變頻器功能解析

電氣傳動１變極調(diào)速２變頻調(diào)速３轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速變頻器功能解析

1頻率給定的方式與選擇

1.1基礎(chǔ)概念(1)給定方式的基本含義要調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，必須首先向變頻器提供改變頻率的信號，這個信號，稱為頻率給定信號，也有稱為頻率指令信號或頻率參考信號的。所謂給定方式，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。(2)面板給定方式通過面板上的鍵盤或電位器進行頻率給定(即調(diào)節(jié)頻率)的方式，稱為面板給定方式，面板給定又有兩種情況如圖1所示:(a)鍵盤給定頻率的大小通過鍵盤上的升鍵(▲鍵)和降鍵(q鍵)來進行給定。鍵盤給定屬于數(shù)字量給定，精度較高。(b)電位器給定部分變頻器在面板上設(shè)置了電位器，如圖1(a)所示。頻率大小也可以通過電位器來調(diào)節(jié)。電位器給定屬于模擬量給定，精度稍低。

多數(shù)變頻器在面板上并無電位器，故說明書中所說的“面板給定”，實際就是鍵盤給定。變頻器的面板通?？梢匀∠?，通過延長線安置在用戶操作方便的地方，如圖所示。此外,采用哪一種給定方式,須通過功能預(yù)置來事先決定。(3)外部給定方式從外接輸入端子輸入頻率給定信號，來調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率的大小，稱為外部給定，或遠控給定。主要的外部給定方式有:(a)外接模擬量給定通過外接給定端子從變頻器外部輸入模擬量信號(電壓或電流)進行給定，并通過調(diào)節(jié)給定信號的大小來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。模擬量給定信號的種類有:·電壓信號以電壓大小作為給定信號。給定信號的范圍有:0~10V、2~10V、0~±10V、0~5V、1~5V、0~±5V等?！る娏餍盘栆噪娏鞔笮∽鳛榻o定信號。給定信號的范圍有:0~20mA、4~20mA等。(b)外接數(shù)字量給定通過外接開關(guān)量端子輸入開關(guān)信號進行給定。(c)外接脈沖給定通過外接端子輸入脈沖序列進行給定。(d)通訊給定由PLC或計算機通過通訊接口進行頻率給定。

1.2選擇給定方式的一般原則(1)面板給定和外接給定

優(yōu)先選擇面板給定。因為變頻器的操作面板包括鍵盤和顯示屏，而顯示屏的顯示功能十分齊全。例如，可顯示運行過程中的各種參數(shù)，以及故障代碼等。但由于受聯(lián)接線長度的限制，控制面板與變頻器之間的距離不能過長。(2)數(shù)字量給定與模擬量給定優(yōu)先選擇數(shù)字量給定。因為:(a)數(shù)字量給定時頻率精度較高;(b)數(shù)字量給定通常用觸點操作，非但不易損壞，且抗干擾能力強。(3)電壓信號與電流信號

優(yōu)先選擇電流信號。因為電流信號在傳輸過程中，不受線路電壓降、接觸電阻及其壓降、雜散的熱電效應(yīng)以及感應(yīng)噪聲等等的影響，抗干擾能力較強。但由于電流信號電路比較復(fù)雜，故在距離不遠的情況下，仍以選用電壓給定方式居多。2模擬量給定的調(diào)整功能2.1基礎(chǔ)概念(1)頻率給定線的定義由模擬量進行頻率給定時，變頻器的給定信號X(X是給定信號的統(tǒng)稱，既可以是電壓信號UG，也可以是電流信號IG與對應(yīng)的給定頻率fX之間的關(guān)系曲線fX＝f(Ｘ)，稱為頻率給定線。(2)基本頻率給定線(a)定義：在給定信號X從0增大至最大值Xmax的過程中，給定頻率fX線性地從0增大到最大頻率fmax的頻率給定線稱為基本頻率給定線。其起點為(X＝0，fX＝0);終點為(X＝Xmax，fX＝fmax)，如圖3(a)和(b)所示。例如，給定信號為UG＝0～10V，要求對應(yīng)的輸出頻率為fX＝0～50Hz。則:UG＝0V與fX＝0Hz相對應(yīng);UG＝10V與fX＝50Hz相對應(yīng)。(3)最大頻率fmax

在數(shù)字量給定(包括鍵盤給定、外接升速/降速給定、外接多檔轉(zhuǎn)速給定等)時，是變頻器允許輸出的最高頻率;在模擬量給定時，是與最大給定信號對應(yīng)的頻率。(4)頻率給定線的調(diào)整在生產(chǎn)實踐中，生產(chǎn)機械所要求的最低頻率及最高頻率常常不是0Hz和額定頻率，或者說，實際要求的頻率給定線與基本頻率給定線并不一致。所以，需要對頻率給定線進行適當?shù)恼{(diào)整，使之符合生產(chǎn)實際的需要。因為頻率給定線是直線，所以，調(diào)整的著眼點便是:(a)頻率給定線的起點即當給定信號為最小值時對應(yīng)的頻率;(b)頻率給定線的終點即當給定信號為最大值時對應(yīng)的頻率。

3模擬量給定的正、反轉(zhuǎn)控制與濾波3.1模擬量給定的正、反轉(zhuǎn)功能(1)控制方式主要有兩種方式:(a)由雙極性給定信號控制給定信號可“－”可“＋”，正信號控制正轉(zhuǎn)，負信號控制反轉(zhuǎn)，如圖11(a)所示。(b)由單極性給定信號控制給定信號只有“＋”值，由給定信號中間的任意值作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的分界點，如圖11(b)所示。(2)死區(qū)的設(shè)置

用模擬量給定信號進行正、反轉(zhuǎn)控制時，“0”速控制很難穩(wěn)定，在給定信號為“０”時，常常出現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的“蠕動”現(xiàn)象。為了防止這種“蠕動”現(xiàn)象，需要在“０”速附近設(shè)定一個死區(qū)ΔX，使給定信號從-ΔX到＋ΔX的區(qū)間內(nèi)，輸出頻率為0Hz。(3)有效“0”的功能

在給定信號為單極性的正、反轉(zhuǎn)控制方式中，存在著一個特殊的問題。即，萬一給定信號因電路接觸不良或其他原因而“丟失”，則變頻器的給定輸入端得到的信號為“0”，其輸出頻率將跳變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的最大頻率，電動機將從正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入高速反轉(zhuǎn)狀態(tài)。十分明顯，在生產(chǎn)過程中，這種情況的出現(xiàn)將是十分有害的，甚至有可能損壞生產(chǎn)機械。對此，變頻器設(shè)置了一個有效“0”功能。就是說，變頻器的最小給定信號不等于0(Xmin≠0)。如果給定信號X＝0，變頻器將認為是故障狀態(tài)而把輸出頻率降至0Hz。例如，將有效“０”預(yù)置為0.3V。則:當給定信號X＝0.3V時,變頻器的輸出頻率為fmin;當給定信號X＜0.3V時,變頻器的輸出頻率降為0Hz。3.2模擬量給定的濾濾波時間(1)濾波時間的含義義變頻器在接受模模擬量給定信號號時，首先要進進行濾波，其物物理意義與圖12中的濾波電容類類似(通常都采用數(shù)字字濾波)。圖中，綜坐標標是給定信號的的百分數(shù)X％。濾波的目的,是消除干擾信號對頻率率給定信號的影響。濾波時間常數(shù)，，是指給定信號上上升至穩(wěn)定值63％所需的時間。。(2)濾波時間的影響·濾波時間太短當變頻器顯示““給定頻率”時，有有可能不夠穩(wěn)定定;·濾波時間太長當調(diào)節(jié)給定信號號時，給定頻率率隨給定信號改改變時的響應(yīng)速速度較慢。4輔助給定與其他他功能4.1輔助給定功能1)基本概念當變頻器有兩個個或多個模擬量量給定信號同時時從不同的端子子輸入時，其中中必有一個為主主給定信號，其其他為輔助給定定信號。