變頻器第二章《變頻器基本功能》課件

變頻器應(yīng)用、維護與維修1第二章：變頻器基本功能2.1通用變頻器基本功能介紹2.1.1頻率控制功能設(shè)置或改變變頻器的運行頻率，有四種頻率控制方式：1．由操作面板上的功能鍵控制頻率2．通過功能參數(shù)碼預(yù)置頻率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（模擬電壓、模擬電流）接點控制端子控制（頻率上升、下降端子）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。5.由上位機通過數(shù)據(jù)線控制第二章：變頻器基本功能6.變頻器頻率控制框圖應(yīng)用哪個量控制頻率，要通過功能預(yù)置。第二章：變頻器基本功能3.上限頻率fH和下限頻率fL電動機在有些場合應(yīng)用時，其轉(zhuǎn)速應(yīng)該限制在一定的范圍內(nèi)，超出此范圍會造成事故或損失。上限頻率fH：允許變頻器輸出的最高頻率。下限頻率fL：允許變頻器輸出的最低頻率。設(shè)置fH、fL后變頻器的輸入信號與輸出頻率之間的關(guān)系如右圖。第二章：變頻器基本功能2.1.3加速時間和減速時間變頻器驅(qū)動的電動機采用低頻起動，為了保證電動機正常起動而又不過流，變頻器必須設(shè)定加速時間。電動機減速時間與其拖動的負載有關(guān)，有些負載對減速時間有嚴格要求（舉例：水泵），變頻器須設(shè)定減速時間。1．加速時間和減速時間的理論定義(兩種定義方法)其一：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從基本頻率

下降至0所需要的時間，稱為減速時間（見右圖）。第二章：變頻器基本功能其二：變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時間，稱為減速時間（見下圖）。第二章：變頻器基本功能3．加速時間設(shè)定的原則及方法加速時間設(shè)定原則：兼顧起動電流和起動時間，一般情況下負載重時加速時間長，負載輕時加速時間短。加速時間設(shè)置方法：用試驗的方法，使加速時間由長而短，一般使起動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選擇最佳加速時間的功能。第二章：變頻器基本功能2.1.4加速曲線和減速曲線1．加速曲線(1)線性上升方式頻率隨時間呈正比的上升，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、制動平穩(wěn)，適用于傳送帶、電梯等對起動有特殊要求的場合。(3)半S型上升方式正半S型上升方式（圖①）：適用于大慣性負載。反半S型上升方式（圖②）：適用于泵類和風(fēng)機類負載。第二章：變頻器基本功能3．組合曲線的設(shè)置根據(jù)不同的機型可分為三種情況：(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)置時間的長短。第二章：變頻器基本功能應(yīng)用案例：有一軸流鼓風(fēng)機，原來由三相異步電動機恒速驅(qū)動，后來為了節(jié)能，由變頻器調(diào)速控制。變頻器在調(diào)速運行中，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機的聲音不對，有共振現(xiàn)象。后停機檢查，沒發(fā)現(xiàn)安裝及部件有松動現(xiàn)象。啟動變頻器，將頻率控制電位器控制電壓逐漸加大，觀察風(fēng)機的反應(yīng)。當(dāng)變頻器的頻率調(diào)到40Hz左右，風(fēng)機發(fā)抖，即風(fēng)機在40Hz產(chǎn)生了共振。利用變頻器的回避頻率功能，將39～41Hz頻率回避掉，風(fēng)機工作正常。第二章：變頻器基本功能2.1.5段速頻率設(shè)置功能1．段速控制功能有些設(shè)備要求不同時間段對應(yīng)的輸出頻率不同，即有多個速度段。段速控制是通用變頻器的基本功能。（舉例說明，見圖）。第二章：變頻器基本功能2．段速功能的設(shè)置與執(zhí)行段速功能的設(shè)置有兩種方法：⑴按程序運行是通過向變頻器預(yù)置編制好的程序，讓變頻器按編制的程序運行。設(shè)置和執(zhí)行步驟為：設(shè)置段速頻率→設(shè)置段速時間→設(shè)置加速時間→設(shè)置減速時間→設(shè)置運轉(zhuǎn)方向→設(shè)置段速程序運行模式（按運行鍵啟動運行）第二章：變頻器基本功能2）由外端子控制段速運行變頻器的輸出轉(zhuǎn)速和運行時間由外端子控制。主要問題是將控制端子轉(zhuǎn)換為分檔控制，才能適應(yīng)工程的應(yīng)用。第二章：變頻器基本功能2.1.6頻率增益和頻率偏置功能1．頻率增益頻率增益:輸出頻率與輸入模擬控制信號的比率，即f/X。輸入模擬控制信號是指由模擬控制端子輸入的電壓（0~5V，0~10V）或電流（4~20mA）控制信號。

