第十一章 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

1、第十一章第十一章 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用 11.1 變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用概況應(yīng)用概況1、變頻調(diào)速技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用 2、在有色冶金行業(yè)中的應(yīng)用3、變頻調(diào)速技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用 4、變頻調(diào)速技術(shù)在化纖、紡織、印染行業(yè)中的應(yīng)用 5、變頻調(diào)速技術(shù)在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用 6、變頻調(diào)速技術(shù)在造紙行業(yè)中的應(yīng)用7、變頻調(diào)速技術(shù)在煙草行業(yè)中的應(yīng)用8、變頻調(diào)速技術(shù)在供水行業(yè)中的應(yīng)用9、變頻調(diào)速技術(shù)在食品飲料、包裝行業(yè)中的應(yīng)用10、變頻調(diào)速技術(shù)在建材、陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用11、變頻調(diào)速技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 12、變頻調(diào)速技術(shù)在軌道動力機(jī)車中的應(yīng)用 11.2 現(xiàn)代變

2、頻器的運行功能現(xiàn)代變頻器的運行功能11.2.1 變頻器的頻率給定方法變頻器的頻率給定方法1.面板給定面板給定面板給定是利用鍵盤上的數(shù)字增加和減少鍵配合顯示來進(jìn)行頻率的數(shù)字量給定和調(diào)整。2.預(yù)置給定預(yù)置給定起動前，通過程序預(yù)置的方法預(yù)置給定頻率；起動時，按運行RUN鍵（或正轉(zhuǎn)FWD鍵或反轉(zhuǎn)REV鍵），變頻器將自動升速至預(yù)置頻率。3.外接給定外接給定從控制接線端上引入外部電壓或電流信號進(jìn)行頻率設(shè)定，常用于遠(yuǎn)程控制。 11.2.2 與頻率有關(guān)的變頻器功能與頻率有關(guān)的變頻器功能1.最高頻率最高頻率根據(jù)變頻器的工作需要設(shè)置的最高工作頻率。2.基本頻率基本頻率變頻器調(diào)節(jié)頻率時用做基準(zhǔn)的頻率。通常取電動機(jī)的

3、額定頻率。3.上限頻率與下限頻率上限頻率與下限頻率根據(jù)具體的拖動系統(tǒng)要求，可為變頻器設(shè)入上限工作頻率和下限工作頻率。 4.回避頻率回避頻率為了避免在某些轉(zhuǎn)速下機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生共振，必須使變頻器“回避”掉可能引起的共振頻率，稱為回避頻率。5.點動頻率點動頻率6. 載波頻率載波頻率11.2.3 變頻器的升速和起動功能變頻器的升速和起動功能1.升速時間設(shè)定對拖動系統(tǒng)來講，升速時間長一點可以減少起動電流，減少機(jī)械沖擊，但過長又浪費時間，慣性大的系統(tǒng)難以加速，起動時間設(shè)置應(yīng)長一些 。2.升速方式選擇由于負(fù)載性質(zhì)的不同，變頻器為用戶提供的加速方式主要有3種圖11-1 變頻器的升速方式(a)線形和S形；(b)半

4、S形3.與起動有關(guān)的其他功能1）起動頻率。2）起動前的直流制動功能。3）起動鎖定功能。4）暫停升速功能。 11.2.4 變頻器的降速和制動功能變頻器的降速和制動功能1.降速時間與降速方式設(shè)定降速時間時要考慮的主要因素是拖動系統(tǒng)的慣性。慣性越大，則設(shè)定降速時間應(yīng)越長，此外還應(yīng)考慮系統(tǒng)能承受的沖擊。降速方式和升速方式相同，有線性、S型和半S型幾種降速方式可供選擇。2.直流制動功能直流制動功能是當(dāng)頻率下降到一定程度時，向電動機(jī)繞組通入直流電從而迫使交流電動機(jī)迅速停車。該功能需要設(shè)定的3個參數(shù)是：直流制動電壓、直流制動時間和直流制動起始頻率。3.外接制動電阻和制動單元此制動電阻即為直流側(cè)泵升電壓限制回

5、路中的耗能電阻。在小容量變頻器中，一般都接有內(nèi)接制動電阻和制動單元；在較大容量的變頻器中，把外接制動電阻和制動單元作為選配件，需另外購買，而變頻器的直流側(cè)留有接線端子。11.2.5 變頻器的變頻器的U/f控制功能控制功能圖11-2 單一U/f補(bǔ)償設(shè)定線圖11-3 分段U/f補(bǔ)償設(shè)定線11.2.6 變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、矢量控變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、矢量控制、節(jié)能運行功能制、節(jié)能運行功能1.轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)差補(bǔ)償是變頻器根據(jù)負(fù)載電流的增加自動適當(dāng)提高變頻器的輸出頻率，以補(bǔ)償由于負(fù)載增加而引起的轉(zhuǎn)速降落，提高機(jī)械特性硬度。實際應(yīng)用中，用戶只需設(shè)入在額定負(fù)載時的補(bǔ)償量即可。2.矢量控制功能不少新系列的變頻器在不