大多數(shù)變頻器的的輔助給定信號號都是疊加到主主給定信號(相加或相減)上去的。疊加后后在頻率給定線線如圖中的曲線線②和曲線③所所示。(2)應(yīng)用舉舉例多單元元拖動動系統(tǒng)統(tǒng)的同同步運運行在造紙紙、印印染等等機械械中，，整臺臺機器器具有有若干干個單單元，，每個個單元元都有有各自自獨立立的拖拖動系系統(tǒng),如圖所所示:第１單單元由電動動機ＭＭ１拖拖動，，第二二單元由由電動動機ＭＭ２拖拖動……。通常常,把第１１單元元稱為為主令單元,后面的各單單元稱為從動單元元。在這種種情況下，總是要求求被加工物物在各單元的線速度度一致:顯然，如果果后面的速速度低于前前面，將導(dǎo)導(dǎo)致被加工工物的堆積積;反之，如果果后面的速速度高于前前面，將導(dǎo)導(dǎo)致被加工工物的撕裂裂。因此，對于于多單元拖拖動系統(tǒng)的的要求是:·在調(diào)速時,各單元必須須同時調(diào)節(jié)節(jié);·各單元的運運行線速度度必須步調(diào)調(diào)一致,即實現(xiàn)同步步運行。4.2頻率給定定的其他他功能(1)頻率指令令的保持持功能變頻器在在停機后后,是否保持持停機前前的運行行頻率的的選擇功功能。再再開機時時,變頻器的的運行頻頻率有兩兩種狀態(tài)態(tài)可供選選擇:·保持功能能無效運行頻率率為0Hz，如要回回復(fù)到原原來的工工作頻率率，須重重新加速速?！け３止δ苣苡行н\行頻率率自動上上升到停停機前的的工作頻頻率。(2)點動頻率率功能點動是各各類機械械在調(diào)試試過程中中經(jīng)常使使用的操操作方式式。因為為主要用用于調(diào)試試，故所所需頻率率較低，，一般也也不需要要調(diào)節(jié)。。所以，，點動頻頻率(用fJ表示)是通過功功能預(yù)置置來確定定的。有有的變頻頻器也可可以預(yù)置置多檔點點動頻率率。(3)頻率給定異異常時的處處理功能給定信號異異常大致有有以下兩種種情形:(a)給定信號丟丟失當外接模擬擬頻率給定定信號因電電路接觸不不良或斷線線而丟失時時，變頻器器處理方式式的選擇功功能。例如如，是否停停機，如繼繼續(xù)運行，，則在多大大頻率下運運行等。(b)給定信號小小于最低頻頻率時的處處理功能有的負載在在頻率很低低時實際上上不能運行行，因而需需要預(yù)置““最低頻率率”。對應(yīng)應(yīng)地，也就就有一個最最小給定信信號。當實實際給定信信號小于最最小給定信信號時，應(yīng)應(yīng)視為異常常狀態(tài)。5頻率的限制制功能5.1上、下限頻頻率(1)基礎(chǔ)概念(a)生產(chǎn)機械對對轉(zhuǎn)速范圍圍的要求生產(chǎn)機械根根據(jù)工藝過過程的實際際需要，常常常要求對對轉(zhuǎn)速范圍圍進行限制制。以某攪攪拌機為例例，如圖(a)所示。要求求的最高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是600r/min，最低轉(zhuǎn)速速是150r/min。(b)變頻器的上上、下限頻頻率根據(jù)生產(chǎn)機機械所要求求的最高與與最低轉(zhuǎn)速速，以及電電動機與生生產(chǎn)機械之之間的傳動動比，可以以推算出相相對應(yīng)的頻頻率，分別別稱為上限限頻率(用fH表示)與下限頻率率(用fL表示)。在上例中中，如傳動動比λ＝2，則:(2)上限頻率與與最高頻率率的關(guān)系·上限頻率小小于最高頻頻率·上限頻率比比最高頻率率優(yōu)先這是因為，，上限頻率率是根據(jù)生生產(chǎn)機械的的要求來決決定的，所所以具有優(yōu)優(yōu)先權(quán)5.2回避頻率(1)基礎(chǔ)概念任何機械在在運轉(zhuǎn)過程程中，都或或多或少會會產(chǎn)生振動動。每臺機機器又都有有一個固有有振蕩頻率率，它取決決于機械的的結(jié)構(gòu)。如如果生產(chǎn)機機械運行在在某一轉(zhuǎn)速速下時，所所引起的振振動頻率和和機械的固固有振蕩頻頻率相吻合合的話，則則機械的振振動將因發(fā)發(fā)生諧振而而變得十分分強烈(也稱為機械共振振)，并可能導(dǎo)致機機械損壞的嚴重重后果。設(shè)置回避頻率fJ的目的，就是使使拖動系統(tǒng)“回回避”掉可能引引起諧振的轉(zhuǎn)速速，如圖所示。。(2)回避頻率的預(yù)置置預(yù)置回避頻率時，必須預(yù)置以以下兩個數(shù)據(jù):·中心回避頻率fJ即回避頻率所在在的位置;·回避寬度ΔfJ即回避區(qū)域，如如圖所示。(3)回避頻率的數(shù)量量大多數(shù)變頻器都都可以預(yù)置三個回回避頻率,如圖所示。6變頻引出的特殊殊問題6.1保持磁通不變的的必要性和途徑徑(1)保持磁通不變的的必要性(a)磁通減小任何電動機的電電磁轉(zhuǎn)矩都是電電流和磁通相互互作用的結(jié)果，，電流是不允許許超過額定值的的，否則將引起起電動機的發(fā)熱熱。因此，如果果磁通減小，電電磁轉(zhuǎn)矩也必減減小，導(dǎo)致帶載載能力降低。(b)磁通增大電動機的磁路將飽和，由于在在變頻調(diào)速時，運行頻率fX是在相當大的范圍內(nèi)變化化的，因此，如不采取措施施的話，磁通的變化范圍也也是非常大的。它極容易使使電動機的磁路嚴重飽和，，導(dǎo)致勵磁電流的波形嚴重重畸變，產(chǎn)生峰峰值很高的尖峰峰電流，如圖所所示。圖的上半半部是電動機的的磁化曲線;下半部則是勵磁磁電流的波形。。所以，變頻調(diào)速速的一個特殊問問題便是:當頻率fX變化時，必須使使磁通Φ保持不變:Φ＝const(2)保持磁通不變的的方法保持Φ＝const的準確方法是:在調(diào)節(jié)頻率時，，必須保持反電電動勢E1X和頻率fX的比值不變。但反電動勢是由由定子繞組切割割旋轉(zhuǎn)磁通而感感生的，無法從從外部進行控制制。于是用保持持定子側(cè)輸入電電壓和頻率之比比等于常數(shù)來代代替:所以,在改變頻率時,必須同時改變定定子側(cè)的輸入電電壓。6.2變壓變頻存在的的問題及原因分分析(1)存在的問題(a)衡量調(diào)速性能的的主要因素電動機的基本功功能是拖動生產(chǎn)產(chǎn)機械旋轉(zhuǎn)，因因此，在低頻時時的帶負載能力力便是衡量變頻頻調(diào)速性能好壞壞的一個十分重重要的因素。(b)調(diào)壓調(diào)頻存在的的問題滿足Φ＝const的情況下進行變變頻調(diào)速時，隨隨著頻率的下降降，電動機的臨臨界轉(zhuǎn)矩和帶負負載能力(用有效轉(zhuǎn)矩ＴMEX表示)也有所下降，如如圖所示。(2)臨界轉(zhuǎn)矩下降的的原因分析(a)電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生生異步電動機的電電磁轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子子電流和磁通相相互作用的結(jié)果果。因此，問題題的關(guān)鍵便是:在滿足式(16)的情況下，低頻頻時能否保持磁磁通量基本不變變？(b)電磁轉(zhuǎn)矩減小的的原因反電動勢是定子子側(cè)輸入電壓減減去阻抗壓降的的結(jié)果。當頻率fX下降時，輸入電電壓U1X隨之下降。但在在負載不變的情情況下，電流I1及其阻抗壓降卻卻基本不變,于是反電動勢E1X所占的比例必將將減小。磁通ΦM也必減小，磁通通不變的要求并并沒有真正得到到滿足，結(jié)果是是導(dǎo)致電動機的的臨界轉(zhuǎn)矩也減減小。7V/F控制功能7.1V/F控制模式(1)指導(dǎo)思想為了確保電動機機在低頻運行時時，反電動勢和和頻率之比保持持不變，真正實實現(xiàn)Φ＝const，適當提高U/f比，使KU＞Kf，從而使轉(zhuǎn)矩得得到補償，提高高電動機在低速速時的帶負載能能力。