變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用課件

1、第3章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用用微課學(xué)變頻器技術(shù)應(yīng)用工作手冊(cè)式教程1變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本特性2變頻器的啟動(dòng)制動(dòng)方式與適應(yīng)負(fù)載能力本章要點(diǎn)3流體工藝的變頻PID控制4三菱E700變頻器的PID控制5電動(dòng)機(jī)參數(shù)調(diào)諧3.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本特性3.1.1 機(jī)械特性曲線變頻調(diào)速系統(tǒng)一般是針對(duì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)而言的，主要指由變頻器、電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載裝置組成的機(jī)電系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的任務(wù)就是使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)由電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，完成機(jī)械啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動(dòng)作業(yè)的要求。 簡(jiǎn)而言之，變頻調(diào)速系統(tǒng)就是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備以可以自由調(diào)節(jié)的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行系統(tǒng)。如圖所示，機(jī)械特性是描述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系n=f(T)

2、的函數(shù)特性。其中，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)在額定電壓、頻率作用下，在啟動(dòng)瞬間所輸出的轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)時(shí)，若靜態(tài)負(fù)載大于啟動(dòng)負(fù)載，則電動(dòng)機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)；最大轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)在額定電壓、頻率作用下產(chǎn)生的最大輸出轉(zhuǎn)矩，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩超出最大轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)將被堵轉(zhuǎn)；額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)在額定電壓、頻率、轉(zhuǎn)速下所輸出的轉(zhuǎn)矩。餅干制作工藝 韌性面團(tuán)一般都應(yīng)經(jīng)過(guò)輥軋工序。甜酥性和酥性面團(tuán)，由于面筋形成程度很小、比較柔軟、彈性小、抗拉強(qiáng)度低、塑性大，所以成型時(shí)，可以直接在型模中壓成餅干型坯，不必經(jīng)過(guò)預(yù)先的輥軋?zhí)幚?。而且輥軋中?huì)促使面筋形成，使產(chǎn)品酥松度下降。但有時(shí)當(dāng)面團(tuán)黏性過(guò)大，成型時(shí)面皮易斷裂時(shí)，可經(jīng)過(guò)這道工序，使面筋蛋白通過(guò)水化作

3、用，吸收一部分造成黏性增大的游離水，并使面筋增強(qiáng)。 1韌性餅干、蘇打餅干面團(tuán)輥軋的目的 （1）改善面團(tuán)的黏彈性 使面筋進(jìn)一步形成，黏性減少、塑性增加，這是因?yàn)檩佨垥r(shí)通過(guò)機(jī)械的揉捏，使調(diào)粉時(shí)還未連入網(wǎng)絡(luò)的面筋水化粒子，與已形成的面筋搭連，組成整齊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。彈性減弱是因?yàn)橥ㄟ^(guò)反復(fù)多方向輥軋使得面團(tuán)消除了內(nèi)部張力分布的不平衡。 餅干制作工藝 （2）使得面團(tuán)組織成為有規(guī)律的層狀均勻分布，逐步形成餅坯 軋輥的反復(fù)壓延和折疊、翻轉(zhuǎn)操作使面團(tuán)形成的層狀組織，不僅為成型操作做好準(zhǔn)備，且有利于焙烤時(shí)的脹發(fā)，是韌性餅干、蘇打餅干形成松脆口感的基礎(chǔ)。 （3）使產(chǎn)品組織細(xì)致 輥軋能使面團(tuán)中已產(chǎn)生的多余CO2排出，使

4、面皮內(nèi)氣泡分布均勻、細(xì)致。 （4）輥軋對(duì)成型后的外觀至關(guān)重要 它不僅使沖印操作易于進(jìn)行，而且會(huì)使產(chǎn)品表面有光澤，形態(tài)完整，花紋保持能力增強(qiáng)，顏色均勻。 餅干制作工藝 2輥軋的要領(lǐng) 輥軋時(shí)為了使面筋形成均勻的組織和使各個(gè)方向應(yīng)力相同，避免因內(nèi)部應(yīng)力不均而造成沖印后的變形，需要避免輥軋時(shí)單方向的延伸。也就是說(shuō)面帶交一個(gè)方向輥軋后，應(yīng)轉(zhuǎn)90，再輥軋。見(jiàn)圖7-2所示. 在舊的工藝操作中，面團(tuán)要經(jīng)過(guò)預(yù)軋、然后，把面帶切成大片，整齊地迭在操作臺(tái)上。在恒溫恒濕(溫度30，相對(duì)濕度8090)的環(huán)境下，靜置13h后再輥軋。這種方法雖有改善彈性、增加光澤等優(yōu)點(diǎn)，但操作比較麻煩。日前已有連續(xù)式的自動(dòng)輥軋機(jī)，面團(tuán)靜置

5、在連續(xù)輥軋前進(jìn)行。 餅干制作工藝圖7-2 蘇打餅干的輥軋 餅干制作工藝 3頭子的處理 沖印成型的方法，總要產(chǎn)生剩余的“頭子”，頭子需要在壓面過(guò)程中摻入。為保持面帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中正常的進(jìn)行和摻頭子后的面帶組織均一，應(yīng)注意如下事項(xiàng)： （1）溫度差的影響 在不同的溫度下，頭子面團(tuán)與新鮮向團(tuán)就會(huì)出現(xiàn)不同的物理性質(zhì)，使摻和后面帶組織不均勻，機(jī)械操作困難。例如：發(fā)生黏輥筒，黏模型，面皮易斷裂等缺點(diǎn)。頭子的溫度受季節(jié)影響較大與面團(tuán)的溫度往往不一致。所以要控制頭子的溫度與新鮮面團(tuán)的溫度，在摻和時(shí)，相差不能6，差距越小越好。如果頭子已經(jīng)韌縮或走油，則不應(yīng)在輥軋時(shí)摻入，而是返回到調(diào)料機(jī)中與新鮮面團(tuán)一起均勻混合。 餅干制

6、作工藝 （2）頭子比例的影響 頭子與新鮮面團(tuán)的比例應(yīng)在l:3以下，因?yàn)轭^子在較長(zhǎng)時(shí)間的輥軋和傳送過(guò)程中總會(huì)發(fā)生一些變性，主要是面筋筋力增大，水分減少，彈性和硬度增加。在沖印或輥切成型時(shí)，盡量使印模排列緊湊，減少頭子的方法之一。正確操作，減少焙烤前面帶和餅干坯的返還率，對(duì)于減少頭子量也很重要。餅干制作工藝 （3）頭子摻入時(shí)的操作。頭子摻入新鮮面團(tuán)時(shí)要求盡可能均勻地?fù)饺?。因?yàn)榧尤腩^子后，有的不經(jīng)輥軋，即使經(jīng)過(guò)輥軋也不會(huì)像調(diào)粉時(shí)那樣充分?jǐn)嚢枞嘬?，只是將頭子壓入新鮮向帶，所以要把頭子在新鮮面團(tuán)的面皮上鋪均勻。對(duì)于不經(jīng)輥軋的摻和，要求將頭子鋪在新鮮面團(tuán)的下面防止黏軋布。還要經(jīng)輥軋的頭子、則鋪在新鮮面帶上

7、面，這樣經(jīng)過(guò)輥軋、包疊后，可以形成比較均勻的面帶。如果頭子在面帶中分布不均勻，則會(huì)造成黏輥、黏模、黏帆布、產(chǎn)品色澤不均、形態(tài)不整齊、酥松度不均勻等多種質(zhì)量問(wèn)題。 餅干制作工藝 二、切割法（輥切成型） 隨著帶式(鋼帶、網(wǎng)帶)烤爐向著大型化、高速化發(fā)展，過(guò)去的沖印式成型機(jī)也向著高速發(fā)展。這種形式的機(jī)械由于重量大、占地多、擺動(dòng)大，給操作帶來(lái)了很多不便。于是人們便根據(jù)輥印成型機(jī)的原理將沖印成型機(jī)作了改進(jìn)，這樣就設(shè)計(jì)出了目前國(guó)際上較流行的新式設(shè)備輥切成型機(jī)，機(jī)身前半部分與沖印成型機(jī)相同，是多道壓延輥。成型部分由一個(gè)扎針孔、壓花紋的花紋芯子輥和一個(gè)截切餅坯的刀口輥組成。經(jīng)壓延后的面帶如圖所示。先經(jīng)花紋芯子