設(shè)置頻率增益的目的是控制多臺電動機按比例運行或同速運行。1）使在相同的輸入信號作用下，各個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行。2）設(shè)置相同的頻率增益，使多臺電動機同速運行。第二章：變頻器基本功能2.1.7載波頻率設(shè)置1．載波頻率范圍為1~15kHz，可以在一定的范圍內(nèi)進行調(diào)整?！镒冾l器在出廠時都設(shè)置了一個較佳的頻率，沒有必要時不要調(diào)整。2．載波頻率過高和過低的危害★載波頻率過低，會增大諧波分量，加大電動機噪聲（電動機有刺耳噪聲）；★載波頻率過高，功率模塊的功率損耗增大，輸出電壓的變化率增大，對電動機絕緣影響較大。高頻段載波頻率高，開關(guān)器件工作頻率會升高。輻射干擾增強。3.載波頻率的選擇原則：★電動機功率越大，載波頻率越低；★變頻器到電動機的導(dǎo)線越長，載波頻率越低；★電動機噪聲或振動較大時要考慮載波頻率的影響。第二章：變頻器基本功能2.1.8U/f控制曲線選擇U/f控制方式是指在變頻調(diào)速過程中為了保持主磁通的恒定，而使U/f=常數(shù)的控制方式。每種變頻器內(nèi)均有數(shù)條U/f曲線可供選擇，有些曲線由數(shù)段組成，每段U/f值有差異。要強調(diào)的是：如果沒有特殊需要fb要選擇50Hz。第二章：變頻器基本功能2．在額定電壓和基本頻率下分段補償，起動過程中分段補償，有正補償、負補償兩種。正補償：補償曲線在標準U/f曲線的上方，適用于高轉(zhuǎn)矩起動運行的場合。負補償：補償曲線在標準U/f曲線的下方，適用于低轉(zhuǎn)矩起動運行的場合。第二章：變頻器基本功能3．平方率補償補償曲線為拋物線，是根據(jù)風(fēng)機和泵類的負載特性設(shè)置的。因此多用于風(fēng)機和泵類負載的補償，達到節(jié)能運行的目的。使用時通過步進的方法設(shè)置。第二章：變頻器基本功能檢查設(shè)定參數(shù)，變頻器轉(zhuǎn)矩提升保持為出廠設(shè)定值0.1，0.1是轉(zhuǎn)矩提升功能設(shè)置為強減轉(zhuǎn)矩特性。由于該系統(tǒng)工藝流程影響，出口存有初始壓力，致使料漿泵啟動力矩增大，造成電動機啟動失敗。該變頻器具有轉(zhuǎn)矩自動提升功能，它根據(jù)變頻器的實際輸出轉(zhuǎn)矩，自動提升補償，故將轉(zhuǎn)矩提升碼改為0.0，選擇了自動轉(zhuǎn)矩提升模式，電動機正常啟動。第二章：變頻器基本功能