如圖中之之曲線②所示(曲線①①是KU＝Kf的U/f線)。這種種方法法稱為為轉(zhuǎn)矩矩補償償或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩提提升，，這種種控制制方式式稱為為V/F控制模模式。。KU電壓調(diào)調(diào)節(jié)比比Kf頻率調(diào)調(diào)節(jié)比比(2)基本頻頻率與變頻頻器的的最大大輸出出電壓壓對應(yīng)應(yīng)的頻頻率稱稱為基基本頻頻率，，用fBA表示。。在大大多數(shù)數(shù)情況況下，，基本本頻率率等于于電動動機的的額定定頻率率，如如圖所所示。。(3)基本U/f線在變頻頻器的的輸出出頻率從0Hz上升到到基本本頻率fBA的過程程中,滿足KU=Kf的U/f線,稱為基基本U/f線,如圖(a)所示。。(4)弱磁點點當電動動機的的運行行頻率高于于額定定頻率率時，，變頻器的的輸出出電壓壓不再再能隨頻率率的上上升而而上升升，如圖(b)中之ＡＡ點以以后所示。。在這這種情情況下下，由由于U/f比將隨隨頻率率的上上升而而下降降，電電動機機磁路路內(nèi)的的磁通通也因因此而而減小小，處處于弱弱磁運運行狀狀態(tài)。。因此此，通通常把把轉(zhuǎn)折折點ＡＡ稱為為弱磁磁點。。7.2U/f線的選選擇功功能(1)不同負載在低速時時對轉(zhuǎn)矩的要求各類負載在低速時時所呈現(xiàn)的阻轉(zhuǎn)矩矩是很不一樣的,例如:(a)二次方律負載阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二二次方成正比，如如圖中的曲線①所所示。低速時的阻阻轉(zhuǎn)矩比額定轉(zhuǎn)矩矩小得多;(b)恒轉(zhuǎn)矩負負載在不同的的轉(zhuǎn)速下下,負載的阻阻轉(zhuǎn)矩基基本不變變,如圖中之曲線線②所示示。低速速時的阻阻轉(zhuǎn)矩與額額定轉(zhuǎn)速速時是基基本相同同的;(c)恒功率負負載在不同的的轉(zhuǎn)速下下，負載載功率保保持恒定定，其機機械特性性呈雙曲曲線狀，，如圖中中之曲線線③所示示。低速速時的阻阻轉(zhuǎn)矩比比額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時還還要大得得多。(2)變頻器對對U/f線的設(shè)置置因為每臺臺變頻器器應(yīng)用到到什么負負載上是是不確定定的，而而不同負負載在低低頻時對對U/f比的要求求又很不不一致。。為此，各各種變頻頻器在V/F控制模式式下，提提供了任任意預(yù)置置U/f比的功能能。使用用戶可以以根據(jù)電電動機在在低速運運行時負負載的輕輕重來選選擇U/f比，如圖圖所示。。(3)U/f線的預(yù)置置要點(a)預(yù)置不當當?shù)暮蠊绻撦d載在低速速時的轉(zhuǎn)矩較大大而轉(zhuǎn)矩矩補償(U/f比)預(yù)置得較較小，則則低速時時帶不動負載。。反之,如果負載載在低速時的的轉(zhuǎn)矩較較輕而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩補償(U/f比)預(yù)置得較較大，則則補償過過分，低低速時電電動機的的磁路將將飽和，，勵磁電電流發(fā)生生畸變，，嚴重時時會因勵勵磁電流流峰值過過高而導(dǎo)導(dǎo)致“過過電流””跳閘。。(b)預(yù)置要點點調(diào)試時，，U/f比的預(yù)置置宜由小小逐漸加加大，每每加大一一檔，觀觀察在最最低頻時時能否帶帶得動負負載？及及至能帶帶動時，，還應(yīng)反反過來觀觀察空載載時會不不會跳閘閘？一直直到在最最低頻率率下運行行時，既既能帶得得動負載載，又不不會空載載跳閘時時為止8矢量控制制功能8.1基本思想想(1)對直流電電動機的的分析在變頻調(diào)調(diào)速技術(shù)術(shù)成熟之之前，直直流電動動機的調(diào)調(diào)速特性性被公認認為是最最好的。。究其原原因，是是因為它它具有兩兩個十分分重要的的特點:(a)磁場特點點它的主磁磁場和電電樞磁場在在空間是是互相垂垂直的，如如圖(a)所示;(b)電路特點點它的勵磁磁電路和和電樞電路路是互相相獨立的的，如圖(b)所示。在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速時，，只調(diào)節(jié)其其中一個個電路的的參數(shù)。(2)變頻器的的矢量控控制模式式(a)基本構(gòu)思思仿照直流流電動機機的控制制特點，，對于調(diào)調(diào)節(jié)頻率率的給定定信號，，分解成成和直流流電動機機具有相相同特點點的磁場場電流信信號i*M和轉(zhuǎn)矩電電流信號號i*T，并且假假想地看看作是兩兩個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)著的直直流磁場場的信號號。當給給定信號號改變時時，也和和直流電電動機一一樣，只只改變其其中一個個信號，，從而使使異步電電動機的的調(diào)速控控制具有有和直流流電動機機類似的的特點。。對于控制制電路分分解出的的控制信信號i*M和i*T，根據(jù)電電動機的的參數(shù)進進行一系系列的等等效變換換，得到到三相逆逆變橋的的控制信信號i*A、i*B和i*C，對三三相逆逆變橋橋進行行控制制，如如圖所所示。。從而而得到到與直直流電電動機機類似似的硬硬機械械特性性,提高了了低頻頻時的的帶負負載能能力。。(b)無反饋饋矢量量控制制模式式與有有反饋饋矢量量控制制模式式根據(jù)在在實行行矢量量控制制時，，是否否需要要轉(zhuǎn)速速反饋饋的特特點，，而有有無反反饋和和有反反饋矢矢量控控制之之分。。無反饋饋矢量量控制制是根根據(jù)測測量到到的電電流、、電壓壓和磁磁通等等數(shù)據(jù)據(jù)，簡簡接地地計算算出當當前的的轉(zhuǎn)速速，并并進行行必要要的修修正，，從而而在不不同頻頻率下下運行行時，，得到到較硬硬機械械特性性的控控制模模式。。由于于計算算量較較大，，故動動態(tài)響響應(yīng)能能力稍稍差。。有反饋矢量量控制則必必須在電動動機輸出軸軸上增加轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)環(huán)節(jié)，如圖圖中的虛線線所示。由由于轉(zhuǎn)速大大小直接由由速度傳感感器測量得得到，既準準確、又迅迅速。與無無反饋矢量量控制模式式相比，具具有機械特特性更硬、、頻率調(diào)節(jié)節(jié)范圍更大大、動態(tài)響響應(yīng)能力強強等優(yōu)點。。8.2電動機數(shù)據(jù)據(jù)的輸入如上述，要要實現(xiàn)矢量量控制功能能，必須根根據(jù)電動機機自身的參參數(shù)進行一一系列等效效變換的計計算。而進進行計算的的最基本條條件，是必必須盡可能能多地了解解電動機的的各項數(shù)據(jù)據(jù)。因此，，把電動機機銘牌上的的額定數(shù)據(jù)據(jù)以及定、、轉(zhuǎn)子的參參數(shù)輸入給給變頻器，，就是實現(xiàn)現(xiàn)矢量控制制的必要條條件。自動檢測功功能從上面所舉舉例子可以以看出，進進行矢量控控制時，所所需數(shù)據(jù)中中的相當部部分，一般般用戶是很很難得到的的。這給矢矢量控制的的應(yīng)用帶來來了困難。。對此，當當代的許多多變頻器都都已經(jīng)配置置了自動檢檢測電動機機參數(shù)的功功能。但檢檢測的具體體方法，各各種變頻器器不盡相同同。自動檢測功功能的英語語名稱是auto-tuning,故有的變頻頻器直譯為為“自動調(diào)調(diào)諧”功能能,也有的稱之之為“自學(xué)學(xué)習(xí)”功能能。8.3矢量控制的的應(yīng)用要點點(1)應(yīng)用矢量控控制的注意意點由于矢量控控制必須根根據(jù)電動機機的參數(shù)進進行一系列列的演算，，因此，其其使用范圍圍必將受到到一些限制制。