變頻器功能課件

第二章

通用變頻器功能介紹

教學(xué)內(nèi)容§2-1變頻器頻率設(shè)置的方法§2-2與頻率有關(guān)量的功能及設(shè)置方法教學(xué)目的1．掌握變頻器控制運(yùn)行頻率的四種方法；2．深刻理解與頻率有關(guān)量的功能的含義，了解其功能設(shè)置方法；重點(diǎn)：運(yùn)行頻率的設(shè)置方法；難點(diǎn)：加速曲線、減速曲線的設(shè)置。復(fù)習(xí)提問1．變頻器主電路有哪幾部分組成，各部分有何功能？2．三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速各有什么要求？第一節(jié)

頻率控制功能控制變頻器輸出頻率有四種方法：1．由操作面板上的功能鍵控制頻率2．通過功能參數(shù)碼進(jìn)行預(yù)置3．由操作面板上的功能電位器控制頻率4．由外端子控制頻率

模擬量控制端子控制

模擬量控制

接點(diǎn)控制端子控制

數(shù)字量控制

選擇何種設(shè)置方法由變頻器的功能參數(shù)值決定。第二節(jié)

與頻率有關(guān)的功能設(shè)置與頻率有關(guān)的功能包括：極限頻率、加速時(shí)間、減速時(shí)間、加速曲線、減速曲線、回避頻率、段速頻率、頻率增益、頻率偏置等的設(shè)置。一、極限頻率極限頻率包括

1.

最高頻率fmax：變頻器允許輸出的最高頻率，一般為電動(dòng)機(jī)的額

定頻率；2．基本頻率fb：又稱基準(zhǔn)頻率或基底頻率，只有在

U/f模式下才設(shè)定。它是指當(dāng)輸出電壓U=UN時(shí)，f達(dá)到的值fN，一般為額定頻率。fmax、

fb與電壓U的關(guān)系如圖2-2：二、加速時(shí)間和減速時(shí)間1．加速時(shí)間和減速時(shí)間的理論定義(兩種定義方法)其一：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時(shí)間，稱為加速時(shí)間；變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時(shí)間，稱為減速時(shí)間。其二：變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時(shí)間，稱為加速時(shí)間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時(shí)間，稱為減速時(shí)間。2．變頻器的實(shí)際加減速時(shí)間一般小于等于理論設(shè)定的的加減速時(shí)間。

3．加速時(shí)間設(shè)定的原則及方法加速時(shí)間設(shè)定原則：兼顧起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間，一般情況下負(fù)載重時(shí)加速時(shí)間長，負(fù)載輕時(shí)加速時(shí)間短。加速時(shí)間設(shè)置方法：用試驗(yàn)的方法，使加速時(shí)間由長而短，一般使起動(dòng)過程中的電流不超過額定電流的1.1倍為宜。有些變頻器還有自動(dòng)選擇最佳加速時(shí)間的功能。4．減速時(shí)間設(shè)定的必要性及設(shè)置原則重負(fù)載制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電流大可能損壞電路，設(shè)置合適的減速時(shí)間，可減小制動(dòng)電流；水泵制動(dòng)時(shí)，快速停車會造成管道“空化”現(xiàn)象，損壞管道。減速時(shí)間的設(shè)定原則：兼顧制動(dòng)電流和制動(dòng)時(shí)間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。5．變頻器在不同的段速可設(shè)置不同的加減速時(shí)間。三、加速曲線和減速曲線1．加速曲線有三種加速曲線：(1)線性上升方式

頻率隨時(shí)間呈正比的上升，適用于一般要求的場合。(2)S型上升方式

先慢、中快、后慢，起動(dòng)、制動(dòng)平穩(wěn)，適用于傳送帶、電梯等對起動(dòng)有特殊要求的場合。(3)半S型上升方式

正(下)半S型上升方式：適用于大慣性負(fù)載。反(上)半S型上升方式：適用于泵類和風(fēng)機(jī)類負(fù)載。2．減速曲線與加速曲線類似3．組合曲線的設(shè)置根據(jù)不同的機(jī)型可分為三種情況：(1)

