全書教學課件：變頻器應用技術(shù)

1、1變頻器應用技術(shù) AC Inverter Application Technology2入門篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識 交流電機的調(diào)速方式 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流異步電機的調(diào)速原理 變頻器的分類與特點 3入門篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識 交流電機的調(diào)速方式 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流異步電機的調(diào)速原理 變頻器的分類與特點 4異步電機和同步電機的概念 1. 異步電機 三相異步電機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電機的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電機定子中的三個繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當在定子繞組中通入三

2、相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其產(chǎn)生的過程如圖所示。圖中分四個時刻來描述旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生過程。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n=60f/P5異步電機和同步電機的概念 1. 異步電機6異步電機和同步電機的概念 2. 同步電機7交流電機的調(diào)速 1.交流電機的調(diào)速 基于節(jié)能角度，通常把交流調(diào)速分為高效調(diào)速和低效調(diào)速。高效調(diào)速指基本上不增加轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式，在調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)差率基本不變，不增加轉(zhuǎn)差損失，或?qū)⑥D(zhuǎn)差功率以電能形式回饋電網(wǎng)或以機械能形式回饋機軸；低效調(diào)速則存在附加轉(zhuǎn)差損失，在相同調(diào)速工況下其節(jié)能效果低于不

3、存在轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式。8交流電機的調(diào)速分類情況 9交流電機的調(diào)速異步電機的變極調(diào)速 10交流電機的調(diào)速電磁調(diào)速 電磁調(diào)速技術(shù)是通過電磁調(diào)速電機實現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)。電磁調(diào)速電機(又稱滑差電機)由三相異步電機、電磁轉(zhuǎn)差離合器和測速發(fā)電機組成，三相異步電機作為原動機工作。該技術(shù)是傳統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)之一，適用于容量在0.55630kW范圍內(nèi)的風機、水泵或壓縮機。 11交流電機的調(diào)速電磁調(diào)速 12交流電機的調(diào)速串級調(diào)速串級調(diào)速的典型調(diào)速系統(tǒng)有兩種：一種是電氣串級調(diào)速系統(tǒng)，另一種是電機串級調(diào)速系統(tǒng)。電氣串級調(diào)速電路是由異步機轉(zhuǎn)子一側(cè)的整流器和電網(wǎng)一側(cè)的晶閘管逆變器組成。用改變逆變器的逆變角來調(diào)節(jié)異步機轉(zhuǎn)速，

4、將整流后的直流通過逆變器變換成具有電網(wǎng)頻率的交流，將轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)。電機串級調(diào)速電路是把轉(zhuǎn)子整流后的直流作為電源接到一臺直流電機的電樞兩端，用調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)節(jié)異步機轉(zhuǎn)速，直流機與異步機同軸相接，將轉(zhuǎn)差功率變?yōu)橹绷髌鞯妮斎牍β逝c異步機一起拖動負載，使轉(zhuǎn)差功率回饋機軸。電機串級調(diào)速的調(diào)速范圍不大，又增加了一臺直流電機，使系統(tǒng)復雜化，應用不多。電氣串級調(diào)速系統(tǒng)比較簡單，控制方便，應用比較廣泛。13交流電機的調(diào)速定子調(diào)壓調(diào)速定子調(diào)壓調(diào)速是用改變定子電壓實現(xiàn)調(diào)速的方法來改變電機的轉(zhuǎn)速，調(diào)度過程中它的轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式損耗在轉(zhuǎn)子繞組中，屬于低效調(diào)速方式。由于電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，改變定子電壓

5、就可以改變電機的機械特性，與某一負載特性相匹配就可以穩(wěn)定在不同的轉(zhuǎn)速上，從而實現(xiàn)調(diào)速功能。 14交流電機的調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速15交流電機的調(diào)速 變頻調(diào)速 16交流電機的調(diào)速調(diào)速方式匯總 17入門篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識 交流電機的調(diào)速方式 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流異步電機的調(diào)速原理 變頻器的分類與特點 18交流電機的調(diào)速 N0=60f/p（同步電機） N=N0(1-s)=60f/P(1-s)（異步電機）式中：f-頻率；p-極對數(shù)；s-轉(zhuǎn)差率（03%或06%）。由轉(zhuǎn)速公式可見，只要設法改變?nèi)嘟涣麟姍C的供電率f，就十分方便地改變了電機的轉(zhuǎn)速N。實際上僅僅改變電機的頻率并不能獲得良好的變頻特性

6、。19交流電機的調(diào)速感應電機穩(wěn)態(tài)模型:T型等效電路 20交流電機的調(diào)速感應電機穩(wěn)態(tài)模型:簡化等效電路 21交流電機的調(diào)速感應電機穩(wěn)態(tài)模型:簡化等效電路 22交流電機的調(diào)速基頻以下調(diào)速 基頻以上調(diào)速 23交流電機的調(diào)速矢量控制與DTC控制 24入門篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識 交流電機的調(diào)速方式 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流異步電機的調(diào)速原理 變頻器的分類與特點 25變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合、機電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換（整流、逆變），又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率轉(zhuǎn)換和弱電控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電

7、力電子器件的應用技術(shù)問題，后者要解決基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略的硬、軟件開發(fā)問題，在目前狀況下主要全數(shù)字控制技術(shù)。26變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造 1. 主回路 包括整流部分、直流環(huán)節(jié)、逆變部分、制動或回饋環(huán)節(jié)等部分。 27變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造 2. 控制回路控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測傳感電路、控制信號的輸入輸出電路、驅(qū)動電路和保護電路組成。28變頻器的電路結(jié)構(gòu)通用變頻器的構(gòu)造 2. 控制回路控制回路包括變頻器的核心軟件算法電路、檢測傳感電路、控制信號的輸入輸出電路、驅(qū)動電路和保護電路組成。29入門篇（第一部分）:變頻器基礎(chǔ)知識 交流電機的調(diào)速方式

8、 變頻器的電路結(jié)構(gòu) 交流異步電機的調(diào)速原理 變頻器的分類與特點 30變頻器的分類與特點根據(jù)變頻器的變流環(huán)節(jié)的不同進行分類 ：（1）交直交變頻器交直交變頻器是先將頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率任意可調(diào)的三相交流電，又稱間接式變頻器。目前應用廣泛的通用型變頻器都是交直交變頻器。（2）交交變頻器交交變頻器就是把頻率固定的交流電直接轉(zhuǎn)換成頻率任意可調(diào)的交流電，而且轉(zhuǎn)換前后的相數(shù)相同，又稱直接式變頻器。 31變頻器的分類與特點根據(jù)直流電路的儲能環(huán)節(jié)（或濾波方式）分類頻器的變流環(huán)節(jié)的不同進行分類 ：（1）電壓型變頻器電壓型變頻器的儲能元件為電容器，其特點是中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件采用大電