(a)電動機的容容量電動機的容容量應(yīng)盡可可能與變頻頻器說明書書中標明的的“配用電電動機容量量”相符，，最多低一一個檔次。。例如，變頻頻器的“配配用電動機機容量”為為45kW，電動機的的下一檔容容量為37kW。則該變頻頻器只能在在配接45kW或37kW的電動機時時，矢量控控制功能是是有效的。。(b)電動機的磁磁極數(shù)以2p=4(4極電動機)為最佳，要要注意說明明書中對磁磁極數(shù)的規(guī)規(guī)定。(c)電動機的型型號以生產(chǎn)變頻頻器的同一一家公司生生產(chǎn)的標準準電動機或或變頻調(diào)速速專用電動動機為最佳佳，一般的的通用電動動機也都可可用。但特特殊電動機機(如高轉(zhuǎn)差電電動機等)則不能用。。(d)電動機的臺臺數(shù)矢量控制只只適用于一一臺變頻器器控制一臺臺電動機的的場合。(2)速度控制的的PID功能當采用有反反饋矢量控控制模式時時，變頻器器存在著一一個轉(zhuǎn)速反反饋的閉環(huán)環(huán)系統(tǒng)，并并且為此專專門配置了了PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)。。以利于在在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速速的過程中中，或者拖拖動系統(tǒng)發(fā)發(fā)生擾動(負載突然加加重或減輕輕)時，能夠使使控制系統(tǒng)統(tǒng)既反映迅迅速，又運運行穩(wěn)定。。因此，在具具有矢量控控制功能的的變頻器中中，有兩套套PID調(diào)節(jié)功能:(a)用于速度閉閉環(huán)控制的的PID調(diào)節(jié)功能;(b)用于系統(tǒng)控控制(例如供水系系統(tǒng)的恒壓壓控制等)的PID調(diào)節(jié)功能。。兩種PID調(diào)節(jié)功能中中，P(比例增益)、I(積分時間)、D(微分時間)的作用對象象不同，但但原理是相相同的。(2)矢量控制的的主要優(yōu)點點·低頻轉(zhuǎn)矩大大即使運行在在1Hz(或0.5Hz)時,也能產(chǎn)生足足夠大的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,且不會產(chǎn)生生在V/F控制方式中中容易遇到到的磁路飽飽和現(xiàn)象。。·機械特性好好在整個頻率率調(diào)節(jié)范圍圍內(nèi)，都具具有較硬的的機械特性性，所有機機械特性基基本上都是是平行的。。·動態(tài)響應(yīng)好好尤其是有轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速反饋的的矢量控制制方式，其其動態(tài)響應(yīng)應(yīng)時間一般般都能小于于100ms?！つ苓M行四象象限運行。。9轉(zhuǎn)矩控制功功能9.1轉(zhuǎn)矩控制與與轉(zhuǎn)速控制制的區(qū)別(1)轉(zhuǎn)速控制的特點迄今為止，我們所所討論的變頻調(diào)速速，都是以控制電電動機的轉(zhuǎn)速為目目的的，其基本特特點有:(a)變頻器輸出頻率的的大小(從而電動機轉(zhuǎn)速的的高低)隨給定信號的大小小而變;(b)電動機的轉(zhuǎn)矩大小小是不能控制的,它總是和負載的阻阻轉(zhuǎn)矩處于平衡狀狀態(tài)。因此,是隨負載的輕重而而隨時變化的;(c)電動機轉(zhuǎn)矩的限值值是受發(fā)熱和過載載能力(取決于臨界轉(zhuǎn)矩)制約的。(2)轉(zhuǎn)矩控制的特點轉(zhuǎn)矩控制是矢量控控制模式下的一種種特殊控制方式。。其主要特點是:(a)給定信號并不用于于控制變頻器輸出出頻率的大小,而是用于控制電動動機所產(chǎn)生的電磁磁轉(zhuǎn)矩的大小，如如圖所示:當給定信號為10V時，電動機的電磁磁轉(zhuǎn)矩為最大值Tmax(如圖中之狀態(tài)①);當給定信號為5V時，電動機的電磁磁轉(zhuǎn)矩為Tmax/2(如圖中之狀態(tài)②)。(b)電動機的轉(zhuǎn)速大小小取決于電磁轉(zhuǎn)矩矩和負載轉(zhuǎn)矩比較較的結(jié)果，只能決決定拖動系統(tǒng)是加加速還是減速，其其輸出頻率不能調(diào)調(diào)節(jié)，很難使拖動動系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速速下等速運行。9.2轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)速控控制的切換(1)切換的必要性由于轉(zhuǎn)矩控制時不不能控制轉(zhuǎn)速的大大小，所以，在某某些轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主主要用于起動或停停止的過渡過程中中。當拖動系統(tǒng)已已經(jīng)起動后，仍應(yīng)應(yīng)切換成轉(zhuǎn)速控制制方式，以便控制制轉(zhuǎn)速。(2)切換的時序圖切換的時序圖如圖圖所示(a)t1時段變頻器發(fā)出運行指指令時，如未得到到切換信號，則為為轉(zhuǎn)速控制模式。。變頻器按轉(zhuǎn)速指指令決定其輸出頻頻率的大小。同時時，可以預(yù)置轉(zhuǎn)矩矩上限;(b)t2時段變頻器得到切換換至轉(zhuǎn)矩控制的的信號(通常從外接輸入入電路輸入)，轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)矩控制制模式。變頻器器按轉(zhuǎn)矩指令決決定其電磁轉(zhuǎn)矩矩的大小。同時時，必須預(yù)置轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速上限;(c)t3時段變頻器得到切換換至轉(zhuǎn)速控制的的信號,回到轉(zhuǎn)速控制模模式;(d)t4時段變頻器的運行指指令結(jié)束，將在在轉(zhuǎn)速控制模式式下按預(yù)置的減減速時間減速并并停止。如果變頻器的運運行指令在轉(zhuǎn)矩矩控制下結(jié)束，，變頻器將自自動轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)速控控制模式，并按按預(yù)置的減速時時間減速并停停止。9.3轉(zhuǎn)矩控控制的的應(yīng)用用(1)用于牽牽引和和起重重裝置置的起起動過過程中中牽引引裝置置主要要有:電氣機機車、、電梯梯、起起重裝裝置等等。(a)牽引裝裝置拖拖動系系統(tǒng)的的主要要特點點·負載的的輕重重是隨隨機的的以電氣氣機車車和電電梯為為例,乘客時時多時時少,無規(guī)律律可循循;·對加、、減速速過程程的要要求很很高例如，，裝載載液體體的傳傳輸帶帶以及及起重重和運運輸鋼鋼水包包時，，其加加、減減速過過程必必須十十分平平穩(wěn)，，起動動時應(yīng)應(yīng)毫無無沖擊擊，以以保證證液體體不會會溢出出;電氣機機車和和電梯梯等則則還要要求保保證乘乘客的的舒適適感等等等。。(b)拖動系系統(tǒng)的的加速速度TJ——動態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，，在忽忽略損損耗轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的的情況況下，，等于于電動動機的的電磁磁轉(zhuǎn)矩矩與負負載的的阻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之之差:TJ＝TM－TL(c)在轉(zhuǎn)矩矩控制制模式式下起起動的的優(yōu)點點在轉(zhuǎn)速速控制制模式式下，，起動動時的的動態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)矩矩不可可能根根據(jù)負負載輕輕重自自動進進行調(diào)調(diào)整。。