只能預(yù)置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能自由設(shè)置。(2)用戶可選擇不同加、減速時(shí)間的S區(qū)（如0.2S、0.5S、1S等）。(3)用戶可在一定的非線性區(qū)內(nèi)設(shè)置時(shí)間的長短。四、回避頻率（跳躍頻率、跳轉(zhuǎn)頻率）1.回避頻率的概念：變頻器跳過而不運(yùn)行的頻率，一般情況下一個(gè)系統(tǒng)可設(shè)三個(gè)以上。2．設(shè)置回避頻率的必要性：避免系統(tǒng)共振。

3．設(shè)置回避頻率的方法設(shè)定回避頻率的上端和下端頻率：如43Hz、39Hz，則回避39Hz~43Hz；設(shè)定回避頻率值和回避頻率的范圍：如41Hz、3Hz，則回避38Hz~44Hz；只設(shè)定回避頻率：回避頻率范圍由變頻器內(nèi)定。

⑵由外端子控制設(shè)置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置運(yùn)行控制模式→設(shè)置具體的控制端子→設(shè)置各段速頻率→用控制端子確定各段速運(yùn)行時(shí)間。六、頻率增益和頻率偏置功能1．頻率增益頻率增益指上限輸出頻率對應(yīng)的輸入電壓與最大外輸入模擬控制信號的比率，即f/X。外輸入模擬控制信號指由模擬控制端子輸入的信號，電壓0~5V，0~10V；電流4~20mA。設(shè)置頻率增益功能的目的：使在相同的輸入信號作用下，各個(gè)變頻器的輸出頻率不同，主要用于控制多臺變頻器的比例運(yùn)行。第三節(jié)U/f控制與轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制教學(xué)內(nèi)容§2-3U/f控制與轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制；§2-4矢量控制功能§2-5運(yùn)行控制與制動(dòng)功能；§2-6其他控制功能教學(xué)目的1．深刻理解轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、制動(dòng)功能、瞬停再起功能的意義及設(shè)置方法；2．了解變頻器矢量控制功能的實(shí)質(zhì)，掌握設(shè)置矢量控制功能應(yīng)符合的條件重點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、瞬停再起功能的意義；難點(diǎn)：矢量控制功能的實(shí)質(zhì)。復(fù)習(xí)提問1.

控制變頻器運(yùn)行頻率的方法有哪幾種？2.

加速曲線有幾種？各適用于什么樣的負(fù)載？3.設(shè)置回避頻率、頻率增益、頻率偏置各有何作用？常用的補(bǔ)償方法：1．在額定電壓和基本頻率下線性補(bǔ)償起動(dòng)電壓從0提升到最大值的20%，通過步進(jìn)的方法設(shè)置。2．在額定電壓和基本頻率下分段補(bǔ)償起動(dòng)過程中分段補(bǔ)償，有正補(bǔ)償、負(fù)補(bǔ)償兩種。正補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，適用于高轉(zhuǎn)矩起動(dòng)運(yùn)行的場合。負(fù)補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，適用于低轉(zhuǎn)矩起動(dòng)運(yùn)行的場合。使用時(shí)通過預(yù)置調(diào)用。3．平方率補(bǔ)償補(bǔ)償曲線為拋物線，低頻時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，高頻時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，多用于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的補(bǔ)償，達(dá)到節(jié)能

運(yùn)行的目的。通過步進(jìn)的方法設(shè)置。

三、電壓自動(dòng)調(diào)整功能（AVR）電壓自動(dòng)調(diào)整功能是指電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，為了保持電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不變而自動(dòng)調(diào)整變頻器輸出電壓和頻率的功能。此功能可根據(jù)需要設(shè)置為“有”或“無”。

四、節(jié)能運(yùn)行控制功能1．節(jié)能運(yùn)行控制功能是指變頻器將檢測到的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與變頻器中儲存的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行比較，從而自動(dòng)給出最佳工作電壓的過程。2．變頻器預(yù)置為節(jié)能運(yùn)行時(shí)，必須滿足的條件：(1)變頻器中已儲存有標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)，且配用的電動(dòng)機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)參數(shù)相吻合。若兩者相差較大，必須根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)的參數(shù)重新預(yù)置。(2)變頻器節(jié)能運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)性能較差，因此多用于轉(zhuǎn)矩較穩(wěn)定的負(fù)載中。(3)節(jié)能運(yùn)行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3.節(jié)能運(yùn)行的預(yù)置方法：“有”或“無”；有的還需預(yù)置搜索范圍、搜索周期、搜索電壓增量等參數(shù)。五、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能1．轉(zhuǎn)差補(bǔ)償：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加(降低)而下降(升高)時(shí)，變頻器的輸出頻率自動(dòng)升高(降低)，以補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程。