6、增加售價的情況下都配上了矢量控制功能。其設(shè)定方法十分簡單，有的只須選擇“用”或者“不用”，有的則需設(shè)入電動機(jī)的容量和極數(shù)。也有的還須設(shè)定“有反饋”或“無反饋”。 11.2.6 變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、矢量控變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、矢量控制、節(jié)能運行功能制、節(jié)能運行功能3.節(jié)能運行功能有的變頻器設(shè)置了節(jié)能運行方式，例如：1）輕載時自動降低轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)臋n次；2）由用戶設(shè)入一個“節(jié)能增益”值，輕載時在設(shè)定的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償線的基礎(chǔ)上，按節(jié)能增益值降低電壓。還有的變頻器設(shè)置了更高級的節(jié)能運行功能。變頻器運行中能夠自動搜索最佳工作點，使電動機(jī)總是在最佳工作點上進(jìn)行節(jié)能運行。11.2.6 變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、矢量控變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)

7、償、矢量控制、節(jié)能運行功能制、節(jié)能運行功能11.2.7 變頻器的往復(fù)變速功能和閉變頻器的往復(fù)變速功能和閉環(huán)控制功能環(huán)控制功能1.往復(fù)變速功能圖11-4 變頻器的往復(fù)變速運動主要設(shè)置如下6個參數(shù)：頻率變化幅度A；幅值跳變量D；升速時間B；降速時間C；基頻上偏置X；基頻下偏置Y。 2.閉環(huán)控制功能在 一些動態(tài)性能和控制精度要求不高的系統(tǒng)中，只要從輔助信號輸入端引入反饋，就可以構(gòu)成簡單閉環(huán)系統(tǒng)。其缺點是： 1）輸出值與給定值 有偏差； 2）反饋太弱時，動態(tài)過程太慢，太強(qiáng)時則可能引起輸出振蕩。11.2.7 變頻器的往復(fù)變速功能和閉變頻器的往復(fù)變速功能和閉環(huán)控制功能環(huán)控制功能11.2.8 外接控制功能和

8、通信功能外接控制功能和通信功能1.變頻器的輸入控制端子及其功能圖11-5 變頻器的常用外接控制器11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能1.過電流保護(hù)功能在電動機(jī)堵轉(zhuǎn)、輸出側(cè)短路、直流側(cè)短路、升速或降速過快等情況下，變頻器均會過電流。最大電流限定值由用戶設(shè)定，當(dāng)運行中發(fā)生過電流時，變頻器會自動降頻運行。如升速（降速）過程中出現(xiàn)發(fā)生過電流，變頻器會暫停變速，加長過渡過程，具有很強(qiáng)的過電流自調(diào)整功能。2.過載保護(hù)功能變頻器具有準(zhǔn)確檢測電流瞬時值的能力，因此，內(nèi)部程序可以進(jìn)行準(zhǔn)確的過載溫升反時限發(fā)熱曲線計算，實現(xiàn)類似于熱繼電器的過載保護(hù)功能。3.過電壓保護(hù)功能變頻器的電源電壓要求不超過

9、額定輸入電壓的10%。除電源過電壓外，變頻器一般有兩種過電壓：一是泵升電壓；二是換相感應(yīng)過電壓。最高泵升電壓也由用戶設(shè)定，如升降速中出現(xiàn)過電壓，則變頻器將暫停升降速，以進(jìn)行過電壓保護(hù)。對換相感應(yīng)過電壓，則由壓敏電阻、阻容吸收電路來保護(hù)。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能4.其他保護(hù)功能除了過電流、過電壓、過載等保護(hù)外，變頻器還設(shè)置有：風(fēng)扇運轉(zhuǎn)保護(hù)（風(fēng)扇不轉(zhuǎn)時停掉變頻器）；逆變模塊散熱板的過熱保護(hù)；制動電阻過熱保護(hù)；負(fù)載三相不對稱保護(hù)；變頻器內(nèi)部出錯保護(hù)；瞬時停電保護(hù)（停電時間較短可恢復(fù)再起動）等功能。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能5.故障自處理功能變