在預(yù)預(yù)置起起動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時時，只只能按按負載載最重重的情情況進進行設(shè)設(shè)定，，故在在起動動瞬間間容易易產(chǎn)生生沖擊擊。例例如，，火車車在起起動時時常常常會有有發(fā)生生沖擊擊的感感覺。。如采采用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控控制模模式，，可以以使電電動機機的電電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩逐逐漸增增大，，直至至能夠夠克服服負載載轉(zhuǎn)矩矩時，，動態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)矩矩和加加速度度才從從0開始緩緩慢增增加，，從而而使起起動過過程十十分平平穩(wěn)。。圖(a)是負載載較輕輕時的的情形形;圖(b)是負載載較重重時的的情形形。由于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控控制方方式不不能控制制轉(zhuǎn)速速，所所以，，隨著著動態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的的不斷斷增大大，加加速度也也必然然不斷斷增大大，這這又并非非人們們所希希望的的。因因此，當當拖動動系統(tǒng)統(tǒng)起動動起來來以后，，有必必要切切換成成轉(zhuǎn)速速控制方方式，，以便便對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速進進行控制制。(2)用于恒恒張力力控制制(a)卷繞機機械的的工作作特點點在各種種薄膜膜或線線材的的收卷卷或放放卷過過程中中，通通常要要求:被卷物物的張張力F必須保保持恒恒定:F＝C為此:1)被卷物物的線線速度度v也必須須保持恒定定:v＝C所以，，卷繞繞功率是恒恒定的的:2)負載的的阻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩隨隨被卷卷物卷卷徑的增增大而而增大大:但為了保持持線速度恒定定，負載的的轉(zhuǎn)速必須隨卷徑的的增大而減減小:(b)用轉(zhuǎn)矩控制制模式實現(xiàn)現(xiàn)恒張力運行行令變頻器在在轉(zhuǎn)矩控制模式下下運行，將將給定信號設(shè)定定在某一值值下不變。。則電動機機的電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TM也將不變變，如圖圖(b)中之曲線線①所示示:TM＝C而動態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TJ則隨著卷卷徑D的增大而而變?yōu)樨撠撝?，如如圖(b)中之曲線線③所示示。拖動動系統(tǒng)將將處于減減速狀態(tài)態(tài)，滿足足圖(c)所示的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化化規(guī)律。。改變給定定轉(zhuǎn)矩的的大小，，可以改改變卷繞繞的松緊緊程度。。10加、減速的時時間與方式10.1基礎(chǔ)概念(1)工頻起動和變變頻起動電動機從較低低轉(zhuǎn)速升至較較高轉(zhuǎn)速的過過程稱為加速速過程，加速速過程的極限限狀態(tài)便是電電動機的起動動。(a)工頻起動這里所說的工工頻起動，是指電動機直直接接上工頻頻電源時的起動，，也叫直接起起動或全壓起動，，如圖(a)所示。在接通電源瞬瞬間:·電源頻率為額額定頻率(50Hz)，如圖(b)的上部所示。。以４極電動動機為例，同同步轉(zhuǎn)速高達達1500r/min?！る娫措妷簽轭~額定電壓(380V),如圖1(b)的下部所示。。由于轉(zhuǎn)子繞組組與旋轉(zhuǎn)磁場場的相對速度度很高，故轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電動勢和和電流都很大大，從而定子子電流也很大大，可達額定定電流的(4～7)倍，如圖(c)所示。工頻起動存在在的主要問題題有:·起動電流大。。當電動機的的容量較大時時，其起動電電流將對電網(wǎng)網(wǎng)產(chǎn)生干擾。。·對生產(chǎn)機械的的沖擊很大，，影響機械的的使用壽命。。(b)變頻起動采用變頻調(diào)速速的電路如圖(a)所示,起動過程的特特點有:·頻率從最低頻頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時間逐漸漸上升，如圖(b)的上部所示。。仍以4極電動機為例例，假設(shè)在接通電電源瞬間，將將起動頻率降降至0.5Hz，則同步轉(zhuǎn)速速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與與旋轉(zhuǎn)磁場的的相對速度只只有工頻起動動時的百分之之一?！る妱訖C的輸入入電壓也從最最低電壓開始始逐漸上升，，如圖(b)的下部所示。。·轉(zhuǎn)子繞組與旋旋轉(zhuǎn)磁場的相相對速度很低低，故起動瞬瞬間的沖擊電電流很小。同同時，可通過過逐漸增大頻頻率以減緩起起動過程，如如在整個起動動過程中，使使同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nM間的轉(zhuǎn)差Δn限制在一定范范圍內(nèi)，則起起動電流也將將限制在一定定范圍內(nèi)，如如圖(c)所示。另一方面，也也減小了起動動過程中的動動態(tài)轉(zhuǎn)矩，加加速過程將能能保持平穩(wěn)，，減小了對生生產(chǎn)機械的沖沖擊。(2)加速過程中的的主要矛盾(a)加速過程中電電動機的狀態(tài)態(tài)假設(shè)變頻器的的輸出頻率從從fX1上升至fX2，如圖(b)所示。圖(a)所示是電動機機在頻率為fX1時穩(wěn)定運行的的狀態(tài)，圖(c)所示是加速過過程中電動機機的狀態(tài)。比比較圖(a)和圖(c)可以看出:當頻率fX上升時，同步步轉(zhuǎn)速n0隨即也上升，，但電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM因為有慣性而而不能立即跟跟上。結(jié)果是是轉(zhuǎn)差Δn增大了,導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)應(yīng)電動勢和感感應(yīng)電流也增增大。(b)加速過程的主主要矛盾加速過程中，，必須處理好好加速的快慢慢與拖動系統(tǒng)統(tǒng)慣性之間的的矛盾。一方面，在生生產(chǎn)實踐中，，拖動系統(tǒng)的的加速過程屬屬于不進行生生產(chǎn)的過渡過過程，從提高高生產(chǎn)率的角角度出發(fā)，加加速過程應(yīng)該該越短越好;另一方面，由由于拖動系統(tǒng)統(tǒng)存在著慣性性，頻率上升升得太快了，，電動機轉(zhuǎn)子子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步步轉(zhuǎn)速的上升升，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起加加速電流的增增大，甚至可可能超過一定定限值而導(dǎo)致致變頻器跳閘閘。所以，加速過過程必須解決決好的主要問問題是:在防止加速電電流過大的前前提下，盡可可能地縮短加加速過程。