2．轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)哪康模禾岣唠妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度。3．轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定范圍一般為0～10Hz。第四節(jié)矢量控制功能矢量控制功能是變頻器的一種高性能的控制方式，其依據(jù)是直流電動(dòng)機(jī)控制理論。一、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式T=CTΦIa2．他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)

對于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)來說，式中的Φ、Ia為相互獨(dú)立的變量，分別由勵(lì)磁繞組、電樞繞組控制，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(調(diào)速)控制方便，調(diào)速動(dòng)、靜態(tài)特性好，精度高。3．他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的缺點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換向過程復(fù)雜，且電動(dòng)機(jī)的容量、最高轉(zhuǎn)速受到限制，換向器和電刷裝置的事故率較高，需要定期維護(hù)和更換，維護(hù)費(fèi)用高。二、變頻調(diào)速的矢量控制功能1．三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速矢量控制功能的實(shí)質(zhì)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式T=CTΦmI2cosφ2式中的Φm、I2、cosφ2都影響轉(zhuǎn)矩T，且Φm與I2都由定子電流控制，兩者既不正交也不獨(dú)立，電動(dòng)機(jī)難于直接實(shí)現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)矩(調(diào)速)控制。若將定子電流人為的分解為兩個(gè)相互垂直的矢量，并解釋為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)子電流，交流異步電動(dòng)機(jī)的控制就會變得很方便。因此，矢量控制實(shí)質(zhì)上就是將定子電流人為分解為兩個(gè)相互垂直的矢量，再用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的控制方式去控制交流異步電動(dòng)機(jī)。2．變頻調(diào)速矢量控制的大致過程通過變頻器內(nèi)部的檢測電流測出三相輸出電壓和電流值矢量，通過變換電路得到兩個(gè)相互垂直的電流信號，再用這兩個(gè)信號通過運(yùn)算調(diào)節(jié)器控制逆變電路的輸出。整個(gè)過程全部在變頻器內(nèi)完成，工程上稱為無PG反饋的矢量變頻器。

第五節(jié)運(yùn)行控制與制動(dòng)功能一、正反轉(zhuǎn)控制功能1．交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與交流電的相序有關(guān)，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制只是相對而言。2．正反轉(zhuǎn)控制方法：由操作面板上的正轉(zhuǎn)鍵(FWD)、反轉(zhuǎn)鍵(REV)控制；或由外端子FWD端子、REV端子與COM端子的閉合控制。二、點(diǎn)動(dòng)控制（寸動(dòng)控制）1．點(diǎn)動(dòng)控制點(diǎn)一下按鍵或按鈕，電動(dòng)機(jī)在某一頻率下運(yùn)行的控制方式。2．點(diǎn)動(dòng)控制功能的設(shè)定先設(shè)置點(diǎn)動(dòng)頻率，每次點(diǎn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)都在這個(gè)頻率下運(yùn)行。三、制動(dòng)控制1．制動(dòng)控制功能用于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中迅速停止或準(zhǔn)確定位。2．制動(dòng)控制功能分類起動(dòng)后發(fā)電制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)工作結(jié)束后的制動(dòng)，一般采用直流制動(dòng)。需設(shè)置制動(dòng)頻率、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)力等起動(dòng)前制動(dòng)：在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速不為零的情況下對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行的制動(dòng)，制動(dòng)后才能再起動(dòng)。一般采用直流制動(dòng)，需設(shè)置直流制動(dòng)及制動(dòng)時(shí)間。第六節(jié)其他控制功能一、過載保護(hù)功能1．對變頻器自身的保護(hù)功能過流、過壓、過功率、斷電、其他故障等均可進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，并發(fā)出報(bào)警信號，甚至自動(dòng)跳閘斷電。變頻器在出現(xiàn)過載及故障時(shí)，一方面由顯示屏發(fā)出文字報(bào)警信號，一方面由接點(diǎn)開關(guān)輸出報(bào)警信號；當(dāng)故障排除后，要由專用的復(fù)位控制指令復(fù)位，變頻器方可重新工作。2．對電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能(1)電子熱繼電器監(jiān)視變頻器的輸出電流，只能接一臺電動(dòng)機(jī)。(2)應(yīng)用時(shí)可以設(shè)置功能是否有效，再設(shè)置具體參數(shù)。二、瞬時(shí)停電再起動(dòng)功能瞬時(shí)停電再起動(dòng)功能是指電源瞬間停電又很快恢復(fù)供電的情況下，變頻器是繼續(xù)停止輸出，還是自動(dòng)重起。(1)瞬時(shí)停電后不起動(dòng)瞬時(shí)停電后繼續(xù)停止輸出，并發(fā)出報(bào)警信號。電源正常輸入復(fù)位信號才會重新起動(dòng)。(2)瞬時(shí)停電后再起動(dòng)瞬間停電又很快恢復(fù)供電后，變頻器自動(dòng)重起。第七節(jié)