9、容，負載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當于電壓源，故稱電壓型變頻器，常選用于負載電壓變化較大的場合。 （2）電流型變頻器電流型變頻器的儲能元件為電感線圈，因此其特點是中間直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能環(huán)節(jié)，緩沖無功功率，即扼制電流的變化，使電壓接近正弦波，由于該直流內(nèi)阻較大，故稱電流型變頻器。32變頻器的分類與特點 根據(jù)電壓的調(diào)制方式分類 （1）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻器正弦波脈寬調(diào)制變頻器是指輸出電壓的大小是通過調(diào)節(jié)脈沖占空比來實現(xiàn)的，且載頻信號用等腰三角波，而基準信號采用正弦波。中、小容量的通用變頻器幾乎全都采用此類變頻器。 （2）脈幅調(diào)制（PAM）變頻器

10、脈幅調(diào)制變頻器是指將變壓與變頻分開完成，即在把交流電整流為直流電的同時改變直流電壓的幅值，而后將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟姇r改變交流電頻率的變壓變頻控制方式。 33變頻器的分類與特點根據(jù)輸入電源的相數(shù)分類 （1）三進三出變頻器變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)都是三相交流電。絕大多數(shù)變頻器都屬此類。 （2）單進三出變頻器變頻器的輸入側(cè)為單相交流電，輸出側(cè)是三相交流電，俗稱“單相變頻器”。該類變頻器通常容量較小，且適合在單相電源情況下使用，如家用電器里的變頻器均屬此類。 34變頻器的分類與特點根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性分類 （1）P型機變頻器適用于變轉(zhuǎn)矩負載的變頻器。（2）G型機變頻器適用于恒轉(zhuǎn)矩負載的變頻器。（3）P/G

11、合一型變頻器同一種機型既可以使用變轉(zhuǎn)矩負載，又可以適用于恒轉(zhuǎn)矩負載；同時在變轉(zhuǎn)矩方式下，其標稱功率大一檔。35變頻器的分類與特點根據(jù)應用場合分類 （1）通用變頻器通用變頻器的特點是其通用性，可應用在標準異步電機傳動、工業(yè)生產(chǎn)及民用、建筑等各個領(lǐng)域。通用變頻器的控制方式，已經(jīng)從最簡單的恒壓頻比控制方式向高性能的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等發(fā)展。（2）專用變頻器專用變頻器的特點是其行業(yè)專用性，它針對不同的行業(yè)特點集成了可編程控制器以及很多硬件外設，可以在不增加外部板件的基礎(chǔ)上直接應用于行業(yè)中。比如，恒壓供水專用變頻器就能處理供水中變頻與工頻切換、一拖多控制等。36變頻器的分類與特點根據(jù)系統(tǒng)應用分類 （

12、1）部件級變頻器又稱元器件級變頻器。如ABB的ACS400系列變頻器，能夠非常方便地當作電氣元器件來實現(xiàn)其調(diào)速功能。（2）工程型變頻器又稱自動化級變頻器。如西門子的6SE70系列、ABB的ACS800系列、AB的powerflex7系列。37變頻器的技術(shù)規(guī)范根據(jù)系統(tǒng)應用分類 1. 輸入側(cè)的額定數(shù)據(jù)變頻器輸入側(cè)的額定數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：（1）輸入電壓U(IN)即電源側(cè)的電壓。在我國，低壓變頻器的輸入電壓通常為380V（三相）和220V（單相）。此外，變頻器還對輸入電壓的允許波動范圍作出規(guī)定，如10%、-15%+10%等。（2）相數(shù)如單相、三相。（3）頻率f(IN)即電源頻率（常稱工頻），我國為50

13、Hz。頻率的允許波動范圍通常規(guī)定5%。38變頻器的技術(shù)規(guī)范根據(jù)系統(tǒng)應用分類 2. 輸出側(cè)的額定數(shù)據(jù)變頻器輸出側(cè)的額定數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容：（1）額定電壓U(N)因為變頻器的輸出電壓要隨頻率而變，所以，U(N)定義為輸出的最大電壓。通常它總是和輸入電壓U(IN)相等的。（2）額定電流I(N)變頻器允許長時間輸出的最大電流。（3）額定容量S(N)由額定線電壓U(N)和額定線電流I(N)的乘積決定：S(N)=1.732U(N)I(N)（4）容量P(N)在連續(xù)不變負載中，允許配用的最大電機容量。必須注意：在生產(chǎn)機械中，電機的容量主要是根據(jù)發(fā)熱狀況來定的。在變動負載、斷續(xù)負載及短時負載中，只要溫升不超過允許

14、值，電機是允許短時間（幾分鐘或幾十分鐘）過載的，而變頻器則不允許。所以，在選用變頻器時，應充分考慮負載的工況。（5）過載能力指變頻器的輸出電流允許超過額定值的倍數(shù)和時間。大多數(shù)變頻器的過載能力規(guī)定為：150%，1min?？梢?，變頻器的允許過載時間與電機的允許過載時間相比，是微不足道的。39變頻器的個性化特點 發(fā)展： 交流變頻器自20世紀60年代左右在西方工業(yè)化國家問世以來，到現(xiàn)在已經(jīng)在中國得到了大面積的普及，并業(yè)已形成60億元以上的年銷售規(guī)模。根據(jù)變頻器在不同行業(yè)的應用特點，很多廠家都推出非常新穎的變頻器，并將個性化發(fā)揮得淋漓盡致。所謂變頻器個性化，就是指變頻器本體按照各自特定的方式發(fā)展自己的

15、風格，并完善變頻器本體，從而形成相對穩(wěn)定而獨特的變頻器特性。40變頻器的個性化特點 最新特點： 1. 智能IC卡參數(shù)存取方式。41變頻器的個性化特點 最新特點： 2. 變頻器的PDA界面42變頻器的個性化特點 最新特點： 3. 高功率變頻器模塊的立體封裝形式 43完Thank you for listening44變頻器應用技術(shù) AC Inverter Application Technology2008年4月18日培訓課程45入門篇（第一部分） 控制方式 運轉(zhuǎn)指令方式 頻率給定方式 起動制動方式 46入門篇（第一部分） 控制方式 運轉(zhuǎn)指令方式 頻率給定方式 起動制動方式 47控制方式 低壓變

