三菱FR-A700通用變頻器應(yīng)用解析

李波

摘 要：隨著科技進(jìn)步和工業(yè)控制技術(shù)不斷變革，變頻器在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越多，掌握變頻器的基本原理和使用方法變得非常必要。本文從FR-A700變頻器的基本原理、變頻器的基本特點(diǎn)、變頻器操作面板、變頻器參數(shù)、調(diào)速控制操作方法及常見(jiàn)故障及應(yīng)用領(lǐng)域等方面對(duì)變頻器進(jìn)行了解析，思路清晰，簡(jiǎn)潔明了，對(duì)于初期的相關(guān)從業(yè)者有很好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變頻器;操作面板;調(diào)速控制

1 變頻原理

變頻器的發(fā)展離不開(kāi)電力電子器件的發(fā)展，電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了從最初的半控型到目前普遍使用的全控型，以及近年來(lái)新研制出的智能功率模塊IPM，這些器件的電壓和電流容量越來(lái)越大，響應(yīng)速度明顯提高，所需的驅(qū)動(dòng)功率及器件自身的管耗也越來(lái)越小。

目前的變頻技術(shù)主要使用交—直—交變流原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，交-交變頻應(yīng)用相對(duì)很少，即把工頻交流電先通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電，然后再通過(guò)逆變電路把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電，以滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)在不同應(yīng)用場(chǎng)合的速度調(diào)節(jié)。其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

逆變電路是實(shí)現(xiàn)變頻技術(shù)的關(guān)鍵所在，如圖2所示，開(kāi)關(guān)V1、V2、V3、V4構(gòu)成四個(gè)橋臂，整流濾波后的直流電壓Ud作為電路的輸入，逆變器輸出連接的負(fù)載是R-L感性負(fù)載。電路工作時(shí)，先將開(kāi)關(guān)V1、V4處于閉合狀態(tài)，使V2、V3兩開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，負(fù)載上將會(huì)得到左正右負(fù)的輸出電壓;經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再把原來(lái)接通的開(kāi)關(guān)V1、V4斷開(kāi)，送上觸發(fā)信號(hào)使V2、V3兩個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)負(fù)載上得到右正左負(fù)的輸出電壓。在控制過(guò)程中，通過(guò)改變V1、V4和V2、V3兩組開(kāi)關(guān)的通斷頻率，即可調(diào)節(jié)輸出交流電的頻率。目前橋臂開(kāi)關(guān)主要選用全控型器件IGBT來(lái)實(shí)現(xiàn)，其容量、響應(yīng)速度穩(wěn)定性能相對(duì)較好。

2 三菱FR-A700通用變頻器特點(diǎn)及面板簡(jiǎn)介

2.1 FR-A700變頻器特點(diǎn)

（1）吸取了三菱早期各系列變頻器的特點(diǎn)，控制功能多樣化，過(guò)載能力較強(qiáng)，通用性廣，可于速度、轉(zhuǎn)矩、位置多種工作模式的切換，同時(shí)具備強(qiáng)大的通信功能和信號(hào)處理能力，使用方便。

（2）能實(shí)現(xiàn)普通電機(jī)的功能最大化，驅(qū)動(dòng)無(wú)編碼器的普通電機(jī)能實(shí)現(xiàn)精度高、響應(yīng)快的矢量控制，在超低速工作狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)200%的輸出轉(zhuǎn)矩。

（3） 能實(shí)現(xiàn)高性能的矢量控制。

（4）網(wǎng)絡(luò)通信能力強(qiáng)，有USB、RS-485等通訊接口，通訊實(shí)現(xiàn)方便快捷，也可選用各種總線(xiàn)適配器。

（5）內(nèi)部裝有EMC濾波器：能有效地抑制電磁噪聲，外部不需要再配置濾波裝置，能有效節(jié)省安裝空間。

（6）內(nèi)置PID模塊，能靈活進(jìn)行變頻器與工頻工作方式的相互切換。

2.2 操作面板簡(jiǎn)介

操作面板如圖3所示，各部分功能如下：

（1）M旋鈕：用于對(duì)變頻器參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行修改，設(shè)定運(yùn)行所需的頻率。

（2）PU/EXT按鍵：作用是運(yùn)行模式切換，用于實(shí)現(xiàn)PU運(yùn)行模式與外部運(yùn)行模式間的切換。

（3）REV按鍵：PU模式工作時(shí)發(fā)出反轉(zhuǎn)啟動(dòng)指令。

（4）FWD按鍵：PU模式工作時(shí)發(fā)出正轉(zhuǎn)啟動(dòng)指令。

（5）MODE按鍵：模式選擇，用于切換各種工作模式。

（6）SET按鍵：用于確定各類(lèi)參數(shù)設(shè)置，當(dāng)在變頻器運(yùn)行過(guò)程中按下時(shí)，監(jiān)視器則會(huì)循環(huán)顯示當(dāng)前頻率、電流、電壓值。

（7）STOP/RESET按鍵：用于停止運(yùn)行控制或者復(fù)位報(bào)警作用。

另外，左上角為4位LED顯示器，用于顯示變頻器當(dāng)前工作的頻率、電流或電壓值，右上角為各種工作狀態(tài)指示燈。

2.3 常用輸出端子說(shuō)明

（1）R、S、T：用于連接輸入三相電源，分別對(duì)應(yīng)連接L1、L2、L3。

（2）U、V、W：變頻器輸出端，用于連接三相電動(dòng)機(jī)。

（3）RH、RM、RL：變頻器輸出高、中、低三個(gè)速度時(shí)對(duì)應(yīng)連接端子，對(duì)應(yīng)控制Pr.4～ Pr.6設(shè)定頻率值。

（4）STF、STR：EXT模式運(yùn)行時(shí)，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)連接端子。

（5）SD：公共端，與外部設(shè)備的共地的連接端。

3 FR-A700變頻器調(diào)速應(yīng)用方法

3.1 速度控制時(shí)常用參數(shù)介紹

（1）Pr.cl 用于清除參數(shù)，操作時(shí)設(shè)定為1，變頻器參數(shù)恢復(fù)到初始值。

（2）Pr.79用于設(shè)定變頻器的工作模式，常用設(shè)定值是0、1、2、3、4，設(shè)定變頻器的PU、EXT、NET等工作模式.