變頻器的閉環(huán)運(yùn)行閉環(huán)運(yùn)行：在變頻器控制的拖動(dòng)系統(tǒng)中引入負(fù)反饋，以進(jìn)行自動(dòng)控制提高傳動(dòng)精度。反饋器件：主要有PG編碼器(實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋)、壓力傳感器、速度傳感器等。一、采用光電編碼器組成的閉環(huán)系統(tǒng)1．光電編碼器光電編碼器又稱光電碼盤，簡稱PG。2．各種控制方式的變頻器控制系統(tǒng)的比較U/f控制方式：速度控制精度較低，速度控制范圍較小，價(jià)格低，適用于一般的調(diào)速場合。矢量控制方式：速度控制精度較高，速度控制范圍較大，價(jià)格稍高，適用于轉(zhuǎn)速控制精度要求較高的場合。帶PG反饋的U/f控制方式：速度控制精度很高，速度控制范圍較小價(jià)格較高。帶PG反饋的矢量控制方式：速度控制精度很高，速度控制范圍很大，價(jià)格最高。二、采用傳感器的PID閉環(huán)系統(tǒng)1．PIDPID是比例(P)、積分(I)、微分(D)調(diào)節(jié)器的總稱。比例調(diào)節(jié)器：指同相比例放大器或反相比例放大器，其調(diào)節(jié)速度快、線性好，但存在靜差。積分調(diào)節(jié)器：無靜差，但反饋滯后。微分調(diào)節(jié)器：反應(yīng)速度快。三者結(jié)合，取長補(bǔ)短就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。2．采用PID實(shí)現(xiàn)反饋的變頻器控制系統(tǒng)變頻器的PID功能一般內(nèi)置在變頻器中，使用時(shí)通過功能參數(shù)預(yù)置。PID的輸入信號一般由壓力傳感器、速度傳感器、流量傳感器等反饋獲取.PID的輸出信號應(yīng)接在變頻器的輸入模擬控制端子上。所控制的物理量由

傳感器的種類決定。

二、輸入控制端子1．模擬量輸入端子由電位器控制或接PID反饋信號或接其它檢測反饋信號。2．接點(diǎn)輸入端子包括獨(dú)立功能控制端子和多功能控制端子獨(dú)立功能控制端子：主要有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、運(yùn)行停止、復(fù)位等端子，其功能固定。其控制方式有兩種，開關(guān)控制和脈沖控制。多功能控制端子：一般有3~5個(gè)，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同功能：⑴多段速控制端子：通過功能參數(shù)預(yù)置，用端子狀態(tài)的的不同組合來控制不同段速的運(yùn)行。例：若設(shè)置觸點(diǎn)為動(dòng)合有效，端子與公共端閉合為1態(tài)，斷開為0態(tài)，則段速3端子、段速2端子、段速1端子的組合狀態(tài)為001時(shí)，變頻器在段速1運(yùn)行；組合狀態(tài)為010時(shí)，變頻器在段速2運(yùn)行；組合狀態(tài)為011時(shí)，變頻器在段速3運(yùn)行；以此類推。

⑵空轉(zhuǎn)控制端子：通過