(3)變頻調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)的減速(a)減速過程中的的電動機狀態(tài)態(tài)電動機從較高高轉(zhuǎn)速降至較較低轉(zhuǎn)速的過過程稱為減速速過程。在變變頻調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)中，是通過過降低變頻器器的輸出頻率率來實現(xiàn)減速速的，如圖(b)所示。圖中，，電動機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速從n1下降至n2(變頻器的輸出出頻率從fX1下降至fX2)的過程即為減減速過程。當頻率剛下降降的瞬間，旋旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)立即下降，但由于于拖動系統(tǒng)具具有慣性的緣故，，電動機轉(zhuǎn)子子的轉(zhuǎn)速不可能立立即下降。于于是，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超超過了同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組切割割磁場的方向向和原來相反反了。從而，，轉(zhuǎn)子繞組中中感應(yīng)電動勢勢和感應(yīng)電流流的方向，以以及所產(chǎn)生的的電磁轉(zhuǎn)矩的的方向都和原原來相反了，，電動機處于于發(fā)電機狀態(tài)態(tài)。由于所產(chǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的的方向相反，，能夠促使電電動機的轉(zhuǎn)速速迅速地降下下來，故也稱稱為再生制動動狀態(tài)。(b)泵升電壓電動機在再生生制動狀態(tài)發(fā)發(fā)出的電能，，將通過和逆逆變管反并聯(lián)聯(lián)的二極管VD7～VD12全波整流后反反饋到直流電電路，使直流流電路的電壓壓UD升高，稱為泵泵升電壓。(c)多余能量的消消耗如果直流電壓壓UD升得太高，將將導(dǎo)致整流和和逆變器件的的損壞。所以以，當UD上升到一定限限值時，須通通過能耗電路路(制動電阻和制制動單元)放電，把直流流回路內(nèi)多余余的電能消耗耗掉。(4)減速過程中的的主要矛盾(a)減速快慢的影影響如上述，頻率率下降時，電電動機處于再再生制動狀態(tài)態(tài)。所以，和和頻率下降速速度有關(guān)的因因素有:·制動電流就是電動機處處于發(fā)電機狀狀態(tài)時向直流流回路輸送電電流的大小。。·泵升電壓其大小將影響響直流回路電電壓的上升幅幅度。(b)減速過程的主主要矛盾和加速過程相相同，在生產(chǎn)產(chǎn)實踐中，拖拖動系統(tǒng)的減減速過程也屬屬于不進行生生產(chǎn)的過渡過過程，故減速速過程應(yīng)該越越短越好。同樣，由于拖拖動系統(tǒng)存在在著慣性的原原因，頻率下下降得太快了了，電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步步轉(zhuǎn)速的下降降，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起再再生電流的增增大和直流回回路內(nèi)泵升電電壓的升高，，甚至可能超超過一定限值值而導(dǎo)致變頻頻器因過電流流或過電壓而而跳閘。所以，減速過過程必須解決決好的主要問問題是在防止止減速電流過過大和直流電電壓過高的前前提下，盡可可能地縮短減減速過程。在在一般情況下下，直流電壓壓的升高是更更為主要的因因素。10.2加、減速的功功能設(shè)置變頻器中，針針對電動機在在升、降速過過程中的特點點，以及生產(chǎn)產(chǎn)實際對拖動動系統(tǒng)的各種種要求，設(shè)置置了許多相關(guān)關(guān)的功能，供供用戶進行選選擇。(1)加、減速時間間(a)加速時間的定定義·定義1變頻器的輸出出頻率從0Hz上升到基本頻頻率所需要的的時間;·定義２變頻器的輸出出頻率從0Hz上升到最高頻頻率所需要的的時間。在大多數(shù)情況況下，最高頻頻率和基本頻頻率是一致的的。(b)減速時間的定定義·定義１變頻器器的輸出頻率率從基本頻率率下降到0Hz所需要的時間間;·定義２變頻器器的輸出頻率率從最高頻率率下降到0Hz所需要的時間間。加速時間的定定義如圖(a)減速時間的定定義如圖5(b)(2)加、減速方方式(a)加速方式加速過程中，變變頻器的輸出頻頻率隨時間上升升的關(guān)系曲線，，稱為加速方式式。變頻器設(shè)置置的加速方式有有:·線性方式變頻器的輸出頻頻率隨時間成正比地上升，，如圖(a)所示。大多數(shù)負載都可可以選用線性方方式。·S形方式式在加速速的起起始和和終了了階段段，頻率率的上上升較較緩，，加速速過程程呈S形，如如圖所所示。。例如如，電電梯在開始始起動動以及及轉(zhuǎn)入入等速速運行行時，從考考慮乘乘客的的舒適適度出出發(fā)，，應(yīng)減緩速速度的的變化化，以以采用用S形加速方式式為宜宜?！ぐ隨形方式式在加速速的初初始階階段或或終了了階段段，按按線性性方式式加速速;而在終終了階階段或或初始始階段段，按按S形方式式加速速，如如圖(c)和(d)所示。。圖(c)所示方方式主主要用用于如如風機機一類類具有有較大大慣性性的二二次方方律負負載中中，由由于低低速時時負荷荷較輕輕，故故可按按線性性方式式加速速，以以縮短短加速速過程程;高速時時負荷荷較重重，加加速過過程應(yīng)應(yīng)減緩緩，以以減小小加速速電流流;圖(d)所示方方式主主要用用于慣慣性較較大的的負載載。(b)減速方方式和加速速過程程類似似，變變頻器器的減減速方方式也也分線線性方方式、、S形方式式和半半S形方式式。·線性方式變頻器的輸出頻率率隨時間成正比地地下降，如圖(a)所示。大多數(shù)負載載都可以選用線性性方式。·Ｓ形方式在減速的起始和終終了階段，頻率的下降較緩，，減速過程呈Ｓ形，如圖(b)所示。·半S形方式在減速的初始階段段或終了階段，按線性方式式減速;而在終了階段或初始階階段，按S形方式減速，如圖(c)和(d)所示。減速時S形方式和半S形方式的應(yīng)用場合和加加速時相同。11變頻調(diào)速的的起動功能能11.1起動頻率與與暫停加速速功能(1)起動頻率(a)功能含義電動機開始始起動時，，并不從0Hz開始加速，，而是直接接從某一頻頻率下開始始加速。在在開始加速速瞬間，變變頻器的輸輸出頻率便便是起動頻頻率。設(shè)置起動頻頻率是部分分生產(chǎn)機械械的實際需需要，例如如:·有些負載在在靜止狀態(tài)態(tài)下的靜摩摩擦力較大大，難以從從0Hz開始起動，，設(shè)置了起起動頻率后后，可以在在起動瞬間間有一點沖沖力，使拖拖動系統(tǒng)較較易起動起起來;·在若干臺水水泵同時供供水的系統(tǒng)統(tǒng)里，由于于管路內(nèi)已已經(jīng)存在一一定的水壓壓，后起動動的水泵在在頻率很低低的情況下下將難以旋旋轉(zhuǎn)起來，，故也需要要電動機在在一定頻率率下直接起起動;·錐形電動機機如果從0Hz開始逐漸升升速,將導(dǎo)致定、、轉(zhuǎn)子之間間的磨擦。。所以,設(shè)置了起動動頻率,可以在起動動時很快建建立起足夠夠的磁通,使轉(zhuǎn)子與定定子間保持持一定的空空氣隙等等等。(b)設(shè)置起動頻頻率的方式式主要有兩種種方式:·稍有給定信信號(X=0+)，變頻器的的輸出頻率率即為起動動頻率fS，如圖(a)所示;·設(shè)置一個死死區(qū)XS%，在給定信信號X<XS%的范圍內(nèi)，，變頻器的的輸出頻率率為0Hz;當給定信號號X=XS%時，變頻器器直接輸出出與XS%對應(yīng)的頻率率，如圖(b)所示。(2)暫停加速功功能(a)功能含義電動機起動動后，先在在較低頻率率fDR下運行一個個短時間，，然后再繼繼續(xù)加速的的功能。