變頻器功能課件

第二章

通用變頻器功能介紹

教學內容§2-1變頻器頻率設置的方法§2-2與頻率有關量的功能及設置方法教學目的1．掌握變頻器控制運行頻率的四種方法；2．深刻理解與頻率有關量的功能的含義，了解其功能設置方法；重點：運行頻率的設置方法；難點：加速曲線、減速曲線的設置。復習提問1．變頻器主電路有哪幾部分組成，各部分有何功能？2．三相異步電動機的起動、調速各有什么要求？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)碼進行預置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

接點控制端子控制

數(shù)字量控制

選擇何種設置方法由變頻器的功能參數(shù)值決定。第二節(jié)

與頻率有關的功能設置與頻率有關的功能包括：極限頻率、加速時間、減速時間、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，一般為電動機的額

定頻率；2．基本頻率fb：又稱基準頻率或基底頻率，只有在

U/f模式下才設定。它是指當輸出電壓U=UN時，f達到的值fN，一般為額定頻率。fmax、

fb與電壓U的關系如圖2-2：二、加速時間和減速時間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fb所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時間，稱為減速時間。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。2．變頻器的實際加減速時間一般小于等于理論設定的的加減速時間。

3．加速時間設定的原則及方法加速時間設定原則：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。4．減速時間設定的必要性及設置原則重負載制動時，制動電流大可能損壞電路，設置合適的減速時間，可減小制動電流；水泵制動時，快速停車會造成管道“空化”現(xiàn)象，損壞管道。減速時間的設定原則：兼顧制動電流和制動時間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。5．變頻器在不同的段速可設置不同的加減速時間。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(下)半S型上升方式：適用于大慣性負載。反(上)半S型上升方式：適用于泵類和風機類負載。2．減速曲線與加速曲線類似3．組合曲線的設置根據(jù)不同的機型可分為三種情況：(1)

只能預置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內定，用戶不能自由設置。(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)內設置時間的長短。四、回避頻率（跳躍頻率、跳轉頻率）1.回避頻率的概念：變頻器跳過而不運行的頻率，一般情況下一個系統(tǒng)可設三個以上。2．設置回避頻率的必要性：避免系統(tǒng)共振。

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

⑵由外端子控制設置和執(zhí)行步驟為：設置運行控制模式→設置具體的控制端子→設置各段速頻率→用控制端子確定各段速運行時間。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。設置頻率增益功能的目的：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。第三節(jié)U/f控制與轉矩補償、轉差補償控制教學內容§2-3U/f控制與轉矩補償、轉差補償控制；§2-4矢量控制功能§2-5運行控制與制動功能；§2-6其他控制功能教學目的1．深刻理解轉矩補償、轉差補償、制動功能、瞬停再起功能的意義及設置方法；2．了解變頻器矢量控制功能的實質，掌握設置矢量控制功能應符合的條件重點：轉矩補償、瞬停再起功能的意義；難點：矢量控制功能的實質。復習提問1.

控制變頻器運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載？3.設置回避頻率、頻率增益、頻率偏置各有何作用？常用的補償方法：1．在額定電壓和基本頻率下線性補償起動電壓從0提升到最大值的20%，通過步進的方法設置。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，適用于低轉矩起動運行的場合。使用時通過預置調用。3．平方率補償補償曲線為拋物線，低頻時在標準U/f曲線的下方，高頻時在標準U/f曲線的上方，多用于風機和泵類負載的補償，達到節(jié)能

運行的目的。通過步進的方法設置。

三、電壓自動調整功能（AVR）電壓自動調整功能是指電網(wǎng)電壓波動時，為了保持電動機的轉矩不變而自動調整變頻器輸出電壓和頻率的功能。此功能可根據(jù)需要設置為“有”或“無”。

四、節(jié)能運行控制功能1．節(jié)能運行控制功能是指變頻器將檢測到的電動機運行狀態(tài)與變頻器中儲存的標準電動機的參數(shù)進行比較，從而自動給出最佳工作電壓的過程。2．變頻器預置為節(jié)能運行時，必須滿足的條件：(1)變頻器中已儲存有標準電動機參數(shù)，且配用的電動機與標準電動機參數(shù)相吻合。若兩者相差較大，必須根據(jù)實際電動機的參數(shù)重新預置。(2)變頻器節(jié)能運行時，動態(tài)性能較差，因此多用于轉矩較穩(wěn)定的負載中。(3)節(jié)能運行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3.節(jié)能運行的預置方法：“有”或“無”；有的還需預置搜索范圍、搜索周期、搜索電壓增量等參數(shù)。五、轉差補償功能1．轉差補償：當電動機轉速隨著負載轉矩增加(降低)而下降(升高)時，變頻器的輸出頻率自動升高(降低)，以補償電動機轉速變化的過程。