8、輥壓出花紋(若是韌性，蘇打餅干同時(shí)扎上針扎)，再在前進(jìn)中經(jīng)刀口輥切出餅坯，然后由斜帆布輸送帶分離頭子。在芯子輥和刀口輥的下方有一個(gè)直徑較大的與兩輥對(duì)轉(zhuǎn)的橡膠輥，它的作用是壓花和作為切斷時(shí)的墊模。這種機(jī)械不僅有占地小、效率高的特點(diǎn)，還有一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)面團(tuán)的適應(yīng)性較強(qiáng)，不僅適宜于韌性、蘇打餅干，也適應(yīng)酥性、甜酥性餅干。 在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，有兩種機(jī)械特性，即電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和機(jī)械設(shè)備（或負(fù)載設(shè)備）的機(jī)械特性。以異步電動(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩是電流和磁場(chǎng)間相互作用的結(jié)果，即電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與電流和磁通量的乘積成正比：Tm=RTI1Fmcosq 2 （3-1）式中，RT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；I1為定子

9、電流；Fm為每極的磁通量；q2為轉(zhuǎn)子電流的功率因數(shù)。根據(jù)式（3-1），可以作出圖3-1中的機(jī)械特性曲線1。圖3-1 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性負(fù)載的機(jī)械特性是描述機(jī)械設(shè)備的阻轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的曲線。例如，鼓風(fēng)機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速nL的關(guān)系如下： TL=T0+KTnL2 （3-2）式中，T0為損耗轉(zhuǎn)矩，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及軸承等的摩擦損耗所致；KT為常數(shù)。通常，為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程，常粗略地將損耗轉(zhuǎn)矩也計(jì)算在負(fù)載轉(zhuǎn)矩中。因此，機(jī)械特性中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm可以看作電動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩；負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL可以看作負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩和損耗轉(zhuǎn)矩之和。具體地說(shuō)，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)矩處于平衡狀態(tài)，這時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行速度為nQ，傳動(dòng)系統(tǒng)的功

10、率PQ則由下式進(jìn)行計(jì)算： PQ=TQnQ/9550 （3-3）式中，若TQ的單位為Nm，nQ的單位為r/min，則PQ的單位為kW。Q點(diǎn)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的工作點(diǎn)，也是變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作點(diǎn)。3.1.2 負(fù)載的機(jī)械特性分類(lèi)正確地把握變頻器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械負(fù)載對(duì)象的機(jī)械特性（即轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性）是選擇電動(dòng)機(jī)及變頻器容量、決定其控制方式的基礎(chǔ)。機(jī)械負(fù)載種類(lèi)繁多、包羅萬(wàn)象，但歸納起來(lái)，主要有以下3種：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載。對(duì)于傳送帶、攪拌機(jī)、擠出機(jī)等摩擦負(fù)載，以及行車(chē)、升降機(jī)等勢(shì)能負(fù)載，無(wú)論其速度變化與否，負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩基本上是一個(gè)恒定的數(shù)值，此類(lèi)負(fù)載稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其特性如圖3-2（a）所示

11、。2平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載 離心風(fēng)機(jī)和離心泵等流體機(jī)械，在低速時(shí)由于流體的流速低，所以負(fù)載只需很小的轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，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(fù)載稱(chēng)為平方降轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其特性如圖3-2（b）所示。3恒功率負(fù)載機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)、造紙機(jī)的中心卷取部分、卷?yè)P(yáng)機(jī)等負(fù)載的輸出功率為恒值，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，這樣的負(fù)載特性稱(chēng)為恒功率負(fù)載，其特性如圖3-2（c）所示。圖3-2 轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性3.1.3負(fù)載的運(yùn)行工藝分類(lèi)不同的工藝要求對(duì)機(jī)械設(shè)備提出了不同的工作狀態(tài)和控制模式要求，歸納起來(lái)主要有以下幾種。1連續(xù)恒定負(fù)載連續(xù)恒定負(fù)載是指負(fù)載在足夠長(zhǎng)的時(shí)間里連續(xù)運(yùn)行，并且在運(yùn)行

12、期間，轉(zhuǎn)矩基本不變。2連續(xù)變動(dòng)負(fù)載連續(xù)變動(dòng)負(fù)載是指負(fù)載在足夠長(zhǎng)的時(shí)間里連續(xù)運(yùn)行，但在運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)矩是經(jīng)常變動(dòng)的。車(chē)床在車(chē)削工件時(shí)的工況及塑料擠出機(jī)的主傳動(dòng)（圖3-3）就是這種負(fù)載的典型案例。3斷續(xù)負(fù)載斷續(xù)負(fù)載是指負(fù)載時(shí)而運(yùn)行，時(shí)而停止。在運(yùn)行期間，溫升不足以達(dá)到穩(wěn)定值；在停止期間，溫升也不足以降至零。起重機(jī)械如起重設(shè)備（圖3-4）、電梯等都屬于這類(lèi)負(fù)載。4短時(shí)負(fù)載短時(shí)負(fù)載是指負(fù)載每次運(yùn)行的時(shí)間很短，在運(yùn)行期間溫升達(dá)不到穩(wěn)定值；而每?jī)纱芜\(yùn)行之間的間隔時(shí)間很長(zhǎng)，足以使電動(dòng)機(jī)的溫升下降至零。水閘門(mén)的傳動(dòng)系統(tǒng)就屬于這類(lèi)負(fù)載。 5沖擊負(fù)載加有沖擊的負(fù)載稱(chēng)為沖擊負(fù)載，以軋鋼機(jī)的鋼錠壓入瞬間產(chǎn)生的沖擊負(fù)載、

13、沖壓機(jī)沖壓瞬間產(chǎn)生的沖擊負(fù)載等最具代表性。對(duì)于這類(lèi)機(jī)械，沖擊負(fù)載的產(chǎn)生事先可以預(yù)測(cè)，容易處理。沖擊負(fù)載會(huì)引起兩個(gè)問(wèn)題：過(guò)電流跳閘；速度的過(guò)渡變動(dòng)。對(duì)于沖擊負(fù)載是Y系列電動(dòng)機(jī)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(jī)械特性軟等特點(diǎn)，尤其適用于不均勻沖擊負(fù)載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)較多的工作場(chǎng)合，如剪刀機(jī)、沖壓機(jī)（圖3-5）等機(jī)械設(shè)備。6脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載在往復(fù)式壓縮機(jī)中利用曲軸將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往返運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)矩隨著曲軸的角度變化而變化。在這種情況下，電動(dòng)機(jī)的電流隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生大的脈動(dòng)。如圖3-6所示，這類(lèi)負(fù)載是一種周期性的曲軸類(lèi)負(fù)載。7負(fù)負(fù)載當(dāng)負(fù)載要求電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反

14、時(shí)，此類(lèi)負(fù)載就是負(fù)負(fù)載。負(fù)負(fù)載的類(lèi)型通常有以下兩種。（1）由于速度控制需要而在四象限運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備。當(dāng)起重機(jī)下放重物運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)向著被負(fù)載牽引的方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)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(lèi)負(fù)載包括行車(chē)、吊機(jī)、電梯等升降機(jī)械和傾斜下坡的傳送帶輸送機(jī)。（2）由于轉(zhuǎn)矩控制需要而在四象限運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備。在卷取片材狀物料進(jìn)行加工作業(yè)時(shí)，為了給加工物施加張力而設(shè)置的卷送轉(zhuǎn)送裝置就是負(fù)負(fù)載。這里使用的電動(dòng)機(jī)速度決定于其對(duì)應(yīng)的卷取機(jī)和原動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，而電動(dòng)機(jī)只被要求用來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這類(lèi)負(fù)載包括造紙用的放卷和收卷設(shè)備、鋼鐵用的夾送輥、紡織用的卷染機(jī)等。8大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載有些負(fù)載如攪