（3）Pr.1、Pr.2為保證電機(jī)的工作安全，設(shè)定變頻器的工作頻率的上、下限，初始值為0-120HZ。

（4）Pr.7、Pr.8用于設(shè)定電機(jī)動(dòng)作的加速時(shí)間、減速時(shí)間。7.5KW以下的電機(jī)，初始值為5S。

（5）Pr.4、Pr.5、Pr.6 用于設(shè)定變頻器的高速、中速、低速運(yùn)行頻率值，其對(duì)應(yīng)的外部端子分別為RH、RM、RL。7段速則通過(guò)RH、RM、RL的通斷組合方式進(jìn)行設(shè)定，對(duì)應(yīng)頻率值通過(guò)Pr.24、Pr.25、Pr.26、Pr.27進(jìn)行設(shè)定。

3.2 變頻調(diào)速基本操作步驟

（1）首先對(duì)變頻器進(jìn)行正確的輸入、輸出接線(xiàn)，R、S、T端子通三相電源，U、V、W端子連接控制電機(jī)，如用EXT控制模式，需要對(duì)變頻器的外部端子進(jìn)行連接，保證電機(jī)運(yùn)行的頻率信號(hào)和啟動(dòng)信號(hào)，并做好SD的公共端連接。

（2）先對(duì)變頻器執(zhí)行參數(shù)清零恢復(fù)初始值的操作，避免原有無(wú)關(guān)參數(shù)的影響。

（3）通過(guò)Pr.79設(shè)定變頻器的工作模式，如果是PU工作模式，將通過(guò)操作面板進(jìn)行操作，如需與PLC等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)調(diào)，則需通過(guò)外部端子輸入頻率和啟動(dòng)信號(hào)。

（4）通過(guò)Pr.1、Pr.2設(shè)定上下限的參數(shù)值，保證運(yùn)行安全。

（5）設(shè)定Pr.4、Pr.5、Pr.6的參數(shù)值，如果外部RH有信號(hào)時(shí)，則輸出Pr.4對(duì)應(yīng)設(shè)定值，注意必須要有相應(yīng)的啟動(dòng)信號(hào)（STF、TR）。

4 FR-A700變頻調(diào)常見(jiàn)故障處理

變頻器故障的原因很多，具體可查看變頻器手冊(cè)中異常顯示一覽表，此處針對(duì)最常見(jiàn)的幾種故障作簡(jiǎn)要說(shuō)明。

4.1 電機(jī)無(wú)動(dòng)作

當(dāng)電機(jī)無(wú)動(dòng)作時(shí)，最常見(jiàn)的原因可能是電機(jī)沒(méi)有獲得頻率信號(hào)或者啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)應(yīng)檢查電機(jī)的工作指示燈狀態(tài)，確認(rèn)FWD或REV有一個(gè)指示燈亮，即有相應(yīng)的啟動(dòng)信號(hào)，再根據(jù)工作模式確認(rèn)是否有相應(yīng)的頻率輸入。

4.2 Er2故障

當(dāng)在操作面板上顯示Er2時(shí)，表示運(yùn)行中寫(xiě)入錯(cuò)誤，此時(shí)通常的原因是Pr.77設(shè)定值不為2，多出現(xiàn)在系統(tǒng)已有啟動(dòng)信號(hào)或者系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中執(zhí)行寫(xiě)入所造成的。

4.3 Er4故障

當(dāng)操作面板顯示Er4故障時(shí)，表示工作模式指定錯(cuò)誤，表示在外部或者網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式下進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，此時(shí)需要將運(yùn)行模式調(diào)整為PU運(yùn)行模式，讓Pr.77 =2，再進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)定。

5 變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著各行各業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，變頻器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，在空調(diào)壓縮機(jī)上，可以通過(guò)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)能;在風(fēng)機(jī)應(yīng)用上，可以通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)控制風(fēng)量大小，在鍋爐房、中央空調(diào)得到廣泛應(yīng)用;在工業(yè)供水上，可以通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水;各種生產(chǎn)線(xiàn)中的傳送帶，也常采用變頻調(diào)速的方式控制傳送速度。未來(lái)變頻器在各行業(yè)的應(yīng)用將更加廣泛，所以工程技術(shù)人員掌握變頻器的應(yīng)用技術(shù)非常必要。

6 總結(jié)

電力電子器件的發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論是變頻器發(fā)展的基礎(chǔ)，逆變電路是實(shí)現(xiàn)變頻的關(guān)鍵，熟悉操作面板各個(gè)按鍵的作用，了解常用參數(shù)及外部接線(xiàn)端子，能根據(jù)使用需要查閱變頻器操作手冊(cè)是入門(mén)的關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)FR-A700調(diào)速應(yīng)用的了解，可進(jìn)一步了解其在節(jié)能、軟啟動(dòng)等方面的具體應(yīng)用。

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