通用变频器组、公共制动单元或能量回馈装置和一些附属元件。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.22 通用变频器共直流母线方案项目五 卧螺离心机变频器应用 该方案有以下特点：（1）使用一个完整的变频器，而不是单纯使用传统意义上的整流桥加多个逆变器方案；（2）不需要有分离的整流桥、充电单元、电容组和逆变器；（3）每一个变频器都可以单独从直流母线中分离

35、出来而不影响其他系统；（4）通过连锁接触器来控制变频器的DC到共用母线的联络；（5）快熔来保护挂在直流母线上的变频器的电容单元；（6）所有挂在母线上的变频器必须使用同一个三相电源。项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.45.2.4 双电机离心机变频器双电机离心机变频器 的两种连接方法的两种连接方法项目五 卧螺离心机变频器应用1 1、单路供电法n如图5.23所示，交流电网接到主变频器的R、S、T端,两变频器的直流母线直接并联.由于副电动机需要的无功励磁电流和副电动机偶尔作为电动机运行(例如启动阶段和加减速过渡过程)时的有功电流都要由主变频器提供,因此,选取主变频器的功率时应予以考虑。n该设计方案的

36、特点是电路简单,不需要调试,动作可靠性极高,缺点是成本稍高.另外,由于副变频器R、S、T端悬空,副变频器应有”输入缺相保护禁止”功能。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.23 单路供电法项目五 卧螺离心机变频器应用2 2、双路供电法、双路供电法n两变频器的 R、S、T端都接到交流电网(图5.24),变频器用快熔保护,快熔型号可选RSO/RS3型,额定电流按整流管额定电流的1.4倍,分断能力可选50KA或100KA.变频器母线应设置直流接触器并参与故障连锁,以保证在两台变频器完成充电后可以进行母线连接,或在任何一台变频器故障后将MC2断开,控制逻辑见图5.25MC2的电压选660VDC,额定电流应

37、该为VF2额定电流的1.5倍。n双路供电法设计方案的优点是变频器功率自由选配,和方案（1）比较成本较低,缺点是增加了接触器和快熔降低了系统可靠性。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.24 双路供电法项目五 卧螺离心机变频器应用图5.25 双路供电法的逻辑项目五 卧螺离心机变频器应用3 3、节能效果、节能效果n副电动机处于发电状态的必要条件是在气隙中建立主磁场,只有这样才能在绕组中感应工作电势,才能在nn0的条件下,向网路输送有功电流。但是,副电动机本身并不产生建立磁场所需要的激磁无功电流,它将继续从变频器吸取作为电动状态时同样的空载励磁电流。n异步电动机由电动机转变为发电动机时,只是电流的有功分

38、量发生了方向改变,而无功分量电流却是不变的。回馈到电网的是产生制动力矩的有功电流,功率为:n P=T n/9550 n式中:P回馈电网的有功功率KW；T制动力矩N.m；n副电动机转速r/min项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.15.2.1变频器的串口通讯变频器的串口通讯 n变频器被广泛应用于工业控制现场的交流传动之中。通常变频器控制由操作面板来完成，也可通过输入外部的控制信号来实现。而目前在实际的应用中，变频器与控制器之间更趋于通过现场实时总线通讯的方式而实现数据的交互，上位机可以通过RS232/RS485或现场总线实现通讯，如图5.26所示。n因此，变频器的通讯设计通常是从两个层面去考虑：

39、即通用的RS232/485通讯和现场总线通讯。尽管现场总线与RS232/485在物理接口上存在类似的概念，但在本质上是有区别的。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.26 变频器的上位机控制项目五 卧螺离心机变频器应用n 以往，PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式，主要取决于设备的接口规范。但RS232/485只能代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通讯应用程序，但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使

40、用RS485做通讯介质，RS485网的设备间要想互通信息只有通过“主（Master）”设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从（Slave）设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的，具有完整的软件支持系统，能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。现场总线设备自动成网，无主/从设备之分或允许多主存在。在同一个层次上不同厂家的产品可以互换，设备之间具有互操作性。现场总线更是一种计算机网络,这个网络上的每一个节点就是一个智能化设备。它由网络通信、功能模块、对象字典和设备描述、网络管理、系统管理等部分组成。现场总线技术是3C技术(compu

41、ter、control、communication)，是从控制层发展到工艺设备现场的技术结果。项目五 卧螺离心机变频器应用1 1、组网方式、组网方式n变频器可以采取如图5.27所示的组网方式进行通讯。方式一为单主机多从机方式，方式二为单主机单从机方式。主机可以选用个人计算机、可编程控制器、DCS；从机则指的是变频器。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.27 变频器的通讯组网方式 项目五 卧螺离心机变频器应用2 2、通讯接口、通讯接口n通讯接口一般包含接口方式、数据格式和波特率三种。n艾默生变频器的接口方式为RS485接口，且为异步半双工。数据格式根据校验方式的不同可以分为无校验、奇校验和偶校验三

42、种，其他则均为1位起始位、8位数据位和1位停止位。波特率可以包括300bps到38400bps之间的一种。项目五 卧螺离心机变频器应用3 3、功能定义、功能定义n（1）监视从机运行状态n包括从机的运行参数：当前运行频率、输出电压、输出电流、无单位显示量（运行转速）、运行线速度、模拟闭环反馈、速度闭环反馈、外部计数值、输出转矩、供水变频器的压力反馈。n从机运行设定参数：当前设定频率、设定转速、设定线速度、模拟闭环设定、速度闭环设定、供水变频器的压力设定。n从机运行状态：I/O状态、当前运行状态、供水变频器的外部端子状态、报警状态。n（2）控制从机运行n开机、停机、点动、故障复位、自由停车、紧急停