15、拌機(jī)類(lèi)負(fù)、擠出機(jī)、金屬加工機(jī)床等，在啟動(dòng)初期必須克服很大的摩擦力才能啟動(dòng)，因此這頻載在很多情況下都被當(dāng)作大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載使用9大慣性負(fù)載大慣性負(fù)載是指以離心分離機(jī)為代表的負(fù)載，其慣性大，不僅啟動(dòng)費(fèi)力，而且停車(chē)也費(fèi)時(shí)。圖3-3 塑料擠出機(jī)負(fù)載圖3-4 起重設(shè)備圖3-5 沖壓機(jī)圖3-6 往復(fù)式壓縮機(jī)工作示意圖3.1.4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(yùn)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(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了3種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。1從電流的角度大多數(shù)變頻器的容量可以從3個(gè)角度表述：額定電流、可配用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。選擇

16、變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。2從效率的角度系統(tǒng)效率等于變頻器效率與電動(dòng)機(jī)效率的乘積，只有兩者都處在較高的效率下工作，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(shí)，要注意以下幾點(diǎn)。（1）變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利于變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）當(dāng)變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)的功率分級(jí)不相同時(shí)，變頻器的功率要盡可能地接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。 （3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載啟動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利于變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。（

17、4）經(jīng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率確實(shí)有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。（5）當(dāng)變頻器與電動(dòng)機(jī)功率不相同時(shí)，必須調(diào)整節(jié)能程序的設(shè)置，以使其達(dá)到較高的節(jié)能效果。變頻器負(fù)載率b與效率h的關(guān)系曲線如圖3-7所示?？梢?jiàn)：當(dāng)b=50%時(shí)，h=94%；當(dāng)b=100%時(shí)，h=96%。雖然b增大一倍，h僅變化2%，但對(duì)于中大功率的電動(dòng)機(jī)而言亦是可觀的。3從計(jì)算功率的角度連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器必須同時(shí)滿足以下3個(gè)計(jì)算公式：（1）滿足負(fù)載輸出： PCNPM/h （3-4）（2）滿足電動(dòng)機(jī)容量： PCN1.732kUeIe10-3 （3-5）（3）滿足電動(dòng)機(jī)電流： IC

18、NkIe （3-6）式中，PCN為變頻器容量（kVA）；PM為負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸輸出功率（kW）；Ue為電動(dòng)機(jī)額定電壓（V）；Ie為電動(dòng)機(jī)額定電流（A）；h為電動(dòng)機(jī)效率（通常約為0.85）；cosf為電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)（通常約為0.75）；k為電流波形補(bǔ)償系數(shù)（由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而是含有高次諧波的成分，故其電流應(yīng)有所增加，通常k為1.051.1）。圖3-8所示為一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)n臺(tái)電動(dòng)機(jī)，這時(shí)可以采用式（3-6）來(lái)計(jì)算變頻器的容量，并選取k為1.1左右。圖3-7 負(fù)載率與效率的關(guān)系曲線圖3-8 一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)n臺(tái)電動(dòng)機(jī)3.2.1 變頻器的啟動(dòng)制動(dòng)方式方式變頻器的啟動(dòng)制動(dòng)方式是指

19、變頻器從停機(jī)狀態(tài)到運(yùn)行狀態(tài)的啟動(dòng)方式、從運(yùn)行狀態(tài)到停機(jī)狀態(tài)的停機(jī)方式，以及從某一運(yùn)行頻率到另一運(yùn)行頻率的加速或減速方式。1啟動(dòng)運(yùn)行方式變頻器從停機(jī)狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)通常有以下幾種方式。（1）從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)。變頻器接到運(yùn)行指令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)頻率和啟動(dòng)頻率保持時(shí)間啟動(dòng)。該方式適用于一般的負(fù)載。啟動(dòng)頻率是指變頻器啟動(dòng)時(shí)的初始頻率，如圖3-9所示的fs，它不受變頻器下限頻率的限制；啟動(dòng)頻率保持時(shí)間是指變頻器在啟動(dòng)過(guò)程中，在啟動(dòng)頻率下保持運(yùn)行的時(shí)間，如圖3-9中的t1。3.2 變頻器的啟動(dòng)制動(dòng)方式與適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，并不從0Hz開(kāi)始加速，而是直接從某一頻率下開(kāi)始加速。在開(kāi)始加速瞬間變

20、頻器的輸出頻率便是上述所說(shuō)的啟動(dòng)頻率。設(shè)置啟動(dòng)頻率是部分生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際需要。例如，有些負(fù)載在靜止?fàn)顟B(tài)下的靜摩擦力較大，難以從0Hz開(kāi)始啟動(dòng)，設(shè)置了啟動(dòng)頻率后，可以在啟動(dòng)瞬間有一點(diǎn)沖力，使傳動(dòng)系統(tǒng)容易啟動(dòng)；在若干臺(tái)水泵同時(shí)供水的系統(tǒng)里，由于管中已經(jīng)存在一定的水壓，后啟動(dòng)的水泵在頻率很低的情況下將難以旋轉(zhuǎn)起來(lái)，故需要電動(dòng)機(jī)在一定的頻率下直接啟動(dòng)；錐形電動(dòng)機(jī)如果從0Hz開(kāi)始逐漸升速，將導(dǎo)致定子和轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)摩擦，設(shè)置啟動(dòng)頻率后，可以在啟動(dòng)時(shí)很快建立起足夠的磁通，使轉(zhuǎn)子和定子之間保持一定的氣隙。啟動(dòng)頻率保持時(shí)間的設(shè)置對(duì)于下面幾種情況比較適合：對(duì)于慣性較大的負(fù)載，啟動(dòng)后先在較低的頻率下持續(xù)一個(gè)短時(shí)間t1

21、，然后加速運(yùn)行到穩(wěn)定頻率；齒輪箱的齒輪之間總是有間隙存在，啟動(dòng)時(shí)容易在齒輪之間發(fā)生撞擊，如在較低的頻率下持續(xù)一個(gè)短時(shí)間t1，則可以減緩齒輪之間的碰撞；起重機(jī)械在起吊重物前，吊鉤的鋼絲繩通常處于松弛的狀態(tài)，啟動(dòng)頻率保持一個(gè)短時(shí)間t1可以使鋼絲繩先拉緊后再上升；有些機(jī)械在環(huán)境溫度較低的情況下潤(rùn)滑油容易凝固，故要求先在低速下運(yùn)行一個(gè)短時(shí)間t1，使?jié)櫥拖♂尯笤偌铀?；?duì)于附有機(jī)械制動(dòng)裝置的電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在磁抱閘松開(kāi)過(guò)程中，為了減小閘皮和閘輥之間的摩擦，要求先在低速下運(yùn)行一個(gè)短時(shí)間t1，待磁抱閘完全松開(kāi)后再升速。對(duì)于驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)尤其適用。（2）先制動(dòng)再啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式是指先對(duì)電

22、動(dòng)機(jī)實(shí)施直流制動(dòng)，再按照從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)的方式進(jìn)行啟動(dòng)。該方式適用于變頻器停機(jī)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的小慣性負(fù)載，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的大慣性負(fù)載則不適用。圖3-10所示為先制動(dòng)再啟動(dòng)的功能示意圖，啟動(dòng)前先在電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)通入直流電流，以保證電動(dòng)機(jī)在零速的狀態(tài)下開(kāi)始啟動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不為零，而變頻器的輸出是從0Hz開(kāi)始上升的，則在啟動(dòng)瞬間將引起電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流故障。先制動(dòng)再啟動(dòng)功能包含兩個(gè)參數(shù)：直流制動(dòng)量和直流制動(dòng)時(shí)間，前者表示應(yīng)向定子繞組施加多大的直流電壓，后者表示進(jìn)行直流制動(dòng)的時(shí)間。（3）轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)。在這種方式下，變頻器能自動(dòng)跟蹤電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，對(duì)旋轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)實(shí)

23、施平滑無(wú)沖擊啟動(dòng)，因此變頻器的啟動(dòng)有一個(gè)相對(duì)緩慢的時(shí)間用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，如圖3-11所示。該方式適用于變頻器停機(jī)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的大慣性負(fù)載瞬時(shí)停電再啟動(dòng)情況。圖3-9 啟動(dòng)頻率與啟動(dòng)時(shí)間示意圖圖3-10 先制動(dòng)再啟動(dòng)功能示意圖圖3-11 轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)功能示意圖2加減速方式變頻器從一個(gè)速度過(guò)渡到另一個(gè)速度的過(guò)程稱(chēng)為加減速，如果速度上升則為加速，如果速度下降則為減速。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(shí)間成正比地上升，大多數(shù)負(fù)載可以選用直線加減速方式。如圖3-12（a）所示，加速時(shí)間為t1，減速時(shí)間為t2