在下列情況況下，應(yīng)考考慮預(yù)置暫暫停加速功功能：·對于慣性較較大的負載載，起動后后先在較低低頻率下持持續(xù)一個短短時間tDR，然后再加加速；·齒輪箱的齒齒輪之間總總是存在間間隙的，起起動時容易易發(fā)生齒間間的撞擊，，如在較低低頻率下持持續(xù)一個短短時間tDR，可以減緩緩齒間的撞撞擊；·起重機械在在起吊重物物前，吊鉤鉤的鋼絲繩繩通常是處處于松弛狀狀態(tài)的，預(yù)預(yù)置了暫停停加速功能能后，可首首先使鋼絲絲繩拉緊后后再上升;·有些機械在在環(huán)境溫度度較低的情情況下，潤潤滑油容易易凝固，故故要求先在在低速下運運行一個短短時間，使使?jié)櫥拖∠♂尯笤偌蛹铀?·對于附有機機械制動裝裝置的電磁磁制動電動動機，在磁磁抱閘松開開過程中，，為了減小小閘皮和閘閘輥之間的的磨擦，要要求先在低低頻下運行行，待磁抱抱閘完全松松開后再升升速，等等等。(b)設(shè)置暫停加加速的方式式設(shè)置暫停加加速的方式式主要有兩兩種:·變頻器輸出出頻率從0Hz開始上升至至?xí)和ｎl率率fDR，停留tDR后再加速，，如圖(a)所示;·變頻器直接接輸出起動動頻率fS后暫停加速速，停留tDR后再加速，，如圖(b)所示。11.2起動前直流流制動功能能(1)功能含義起動前先在在電動機的的定子繞組組內(nèi)通入直直流電流，，以保證電電動機在零零速的狀態(tài)態(tài)下開始起起動。如果電動機機在起動前前，拖動系系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速速不為0(nm=0)的話，而變變頻器的輸輸出頻率(從而同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0)從0Hz開始上升，，則在起動動瞬間，電電動機或處處于強烈的的再生制動動狀態(tài)(起動前為正正轉(zhuǎn)時)，或處于反反接制動狀狀態(tài)(起動前為反反轉(zhuǎn)時)，容易引起起電動機的的過電流。。例如:拖動系統(tǒng)以以自由制動動的方式停停機，在尚尚未停住前前又重新起起動;風機在停機狀態(tài)態(tài)下，葉片由于于自然通風而自自行轉(zhuǎn)動(通常是反轉(zhuǎn))。(2)功能設(shè)置·選擇功能:即選擇是否需需要起動前的的直流制動功功能;·制動量即即應(yīng)向向定子繞組施施加多大的直直流電壓UDB;·直流制動時間間即進行直流制制動(施加直流電壓壓)的時間tDB。12變頻調(diào)速的停停機功能12.1基礎(chǔ)概念(1)電動機的停機機方式:在變頻調(diào)速系系統(tǒng)中，電動動機可以設(shè)定定的停機方式式有:(a)減速停機即按預(yù)置的減減速時間和減減速方式停機機，如上述，，在減速過程程中，電動機機處于再生制制動狀態(tài)。(b)自由制動變頻器通過停停止輸出來停停機,這時,電動機的電源源被切斷,拖動系統(tǒng)處于于自由制動狀狀態(tài)。由于停停機時間的長長短由拖動系系統(tǒng)的慣性決決定,故也稱為慣性性停機。(c)減速加直流制制動首先按預(yù)置的的減速時間減減速，然后轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直流制動動，直至停機機，如圖11(c)所示。(d)在低頻狀態(tài)下下短暫運行后后停機,當頻率下降到到接近于0時,先在低速下運運行一個短時時間,然后再將頻率率下降為0Hz。在下列情況下下,應(yīng)考慮預(yù)置暫暫停減速功能能:慣性大的負載載從高速直接接減速至0Hz時，有可能因因停不住而出出現(xiàn)滑行的現(xiàn)現(xiàn)象。如先在在低速段運行行，然后從低低速降為0Hz，可消除滑行行現(xiàn)象;對于需要準確確行車的場合合，如卷揚機機，為準確停停車，即在低低速短時運行行即爬行后，，再減至0Hz，即可達到準準確停車的目目的。對于附有機械械制動裝置的的電磁制動電電動機,在磁抱閘抱緊緊前先在低速速段作短時運運行,可減少磁抱閘閘的磨損,等等。(2)設(shè)置暫停減速速的方式和暫停加速相相同，需要預(yù)預(yù)置的參數(shù)有有:(a)暫停減速的頻頻率fDD;(b)停留時間tDD12.2變頻器的直流流制動功能(1)基礎(chǔ)概念(a)采取直流制動動的必要性·有的負載要求求能夠迅速停停機，但減速速時間太短將將引起電動機機實際轉(zhuǎn)速的的下降跟不上上頻率的下降降，產(chǎn)生較大大的泵升電壓壓，使直流回回路的電壓超超過允許值。。采用直流制制動，能增大大制動轉(zhuǎn)矩、、縮短停機時時間，且不產(chǎn)產(chǎn)生泵升電壓壓;·有的負載由于于慣性較大，，常常停不住住，停機后有有“爬行”現(xiàn)現(xiàn)象，可能造造成十分危險險的后果。采用直流制動動,可以實現(xiàn)快速速停機,并消除爬行現(xiàn)現(xiàn)象。(b)方法和原理直流制動就是是向定子繞組組內(nèi)通入直流電電流,使異步電動機處于能耗制制動狀態(tài)。如如圖(a),由于定子繞組內(nèi)通通入的是直流電流，故定子子磁場的轉(zhuǎn)速為0。這時,轉(zhuǎn)子繞組切割磁力力線后產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反,是制動轉(zhuǎn)矩。因為為轉(zhuǎn)子繞組切割磁磁力線的速度較大大，故所產(chǎn)生的制制動轉(zhuǎn)矩比較強烈烈,從而可縮短停機時時間。此外,停止后,定子的直流磁場對對轉(zhuǎn)子鐵心還有一一定的“吸住”作作用,以克服機械的“爬爬行”。(2)功能設(shè)置采用直流制動時，，需預(yù)置以下功能能:(a)直流制動的起始頻頻率fDB在大多數(shù)情況下,直流制動都是和再再生制動配合使用用的。即:首先用再生制動方方式將電動機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速速，然后再轉(zhuǎn)換成成直流制動,使電動機迅速停住住。其轉(zhuǎn)換時對應(yīng)應(yīng)的頻率即為直流流制動的起始頻率率fDB,如圖(b)所示。預(yù)置起始頻率fDB的主要依據(jù)是負載載對制動時間的要要求，要求制動時時間越短，則起始始頻率fDB應(yīng)越高。(b)直流制動強度即在定子繞組上施施加直流電壓UDB或直流電流IDB的大小，它決定了了直流制動的強度度。如圖12(b)所示。預(yù)置直流制動電壓壓UDB(或制動電流IDB)的主要依據(jù)是負載載慣性的大小，慣慣性越大者，UDB也應(yīng)越大。(3)直流制動時間tDB即施加直流制動的的時間長短。預(yù)置直流制動時間間tDB的主要依據(jù)是負載載是否有“爬行””現(xiàn)象，以及對克克服“爬行”的要要求，要求越高者者，tDB應(yīng)適當長一些。13某些變頻器的特殊殊功能(1)加、減速的銜接功功能生產(chǎn)實踐中，有時時會遇到這樣的情情況:在拖動系統(tǒng)正在加加速的過程中，又又得到減速或停機機的指令。這時，，就出現(xiàn)了加速過過程和減速過程的的銜接問題。(2)加、減速時間的最最小極限功能某些生產(chǎn)機械，出出于特殊的需要，，要求加、減速時時間越短越好。對對此，有的變頻器器設(shè)置了加、減速速時間的最小極限限功能。其基本含含義是:(a)最快加速方式在加速過程中，使使加速電流保持在在變頻器允許的極極限狀態(tài)(IA≯150%IN，IA是加速電流，IN是變頻器的額定電電流)下，從而使加速過過程最小化。(b)最快減速方式在減速過程中，使使直流回路的電壓壓保持在變頻器允允許的極限狀態(tài)(UD≯95%UDH,UD是減速過程中的直直流電壓，UDH是直流電壓的上限限值)下,從而使減速過程最最小化。