工程實例2

案例現(xiàn)象：某水泥回轉(zhuǎn)窯配用電機為Y315L2—8、110kW，選用美國A-B公司1336s-B250HP變頻器驅(qū)動。試車時，水泥回轉(zhuǎn)窯起動正常，但下料后停止再起動時，頻率約在10Hz左右總是因電動機堵轉(zhuǎn)造成變頻器過電流保護動作，最大電流高達530A（電流有誤）。分析其原因是水泥回轉(zhuǎn)窯帶物料起動時因物料堆積角大，起動時造成負載偏心，增大了回轉(zhuǎn)窯的起動阻轉(zhuǎn)矩使起動失敗。第二章：變頻器基本功能參數(shù)調(diào)試：調(diào)整變頻器壓頻比U／f為37Hz時輸出額定電壓，起動成功。但完成起動后變頻器進入恒功率運行，因電動機磁通過大導(dǎo)致電動機鐵芯飽和發(fā)熱，20Hz時電流高達380A，無功電流約占80％（因電流過大發(fā)現(xiàn)了問題）。（對轉(zhuǎn)矩提升的概念不清，改變該參數(shù)是錯誤的，因為該參數(shù)提升高頻段轉(zhuǎn)矩，見圖）第二章：變頻器基本功能2.1.10矢量控制功能變頻器矢量控制功能只設(shè)置“用”或“不用”即可。設(shè)置矢量控制功能時應(yīng)符合以下條件：(1)變頻器只能連接一臺電動機；(2)電動機應(yīng)使用變頻器廠家的原配電動機，若不是原配電動機，應(yīng)先進行自整定操作（自整定操作必須在空載狀態(tài)下進行）；(3)所配備電動機的容量比應(yīng)配備電動機的容量最多小一個等級；(4)變頻器與電動機之間的電纜長度應(yīng)不大于50m。(5)變頻器與電動機之間接有電抗器時，應(yīng)使用變頻器的自整定功能改寫數(shù)據(jù)。第二章：變頻器基本功能工程應(yīng)用案例：TD3100變頻器閉環(huán)電流異常1.問題描述：愛默生TD3100變頻器驅(qū)動一個電梯曳引機負載,電動機功率為7.5kW,額定電壓為380V,額定電流為15.4A,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,額定頻率為50Hz。變頻器在開環(huán)方式下運行正常,閉環(huán)矢量運行電流異常偏大;在接入編碼器后,用戶測量PG電壓為6Ⅴ（正常值為12V），懷疑是PG編碼器或者接口板故障。第二章：變頻器基本功能接線圖：第二章：變頻器基本功能編碼器接線第二章：變頻器基本功能2.問題處理：在接入編碼器后，用戶測量PG電壓為6V，懷疑是編碼器故障引起接口板被燒。因此，首先檢查接口板，檢查電壓和輸入阻抗均正常。經(jīng)事后檢查，原來是用戶萬用表有問題，誤認為接口板被燒。據(jù)用戶說，電動機已經(jīng)進行調(diào)諧，且變頻器顯示調(diào)諧結(jié)束。檢查電動機銘牌輸入正確，由于已經(jīng)連接電梯設(shè)備，暫未重新調(diào)諧。檢查F1.00(PG脈沖數(shù))輸入正確。檢查PG接線正確，布線較規(guī)范，PG連接良好。用示波器觀察PG脈沖，方波較好，幅值正常。再次懷疑調(diào)諧有誤，卸下負載后重新調(diào)諧，變頻器運行正常。第二章：變頻器基本功能變頻器開環(huán)運行正常，說明變頻器沒有問題。閉環(huán)運行電流異常主要有兩個原因:電動機調(diào)諧有誤和脈沖編碼器故障。檢查編碼器脈沖正常，重新進行電動機調(diào)諧后運行正常，說明還是用戶調(diào)諧有誤。在矢量控制運行時，必須先要進行電動機參數(shù)調(diào)諧，以獲得被控電動機的準確參數(shù)（自動調(diào)諧也稱為自學(xué)習(xí)功能）。在執(zhí)行自動調(diào)諧前，必須脫開電動機與機械負載的連接，使電動機處于完全空載狀態(tài)。如果不進行調(diào)諧或者調(diào)諧參數(shù)不準，就會出現(xiàn)一些意想不到的結(jié)果。第二章：變頻器基本功能2.1.11正反轉(zhuǎn)控制功能1．交流異步電動機的轉(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。第二章：變頻器基本功能2.1.12點動控制（寸動控制）1．點動控制點一下按鍵或按鈕，電動機運行一下的控制方式（機床對刀、起重設(shè)備等都要有此功能）。2．變頻點動和工頻點動的區(qū)別工頻點動是點動頻率為50Hz（沒辦法），而變頻點動的點動頻率是可設(shè)的。點動控制功能的設(shè)定：先設(shè)置點動頻率，再設(shè)置點動控制端子。當(dāng)點動控制端子閉合時點動功能有效。用正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)端子控制電動機的正反轉(zhuǎn)點動運行。每次點動時電動機都在設(shè)定的頻率下運行。第二章：變頻器基本功能2.1.13制動控制1.制動電阻制動