24、。一般定義加速時(shí)間為變頻器從零頻加速到最大輸出頻率所需的時(shí)間，而減速時(shí)間則相反，為變頻器從最大輸出頻率減至零頻所需的時(shí)間。圖3-12 加減速方式（2）S形曲線加減速。變頻器的輸出頻率按照S形曲線遞增或遞減，如圖3-12（b）所示。將S形曲線劃分為3個(gè)階段的時(shí)間，S形曲線起始段時(shí)間如圖3-12（b）中所示，這里輸出頻率變化的斜率從零逐漸遞增；S形曲線上升段時(shí)間如圖3-12（b）中所示，這里輸出頻率變化的斜率恒定；S形曲線結(jié)束段時(shí)間如圖3-12（b）中所示，這里輸出頻率變化的斜率逐漸遞減到零。將每個(gè)階段的時(shí)間按百分比分配，就可以得到一條完整的S形曲線，因此，只需要知道3個(gè)時(shí)間段中的任意2個(gè)，就可以

25、得到完整的S形曲線。S形曲線加減速方式非常適用于輸送易碎物品的傳送機(jī)、電梯、搬運(yùn)傳遞負(fù)載的傳送帶，以及其他需要平穩(wěn)改變速度的場(chǎng)合。例如，電梯在開(kāi)始啟動(dòng)及轉(zhuǎn)入等速運(yùn)行時(shí)，從考慮乘客的舒適度出發(fā)，應(yīng)減緩速度的變化，以采用S形加速方式為宜。（3）半S形加減速方式。它是S形曲線加減速的衍生方式，即S形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，前者主要用于慣性較大的負(fù)載，后者主要用于如風(fēng)機(jī)一類(lèi)具有較大慣性的二次方律負(fù)載，由于低速時(shí)負(fù)荷較輕，故可按線性方式加速，以縮短加速過(guò)程；高速時(shí)負(fù)荷較重，加速過(guò)程應(yīng)減緩，以

26、減小加速電流。（4）其他加減速方式。其他加減速方式包括倒L形加減速方式、U形加減速方式等。3加減速時(shí)間的切換通過(guò)多功能輸入端子的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同加減速時(shí)間的選擇（共計(jì)4種）。將多功能輸入端子DI3、DI4定義為加減速時(shí)間端子1、加減速時(shí)間端子2，按照表3-1中的邏輯組合實(shí)現(xiàn)4種不同加減速時(shí)間的切換，其外部接線圖如圖3-13所示。圖3-13 加減速時(shí)間切換的外部接線圖4加減速時(shí)間的銜接功能在生產(chǎn)實(shí)踐中，有時(shí)會(huì)遇到這樣的情況：在傳動(dòng)系統(tǒng)加速的過(guò)程中，又得到減速或停機(jī)的指令，這時(shí)就出現(xiàn)了加速過(guò)程和減速過(guò)程的銜接問(wèn)題。變頻器對(duì)于在加速過(guò)程尚未結(jié)束的情況下得到停機(jī)指令時(shí)減速方式的處理如圖3-14所示。圖3

27、-14是加減速曲線。曲線是在運(yùn)行指令時(shí)間較長(zhǎng)情況下的S形加速曲線；曲線和曲線是在加速過(guò)程尚未完成而運(yùn)行指令已經(jīng)結(jié)束時(shí)的減速曲線。用戶可以根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況進(jìn)行選擇。5加減速時(shí)間的最小極限功能某些生產(chǎn)機(jī)械出于特殊的需要要求加減速時(shí)間越短越好，對(duì)此，有的變頻器設(shè)置了加減速時(shí)間的最小極限功能。其基本含義如下所述。（1）最快加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器允許的極限狀態(tài)（IA不大于150%IN，IA是加速電流，IN是變頻器的額定電流）下，從而使加速過(guò)程最小化。（2）最快減速方式。在減速過(guò)程中，使直流回路的電壓保持在變頻器允許的極限狀態(tài)（UD不大于95%UDH，UD是減速過(guò)程中的直流電

28、壓，UDH是直流電壓的上限值）下，從而使減速過(guò)程最小化。（3）最優(yōu)加速方式。在加速過(guò)程中，使加速電流保持在變頻器額定電流的120%（IA不大于120%IN），使加速過(guò)程最優(yōu)化。（4）最優(yōu)減速方式。在減速過(guò)程中，使直流回路的電壓保持在上限值的93%（UD不大于93%UDH），使減速過(guò)程最優(yōu)化。其中，（3）和（4）統(tǒng)稱(chēng)為自動(dòng)加減速方式，它能根據(jù)負(fù)載狀況保持變頻器的輸出電流在自動(dòng)限流水平之下或輸出電壓在自動(dòng)限壓水平之下，平穩(wěn)地完成加減速過(guò)程。 6停機(jī)方式變頻器接收到停機(jī)命令后從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入停機(jī)狀態(tài)，通常有以下幾種方式。（1）減速停機(jī)。變頻器接到停機(jī)命令后，按照減速時(shí)間逐步減小輸出頻率，頻率降為零后停

29、機(jī)。該方式適用于大部分負(fù)載的停機(jī)。（2）自由停機(jī)。變頻器接到停機(jī)命令后，立即中止輸出，負(fù)載按照機(jī)械慣性自由停止。變頻器通過(guò)停止輸出來(lái)停機(jī)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電源被切斷，傳動(dòng)系統(tǒng)處于自由制動(dòng)狀態(tài)。由于在這種停機(jī)方式下停機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短由傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性決定，故也稱(chēng)為慣性停機(jī)。（3）帶時(shí)間限制的自由停機(jī)。變頻器接到停機(jī)命令后，切斷變頻器輸出，負(fù)載自由滑行停止。這時(shí)，在運(yùn)行待機(jī)時(shí)間T內(nèi)，可忽略運(yùn)行指令。運(yùn)行待機(jī)時(shí)間T由停機(jī)指令輸入時(shí)的輸出頻率和減速時(shí)間決定。（4）減速停機(jī)加上直流制動(dòng)。變頻器接到停機(jī)命令后，按照減速時(shí)間逐步降低輸出頻率，當(dāng)頻率降至停機(jī)制動(dòng)起始頻率時(shí)，開(kāi)始直流制動(dòng)至完全停機(jī)，如圖3-15所示。圖3

30、-14 加減速的銜接功能圖3-15 減速停機(jī)加上直流制動(dòng) 直流制動(dòng)是指在電動(dòng)機(jī)定子中通入直流電流，以產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)停車(chē)后會(huì)產(chǎn)生一定的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，所以直流制動(dòng)可在一定程度上替代機(jī)械。 制動(dòng)直流制動(dòng)強(qiáng)度：在定子繞組上施加直流電壓或直流電流的大小，它決定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度。 直流制動(dòng)時(shí)間：施加直流制動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短。預(yù)置直流制動(dòng)時(shí)間的主要依據(jù)是負(fù)載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對(duì)克服“爬行”現(xiàn)象的要求，要求越高，直流制動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)。3.2.2 變頻器的適應(yīng)負(fù)載能力變頻器驅(qū)動(dòng)負(fù)載的效果必須符合用戶的要求和環(huán)境的需要，由于負(fù)載的多樣性和環(huán)境的千變?nèi)f化，變頻器必須設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)來(lái)保證其能適應(yīng)這些負(fù)載的要求。例如

31、，要求風(fēng)機(jī)水泵類(lèi)負(fù)載能夠長(zhǎng)期自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行，要求電動(dòng)機(jī)靜音運(yùn)行以滿足樓宇控制的需要，要求消除電動(dòng)機(jī)或者機(jī)械設(shè)備之間的共振現(xiàn)象等。1自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化將影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)差，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)速度變化。通過(guò)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償，根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整變頻器的輸出頻率，可減小電動(dòng)機(jī)隨負(fù)載變化而引起的轉(zhuǎn)速變化，如圖3-16所示。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能參數(shù)的設(shè)置主要依據(jù)以下原則：當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，即實(shí)際轉(zhuǎn)速高于給定速度時(shí)，逐步提高補(bǔ)償增益；當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，即實(shí)際轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速時(shí)，逐步提高補(bǔ)償增益；轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)范圍為轉(zhuǎn)差補(bǔ)償限定值與額定轉(zhuǎn)差值的乘積； 自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償量的大小與電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差相關(guān)，