16、頻器，其輸出電壓一般為220650V、輸出功率為0.2400kW、工作頻率為0800Hz左右，變頻器的主電路采用交直交電路。根據(jù)不同的變頻控制理論，其模式主要有以下:V/f=C的正弦脈寬調(diào)制模式矢量控制（VC）模式直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）模式。48針對以上三種控制模式理論，可以發(fā)展為幾種不同的變頻器控制方式：V/f控制方式（包括開環(huán)V/f控制和閉環(huán)V/f控制）無速度傳感器矢量控制方式（矢量控制VC的一種）、閉環(huán)矢量控制方式（即有速度傳感器矢量控制VC的一種）轉(zhuǎn)矩控制方式（矢量控制VC或直接轉(zhuǎn)矩控制DTC） 這些控制方式在變頻器通電運行前必須首先設置!49V/f控制方式 我們知道，變頻器V/f控制

17、的基本思想是U/f=C，因此定義在頻率為fx時，Ux的表達式為Ux/fx=C，其中C為常數(shù)，就是“壓頻比系數(shù)”。圖所示就是變頻器的基本運行V/f曲線。50預定義曲線：由于電動機負載的多樣性和不確定性，因此很多變頻器廠商都推出了預定義的V/f曲線和用戶自定義的任意V/f曲線。 51自定義曲線 以三段折線設定為例（如圖），F(xiàn)通常為變頻器的基本運行頻率，在某些變頻器中定義為電動機的額定頻率；V通常為變頻器的最大輸出電壓，在某些變頻器中定義為電動機的額定電壓。 52轉(zhuǎn)矩補償 圖中，V0表示手動轉(zhuǎn)矩提升電壓、Vmax表示最大輸出電壓、f0表示轉(zhuǎn)矩提升的截止頻率、fb表示基本運行頻率。 53轉(zhuǎn)矩補償 對于

18、特殊工藝負載，比如攪拌機針對不同的物料其起動轉(zhuǎn)矩有差異，為保證變頻器正常啟動，可以設置為手動選擇性轉(zhuǎn)矩補償。圖為三菱A540系列變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能示意（曲線a、b、c）， 54閉環(huán)V/F 閉環(huán)V/f控制就是在V/f控制控制方式下，設置轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)。測速裝置可以是旋轉(zhuǎn)編碼器，也可以是光電開關(guān)，安裝方式比較自由，既可以安裝在電動機軸上，也可以安裝在其他相關(guān)聯(lián)的位置。 55無速度傳感器矢量控制方式 基本技術(shù)指標定義如下：速度控制精度0.5，速度控制范圍1：100，轉(zhuǎn)矩控制響應150/0.5Hz。其中啟動轉(zhuǎn)矩指標，根據(jù)不同品牌的變頻器其性能有所高低，大致在150250之間。如圖所示為三菱V500系列

19、無速度傳感器矢量控制方式下的啟動轉(zhuǎn)矩特性。 56速度調(diào)節(jié)器ASR 速度調(diào)節(jié)器ASR的結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中Kp為比例增益，KI為積分時間。積分時間設為0時，則無積分作用，速度環(huán)為單純的比例調(diào)節(jié)器。 57速度調(diào)節(jié)器ASR 整定參數(shù)包括比例增益P和積分時間I，其數(shù)值大小將直接影響矢量控制的效果，其目標就是要取得動態(tài)性能良好的階躍響應!58速度調(diào)節(jié)器ASR 一般的矢量變頻器為了適應電動機低速和高速帶載運行都有快速響應的情況，都設有兩套PI參數(shù)值（即低速PI值和高速PI值），同時設有切換頻率。為了保證兩套PI值的正常過渡，一些變頻器還另外設置了兩個切換頻率，即切換頻率1和切換頻率2! 59有速度傳感器矢量

20、控制方式 有速度傳感器的矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、簡單伺服控制等對控制性能要求嚴格的使用場合。 可以從零轉(zhuǎn)速起進行速度控制，即使低速亦能運行，因此調(diào)速范圍很寬廣，可達1000:1；可以對轉(zhuǎn)矩實行精確控制；系統(tǒng)的動態(tài)響應速度甚快；電動機的加速度特性很好等優(yōu)點。60編碼器PG接線與參數(shù) 一般而言，編碼器PG型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種，其信號的傳遞方式必須考慮到變頻器PG卡的接口，因此選擇合適的PG卡型號或者設置合理的跳線至關(guān)重要。 61變頻器的參數(shù)組(PG的定義):編碼器PG每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。此參數(shù)可以查看編碼器本身的技術(shù)指標，單位為PPR。編碼器PG方向選擇。

21、如果變頻器PG卡與編碼器PG接線次序代表的方向，和變頻器與電動機連接次序代表的方向匹配，設定值應為正向，否則為反向。必須注意當方向選擇錯誤時，變頻器將無法加速到你所需要的頻率，并報過流故障或編碼器反向故障。更改此參數(shù)可方便地調(diào)整接線方向的對應關(guān)系，而無須重新接線。62轉(zhuǎn)矩控制方式 采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動機相匹配，而且可以控制異步電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。 63轉(zhuǎn)矩控制和速度控制的切換 由于轉(zhuǎn)矩控制時不能控制轉(zhuǎn)速的大小，所以，在某些轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主要用于起動或停止的過渡過程中。當拖動系統(tǒng)已經(jīng)起動后，仍應切換成轉(zhuǎn)速控制方式，以便控制轉(zhuǎn)速。64轉(zhuǎn)矩控制和速度控制的

22、切換 在轉(zhuǎn)矩控制中，經(jīng)常會與速度控制下的限轉(zhuǎn)矩功能搞混淆。所謂轉(zhuǎn)矩限定，就是用來限值速度調(diào)節(jié)器ASR輸出的轉(zhuǎn)矩電流。65DTC方式 直接轉(zhuǎn)矩控制也稱之為“直接自控制”，這種“直接自控制”的思想是以轉(zhuǎn)矩為中心來進行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制。和矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制不采用解耦的方式，從而在算法上不存在旋轉(zhuǎn)坐標變換，簡單地通過檢測電動機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。速度控制性能無脈沖編碼器有脈沖編碼器靜態(tài)速度誤差（nN）0.1到0.5（額定滑差率的10）0.01動態(tài)速度誤差0.4%sec0.1%sec66DTC方式