要求變頻器安裝制動單元和制動電阻。2.直流制動（能耗制動）要求：直流制動和制動電阻制動相配合，起始階段由制動電阻制動，當(dāng)頻率下降到一定時間時給定子加直流電流。變頻器需要預(yù)置的參數(shù)有：制動起始頻率fDB直流制動電壓UDB（加在定子上的電壓）。第二章：變頻器基本功能3.起動前制動：風(fēng)機類負載在起動前如果反方向轉(zhuǎn)動，可設(shè)置起動前制動，將定子通入短時間直流電流使其制動。案例1.石家莊某企業(yè)采用變頻器驅(qū)動并聯(lián)引風(fēng)機，發(fā)現(xiàn)最后起動的風(fēng)機有斷軸現(xiàn)象。其原因為先起風(fēng)機造成后起風(fēng)機風(fēng)葉反向，通電時轉(zhuǎn)軸受剪切力而剪斷。第二章：變頻器基本功能案例2.TD3100滿載時報過壓故障1.問題描述老系統(tǒng)改造項目,用TD3100-4T0150E變頻器驅(qū)動一臺15kW、原日本產(chǎn)繞線式電動機。電動機參數(shù)為：15kW,380V/33A,945r/min。變頻器曳引機速度為1m/s,編碼器為1024PPR,外接三菱PLC進行多段速選擇、開關(guān)門和其他安全控制。根據(jù)變頻器參數(shù)進行設(shè)置，在非滿載情況下，工作正常；當(dāng)做滿載測試時，電梯下行時變頻器一啟動就報E005（過壓）故障。第二章：變頻器基本功能2.問題處理查看歷史故障記錄,顯示母線電壓為直流782V,可以確認是過壓導(dǎo)致運行異?！，F(xiàn)場檢查制動電阻接線正確,懷疑制動電阻選擇不合適。據(jù)用戶反映：原先配的電阻為兩個42Ω/2kW并聯(lián)（并聯(lián)后21Ω/4KW）,由于現(xiàn)場工程師認為電阻太小,增大為8Ω/1.2kW四個（32Ω/4.8KW）。所以,改回原來的40Ω/2kW兩個并聯(lián),故障被消除。由于現(xiàn)場工程師將制動電阻的阻值增大，造成制動能力不足，使?jié)M載時過壓。第二章：變頻器基本功能電阻改回以后，發(fā)現(xiàn)電阻溫度較高，不能長期頻繁應(yīng)用，故再用兩個并聯(lián)的8Ω/1.2kW進行串聯(lián)（4+21=25Ω）。最后將負載加大120%額定負載,電梯運行正?！，F(xiàn)場工程師因為發(fā)現(xiàn)電阻發(fā)熱嚴重，才修改了電阻阻值，但工作沒有做徹底，沒有進行滿載實驗就交工，故出現(xiàn)了上述問題。第二章：變頻器基本功能2.1.14過載保護功能1．對變頻器自身的保護功能過流、過壓、過功率、斷電、其他故障等均可進行自動保護，并發(fā)出報警信號，甚至自動跳閘斷電。變頻器在出現(xiàn)過載及故障時，一方面由顯示屏發(fā)出文字報警信號，一方面由接點開關(guān)輸出報警信號；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．對電動機的保護功能(1)電子熱繼電器監(jiān)視變頻器的輸出電流，只能接一臺電動機。(2)應(yīng)用時：先設(shè)置功能是否有效，再設(shè)置具體參數(shù)。參數(shù)設(shè)置是動作電流與變頻器額定電流的百分比，動作電流要按電動機的額定電流進行設(shè)置。第二章：變頻器基本功能2.1.15瞬時停電再起動功能