32、應(yīng)正確設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差值。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差頻率的計(jì)算公式為額定轉(zhuǎn)差頻率=電動(dòng)機(jī)額定頻率（電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速-電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速）電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 式中，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速=電動(dòng)機(jī)額定頻率120電動(dòng)機(jī)極數(shù) 2載波頻率的調(diào)整變頻器的信號(hào)調(diào)制是PWM，其基本方法：對(duì)于輸出的電壓脈沖波，其脈沖的上升沿和下降沿都是由正弦波和三角波的交點(diǎn)所決定的。在這里，正弦波稱(chēng)為調(diào)制波，三角波稱(chēng)為載波，三角波的頻率就是載波頻率。圖3-16 自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能在PWM電壓脈沖波序列的作用下，電流波形是脈動(dòng)的，脈動(dòng)頻率與載波頻率一致，脈動(dòng)電流將使電動(dòng)機(jī)鐵芯的硅鋼片之間產(chǎn)生電磁力并引起振動(dòng)，產(chǎn)生電磁噪聲。改變載波頻率時(shí)，電磁噪聲的音調(diào)也將

33、發(fā)生變化，所以，將變頻器調(diào)節(jié)載波頻率的功能稱(chēng)為音調(diào)調(diào)節(jié)功能。載波頻率越高，線路之間以及線路與地之間分布電容的容抗越小，由高頻脈沖電壓引起的漏電流越大。載波頻率對(duì)其他設(shè)備的干擾主要是由高頻電壓和高頻電流引起的。載波頻率越高，則高頻電壓通過(guò)靜電感應(yīng)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生的干擾就越嚴(yán)重；高頻電流產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)將通過(guò)電磁感應(yīng)對(duì)其他設(shè)備的控制電路產(chǎn)生干擾；高頻電磁場(chǎng)具有強(qiáng)大的輻射能量，極易使通信設(shè)備等產(chǎn)生擾動(dòng)信號(hào)。因此，可以總結(jié)出表3-2所示的載波頻率特性。載 波 頻 率降 低升 高電動(dòng)機(jī)噪聲漏電流干擾表3-2 載波頻率特性在上述3個(gè)因素中，電動(dòng)機(jī)噪聲是最直接、最明顯的，尤其是在樓宇控制中，為此有些變頻器提供了

34、“柔聲載波頻率”，即在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，能自動(dòng)地變換載波頻率，使電磁噪聲變成具有一定音調(diào)的較為柔和的聲音；有些變頻器提供了“電動(dòng)機(jī)音調(diào)調(diào)節(jié)”，同樣可以改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的音調(diào)。如果在上述因素不對(duì)變頻器造成任何影響的情況下，用戶可以選擇載波頻率自動(dòng)調(diào)整功能，此時(shí)變頻器能夠根據(jù)機(jī)內(nèi)溫度等自動(dòng)調(diào)整載波頻率，并在變頻器實(shí)際最高工作載波頻率（用戶可以設(shè)定）內(nèi)選擇一個(gè)最優(yōu)值。3下垂控制下垂控制是負(fù)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)囊环N，專(zhuān)用于多臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載的場(chǎng)合，以使多臺(tái)變頻器達(dá)到負(fù)荷的均勻分配。當(dāng)多臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，會(huì)因速度不同而造成負(fù)荷分配不均衡，使速度較快的變頻器承受較重的負(fù)載。有了下垂控制后，隨著負(fù)載的增加可

35、以使電動(dòng)機(jī)速度下垂變化，最終使負(fù)荷均一、分散。圖3-17是下垂控制動(dòng)作后負(fù)載與輸出頻率的關(guān)系。例如，橋式起重機(jī)的“大車(chē)”，通常在兩側(cè)各設(shè)一臺(tái)容量相同的電動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)傳動(dòng)。在這種情況下，不僅要求兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步，而且要求它們的負(fù)荷分配盡量均衡。解決這一問(wèn)題的常用方法就是使電動(dòng)機(jī)具有下垂特性。圖3-17 下垂控制動(dòng)作后負(fù)載與輸出頻率的關(guān)系對(duì)于下垂控制而言，用戶必須設(shè)置以下參數(shù)。（1）下垂頻率變化率。不同機(jī)械對(duì)于下垂特性的“下垂度”的要求往往各不相同，為了滿足不同用戶的不同要求，變頻器可以通過(guò)設(shè)置“下垂頻率變化率”得到所要求的下垂特性曲線。在實(shí)際調(diào)試中，可以觀察由小到大逐漸調(diào)整下垂頻率變

36、化率時(shí)變頻器輸出頻率與負(fù)載的關(guān)系，直到達(dá)到負(fù)荷平衡為止。圖3-18 下垂參數(shù)設(shè)置（2）下垂死區(qū)。為了防止兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)調(diào)整過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上下波動(dòng)的振蕩現(xiàn)象，如圖3-24a中，當(dāng)下垂特性使用時(shí)，轉(zhuǎn)速就會(huì)在n1到n2之間上下波動(dòng)。因此有的變頻器還具有設(shè)置“死區(qū)”的功能。也就是說(shuō)，允許兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在一個(gè)小范圍內(nèi)有所差異。根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的不同，變頻器可以預(yù)置兩種死區(qū)：轉(zhuǎn)矩死區(qū)，即允許兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在相同的轉(zhuǎn)速下負(fù)荷的分配不完全均衡，可以存在較小的轉(zhuǎn)矩差（DT），如圖3-18（c）所示。轉(zhuǎn)速死區(qū)，即允許兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)矩相同的情況下它們的轉(zhuǎn)速不完全一致，可以存在轉(zhuǎn)速差（Dn），如圖3-18（d）所示。4共振預(yù)防

37、任何設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都或多或少地會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，每臺(tái)設(shè)備又都有一個(gè)固有的振蕩頻率，它取決于設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)。由于變頻器是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的工作頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行工作的，這就有可能在某一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下工作頻率與負(fù)荷軸系的共振點(diǎn)、共振頻率重合，造成負(fù)荷軸系因發(fā)生諧振而產(chǎn)生十分強(qiáng)烈或不能容忍的振動(dòng)，甚至造成設(shè)備停運(yùn)或損壞，因此必須根據(jù)負(fù)荷軸系的共振頻率通過(guò)共振預(yù)防來(lái)避免系統(tǒng)發(fā)生此類(lèi)現(xiàn)象。為了預(yù)防諧振和共振，變頻器都設(shè)置有跳躍頻率，其目的是使電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)避開(kāi)可能引起諧振的轉(zhuǎn)速，或者說(shuō)使變頻器的輸出頻率跳過(guò)該頻率區(qū)域。另外，對(duì)于變頻器帶變壓器負(fù)載的情況，也可能造成諧振，變頻器會(huì)發(fā)出異常聲響，空載也會(huì)燒毀，

38、此時(shí)變頻器需要調(diào)節(jié)的參數(shù)是載波頻率，而不是跳躍頻率。另外，對(duì)于變頻器帶變壓器負(fù)載的情況，也可能造成諧振，變頻器會(huì)發(fā)出異常聲響，空載也會(huì)燒毀，此時(shí)變頻器需要調(diào)節(jié)的參數(shù)是載波頻率，而不是跳躍頻率。5過(guò)電壓失速保護(hù)功能和自動(dòng)限流功能（1）過(guò)電壓失速保護(hù)功能。變頻器在減速運(yùn)行過(guò)程中，由于負(fù)載慣性的影響，可能會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際下降率低于輸出頻率的下降率，此時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)回饋電能給變頻器，造成變頻器直流母線電壓升高，如果不采取措施，則會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓跳閘。（2）自動(dòng)限流功能。自動(dòng)限流功能是通過(guò)對(duì)負(fù)載電流的實(shí)時(shí)控制，自動(dòng)限定其不超過(guò)設(shè)定的自動(dòng)限流水平，以防止電流過(guò)沖而引起故障跳閘。對(duì)于一些慣量較大或變化劇烈的負(fù)