2．轉差補償?shù)哪康模禾岣唠妱訖C的轉速控制精度。3．轉差補償?shù)脑O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)是直流電動機控制理論。一、他勵直流電動機的調速1．直流電動機的轉矩表達式T=CTΦIa2．他勵直流電動機調速的優(yōu)點

對于他勵電動機來說，式中的Φ、Ia為相互獨立的變量，分別由勵磁繞組、電樞繞組控制，電動機的轉矩(調速)控制方便，調速動、靜態(tài)特性好，精度高。3．他勵直流電動機調速的缺點直流電動機結構復雜、換向過程復雜，且電動機的容量、最高轉速受到限制，換向器和電刷裝置的事故率較高，需要定期維護和更換，維護費用高。二、變頻調速的矢量控制功能1．三相異步電動機變頻調速矢量控制功能的實質三相異步電動機的轉矩表達式T=CTΦmI2cosφ2式中的Φm、I2、cosφ2都影響轉矩T，且Φm與I2都由定子電流控制，兩者既不正交也不獨立，電動機難于直接實現(xiàn)連續(xù)的轉矩(調速)控制。若將定子電流人為的分解為兩個相互垂直的矢量，并解釋為勵磁電流和轉子電流，交流異步電動機的控制就會變得很方便。因此，矢量控制實質上就是將定子電流人為分解為兩個相互垂直的矢量，再用他勵直流電動機的控制方式去控制交流異步電動機。2．變頻調速矢量控制的大致過程通過變頻器內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相互垂直的電流信號，再用這兩個信號通過運算調節(jié)器控制逆變電路的輸出。整個過程全部在變頻器內完成，工程上稱為無PG反饋的矢量變頻器。

第五節(jié)運行控制與制動功能一、正反轉控制功能1．交流異步電動機的轉向與交流電的相序有關，正轉與反轉控制只是相對而言。2．正反轉控制方法：由操作面板上的正轉鍵(FWD)、反轉鍵(REV)控制；或由外端子FWD端子、REV端子與COM端子的閉合控制。二、點動控制（寸動控制）1．點動控制點一下按鍵或按鈕，電動機在某一頻率下運行的控制方式。2．點動控制功能的設定先設置點動頻率，每次點動時電動機都在這個頻率下運行。三、制動控制1．制動控制功能用于電動機運行過程中迅速停止或準確定位。2．制動控制功能分類起動后發(fā)電制動：電動機工作結束后的制動，一般采用直流制動。需設置制動頻率、制動時間、制動力等起動前制動：在電動機起動時轉速不為零的情況下對電動機進行的制動，制動后才能再起動。一般采用直流制動，需設置直流制動及制動時間。第六節(jié)其他控制功能一、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，一方面由接點開關輸出報警信號；當故障排除后，要由專用的復位控制指令復位，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)應用時可以設置功能是否有效，再設置具體參數(shù)。二、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供電的情況下，變頻器是繼續(xù)停止輸出，還是自動重起。(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。電源正常輸入復位信號才會重新起動。(2)瞬時停電后再起動瞬間停電又很快恢復供電后，變頻器自動重起。第七節(jié)

變頻器的閉環(huán)運行閉環(huán)運行：在變頻器控制的拖動系統(tǒng)中引入負反饋，以進行自動控制提高傳動精度。反饋器件：主要有PG編碼器(實現(xiàn)轉速反饋)、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，價格低，適用于一般的調速場合。矢量控制方式：速度控制精度較高，速度控制范圍較大，價格稍高，適用于轉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)調節(jié)器的總稱。比例調節(jié)器：指同相比例放大器或反相比例放大器，其調節(jié)速度快、線性好，但存在靜差。積分調節(jié)器：無靜差，但反饋滯后。微分調節(jié)器：反應速度快。三者結合，取長補短就構成了PID調節(jié)器。2．采用PID實現(xiàn)反饋的變頻器控制系統(tǒng)變頻器的PID功能一般內置在變頻器中，使用時通過功能參數(shù)預置。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、反轉、點動、運行停止、復位等端子，其功能固定。其控制方式有兩種，開關控制和脈沖控制。多功能控制端子：一般有3~5個，可根據(jù)需要實現(xiàn)不同功能：⑴多段速控制端子：通過功能參數(shù)預置，用端子狀態(tài)的的不同組合來控制不同段速的運行。例：若設置觸點為動合有效，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，變頻器在段速1運行；組合狀態(tài)為010時，變頻器在段速2運行；組合狀態(tài)為011時，變頻器在段速3運行；以此類推。

⑵空轉控制端子：通過