43、车、设置当前运行频率给定、设置当前压力指令。n（3）读取从机的功能码参数值n（4）设置从机的功能码参数值n（5）系统配置和查询命令n配置从机当前运行设置、查询从机设备系列类型、输入并验证用户密码。项目五 卧螺离心机变频器应用4 4、通信方式、通信方式n通信方式遵循以下原则：n（1）变频器为从机，采用主机“轮询”和从机“应答”的点对点通信方式。主机使用广播地址发送命令时，从机不允许应答。n（2）从机在最近一次对主机轮询的应答帧中上报当前故障信息。项目五 卧螺离心机变频器应用5.2.25.2.2ModBusModBus总线总线nMODBUS是MODICON公司为该公司生产的PLC设计的一种通信协议

44、，从其功能上看，可以认为是一种现场总线。它通过24种总线命令实现PLC与外界的信息交换。具有MODBUS接口的PLC可以很方便的进行组态。MODBUS传输协议定义了控制器可以识别和使用的信息结构，而不须考虑通信网络的拓扑结构。它定义了各种数据帧格式，描述了控制器访问另一设备的过程，怎样作出应答响应，以及可检查和报告的错误。项目五 卧螺离心机变频器应用nMODBUS有两种传送方式，RTU（RemoteTerminalUnit）方式和ASC方式。MODBUS以LSB在先的形式传送数字量，以MSB在先的形式传送模拟量。MODBUS把通信参与者规定为“主站”（MASTER）和“从站”（SLAVE）。主

45、站可向多个从站发送通信请求，最多可达247个从站。每个从站都有自己的地址编号。MODBUS的RTU方式规定通信字符串的最后两个字节用于传递循环冗余校验数据。其校验方式是将整个字符串（不包括最后两个字节）的所有字节按规定的方式进行位移并进行XOR（异或）计算。接收方在收到该字符串时按同样的方式进行计算，并将结果同收到的循环冗余校验的两个字节进行比较，如果一致则认为通信正确，如果不一致，则认为通信有误，从站将发送CRC错误应答。MODBUS中RTU采用CRC-16的冗余校验方式。n控制器与PLC之间通信的内容主要包括主站对从站的读取和写入。MODBUS规定：只有主站具有主动权，从站只能被动的响应，

46、包括回答出错信息。n三菱A700系列变频器能够从RS-485端子使用ModbusRTU通讯协议，进行通讯运行和参数设定。项目五 卧螺离心机变频器应用项目五 卧螺离心机变频器应用5.3.15.3.1A700A700变频器的直流供电模式一变频器的直流供电模式一n当变频器所处供电电源为直流时，A700变频器也能工作，其中的一个直流供电模式如图5.28所示。从接线图中可以看出，在交流电源连接端子R/L1、S/L2、T/L3不连接外部电源，而是使用直流电源与R1/L11、S1/L21与P/+、N/-，其中R与R1、S与S1之间的短接线必须拆除。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.28直流供电模式一参数设置

47、：Pr.30=10或11。项目五 卧螺离心机变频器应用5.3.25.3.2A700A700变频器的直流供电模式二变频器的直流供电模式二n图5.29所示为直流供电模式二的外部连接图。在该线路中，变频器内部控制线路供电端子R1/L11、S1/L21必须与P/+、N/-，且与三相进线的短接片必须拆除。同时，由于直流供电模式二采用的是交流与直流回路切换供电，必须提供“供电运行许可信号”后，才能进行直流电源运行。项目五 卧螺离心机变频器应用图5.29直流供电模式二项目五 卧螺离心机变频器应用关于对输入端子RH、RM和输出端子RUN等的设定按表5.3 所示的进行。表5.3 多功能输入输出功能定义直流供电模

48、式二的参数设置：Pr.30=20或21。项目五 卧螺离心机变频器应用5.3.35.3.3直流供电模式二的电梯变频器运行直流供电模式二的电梯变频器运行 实例实例n当变频器停电后，A700可以利用停电检测功能进行直流与交流供电的方式转换，这个在电梯运行中尤其重要。图5.30所示为某电梯变频器运行在直流供电模式二（即交流与直流可以切换）的时序图。项目五 卧螺离心机变频器应用a)电梯变频器停电时项目五 卧螺离心机变频器应用b)电梯变频器停电后又恢复交流电供电项目五 卧螺离心机变频器应用 c)电梯变频器停电后恢复交流供电起动 图5.30 电梯变频器直流供电模式二的动作时序项目五 卧螺离心机变频器应用项目

49、五 卧螺离心机变频器应用5.4.15.4.1A700A700变频器通讯端子熟悉变频器通讯端子熟悉nA700可以使用PU接口和RS-485端子与计算机、PLC等上位机进行通讯。PU接口用通讯电缆连接个人计算机与FA等计算机，用户可以用客户端程序对变频器进行操作，监视及读出参数，写入参数。在三菱变频器协议(计算机链接运行)的情况下，可以通过PU接口和RS-485端子进行通讯。而在Modbus RTU 协议的情况下，只能通过RS-485端子进行通讯。图5.30所示为通讯端子。表5.4所示是A700支持的RS485通讯项目与内容。项目五 卧螺离心机变频器应用a）PU接口项目五 卧螺离心机变频器应用b）

50、RS485接口图5.30 A700变频器通讯接口项目五 卧螺离心机变频器应用表5.4 A700支持的RS485通讯项目与内容项目五 卧螺离心机变频器应用5.4.25.4.2A700A700变频器变频器PUPU口操作口操作n变频器的PU口是采用以太网线的RJ45插头相连接，因此可以使用两对导线连接，能将变频器的SDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDA接，变频器的SDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的RDB接，变频器的RDA与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDA接，变频器的RDB与PLC通讯板（FX2N-485-BD）的SDB接，变频器的SG与PLC通讯板（FX2