39、載，該功能尤其適用。在自動(dòng)限流動(dòng)作時(shí)，輸出頻率可能會(huì)有所變化，所以對(duì)于恒速運(yùn)行時(shí)輸出頻率較穩(wěn)定的場(chǎng)合，不宜使用自動(dòng)限流功能。6電動(dòng)機(jī)熱過(guò)載電動(dòng)機(jī)熱過(guò)載的基本特征是實(shí)際溫升超過(guò)額定溫升。因此，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的目的就是確保電動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)行，不因過(guò)熱而燒毀。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)其損耗功率必然要轉(zhuǎn)換成熱能，使電動(dòng)機(jī)的溫度升高。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程屬于熱平衡的過(guò)渡過(guò)程，其基本規(guī)律類(lèi)似于常見(jiàn)的指數(shù)曲線上升（或下降）規(guī)律。其物理意義在于：由于電動(dòng)機(jī)在溫度升高的同時(shí)必然要向周?chē)?，溫升越大，散熱越快，故溫升不能按線性規(guī)律上升，而是越升越慢；當(dāng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量與發(fā)散的熱量平衡時(shí)，此時(shí)的溫升為額定溫升。異步電動(dòng)機(jī)

40、的制造標(biāo)準(zhǔn)按照最高允許溫升定義了不同級(jí)別的類(lèi)型，具體為：A級(jí)105、E級(jí)120、B級(jí)130、F級(jí)155、H級(jí)180。電動(dòng)機(jī)過(guò)載是指電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載過(guò)重，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流超過(guò)了額定值，并導(dǎo)致其溫升也超過(guò)了額定值。電動(dòng)機(jī)一般過(guò)載的主要特點(diǎn)有：電流上升的幅度不大。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)一般是充分考慮了負(fù)載的最大使用電流并按電動(dòng)機(jī)最大溫升情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的，對(duì)于某些變動(dòng)負(fù)載和斷續(xù)負(fù)載，短時(shí)間的過(guò)載是允許的。因此，正常情況下的過(guò)載電流幅值不會(huì)很大。一般情況下，電流的變化率di/dt較小，上升較緩慢。（1）熱過(guò)載曲線。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)具有反時(shí)限特性，即電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流越大，保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間就越短電動(dòng)機(jī)過(guò)載

41、保護(hù)系數(shù)可由下面的公式確定：電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)系數(shù)=允許最大負(fù)載電流變頻器的額定輸出電流100% （3-7）在一般情況下，定義允許最大負(fù)載電流為負(fù)載電動(dòng)機(jī)的額定電流。注意：對(duì)于一臺(tái)變頻器傳動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況，該功能不一定有效。（2）熱過(guò)載報(bào)警參數(shù)。熱過(guò)載報(bào)警是變頻器適應(yīng)負(fù)載的重要方式之一，它能在電動(dòng)機(jī)溫升超過(guò)設(shè)定值時(shí)馬上切斷輸出頻率，從而預(yù)防出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)燒毀現(xiàn)象。在一般情況下，過(guò)載預(yù)報(bào)警檢出水平的設(shè)置應(yīng)小于過(guò)載保護(hù)水平，在過(guò)載預(yù)報(bào)警檢出時(shí)間內(nèi)，工作電流小于過(guò)載預(yù)報(bào)警檢出水平后，機(jī)內(nèi)的過(guò)載預(yù)報(bào)警檢出時(shí)間重新計(jì)時(shí)。對(duì)于過(guò)載預(yù)報(bào)警檢測(cè)功能，可以通過(guò)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：過(guò)載預(yù)報(bào)警檢測(cè)區(qū)域是一直有效還是僅在恒

42、速運(yùn)行時(shí)有效；過(guò)載預(yù)報(bào)警動(dòng)作是報(bào)警停機(jī)還是不報(bào)警且繼續(xù)運(yùn)行。（3）變頻電動(dòng)機(jī)和普通電動(dòng)機(jī)的過(guò)載。 普通電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)其風(fēng)葉的速度會(huì)變慢，因此散熱效果變差，溫度升高會(huì)使電動(dòng)機(jī)的壽命降低。此時(shí)，如果能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)過(guò)載設(shè)定值進(jìn)行重新調(diào)整，將能很好地保護(hù)電動(dòng)機(jī)，所以在變頻器的過(guò)載方式中都會(huì)提供選擇低速補(bǔ)償?shù)姆绞?，最?jiǎn)單的辦法就是選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)，即選擇普通電動(dòng)機(jī)還是變頻電動(dòng)機(jī)。若選擇普通電動(dòng)機(jī)方式，則變頻器就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行低速補(bǔ)償，即把運(yùn)行頻率低于30Hz的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)閾值下調(diào)。這個(gè)30Hz就是電動(dòng)機(jī)過(guò)載功能的轉(zhuǎn)折頻率。在一般情況下，轉(zhuǎn)折頻率可按基本頻率的60%70%來(lái)設(shè)置，同時(shí)應(yīng)該考慮負(fù)載的類(lèi)型（恒

43、轉(zhuǎn)矩負(fù)載和變轉(zhuǎn)矩負(fù)載）來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)折頻率時(shí)的過(guò)載系數(shù)及零頻時(shí)的過(guò)載系數(shù)。若選擇變頻電動(dòng)機(jī)方式，則由于變頻電動(dòng)機(jī)采用強(qiáng)制風(fēng)冷形式，因此電動(dòng)機(jī)的散熱不受轉(zhuǎn)速影響，不需要進(jìn)行低速過(guò)載時(shí)的保護(hù)值調(diào)整。7其他適應(yīng)負(fù)載功能除此之外，為了適應(yīng)不同負(fù)載和環(huán)境的需要，變頻器通常還具有以下功能（1）自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行。自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行指電動(dòng)機(jī)在空載或輕載運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電流適當(dāng)?shù)卣{(diào)整輸出電壓，達(dá)到節(jié)能的目的。該功能對(duì)風(fēng)機(jī)泵類(lèi)負(fù)載尤其有效，它可以在保證電動(dòng)機(jī)正常工作的同時(shí)，使變頻器能準(zhǔn)確地根據(jù)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為電動(dòng)機(jī)提供最低的電量，從而實(shí)現(xiàn)最大程度上節(jié)約電能。（2）電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定因子。變頻器與電動(dòng)機(jī)配合時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流振蕩

44、，修改電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定因子可以抑制兩者配合所產(chǎn)生的固有振蕩。若恒定負(fù)載（如齒輪箱傳動(dòng)等）運(yùn)行時(shí)輸出電流反復(fù)變化，則在出廠參數(shù)的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)該功能碼的大小可以消除振蕩，使電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。（3）自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能。當(dāng)輸入電壓偏離額定值時(shí)，通過(guò)變頻器的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)功能可以保持輸出電壓恒定。（4）過(guò)調(diào)制功能。在長(zhǎng)期低電壓（額定電壓的15%以下）或者長(zhǎng)期重載工作的情況下，變頻器通過(guò)提高自身母線電壓的利用率來(lái)提高輸出電壓，這就是過(guò)調(diào)制功能。過(guò)調(diào)制功能起作用時(shí)，輸出電流諧波會(huì)略有增加。（5）瞬停不停功能。瞬停不停功能用于定義在電壓下降或者瞬時(shí)欠電壓時(shí)變頻器是否自動(dòng)進(jìn)行低電壓補(bǔ)償。適當(dāng)降低頻率，通過(guò)負(fù)載回饋能量維持變頻

45、器不跳閘運(yùn)行。UDC變頻器直流母線電壓；Umains進(jìn)線電壓；TM電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；fout變頻器的輸出頻率圖3-19所示為變頻器在40Hz時(shí)瞬時(shí)掉電的瞬停不停功能示意圖，在額定負(fù)載時(shí)進(jìn)線電壓瞬間中斷，直流母線電壓降到最低極限值。通過(guò)瞬停不停功能，變頻器通過(guò)降低負(fù)載的頻率以發(fā)電機(jī)模式來(lái)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，并以此提供能量給變頻器。只要電動(dòng)機(jī)具有足夠的動(dòng)能，電動(dòng)機(jī)速度雖然下降，但變頻器仍會(huì)繼續(xù)工作，一旦進(jìn)線電壓恢復(fù)，變頻器可以立即投入運(yùn)行。3.3.2 流體PID控制的形式PID控制是過(guò)程控制中應(yīng)用十分普遍的一種控制方式，它是使控制系統(tǒng)的被控物理量迅速而準(zhǔn)確地?zé)o限接近于控制目標(biāo)的基本手段。PID控制包含比例（Pr