23、圖為動態(tài)速度響應曲線 67DTC方式 圖為轉(zhuǎn)矩響應曲線 68入門篇（第二部分） 控制方式 運轉(zhuǎn)指令方式 頻率給定方式 起動制動方式 69頻率給定方式 在使用一臺變頻器的時候，目的是通過改變變頻器的輸出頻率，即改變變頻器驅(qū)動電動機的供電頻率從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。如何調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率呢？關(guān)鍵是必須首先向變頻器提供改變頻率的信號，這個信號，就稱之為“頻率給定信號”。所謂頻率給定方式，就是調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法，也就是提供給定信號的方式。變頻器常見的頻率給定方式主要有：操作器鍵盤給定、接點信號給定、模擬信號給定、脈沖信號給定和通訊方式給定等。這些頻率給定方式各有優(yōu)缺點，必須按照實際的需要進行

24、選擇設置，同時也可以根據(jù)功能需要選擇不同頻率給定方式之間的疊加和切換。70操作器鍵盤給定 操作器鍵盤給定是變頻器最簡單的頻率給定方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的電位器、數(shù)字鍵或上升下降鍵來直接改變變頻器的設定頻率 71接點信號給定 接點信號給定就是通過變頻器的多功能輸入端子的UP和DOWN接點來改變變頻器的設定頻率值。該接點可以外接按鈕或其他類似于按鈕的開關(guān)信號（如PLC或DCS的繼電器輸出模塊、常規(guī)中間繼電器）。 72接點信號給定 73模擬量給定 模擬量給定方式即通過變頻器的模擬量端子從外部輸入模擬量信號（電流或電壓）進行給定，并通過調(diào)節(jié)模擬量的大小來改變變頻器的輸出頻率。模擬量給定

25、中通常采用電流或電壓信號，常見于電位器、儀表、PLC和DCS等控制回路 74模擬量給定（三菱） 75頻率給定曲線 頻率給定曲線，就是指在模擬量給定方式下，變頻器的給定信號P與對應的變頻器輸出頻率f（x）之間的關(guān)系曲線f（x）=f（P）。這里的給定信號P，既可以是電壓信號，也可以是電流信號，其取值范圍在10V或20mA之內(nèi)。76模擬量給定的正反轉(zhuǎn)控制 一般情況下，變頻器的正反轉(zhuǎn)功能都可以通過正轉(zhuǎn)命令端子或反轉(zhuǎn)命令端子來實現(xiàn)。在模擬量給定方式下，還可以通過模擬量的正負值來控制電動機的正反轉(zhuǎn)，即正信號（010V）時電動機正轉(zhuǎn)、負信號（10V0）時電動機反轉(zhuǎn)。如圖所示，10V對應的頻率值為fmax，1

26、0V對應的頻率值為fmax。77脈沖給定 脈沖給定方式即通過變頻器的特定的高速開關(guān)端子從外部輸入脈沖序列信號進行頻率給定，并通過調(diào)節(jié)脈沖頻率來改變變頻器的輸出頻率。 78脈沖給定曲線 根據(jù)上述要求，參數(shù)設置要點如下：（1）設置頻率給定方式為脈沖給定；（2）選擇多功能輸入端子為脈沖信號輸入；（3）設置脈沖最大輸入頻率為20KHz；（4）定義頻率給定曲線首坐標點的數(shù)值，即最小脈沖給定值的百分比為1 KHz20 KHz1005，以及最小脈沖數(shù)對應的頻率值50Hz；（5）定義頻率給定曲線尾坐標點的數(shù)值，即最大脈沖給定值的百分比為100，以及最大脈沖數(shù)對應的頻率值5Hz。 79通訊給定 通訊給定方式就是

27、指上位機通過通訊口按照特定的通訊協(xié)議、特定的通訊介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冾l器以改變變頻器設定頻率的方式。上位機一般指計算機（或工控機）、PLC、DCS、人機界面等主控制設備，如圖所示 80給定方式的疊加 給定方式的疊加是指在主給定通道頻率的基礎(chǔ)上再加上輔助給定通道頻率作為變頻器的設定頻率。其疊加方式不是簡單的加法運算，還可以融合多種疊加運算公式。圖所示為典型的給定方式的疊加原理。 81入門篇（第二部分） 控制方式 運轉(zhuǎn)指令方式 頻率給定方式 起動制動方式 82定義： 變頻器的運轉(zhuǎn)指令方式是指如何控制變頻器的基本運行功能，這些功能包括啟動、停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、正向點動與反向點動、復位等。與變頻器的頻率

28、給定方式一樣，變頻器的運轉(zhuǎn)指令方式也有操作器鍵盤控制、端子控制和通訊控制三種。這些運轉(zhuǎn)指令方式必須按照實際的需要進行選擇設置，同時也可以根據(jù)功能進行相互之間的方式切換。83操作器鍵盤控制 操作器鍵盤控制是變頻器最簡單的運轉(zhuǎn)指令方式，用戶可以通過變頻器的操作器鍵盤上的運行鍵、停止鍵、點動鍵和復位鍵來直接控制變頻器的運轉(zhuǎn)。在操作器鍵盤控制下，變頻器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)可以通過正反轉(zhuǎn)鍵切換和選擇。圖所示為三菱A500系列變頻器的操作器鍵盤控制。84端子控制端子控制是變頻器的運轉(zhuǎn)指令通過其外接輸入端子從外部輸入開關(guān)信號（或電平信號）來進行控制的方式。這時這些由按鈕、選擇開關(guān)、繼電器、PLC或DCS的繼電器模塊

29、就替代了操作器鍵盤上的運行鍵、停止鍵、點動鍵和復位鍵，可以在遠距離來控制變頻器的運轉(zhuǎn)。85二線制和三線制控制模式 三線制控制，就是模仿普通的接觸器控制電路模式，當按下常開按鈕SB2時，電動機正轉(zhuǎn)啟動，由于X多功能端子自定義為保持信號（或自鎖信號）功能，松開SB2，電動機的運行狀態(tài)將能繼續(xù)保持下去；當按下常閉按鈕SB1時，X與COM之間的聯(lián)系被切斷，自鎖解除，電動機停止運行。如要選擇反轉(zhuǎn)控制，只需將K吸合，即REV功能作用（反轉(zhuǎn)）。86通訊控制通訊控制的方式與通訊給定的方式相同，在不增加線路的情況下，只需對上位機給變頻器的傳輸數(shù)據(jù)改一下即可對變頻器進行正反轉(zhuǎn)、點動、故障復位等控制。87入門篇（第