(c)最優(yōu)加速方式在加速過程中，使使加速電流保持在在變頻器額定電流流的120%(IA≯≯120%IN)，使加速過程最優(yōu)優(yōu)化。(d)最優(yōu)減速方式在減速過程中，使使直流回路的電壓壓保持在上限值的的93%(UD≯93%UDH)，使減速過程最優(yōu)優(yōu)化。(3)異常停機功能當生產(chǎn)機械發(fā)生緊緊急情況時，將發(fā)發(fā)出緊急停機信號號。對此，有的變變頻器設(shè)置了專門門用于處理異常情情況的功能。在異異常停機期間，其其操作信號都將無無效。14變頻器的控制功能能14.1基礎(chǔ)概念變頻器運行的控制制信號也叫操作指指令，如起動、停停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、點動、復(fù)位等等。和頻率給定方方式類似,變頻器操作指令的的輸入方式也有:(1)鍵盤操作即通過面板上的鍵鍵盤輸入操作指令令。大多數(shù)變頻器器的面板都可以取取下,安置到操作方便的的地方,面板和變頻器之間間用延長線相聯(lián)接接,從而實現(xiàn)了距離較較遠的控制。(2)外接輸入控制操作指令通過外接接輸入端子從外部部輸入開關(guān)信號來來進行控制。由于外部的開關(guān)信信號可以在遠離變變頻器的地方來進進行操作，因此，，不少變頻器把這這種控制方式稱為為“遠控”或“遙遙控”操作方式。。14.2變頻器對外接輸入入端子的安排外接輸入控制端接接受的都是開關(guān)量量信號，所有端子子大體上可以分為為兩大類:(1)基本控制輸入端如運行、停止、正正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點動動、復(fù)位等。這些些端子的功能是變變頻器在出廠時已已經(jīng)標定的,不能再更改。(2)可編程控制輸入入端由于變頻器可能能接受的控制信信號多達數(shù)十種種，但每個拖動動系統(tǒng)同時使用用的輸入控制端端子并不多。為為了節(jié)省接線端端子和減小體積積，變頻器只提提供一定數(shù)量的的“可編程控制制輸入端”，也也稱為“多功能能輸入端子”。。其具體功能雖雖然在出廠時也也進行了設(shè)置，，但并不固定，，用戶可以根據(jù)據(jù)需要進行預(yù)置置。14.2控制實例某生產(chǎn)機械有７７檔轉(zhuǎn)速,通過７個選擇按按鈕來進行控制制。(a)控制電路如圖圖所示，說明如如下:1)PLC的輸入電路如圖，PLC的輸入端X1～X7分別與按鈕開關(guān)關(guān)SB1～SB7相接，用于接受7檔轉(zhuǎn)速的信號。2)PLC的輸出電路如圖10,輸出端Y1、Y2、Y3分別接至變頻器器的輸入控制端端的S1、S2、S3,用于控制S1、S2和S3的狀態(tài)。(b)梯形圖之一(SB1～SB7為非自動復(fù)位型型按鈕開關(guān))如圖所示。觀察圖中之端子子狀態(tài)表，可得得到如下規(guī)律:S1在第1、3、5、7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)態(tài)，故:1)PLC的X1、X3、X5、X7中只要有一個得到信信號，則Y1“動作”→變頻器的S1端得到信號;S2在第2、3、6、7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)態(tài)，故:2)PLC的X2、X3、X6、X7中只要有一個得到信信號，則Y2“動作”→變頻器的S2端得到信號;S3在第4、5、6、7檔轉(zhuǎn)速時都處于接通狀態(tài)態(tài)，故:3)PLC的X4、X5、X6、X7中只要有一個得到信信號，則Y3“動作”→變頻器器的S3端得到信號。今以用戶選擇第第3檔轉(zhuǎn)速為例，說說明其工作情況況如下:按下SB3→X3““動作”→Y1和Y2“動作””→變變頻器器的S1、S2端子得得到信信號,變頻器器將在在第3檔轉(zhuǎn)速速下運運行。。(c)梯形圖圖之二二(SB1～SB7為自動動復(fù)位位型按按鈕開開關(guān))由于SB1～SB7采用了了自動動復(fù)位位型按按鈕開開關(guān)，，PLC輸入端端子X1～X7得到的的信號號不能能保持持，故故借助助PLC中的中中間繼繼電器器M1～M7，使各各轉(zhuǎn)速速檔次次的信信號保保持下下來。。今說說明如如下:按下SB1→X1得到信信號→→M1““動作””并自自鎖，，M1保持第第1轉(zhuǎn)速的的信號號。當按下下SB2～SB7中任何何一個個按鈕鈕開關(guān)關(guān)(X2～X7中有一一個得得到信信號)時→M1釋放。。即:M1僅在選選擇第第1檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”。。按下SB2→X2得到信信號→→M2““動作””并自自鎖，，M2保持第第2轉(zhuǎn)速的的信號號。當按下下除SB2以外的的任何何一個個按鈕鈕開關(guān)關(guān)時→→M2釋放。。即:M2僅在選選擇第第2檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”。。以此類類推:M3僅在選選擇第第3檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”;M4僅在選選擇第第4檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”;M5僅在選選擇第第5檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”;M6僅在選選擇第第6檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”;M7僅在選選擇第第7檔轉(zhuǎn)速速時““動作作”。。M1、M3、M5、M7中只要要有一一個接接通，，則Y1““動作””→變變頻器器的S1端接通通;M2、M3、M6、M7中只要要有一一個接接通，，則Y2““動作””→變變頻器器的S2端接通通;M4、M5、M6、M7中只要要有一一個接接通，，則Y3““動作””→變變頻器器的S3端接通通。按下SB5→X5得到信信號→→M5““動作””，同同時，，如果果在此此之前前M1、M2、M3、M4、M6、M7中有處于于動作狀狀態(tài)的話話，都將將釋放→→Y1、Y3“動作”→→變頻器器的S1、S3端子接通通，變頻頻器將在在第5檔轉(zhuǎn)速下下運行。。14.2輸出端子子及其應(yīng)應(yīng)用舉例例14.2.1運行跳閘閘報警輸輸出14.2.2測量信號號輸出端端14.2.3應(yīng)用實例例有一臺攪攪拌機，，需要和和傳輸帶帶進行聯(lián)動動控制。。攪拌機機由電動動機M1拖動，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速由變變頻器UF1控制;傳輸帶由由電動機機M2拖動，轉(zhuǎn)速由變變頻器UF2控制，如如圖所示?？刂埔笕缦孪?為了防止物料料在傳輸帶上上堆積,傳輸帶應(yīng)首先先起動,并且其運行頻頻率到達30Hz以上時,攪拌機才開始始起動和運行行;當變頻器UF2的輸出頻率低低于25Hz時,攪拌機應(yīng)停止止工作。今以選用富士士G11S變頻器為例，，選擇輸出端端子Y2作為頻率檢測測信號端，如如圖所示。則則變頻器UF2須預(yù)置如下功功能:功能碼E21(Y2輸出端子的功功能)預(yù)置為“2”，則Y2為“頻率檢測測”信號輸出出端;功能碼E31(頻率檢測值)預(yù)置為“30”，則當輸出頻頻率高于30Hz時，Y2晶體管導(dǎo)通;功能碼E32(頻率檢測滯后后值)預(yù)置為“5”，則當輸出頻頻率降至30Hz時，Y2端并不恢復(fù)，，等再滯后5Hz(即25Hz)時，Y2晶體管才截止止，如圖所示示。fS為頻率檢測的的設(shè)定值;Δｆ為解除時的的滯后值;fR為解除頻率值值。15變頻器的內(nèi)置置程序控制功功能1