46、oportional）、積分（Integral）、微分（Differential）3個(gè)環(huán)節(jié)，比例運(yùn)算是指輸出控制量與偏差的比例關(guān)系；積分運(yùn)算的目的是消除靜差，只要偏差存在，積分作用就將控制量向使偏差消除的方向移動(dòng)；比例運(yùn)算和積分運(yùn)算的作用是對(duì)控制結(jié)果進(jìn)行修正，響應(yīng)較慢；微分運(yùn)算的作用是根據(jù)偏差產(chǎn)生的速度對(duì)輸出量進(jìn)行修正，使控制過(guò)程盡快恢復(fù)到原來(lái)的控制狀態(tài)，微分時(shí)間是表示微分作用強(qiáng)度的單位。與一般的以轉(zhuǎn)速為控制對(duì)象的變頻系統(tǒng)不同，涉及流體工藝的變頻系統(tǒng)通常以流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)為控制量，實(shí)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(shì)來(lái)調(diào)節(jié)泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

47、在大多數(shù)的流體工藝或流體設(shè)備的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，PID控制算法是設(shè)計(jì)人員經(jīng)常采用的恒壓控制算法。常見(jiàn)的PID控制器控制形式主要有3種：硬件型，通用PID控制器；軟件型，使用離散形式的PID控制算法，在PLC上做PID功能塊；使用變頻器內(nèi)置PID控制功能，相對(duì)前兩者來(lái)說(shuō)，這種形式稱(chēng)為內(nèi)置型。1PID控制器現(xiàn)在的PID控制器多為數(shù)字型控制器，具有位控方式、數(shù)字PID控制方式及模糊控制方式，有的還具有自整定功能，富士PXR系列溫度PID控制器（圖3-20）、歐陸2200系列PID控制器就屬于此類(lèi)型。此類(lèi)PID控制的輸入、輸出類(lèi)型都可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)改變，考慮到抗干擾性，一般將輸入和輸出類(lèi)型都設(shè)定為42

48、0mA電流類(lèi)型。圖3-21為由PID控制器構(gòu)成的閉環(huán)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖，壓力的給定值由PID面板設(shè)定，壓力傳感器將實(shí)際的壓力變換為420mA的壓力反饋信號(hào)，并送入PID控制器的輸入端；PID控制器將輸入的模擬電流信號(hào)經(jīng)數(shù)字濾波、A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，一方面作為實(shí)際壓力值顯示在面板上，另一方面與給定值進(jìn)行差值運(yùn)算；偏差值經(jīng)數(shù)字PID控制器運(yùn)算后輸出一個(gè)數(shù)字結(jié)果，其結(jié)果又經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，在PID控制器的輸出端輸出420mA的電流信號(hào)去調(diào)節(jié)變頻器的頻率，變頻器再驅(qū)動(dòng)水泵電動(dòng)機(jī)，使壓力上升。當(dāng)給定值大于實(shí)際壓力值時(shí)，PID控制器輸出最大值20mA，壓力迅速上升；當(dāng)給定值剛小于實(shí)際壓力值時(shí)，PID控制

49、器輸出開(kāi)始退出飽和狀態(tài)，輸出值減小，壓力超調(diào)后也逐漸下降，最后壓力穩(wěn)定在設(shè)定值處，變頻器頻率也穩(wěn)定在某個(gè)頻率附近。這種PID控制形式的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能好，適用于選用的變頻器性能不是很高的場(chǎng)合，同時(shí)控制器還具有傳感器斷線和故障自動(dòng)檢測(cè)功能；缺點(diǎn)是PID調(diào)節(jié)過(guò)于頻繁，穩(wěn)態(tài)性能稍差，布線工作量多。圖3-20 富士PXR系列溫度PID控制器圖3-21 由PID控制器構(gòu)成的閉環(huán)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖【思考與練習(xí)題】2軟件型PID使用PLC指令編程的設(shè)計(jì)者通常自己動(dòng)手編寫(xiě)PID算法程序，這樣可以充分利用PLC的功能。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，模擬PID的控制規(guī)律形式為 （3-8）式中，u(t)

50、為控制器輸出函數(shù)；Kp為比例系數(shù)；e(t)為偏差輸入函數(shù)；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；Td為微分時(shí)間常數(shù)。由于式（3-8）為模擬量表達(dá)式，而PLC程序只能處理離散的數(shù)字量，因此，必須將連續(xù)形式的微分方程化成離散形式的差分方程。式（3-8）經(jīng)離散化后的差分方程為 （3-9）式中，T為采樣周期；k為采樣序號(hào)，k=0, 1, 2, , i, , k；u(k)為采樣時(shí)刻k時(shí)的輸出值；e(k)為采樣時(shí)刻k時(shí)的偏差值；e(k-1)為采樣時(shí)刻k-1時(shí)的偏差值。軟件型PID（圖3-22）可采用與PLC直接連接的文本顯示器或觸摸面板輸入?yún)?shù)和顯示參數(shù)。這種形式的PID控制器優(yōu)點(diǎn)是控制性能好、柔性好，在調(diào)節(jié)結(jié)束后，受控量

51、十分穩(wěn)定，信號(hào)受干擾小，調(diào)試簡(jiǎn)單，接線工作量小，可靠性高；不足是編程工作量增加，需增加硬件成本。 在軟件型PID調(diào)試過(guò)程中，要盡量設(shè)置短的變頻器上升時(shí)間和下降時(shí)間。同時(shí)，在編程設(shè)計(jì)過(guò)程中必須防止計(jì)算結(jié)果溢出，以免造成控制失控，而且還要編寫(xiě)校正傳感器零點(diǎn)和判斷其是否正常的功能程序。3變頻器內(nèi)置PIDPID功能用途廣泛、使用靈活，現(xiàn)在很多變頻器都集成了PID功能，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)置PID，使用時(shí)只需設(shè)定3個(gè)基本參數(shù)（Kp、Ti和Td）即可。變頻器內(nèi)置PID的控制原理如圖3-23所示。在很多情況下，使用變頻器內(nèi)置PID功能并不一定需要用到比例、積分和微分全部單元，可以取其中的12個(gè)單元，但比例控制單元是必不可

52、少的。例如，在恒壓供水控制中，因?yàn)楸豢貕毫α坎粚儆诖髴T量滯后環(huán)節(jié)，因此只需PI功能，D功能可以不用。使用變頻器的內(nèi)置PID功能，必須首先設(shè)定PID功能有效，然后確定PID控制器的信號(hào)輸入類(lèi)型，如采用有反饋信號(hào)輸入，則要求有設(shè)定值信號(hào)，設(shè)定值可以為外部信號(hào)，也可以是面板設(shè)定值；如采用偏差輸入信號(hào)，則無(wú)須輸入設(shè)定值信號(hào)。圖3-24和圖3-25所示為以通用變頻器為例的兩種輸入信號(hào)接線圖。圖中，DI1與COM短接表示PID功能有效。圖3-24 設(shè)定值為面板輸入、反饋信號(hào)為電流信號(hào)的內(nèi)置PID接線圖圖3-25 輸入為差值的變頻器內(nèi)置PID接線圖要使變頻器內(nèi)置PID閉環(huán)正常運(yùn)行，必須首先選擇PID閉環(huán)選擇