30、二部分） 控制方式 運轉(zhuǎn)指令方式 頻率給定方式 起動制動方式 88起動制動方式 變頻器的起動制動方式是指變頻器從停機狀態(tài)到運行狀態(tài)的起動方式、從運行狀態(tài)到停機狀態(tài)的方式以及從某一運行頻率到另一運行頻率的加速或減速方式。89起動運行方式 1. 從起動頻率起動。變頻器接到運行指令后，按照預先設定的起動頻率和起動頻率保持時間起動。該方式適用于一般的負載。起動頻率是指變頻器起動時的初始頻率，如圖所示的fs，它不受變頻器下限頻率的限制；起動頻率保持時間是指變頻器在起動過程中，在起動頻率下保持運行的時間，如圖中的t1。90起動運行方式 2. 先制動再起動本起動方式是指先對電動機實施直流制動，然后再按照方式

31、（1）進行起動。該方式適用于變頻器停機狀態(tài)時電動機有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的小慣性負載，對于高速運轉(zhuǎn)大慣性負載則不適合。如圖所示為先制動再起動的功能示意，起動前先在電動機的定子繞組內(nèi)通入直流電流，以保證電動機在零速的狀態(tài)下開始起動。 91起動運行方式 2. 先制動再起動92起動運行方式 3. 轉(zhuǎn)速跟蹤再起動在這種方式下，變頻器能自動跟蹤電動機的轉(zhuǎn)速和方向，對旋轉(zhuǎn)中的電動機實施平滑無沖擊起動，因此變頻器的起動有一個相對緩慢的時間用于檢測電動機的轉(zhuǎn)速和方向，如圖所示。該方式適用于變頻器停機狀態(tài)時電動機有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的大慣性負載瞬時停電再起動。 93起動運行方式 3. 轉(zhuǎn)速跟蹤再起動94加減速方式 變頻器

32、從一個速度過渡到另外一個速度的過程稱為加減速，如果速度上升為加速，速度下降為減速。加減速方式主要有以下幾種：1. 直線加減速。變頻器的輸出頻率按照恒定斜率遞增或遞減。變頻器的輸出頻率隨時間成正比地上升，大多數(shù)負載都可以選用直線加減速方式。 95加減速方式 2. S曲線加減速變頻器的輸出頻率按照S型曲線遞增或遞減。如圖。96加減速方式 3. 半S形加減速方式它是S曲線加減速的衍生方式，即S曲線加減速在加速的起始段或結(jié)束段，按線性方式加速；而在結(jié)束段或起始段，按S形方式加速。因此，半S形加減速方式要么只有，要么只有，其余均為線性，如后者主要用于如風機一類具有較大慣性的二次方律負載中，由于低速時負荷

33、較輕，故可按線性方式加速，以縮短加速過程; 高速時負荷較重，加速過程應減緩，以減小加速電流；前者主要用于慣性較大的負載。4. 其他其他還有如倒L形加減速方式、U型加減速方式等，具體可以參看變頻器說明書。 97停機方式 變頻器接收到停機命令后從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)入到停機狀態(tài)，通常有以下幾種方式：1. 減速停機變頻器接到停機命令后，按照減速時間逐步減少輸出頻率，頻率降為零后停機。該方式適用于大部分負載的停機。2. 自由停車變頻器接到停機命令后，立即中止輸出，負載按照機械慣性自由停止。變頻器通過停止輸出來停機, 這時, 電動機的電源被切斷, 拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài)。由于停機時間的長短由拖動系統(tǒng)的慣性決定,

34、 故也稱為慣性停機。98停機方式 變頻器接收到停機命令后從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)入到停機狀態(tài)，通常有以下幾種方式：3. 帶時間限制的自由停車變頻器接到停機命令后，切斷變頻器輸出，負載自由滑行停止。這時，在運行待機時間T內(nèi)，可忽略運行指令。運行待機時間T，由停機指令輸入時的輸出頻率和減速時間決定。4. 減速停機加上直流制動變頻器接到停機命令后，按照減速時間逐步降低輸出頻率，當頻率降至停機制動起始頻率時，開始直流制動至完全停機。 99停機方式 直流制動是在電動機定子中通入直流電流，以產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。因為電動機停車后會產(chǎn)生一定的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，所以直流制動可在一定程度上替代機械制動 ：100能耗制動和回饋制動方式 不少

35、的生產(chǎn)機械在運行過程中需要快速地減速或停車，而有些設備在生產(chǎn)中要求保持若干臺設備前后一定的轉(zhuǎn)速差或者拉伸率，這時就會產(chǎn)生發(fā)電制動的問題，使電動機運行在第二或第四象限。 101能耗制動和回饋制動方式 不少的生產(chǎn)機械在運行過程中需要快速地減速或停車，而有些設備在生產(chǎn)中要求保持若干臺設備前后一定的轉(zhuǎn)速差或者拉伸率，這時就會產(chǎn)生發(fā)電制動的問題，使電動機運行在第二或第四象限。 102電阻能耗制動 電阻能耗制動采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來實現(xiàn)制動。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，103回饋制動

36、在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗（或電阻能耗制動）的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做功率返回再生方法，這種制動方式稱為“回饋制動”。在實際中，由于普通的變頻器并不具有這種功能，而是需要額外的能量回饋單元選件或者專用四象限變頻器。能量回饋單元的工作原理是把變頻器直流環(huán)節(jié)的電能，變換成一個和電網(wǎng)電源同步同相位的交流正弦波，把電能反饋回電網(wǎng)，再生利用。 104回饋制動 制動特點：（1）廣泛應用于PWM交流傳動的能量回饋制動場合，節(jié)能運行效率高；（2）不產(chǎn)生任何異常的高次諧波電流成分，綠色環(huán)保；（3）功率因數(shù)1；（4）多電動機傳動系統(tǒng)中，每一單機的再生能量可以得到充分利用；（

37、5）節(jié)省投資，易于控制網(wǎng)側(cè)諧波和無功分量。105能量反饋單元 實現(xiàn)回饋制動的首選產(chǎn)品是能量反饋單元，就是把有源逆變單元從變頻器中分離出來，直接作為變頻器的一個外圍裝置，可并聯(lián)到變頻器的直流側(cè)，將再生能量回饋到電網(wǎng)中。106完Thank you for listening107謝 謝 ！108變頻器應用技術(shù) AC Inverter Application Technology109設計篇（第二部分） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計原理 PID控制應用 轉(zhuǎn)速控制應用 通訊設計 110設計篇（第二部分） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計原理 PID控制應用 轉(zhuǎn)速控制應用 通訊設計 111變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 針對電力拖動而