瞬時停電再起動功能：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，還是自動重起?？筛鶕?jù)具體使用情況選擇“瞬時停電后不起動”或“瞬時停電后再起動”。(1)瞬時停電后不起動瞬時停電后繼續(xù)停止輸出，并發(fā)出報警信號。電源正常后，輸入復(fù)位信號才會重新起動第二章：變頻器基本功能(2)瞬時停電后再起動

瞬間停電又很快恢復(fù)供電后，變頻器自動重起。自動重起時的輸出頻率可根據(jù)不同的負載進行預(yù)置，大慣性負載，以原速重新起動；小慣性負載，以較低頻率重新起動。第二章：變頻器基本功能(3)瞬時停電后跟蹤再起動

瞬時停電后，變頻器輸出搜索信號，當(dāng)檢測到電動機的轉(zhuǎn)速后，變頻器以電動機的轉(zhuǎn)速輸出頻率，使電動機同速再起動。這是重起較好的一種方法。第二章：變頻器基本功能

應(yīng)用案例：有一企業(yè)，用變頻器改造了一臺關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備改造完后，經(jīng)過調(diào)試，運行良好。有一天，在廠內(nèi)一臺大型電動機起動時，變頻器跳閘停機。因此時變頻器無人看管，變頻器為何跳閘也不清楚。復(fù)位后重新起動，變頻器工作正常。幾天后，變頻器又出現(xiàn)跳閘，給生產(chǎn)造成了很大損失。因該企業(yè)初次使用變頻器，以為變頻器有了問題，請廠家技術(shù)員過來排除故障。廠家技術(shù)員根據(jù)操作人員的講述，調(diào)出了變頻器的瞬時停電再起動程序，發(fā)現(xiàn)該程序為出廠設(shè)置：“變頻器瞬時停電后不再啟動”。既將該程序修改為“瞬時停電后以較低頻率再起動”，以后再沒有發(fā)生瞬時停電跳閘現(xiàn)象。第二章：變頻器基本功能2.1.16PID控制功能1．PID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：線性比例放大器，放大倍數(shù)越大，調(diào)節(jié)靈敏度越高。比例調(diào)節(jié)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，取長補短就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。第二章：變頻器基本功能PID三條曲線比較第二章：變頻器基本功能2．PID控制是閉環(huán)過程控制。變頻器的PID功能一般內(nèi)置在變頻器中，使用時通過功能參數(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。第二章：變頻器基本功能3.PID控制需設(shè)置的物理量1）變頻器預(yù)置為PID運行2）預(yù)置比例運行增益P的參數(shù)值3）預(yù)置積分I的參數(shù)值4）預(yù)置微分D的參數(shù)值5）給定目標量：目標量就是需要控制的物理量（壓力、流量、速度等）折算到變頻器電壓控制端的電壓值。4.PID控制原來設(shè)置的加減速時間無效，由PID運算曲線取代。第二章：變頻器基本功能2.2變頻器的外端子2.2.1主電路的端子1．交流電源輸入端子R、S、T2．逆變輸出端子U、V、W連接交流電動機，因此處輸出的是與正弦交流電等效的高頻脈沖調(diào)制波，使用中需注意以下幾點：(1)變頻器的輸出端不能連接進相電容或電涌吸收器；(2)變頻器與電動機之間的連線不能很長，因?qū)Ь€的分布電容會產(chǎn)生高頻漏電流。一般3.7kW以下電動機，連線不超過50m；3.7kW以上電動機，連線不超過100m。(3)R、S、T和U、V、W端不能錯接，如果接錯，變頻器運行時會燒壞逆變管。第二章：變頻器基本功能3．直流電抗器和制動電阻連接端子P1、P+、DB、N-用于外接直流電抗器和制動電阻。電抗器不用P1、P+短路；制動電阻不用P+、DB開路。4．接地端子G接地線要粗而短，接點接觸良好。必要時采用專用接地線。接地端子作用：1）觸電保護2）電場屏蔽防干擾第二章：變頻器基本功能2.2.2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．接點輸入端子:包括獨立功能控制端子和多功能控制端子●獨立功能控制端子：主要有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動、運行停止、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。

第