三菱变频器最简自动调速的实现

袁文华

宜兴高等职业技术学校 机电学院，江苏 无锡 214200

0 引言

变频器从某种意义上来说是三相电动机的驱动器，常用的操作模式（控制方式）有BOP面板操作（PU模式）、外部端子控制（EXT模式）、网络控制（Net模式），具体的控制形式有开环控制（指令式，无反馈控制）和闭环控制（如PID控制），具体可设定参数有千条[1]。市场上的变频器中，三菱变频器使用率较高，其有多系列产品，文章以三菱变频器E700系列的E740机型为研究对象，研究了三菱变频器自动调速的最简方案。该方案对变频器、电动机硬件要求低，无须增加外设（传感器、PLC等），只要配备2个速度继电器就可以满足运行要求；对软件要求也低，设定1个参数就可以完成试运行。而且其控制形式是将电动机的实际转速反馈到变频器，再由变频器作出反应（稳速、加速或减速运行），虽然电路和设置参数简单，但仍属于闭环调速[2]。变频器的无级调速常用模拟量有电压和电流，调速采用数字量（开关的“开”与“关”）控制。三菱变频器最简自动调速是对变频器遥控功能的开发和应用。

1 三菱变频器最简自动调速的硬件连接

变频器遥控带正反转连接如图1所示。原本变频器中的“STOP”不是停止功能而是自保持功能，而使用图1的接法可以恢复“STOP”的停止功能。接点采用不带自锁主令按钮的常闭接点（A接点）；正转启动STF和反转启动STR是主令按钮，接点用常开接点（B接点）。在实际应用中，电动机常用恒定转矩，很少换向，因此在遥控图中一般只画出1个启动，并且不用停止按钮[3]。

图1 变频器遥控带正反转连接示意图

变频器最简自动调速接线如图2所示。采用图2中的接法时，不用单独的停止按钮，启动按钮一般采用带自锁功能的按钮，启动、停止功能可以用同一个按钮实现，触头闭合即启动，断开即停止；在操作时，按一下是启动，再按一下是停止。加速RH与减速RM是与电动机转轴连接的速度继电器触点。通过加速RH触点可以设定速度的最低转速n1（下限），未达到设定值时处于闭合状态，达到设定值时断开触点；通过减速RM触点可以设定速度的上限n2，未达到设定值时处于断开状态，达到设定值时触点闭合。选用器件时需要注意两者的区别。速度继电器还有一个需要注意的点是转向，如果被控制的电动机需要使用顺时针和逆时针两个方向，即需要使用STF和STR，需要有4组速度继电器，而不是2组。此时的电路接法是并联连接功能相同的部分。变频器的公共端为SD时表示变频器采用漏型（SINK）连接，与之相对的还有源型（SOURCE）接法，此时公共端是PC[4]。

图2 变频器最简自动调速接线图

2 三菱变频器最简自动调速的参数及设置

在最简自动调速方案中，通过调节开关量可以实现无级调速，此时需要使用变频器的遥控功能。遥控是变频器的控制方式，是指操作位与控制柜距离较远的有线控制，其具体参数号是P59，如表1所示。P59的设定值分别为1、2、3时，对应的运行时序图如图3所示。

图3 遥控功能各设定值对应时序图

表1 变频器参数P59说明

在文章的设计方案中，设定P59=3，此时停止功能附带清除功能，可以省略清除按钮RL，更好地实现“最简”。在硬件连接完成，软件参数调试完毕后，把变频器状态调试为“EXT（外部端子控制）”，即完成变频器自动调速的最简方案。

3 三菱变频器最简自动调速的原理

最简自动调速的原理是应用变频器的遥控操作功能，当按下变频器正转启动STF按钮时，变频器向电动机输出，电动机处于启动状态。电动机从停止状态开始转动时，速度继电器1触点处于常闭，也就是变频器处于加速状态；当到达设定速度时，速度继电器1断开，电动机处于稳速运行状态。如果电动机由于负载变化而发生速度变化，可以由速度继电器1（接变频器加速RH）控制速度超下限后的回升；由速度继电器2（接变频器减速RM）控制速度超上限后的降速。