38、言，主要是由變頻器、電動機和工作機械等裝置組成的機電系統(tǒng)。任務就是使電動機實現(xiàn)由電能向機械能的轉(zhuǎn)換，完成工作機械啟動、運轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動工藝作業(yè)的要求。鉆床變頻控制系統(tǒng)112變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 1. 機械特性所謂機械特性就是描述電動機轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系n=f（T）的函數(shù)特性。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，有兩種機械特性，即電動機的機械特性和機械設備（或負載設備）的機械特性。機械特性1 負載特性2113變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 1. 機械特性由曲線1和曲線2處于交點Q時，電動機和負載的轉(zhuǎn)矩處于平衡狀態(tài)，這時的穩(wěn)定運行速度為nQ，拖動系統(tǒng)的功率PQ則由下式進行計算：PQ=TQnQ/9550式中，如TQ的

39、單位為Nm，nQ的單位為r/min，則PQ的單位為kW。Q點稱為電力拖動的工作點，也是變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作點。114變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 2. 負載的機械特性分類 正確地把握變頻器驅(qū)動的機械負載對象的機械特性（即轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性）是選擇電動機及變頻器容量、決定其控制方式的基礎(chǔ)。機械負載種類繁多、包羅萬象，但歸納起來，主要有以下三種：恒轉(zhuǎn)矩負載、平方降轉(zhuǎn)矩負載和恒功率負載。115變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 2. 負載的機械特性分類 （1）恒轉(zhuǎn)矩負載對于傳送帶、攪拌機、擠出機等摩擦負載以及行車、升降機等勢能負載，無論其速度變化與否，負載所需要的轉(zhuǎn)矩基本上是一個恒定的數(shù)值，此類負載就稱為恒轉(zhuǎn)矩負載。例如，行

40、車或吊機所吊起的重物，其重量在地球引力的作用下產(chǎn)生的重力是永遠不變的，所以無論升降速度大小，在近似勻速運行條件下，即為恒轉(zhuǎn)矩負載。由于功率與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速兩者之積成正比，所以機械設備所需要的功率與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速成正比。電動機的功率應在最高轉(zhuǎn)速下的負載功率相適應。116變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 2. 負載的機械特性分類 （2）平方降轉(zhuǎn)矩負載離心風機和離心泵等流體機械，在低速時由于流體的流速低，所以負載只需很小的轉(zhuǎn)矩。隨著電動機轉(zhuǎn)速的增加，而氣體或液體的流速加快，所需要的轉(zhuǎn)矩大小以轉(zhuǎn)速平方的比例增加或減少，這樣的負載稱為平方降轉(zhuǎn)矩負載。在這種方式下，因為負載所消耗的能量正比于轉(zhuǎn)速的三次方，所以通過變頻器控制

41、流體機械的轉(zhuǎn)速，與以往那種單純依靠風門擋板或截流閥來調(diào)節(jié)流量的定速風機或定速泵相比，可以大大節(jié)省浪費在擋板、管壁上的能源，從而起到節(jié)能的顯著作用。117變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 2. 負載的機械特性分類 （3）恒功率負載機床的主軸驅(qū)動、造紙機或塑料片材的中心卷取部分、卷揚機等輸出功率為恒值，與轉(zhuǎn)速無關(guān)，這樣的負載特性稱為恒功率負載。例如，卷紙機要求以一定的速度和相同的張力卷取紙張。在卷取初期，由于轉(zhuǎn)矩可以較小，但隨著紙卷直徑的逐漸變大，紙卷的轉(zhuǎn)速也隨之變低，而轉(zhuǎn)矩必須相應增大。118變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 由于不同的工藝要求對機械設備也提出了不同的工作狀態(tài)和控制模式，歸

42、納起來主要有以下幾種：連續(xù)恒定負載連續(xù)恒定負載是指負載在足夠長的時間里連續(xù)運行，并且在運行期間，轉(zhuǎn)矩基本不變。所謂“足夠長的時間”是指這段時間內(nèi)，電動機的溫升將足以達到穩(wěn)定值。典型例子就是恒速運行的風機。連續(xù)變動負載連續(xù)變動負載是指負載也是在足夠長的時間里連續(xù)運行的，但在運行期間，轉(zhuǎn)矩是經(jīng)常變動的。車床在車削工件時的工況以及塑料擠出機的主傳動就是這種負載的典型案例。這類負載除了滿足溫升方面大的要求外，還必須主語負載對過載能力的要求。119變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 斷續(xù)負載斷續(xù)負載是指負載時而運行，時而停止。在運行期間，溫升不足以達到穩(wěn)定值；在停止期間，溫升也不足以降至零

43、。起重機械如行車、電梯等都屬于這類負載。這類負載常常是允許電動機短時間過載的，因此，在滿足溫升方面要求的同時，還必須有足夠的過載能力。有時，過載能力可能是更主要的方面。短時負載負載每次運行的時間很短，在運行期間，溫升達不到穩(wěn)定值；而每二次運行之間的間隔時間很長，足以使電動機的溫升下降至零。水閘門的拖動系統(tǒng)屬于這類負載。對于這類負載，電動機只要有足夠的過載能力即可。120變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 沖擊負載加有沖擊的負載叫沖擊負載。例如，在軋鋼機的鋼錠壓入瞬間產(chǎn)生的沖擊負載、沖壓機沖壓瞬間產(chǎn)生的沖擊負載等最具代表性。這類機械，沖擊負載的產(chǎn)生事先可以預測，容易處理。當然，也有

44、一些不測現(xiàn)象產(chǎn)生的沖擊負載，入處理含有粉塵、粉體空氣的風機，當管道中長期堆積的粉體硬塊落入葉片上時，就是一種沖擊負載。沖擊負載會引起兩個問題：過流跳閘；速度的過渡變動。對于沖擊負載，國內(nèi)通常都使用YH系列高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機，它是Y系列電機的派生系列，具有堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率高和機械特性軟等特點，尤其適用于不均勻沖擊負載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場合，如錘擊機、剪刀機、沖壓機和鍛冶機等機械設備。121變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 脈動轉(zhuǎn)矩負載在往復式壓縮機中利用曲軸將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往返運動，轉(zhuǎn)矩隨著曲軸的角度而變動。在這種情況下，電動機的電流隨著負載的變化而