10、頻器對一定范圍內(nèi)的故障，可以既不報警也不跳閘，先進(jìn)行自行處理解決，如果自處理不能抑制故障或出現(xiàn)不能自處理的故障（如緊急停車、外部輸入故障），才會跳閘停機(jī)并進(jìn)行故障顯示。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能6. .變頻器的顯示功能變頻器的顯示功能變頻器一般配置發(fā)光二極管顯示和液晶顯示屏顯示，主要顯示項目有：當(dāng)前運行狀態(tài)顯示；運行數(shù)據(jù)顯示；預(yù)置顯示；輸入/輸出狀態(tài)顯示；模擬輸出數(shù)據(jù)顯示；故障原因及數(shù)據(jù)顯示。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能11.4 變頻調(diào)速的運行特點變頻調(diào)速的運行特點 （一）起動特點1. 軟起動功能2. 變頻器本身具備很強(qiáng)的保護(hù)功能和控制功能

11、 通過變頻器的設(shè)定，可以方便地確定保護(hù)參數(shù)和控制要求，目前廣泛適用的變頻器屬于交-直-交方式，矢量控制，是一種能夠適用于各類負(fù)載的變頻器；有的變頻器還帶有PID調(diào)節(jié)功能和部分可變成功能，大大方便了用戶的使用，并且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，性價比更能為用戶所接受。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能3. 瞬停再起動控制 當(dāng)電網(wǎng)瞬時停電時，電動機(jī)自由減速運行；當(dāng)電網(wǎng)重新上電時，電動機(jī)仍然運轉(zhuǎn)。此時變頻器在線檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)速，并輸出與該轉(zhuǎn)速一致的交流電壓，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到設(shè)定數(shù)值，提高系統(tǒng)的可靠性。 11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能3. 瞬停再起動控制 自動再啟

12、動的控制特性如圖所示。由于這種控制變頻器的輸出頻率與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一致，從而使電機(jī)能自動、平滑地恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)。具體的要求如下： （1）電源復(fù)電后，自動給出再啟動信號，調(diào)整變頻器到初期狀態(tài)。 （2）根據(jù)自由停車電動機(jī)的殘留電壓推算電動機(jī)的角頻率，使變頻器的輸出頻率跟蹤它。 （3）當(dāng)電動機(jī)的殘留電壓經(jīng)過數(shù)秒衰減后，再慢慢升高變頻器的輸出電壓，使電動機(jī)接入變頻器。11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能3. 瞬停再起動控制11.2.9 變頻器保護(hù)、顯示功能變頻器保護(hù)、顯示功能（二）應(yīng)用方式1. 獨立單機(jī) 有手動或自動兩種控制方式。所謂手動控制，就是把變頻器簡單地接在開關(guān)柜和電

13、動機(jī)之間，使用外接電位器或控制臺調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速。自動控制通過傳感元件將信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后自動跟蹤某一頻率。右圖為水泵自動變頻的例子。2. 直合旁路要使變頻器發(fā)生故障時不影響系統(tǒng)的運行，可在獨立單機(jī)基礎(chǔ)上加一條帶軟啟動器的直合旁路，對小負(fù)荷也可不用軟啟動器。（二）應(yīng)用方式3. 并聯(lián)多機(jī) 變頻器可以控制多臺電動機(jī)的并聯(lián)運行，如圖所示，他們是同步改變速度的，不必有相同的容量或極數(shù)，變頻器的額定電流應(yīng)大于所帶電動機(jī)滿負(fù)荷電流之和。（二）應(yīng)用方式4. 多機(jī)循環(huán)軟起動 一臺變頻器與數(shù)臺泵或風(fēng)機(jī)一起使用的典型例子是恒壓變量供水系統(tǒng)。當(dāng)一臺泵的流量不夠時，從變頻狀態(tài)到工頻狀態(tài)，再軟啟動另一臺運行在變頻狀態(tài)，直到達(dá)到流量要求。（二）應(yīng)用方式（三）變頻器容量的選擇原則所選變頻器的額定輸出電流必須大于必須大于電動機(jī)的額定電流額定電流。同樣，對于電動機(jī)來說，不是看其容量的值，而是用其額定電流與變頻器的額定輸出電流進(jìn)行比較。選擇變頻器容量時，除了要考慮變頻器和電動機(jī)的特性外，還必須考慮負(fù)載的性質(zhì)和起動要求。 1. 變頻器容量必須大于負(fù)載所要求的輸出功率，即2. 變頻器容量不能低于電動機(jī)容量，即3. 變頻器電流I0應(yīng)大于電動機(jī)額定電流，即起動時，變頻器容量應(yīng)滿足下式：0PcosDkP0P3310MMkU I0IMkI0P297