基于VFO—200的變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)探討

陳振 梅順齊 張智明

摘 要：文章主要介紹了變頻調(diào)速基本工作原理，以松下VFO-200系列變頻器為例，詳細(xì)分析講解了面控和外控兩種變頻調(diào)速方法，對高校變頻調(diào)速教學(xué)以及從事變頻設(shè)備研究的工作人員都具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；實(shí)驗(yàn)；VF0-200

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.027

0 引言

隨著科技進(jìn)步，工業(yè)化和自動化化正在逐步改變著我們的生活，而工業(yè)化和自動化的實(shí)現(xiàn)離不開執(zhí)行單元交流異步電機(jī)，在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器是核心部件，通過調(diào)節(jié)改變變頻器的電阻，來實(shí)現(xiàn)改變電流的頻率，從而達(dá)到異步電機(jī)隨著電流頻率的改變而以不同的速度轉(zhuǎn)動[1]。

1 變頻調(diào)速基本原理

眾所周知，異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本表達(dá)式為[2]：，其中：

n—— 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

f—— 異步電機(jī)的通過電流頻率；

s—— 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；

p—— 異步電機(jī)的極對數(shù)。

對于一臺異步電機(jī)，其轉(zhuǎn)差率s和極對數(shù)p是固定的，由上述表達(dá)式，我們可以清楚的看到，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電流頻率f成正比。因此作者以松下VFO-200系列0.4kW變頻器為例，結(jié)合變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，分別從面控調(diào)速和外控調(diào)速兩個(gè)方面對變頻調(diào)速進(jìn)行歸納總結(jié)和講解，希望對有興趣從事變頻控制學(xué)習(xí)的人員有一定的幫助和啟發(fā)作用。

2 VFO-200變頻器的基本結(jié)構(gòu)及重要參數(shù)[3]

VFO-200系列0.4KW變頻器主要由控制面板、主電路接線端子、控制電路輸入輸出端、散熱底座幾大部分構(gòu)成，在實(shí)踐教學(xué)過程中我們接觸較多的主要是前三部分。

控制面板的主要功能是運(yùn)行停止控制、顯示電流即時(shí)頻率、設(shè)定變頻器參數(shù)和切換模式等如圖1所示：

主電路接線端子主要有主回路端子、接地端子排、制動電阻接線端子。主回路端子有五個(gè)接線端，其中L和N分別與電源的陽極、陰極相連，需要注意的是不能錯(cuò)位相連，否則燒毀變頻器，U、V、W分別與電機(jī)相連。在0.2kW型號變頻器上沒有制動電阻接線端子。主電路端子及接線示意圖如圖2所示：

VFO-200變頻器的控制電路的接線端子示意圖如圖3所示：

控制電路各接線端子的功能以及所對應(yīng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)可參讀VFO-200系列變頻器的使用手冊。

3 變頻調(diào)速控制實(shí)例

由使用手冊我們可知，變頻器關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)P08、P09分別關(guān)聯(lián)運(yùn)行指令和頻率設(shè)定指令，其參數(shù)設(shè)定直接控制變頻系統(tǒng)的面孔與外控選擇。P08、P09的參數(shù)可以再0—5之間進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)P08參數(shù)設(shè)定為0或1時(shí)，此時(shí)運(yùn)行指令是面控，由控制面板上的按鈕來控制異步電機(jī)的啟動、停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，當(dāng)P08參數(shù)設(shè)定為2—5之間的數(shù)值時(shí)，控制電路的極限端子3為公共端子，通過接線端子3、5、6之間的組合來控制。當(dāng)P09參數(shù)設(shè)定為0或1時(shí)，頻率指令為面控，通過旋轉(zhuǎn)控制面板上的調(diào)節(jié)旋鈕來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的頻率，當(dāng)P09設(shè)定為2—5之間的數(shù)值時(shí)，通過變頻器控制端子的7、8、9進(jìn)行組合，對應(yīng)不同階頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，不同階轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速頻率對應(yīng)著不同的關(guān)聯(lián)參數(shù)（詳見變頻器使用手冊）。

（1）變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)面控。以運(yùn)行頻率25HZ為例，第一步既然我們要進(jìn)行面控，毫無疑問要先把變頻器的運(yùn)行指令和頻率指令設(shè)定為0或1；例如設(shè)定P08=0、P09=0，此時(shí)通電源按ON，變頻器工作指示燈亮，按下運(yùn)行按鈕RUN電機(jī)就會以變頻器液晶顯示屏上顯示的頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)旋鈕至25HZ，電機(jī)即以25HZ的轉(zhuǎn)速頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)；通過面控我們一樣可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過控制面板上的MODE和上下鍵按鈕調(diào)整，F(xiàn)對應(yīng)正轉(zhuǎn)，R對應(yīng)反轉(zhuǎn)。

（2）變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)線控。在變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)中，線控也是外控的一種，分別在變頻器的控制電路接線端子3、5、6、7、8、9接上一根導(dǎo)線；例如設(shè)置P08=2、P09=2，我們將3、5短接電機(jī)以第一極轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，斷開電機(jī)停止；將3、5、6短接電機(jī)以第一極轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，7、8、9對應(yīng)變頻器的SW功能，3、5或者3、5、6分別與7、8、9進(jìn)行組合時(shí)，電機(jī)會以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行轉(zhuǎn)動，不同級別轉(zhuǎn)速可以通過設(shè)置變頻器關(guān)聯(lián)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，7、8、9轉(zhuǎn)速極對應(yīng)見下表：

（3）PLC變頻調(diào)速綜合實(shí)驗(yàn)。PLC變頻調(diào)速綜合實(shí)驗(yàn)其實(shí)也是外控的一種，利用PLC來控制變頻器控制電路接線端子之間的組合以及閉合斷開，并聯(lián)兩個(gè)開關(guān)按鈕，一個(gè)常開一個(gè)常閉分別作為啟動和停止按鈕，根據(jù)不同的需求，我們可以編寫不同的梯形圖來控制變頻系統(tǒng)，變頻系統(tǒng)接線電路圖如圖4所示。

4 總結(jié)

變頻系統(tǒng)是運(yùn)動控制中較為關(guān)鍵的重要轉(zhuǎn)換器[4]，然而對于初學(xué)入門者，很難理解和掌握變頻系統(tǒng)的基本操作和含義。本文結(jié)合本科變頻調(diào)速系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，將變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納總結(jié)，以文字步驟的形式呈現(xiàn)，通俗易懂，有助于幫助初學(xué)者輕松掌握變頻調(diào)速系統(tǒng)，具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳和權(quán).變頻調(diào)速的基本方法[J].工礦自動化，2010（02）：122-123.

[2]變頻器VFO使用手冊[M].上海松下電工自動化控制有限公司.

[3]李濤.變頻調(diào)速的原理與控制方法[J].科技信息，2011（27）：108.

[4]孫國華，張慶華，商柔.可編程無級三相變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2017（17）：29-30.

作者簡介：陳振（1987-），男，湖北黃岡人，碩士研究生，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)電一體化、紡織裝備制造。