45、產(chǎn)生達的脈動。這類負載是一種周期性的曲軸類負載，它必須考慮到飛輪慣量GD2，因為一旦采用加大飛輪的方法來平滑脈動轉(zhuǎn)矩時，加減速時間就會隨之增加，否則減速時的回饋能量就會變大。122變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 負負載當負載要求電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)動方向相反時，此類負載就是負負載。負負載的類型通常有兩種：（a）由于速度控制需要而在四象限運行的機械設備。如起重機下放重物運轉(zhuǎn)時，電機向著被負載牽引的方向旋轉(zhuǎn)，此時電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是阻礙重物下放的，即與旋轉(zhuǎn)方向相反。這類負載包括行車、吊機、電梯等升降機械和傾斜下坡的皮帶輸送機。（b）由于轉(zhuǎn)矩控制需要而在四象限運行的機械設備。在卷取片

46、材狀物料進行加工作業(yè)時，為了給加工物施加張力而設置的卷送轉(zhuǎn)送裝置就是負負載。這里使用的電機速度決定于其對應的卷取機和原動機的運轉(zhuǎn)速度，而電機只被要求用來產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。這類負載包括造紙用的放卷和收卷設備、鋼鐵用的夾送輥、紡織用的卷染機等。123變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 3. 負載的運行工藝分類 大起動轉(zhuǎn)矩負載類似攪拌機、擠出機、金屬加工機床等在啟動初期必須克服很大的摩擦力才能啟動，因此很多情況下都被當作重載使用。大慣性負載離心分離機等負載慣性大，不僅啟動費力，而且停車也要費時。124變頻器的選擇 1. 根據(jù)負載的機械特性選擇變頻器1從理想的角度來說，對于恒轉(zhuǎn)矩類負載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機械則

47、應采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能變頻器。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕負載沖擊，具有挖土機特性。三菱公司的V500、艾默生公司的TD3000、AB公司的PowerFlex700系列、安川公司的VS G7系列、西門子公司的6SE70系列變頻器屬于此類。2風機類、泵類負載是工業(yè)現(xiàn)場應用最多的設備，變頻器在這類負載上的應用最多。它是一種平方降轉(zhuǎn)矩負載。一般情況下，具有V/f恒壓頻比控制模式的變頻器基本都能滿足這類負載的要求 125變頻器的選擇 1. 根據(jù)負載的機械特性選擇變頻器3恒功率負載根據(jù)變頻器在基本運行頻率以上的弱磁恒功率特性，可以將此應用于高速磨床等主軸電機的傳動系統(tǒng)中。對

48、于中心卷取的負載，變頻器選擇應根據(jù)空卷直徑和滿卷直徑比來選擇變頻器的調(diào)速范圍，如卷取金屬片材時對于低速要求有高轉(zhuǎn)矩輸出的，必須選擇具有矢量控制的變頻器。126變頻器的選擇 2. 根據(jù)負載的工藝特性選擇變頻器正確選用變頻器的類型，首先要按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩的要求，然后決定選用那種控制方式的變頻器最合適。所謂合適是既要好用，又要經(jīng)濟，以滿足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求為前提。127變頻器的選擇 3. 變頻器的容量選擇 變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇

49、方法，它們之間互為補充。128變頻器的選擇 3. 變頻器的容量選擇 從電流的角度大多數(shù)變頻器容量可從三個角度表述：額定電流、可用電動機功率和額定容量。其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標準電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流是一個反映半導體變頻裝置負載能力的關(guān)鍵量。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。需要著重指出的是，確定變頻器容量前應仔細了解設備的工藝情況及電動機參數(shù)，例如潛水電泵、繞線轉(zhuǎn)子電動機的額定電流要大于普通籠形異步電動機額定電流，冶金工業(yè)常用的輥道用電動機不僅額定電流大很多，同時它允許短

50、時處于堵轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，且輥道傳動大多是多電動機傳動。應保證在無故障狀態(tài)下負載總電流均不允許超過變頻器的額定電流。 129變頻器的選擇 3. 變頻器的容量選擇 從效率的角度系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動機效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作時，則系統(tǒng)效率才較高。從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時，要注意以下幾點：（a）變頻器功率值與電動機功率值相當時最合適，以利變頻器在高的效率值下運轉(zhuǎn)。（b）在變頻器的功率分級與電動機功率分級不相同時，則變頻器的功率要盡可能接近電動機的功率，但應略大于電動機的功率。（c）當電動機屬頻繁起動、制動工作或處于重載起動且較頻繁工作時，可選取大一級的變頻器，以利用變頻

51、器長期、安全地運行。（d）經(jīng)測試，電動機實際功率確實有富余，可以考慮選用功率小于電動機功率的變頻器，但要注意瞬時峰值電流是否會造成過電流保護動作。（e）當變頻器與電動機功率不相同時，則必須相應調(diào)整節(jié)能程序的設置，以利達到較高的節(jié)能效果。130變頻器的選擇 3. 變頻器的容量選擇 從效率的角度131變頻器的選擇 3. 變頻器的容量選擇 從計算功率的角度對于連續(xù)運轉(zhuǎn)的變頻器必須同時滿足以下3個計算公式：（a）滿足負載輸出：PCNPM（b）滿足電動機容量：PCN3kUeIe10-3（c）滿足電動機電流：ICNkIe式中PCN為變頻器容量（單位kVA），PM-負載要求的電動機軸輸出功率（單位kW），U

52、e為電動機額定電壓（單位V），Ie為電動機額定電流（單位A），為電動機效率（通常約為085），cos為電動機功率因數(shù)（通常約為075），k是電流波形補償系數(shù)（由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應有所增加，通常k約為10511）。132變頻器的選擇 4. 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用 變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素，這與能否長期、安全、可靠運行有很大關(guān)系。常見有下列幾種結(jié)構(gòu)類型可供用戶選用：（1）敞開型IP00本身無機箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上，尤其是多臺變頻器集中使用時，選用這種型式較好，但環(huán)

53、境條件要求較高；（2）封閉型IP20適用一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場合；（3）密封型IP45適用工業(yè)現(xiàn)場條件較差些的環(huán)境；（4）密閉型IP65適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場合。 133設計篇（第二部分） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計原理 PID控制應用 轉(zhuǎn)速控制應用 通訊設計 134轉(zhuǎn)速控制的基本概念 1. 速度控制范圍和精度 根據(jù)具體的工藝條件和機械設備，在以轉(zhuǎn)速為控制對象的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，必須選擇速度控制范圍符合要求的變頻器以及變頻器的控制方式。速度控制范圍有以下幾種表示方式，如轉(zhuǎn)速范圍表示或變速比率表示，前者如175轉(zhuǎn)/分到1750轉(zhuǎn)/分或5Hz到60Hz，后者如1:1