53、功能有效，同時(shí)至少有兩種控制信號(hào)：給定量，它是與被控物理量的控制目標(biāo)對(duì)應(yīng)的信號(hào)；反饋量，它是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量的與被控物理量的實(shí)際值對(duì)應(yīng)的信號(hào)。圖3-26所示為通用變頻器PID控制原理圖。 PID調(diào)節(jié)功能將隨時(shí)對(duì)給定量和反饋量進(jìn)行比較，以判斷是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的控制目的。具體地說(shuō)，它將根據(jù)兩者的差值，利用比例P、積分I、微分D的手段對(duì)被控物理量進(jìn)行調(diào)整，直至反饋量和給定量基本相等，達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)為止。圖3-27所示為通用變頻器內(nèi)置PID的控制校準(zhǔn)過(guò)程。比較3種不同類(lèi)型的PID控制器，內(nèi)置型PID的優(yōu)點(diǎn)明顯，成本低，控制性能較好，設(shè)置的參數(shù)少，接線工作量較小，抗干擾性最好；缺點(diǎn)是這種PID也屬

54、于軟件型PID，響應(yīng)速度較慢，易出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，參數(shù)的設(shè)置和顯示不直觀。3.3.3 各種流體工藝的不同變頻控制由于變頻器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)和水泵上具有顯著的節(jié)能效果，因此，涉及流體工藝的變頻系統(tǒng)越來(lái)越多，如變頻恒壓供水、變頻恒液位控制、變頻恒流量控制、變頻恒溫控制等。1流量控制在溫度、壓力、流量和液位這4種常見(jiàn)的過(guò)程變量中，流量是其中最容易控制的過(guò)程變量。由于連續(xù)過(guò)程中物料的流動(dòng)貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，所以流量回路是使用最多的。在流體力學(xué)上，泵與風(fēng)機(jī)在許多方面的特性及數(shù)學(xué)、物理描述是一樣或類(lèi)似的，如出口側(cè)壓力P與流量Q的P-Q特性曲線是一致的。流體流過(guò)熱交換器、管道、閥門(mén)、過(guò)濾器時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力損耗，通常將由此

55、產(chǎn)生的壓力損耗之和與流量的關(guān)系曲線稱(chēng)為流體機(jī)械阻抗曲線。因此，當(dāng)P-Q特性曲線與流體機(jī)械阻抗曲線產(chǎn)生交點(diǎn)時(shí)，就基本確定了流體的流量。通常對(duì)流量回路的控制手段是改變P-Q特性曲線或者改變流體機(jī)械阻抗曲線。流量控制具有以下特點(diǎn)：風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載一般情況下其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，所以也把它們稱(chēng)為具有平方轉(zhuǎn)矩特性的負(fù)載。在流量控制中，對(duì)于啟動(dòng)、停止、加減速控制的定量化分析是非常重要的。因?yàn)樵谶@些過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)與機(jī)械都處于一個(gè)非穩(wěn)定的運(yùn)行過(guò)程，這一過(guò)程將直接影響流量控制的好壞。在暫態(tài)過(guò)程中，風(fēng)機(jī)的慣量一般是傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的1050倍，而泵的慣量則只有傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的20%80%。同時(shí)，加減速時(shí)間也是一個(gè)重要指標(biāo)

56、。對(duì)于流量控制的變頻器必須考慮以下幾個(gè)方面。（1）瞬停的處理環(huán)節(jié)。如果出現(xiàn)電源側(cè)瞬時(shí)停電并瞬間又恢復(fù)供電，使變頻器保護(hù)跳閘，電動(dòng)機(jī)負(fù)載進(jìn)入慣性運(yùn)轉(zhuǎn)階段，上電再啟動(dòng)時(shí)，因風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載會(huì)仍處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，因此必須設(shè)置變頻器的轉(zhuǎn)速跟蹤啟動(dòng)功能，從而實(shí)現(xiàn)先辨識(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向后再啟動(dòng)。同時(shí)，有些負(fù)載還可以設(shè)置瞬停不停功能，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。（2）無(wú)流量保護(hù)。對(duì)于有實(shí)際揚(yáng)程的供水系統(tǒng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，泵的出口壓比實(shí)際揚(yáng)程低，就進(jìn)入無(wú)流量狀態(tài)（無(wú)供水狀態(tài)），水泵在此狀態(tài)下工作，溫度會(huì)持續(xù)上升導(dǎo)致泵體損壞。因此，要選擇無(wú)流量狀態(tài)的檢測(cè)和保護(hù)環(huán)節(jié)，并設(shè)置變頻器最低運(yùn)行頻率。（3）啟動(dòng)聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。變頻器從低頻

57、啟動(dòng)，如果電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)便進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)，則會(huì)出現(xiàn)變頻器過(guò)電壓保護(hù)。因此需設(shè)定電動(dòng)機(jī)停止后再啟動(dòng)的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。另外，水泵停轉(zhuǎn)后，由于水流的作用會(huì)反向緩慢旋轉(zhuǎn)，此時(shí)啟動(dòng)變頻器也會(huì)造成故障，只有安裝單向閥才能解決這個(gè)問(wèn)題。2壓力控制壓力也是一個(gè)非常重要的過(guò)程變量，它直接影響沸騰、化學(xué)反應(yīng)、蒸餾、真空及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。壓力控制不好有可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問(wèn)題，密封容器的壓力過(guò)高還會(huì)引起爆炸，因此，將壓力控制在安全范圍內(nèi)就顯得極其重要。圖3-38為變頻器壓力控制示意圖。該圖中，采用壓力變送器作為變頻器內(nèi)置PID的反饋傳感器，以組成模擬閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。壓力給定量用電位器設(shè)定

58、，以電壓形式通過(guò)AI2口輸入，而壓力反饋信號(hào)以420mA信號(hào)電流形式從AI1口輸入，給定量和反饋量均通過(guò)模擬通道采集，由端子DI1實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行的啟停。圖3-38 變頻器壓力控制示意圖3溫度控制溫度是一個(gè)非常重要的過(guò)程變量，直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、結(jié)晶及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。圖3-29為變頻器溫度控制示意圖。該系統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件為K型熱電偶，將K型熱電偶的反饋值送入溫控儀，與預(yù)先輸入溫控儀的溫度給定值進(jìn)行比較，得出偏差值，再經(jīng)運(yùn)算后，輸出帶有連續(xù)PID調(diào)節(jié)規(guī)律的420mA電流信號(hào)，送入變頻器的模擬量輸入端。變頻器的參數(shù)設(shè)置應(yīng)該包括上下限頻率、4mA對(duì)應(yīng)的頻率、2

59、0mA對(duì)應(yīng)的頻率和加減速時(shí)間等。圖3-29 變頻器溫度控制示意圖對(duì)于變頻器溫度控制系統(tǒng)必須注意以下幾點(diǎn)。（1）由于溫控過(guò)程緩慢，所以很多變頻器內(nèi)置PID控制并不適用，建議選用外置的溫控儀。（2）在溫度控制中，很多風(fēng)機(jī)的慣量比較大，因此選擇變頻器功能時(shí)，需注意轉(zhuǎn)速跟蹤功能和啟動(dòng)聯(lián)鎖條件。（3）溫控系統(tǒng)的變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)范圍較寬，因此要防止在特定轉(zhuǎn)速下的機(jī)械共振現(xiàn)象，可以在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行這一內(nèi)容的分析。如果發(fā)生機(jī)械共振，則可以采取調(diào)整跳躍頻率或者加裝輔助機(jī)械裝置的方法將固有頻率移出工作區(qū)。（4）溫度傳感器的安裝位置直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此必須安裝在最佳位置，以達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)控制。4其他工藝參數(shù)在實(shí)際生

60、產(chǎn)制造過(guò)程中，還涉及液位變量、pH等工藝參數(shù)，變頻器控制系統(tǒng)的組成基本上也可以參考以上3種方式。3.4 三菱E700變頻器的PID控制3.4.1 三菱E700變頻器常用的PID相關(guān)參數(shù)表3-3所示為三菱E700變頻器常用的PID相關(guān)參數(shù)，它主要包括PID調(diào)節(jié)參數(shù)和PID通道參數(shù)。E700的PID功能主要用于流量、風(fēng)量、壓力、溫度等工藝控制，一般可以由端子2輸入信號(hào)或參數(shù)設(shè)定值作為目標(biāo)、端子4輸入信號(hào)作為反饋量組成PID控制的反饋系統(tǒng)。3.4.2 E700變頻器PID構(gòu)成與動(dòng)作1PID的基本構(gòu)成圖3-30所示為PID控制參數(shù)Pr.128=20或21時(shí)的原理圖。圖3-30 PID控制參數(shù)Pr.12