4 三菱变频器最简自动调速转化为实用技术的建议

4.1 变频器的选择

需要根据电动机的铭牌数据及负载情况选择变频器，以电动机的额定数据（额定电压、额定电流、额定功率、接法等）和电动机转轴所带负载类型（恒功率、恒转矩、频繁启动等）为参考来选择具体型号的变频器。最主要的选择原则是容量匹配。如果是三菱变频器和三菱电机配套使用，两者的容量（功率）需要尽可能相同。如果用三菱变频器驱动标准电机，需要选择容量高一级的变频器。这是因为标准电动机是根据工频电正弦波制造的，而变频器的工作原理一般为“交—直—交”变频，输出信号波形接近矩形波，所以变频器驱动的电动机的谐波分量高，其发热量远高于工频电驱动的电动机，为了变频器设备的安全，必须选择容量高一级的变频器。在某些特定场所，会由于电动机配线过长（常见原因是控制柜与设备距离较远）而导致变频器输出线损过大、电动机驱动电流不足的问题发生，此时选用的变频器的容量还要再提高一级。其他参数表里的参数可以根据实情设定，而且与变频器的选择关系不大，这是因为变频器是工控通用设备，而非专用设备，适用范围较大。例如，如果负载是恒转矩，可以通过改变变频器相应的设定值来适应负载。

4.2 变频器的保护

变频器是一种重要的电气设备，在我国，变频器需要根据380 V，50 Hz的工频动力电源的使用标准设计。为了降低变频器出现异常的概率，要保证电源的稳定。在实际使用中，可以接入电抗器以稳恒电流，接入电子噪声滤波器抑制干扰，接入高功率因数的变流器抑制高次谐波等，这些措施的具体选用要根据使用场合的要求来确定。例如，对于电动机控制线路的接触器继电器电路，可以热过载保护继电器（热继）。

变频器参数P9的说明如表2所示。在变频器P9未设定或参数清零后，打开P9参数看到的值即为变频器的额定电流。对于功率为0.75 kW或以下的电动机，其额定电流需要设定为变频器额定电流的85%；对于功率为0.75 kW以上的电动机，P9设定值即为电动机的额定电流。

表2 变频器P9参数说明

4.3 变频器与电动机的配套使用

变频器与电动机配套使用时，不仅要保证硬件配套，软件（参数）也要配套，相关参数如表3所示。

表3 变频器和电动机的配套参数

变频器对电动机的控制方式有v/F控制、先进磁通矢量控制、通用磁通矢量控制三种，研究方案采用v/F控制，因此P80、P81不用设定。

4.4 需要调整的其他参数

在变频器的遥控控制中，由于其控制简单，控制的精度往往达不到要求，为了提高控制精度，必须重视遥控的工作细节。

按下启动按钮（STF或STR）后，以启动频率P13、加速时间P7、加减速基准频率P20为加速度加速到下限频率；在速度平稳后，按下加速按钮RH，以同样的加速度提高频率、最大速度限制与上线频率P1；松开RH，使速度稳定，按下减速按钮RM，以减速时间P8、加减速基准频率P20为加速度减速；松开启动按钮，因为P59=3，自带清除功能，下次启动的频率仍为P2，即上次遥控设定的频率（下限频率）。

加速时间P7的计算式为

P7=P20÷(设定的目标频率-P13)×停止到目标频率的时间 （1）

减速时间P8的计算式为

P8=P20÷(运行的最大频率-P10)×最大频率到停止的时间 （2）

式中：P10是直流制动动作频率。在该最简自动调速方案中，需要根据实际情况调试的参数有上限频率P1、下限频率P2、加速时间P7、减速时间P8、直流制动动作频率P10、启动频率P13、加减速基准频率P20。

在文章的方案中，为了避免增加读取编码器的外设，没有采用编码器，而是使用了结构较为简单的速度继电器，因此方案中的调测任务主要是对速度继电器的反复调试。文章中的变频器最简自动调速方案可以运用在调速范围较大的场合。由于速度继电器主要通过调整弹簧的拉力大小来控制相应的旋转速度，控制比较粗糙，如果条件允许，建议使用编码器。

5 结束语

变频器的使用具备硬件接线简单、可实现功能（变向、变速、变转矩等）多的特点，而且其参数虽有千余条，但是只要调对主要参数（其余参数采用初始值），就能用于精度要求不高的场合。在文章提出的变频器最简自动调速方案中，只要调节1个参数（P59），使变频器状态切换到“EXT”，就可以完成变频器的调速。对于专业技术和专业设备的推广，必要的步骤是让其流行，达到大众化，然后才是专业化。在这期间，学校是重要的媒介，专业教师是重要的推广人，怎样把专业知识“化整为零”，让学习者快捷、轻松地学以致用，是一个值得研究的课题。