54、0或者以百分比表示如5。在轉(zhuǎn)速控制方式下，可以根據(jù)變頻器轉(zhuǎn)速控制精度來選擇不同類型的變頻器及其參數(shù)設置。135轉(zhuǎn)速控制的基本概念 2. 避開特定的不安全速度 電機轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩的脈動頻率與負載和電機構(gòu)成的系統(tǒng)固有振動頻率一致時，會發(fā)生系統(tǒng)共振，共振狀態(tài)的出現(xiàn)將破壞傳動系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，甚至將造成破壞性系統(tǒng)損壞。每臺設備都有一個固有振蕩頻率，它取決于設備本身的結(jié)構(gòu)。由于變頻器是通過改變電動機的工作頻率來改變電動機轉(zhuǎn)速來進行工作的，這就有可能在某一電動機轉(zhuǎn)速下與負荷軸系的共振點、共振頻率重合，造成負荷軸系因發(fā)生諧振而變得十分強烈以及不能容忍的振動，有時會造成設備停運或設備損壞，因此必須根據(jù)負荷軸系（或

55、生產(chǎn)設備）的共振頻率，通過共振預防，來避免系統(tǒng)發(fā)生此類現(xiàn)象。136轉(zhuǎn)速控制的基本概念 2. 避開特定的不安全速度 為了預防諧振和共振，變頻器都設置有跳躍頻率，其目的就是使電動機拖動系統(tǒng)回避掉可能引起諧振的轉(zhuǎn)速，或者說讓變頻器的輸出頻率跳過該頻率區(qū)域。變頻器的設定頻率按照圖3.中的方式可以在某些頻率點做跳躍運行，一般可以定義三個跳躍頻率及每一個跳躍范圍，如跳躍頻率f1、f2、f3及跳躍范圍1、跳躍范圍2、跳躍范圍3。137轉(zhuǎn)速控制的基本概念 3. 低速情況的考慮 對于電動機的自冷方式情況下（采用普通電動機），轉(zhuǎn)速下降則電機冷卻能力降低。因此對于平方降轉(zhuǎn)矩負載的設備如離心風機和離心泵，如對低速運行

56、無要求時可以設置一個最低運行頻率。正常運行時負載在最低頻率與最高頻率之間變化，如長時間位于最低頻率時，則可以考慮采用變頻器特有的休眠喚醒功能，尤其對于空調(diào)風機和供水泵在夜間?。ɑ蛄悖┝髁繒r，休眠喚醒功能不僅考慮了低速冷卻效果，還能充分節(jié)能。138高精度速度控制的實現(xiàn)方法 PG閉環(huán) 高精度的速度控制往往能夠體現(xiàn)速度的精度和穩(wěn)定性，其典型應用如造紙機的傳動，精度控制在0.01%到0.05%之間，其他如膠卷和鋼鐵生產(chǎn)線也要求有0.02%到0.1%之間。 139同步控制器 應用范圍 在紡織、印染、造紙等工業(yè)生產(chǎn)中，多電機速度同步傳動的應用十分廣泛。當一臺整機或一條生產(chǎn)線中各個傳動單元分別由獨立的變頻器

57、驅(qū)動時，為了保證整機在一個主令轉(zhuǎn)速的設置下（總調(diào)），各單元同步恒線速工作，需要配置該同步控制器。 同步控制器可對各單元傳動速度分別整定（分調(diào)），以實現(xiàn)各單元以一定的比例速度同步工作（或補償各單元的機械傳動比的差異），各單元可加入松緊架等同步調(diào)節(jié)器信號（以實現(xiàn)各單元速差的自動調(diào)整）?？偟闹髁钤O定電壓通過給定積分器輸出，可實現(xiàn)軟起動和軟停車（變頻器的加減速時間可以設置為較小值，以保證同步調(diào)整的動態(tài)快速性）。配置同步控制器，使系統(tǒng)設計、變頻器選型及安裝調(diào)試都變得方便易行。140同步控制器 應用范圍 141設計篇（第二部分） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計原理 PID控制應用 轉(zhuǎn)速控制應用 通訊設計 142PID

58、控制的形式 用于流體工藝 與一般的以轉(zhuǎn)速為控制對象的變頻系統(tǒng)不同，涉及流體工藝的變頻系統(tǒng)通常都是以流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)為控制量，實現(xiàn)恒量或變量控制，這就需要變頻器工作于PID方式下，按照工藝參數(shù)的變化趨勢來調(diào)節(jié)泵或風機的轉(zhuǎn)速。在大多數(shù)的流體工藝或流體設備的電氣系統(tǒng)設計中，PID控制算法是設計人員常常采用的恒壓控制算法。常見的PID控制器控制形式主要有三種：（1）硬件型，通用PID溫控器；（2）軟件型，使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器上做PID控制器；（3）使用變頻器內(nèi)置PID控制功能，相對前兩者來說，這種叫內(nèi)置型。這三種控制器形式各具特點，但采用什么形式的PID控制器對

59、控制性能和生產(chǎn)成本具有一定的影響，這值得設計人員考慮的。143PID控制的形式 用于流體工藝 144設計篇（第二部分） 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計原理 PID控制應用 轉(zhuǎn)速控制應用 通訊設計 145通訊設計 RS232/RS485 變頻器被廣泛應用于工業(yè)控制現(xiàn)場的交流傳動之中。通常變頻器控制由操作面板來完成，也可通過輸入外部的控制信號來實現(xiàn)。而目前在實際的應用中，變頻器與控制器之間更趨于通過現(xiàn)場實時總線通訊的方式而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，上位機可以通過RS232/RS485或現(xiàn)場總線實現(xiàn)通訊。因此，變頻器的通訊設計通常是從兩個層面去考慮：即通用的RS232/485通訊和現(xiàn)場總線通訊。盡管現(xiàn)場總線與RS232/

60、485在物理接口上存在類似的概念，但在本質(zhì)上是有區(qū)別的。146通訊設計 1. 三菱變頻器的RS232/RS485通訊設計三菱變頻器A500/E500/F500系列都可以采取組網(wǎng)方式進行通訊。方式一為單主機多從機方式（如圖所示），方式二為單主機單從機方式。主機可以選用個人計算機、可編程控制器、DCS；從機則指的是變頻器。 147通訊設計 1. 三菱變頻器的RS232/RS485通訊設計三菱變頻器通訊規(guī)格 148通訊設計 2. 西門子變頻器的RS485通訊設計 USS通訊特點USS是西門子公司為變頻調(diào)速器開發(fā)的串口通訊協(xié)議，可支持變頻調(diào)速器同主機（PC或PLC）之間建立通訊聯(lián)接，常常適用于規(guī)模較小