基頻以下的變頻調(diào)速控制方式課件

2017年秋季學(xué)期9月主題答疑變頻器應(yīng)用簡介主講人：沈燕卿2017年秋季學(xué)期9月主題答疑變頻器應(yīng)用簡介主講人：沈燕卿變頻調(diào)速的基本控制方式通用變頻器的功能變頻器MX440應(yīng)用案例內(nèi)容變頻調(diào)速的基本控制方式內(nèi)容2023/8/93變頻調(diào)速的基本原理充分利用電機(jī)繞組鐵芯和繞組的截面積主要特征：Tmax為常數(shù)變頻調(diào)速光調(diào)頻行嗎？？一、變頻調(diào)速的基本控制方式2023/7/273變頻調(diào)速的基本原理充分利用電機(jī)繞組鐵芯和2023/8/94（一）、調(diào)頻與調(diào)壓協(xié)調(diào)控制的必要性異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與定子供電頻率之間有以下關(guān)系：（1-29）

從上式可知，只要平滑地調(diào)節(jié)異步電機(jī)定子的供電頻率f1，同步轉(zhuǎn)速n0隨之改變，就可以平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n，從而實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的無級調(diào)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。2023/7/274（一）、調(diào)頻與調(diào)壓協(xié)調(diào)控制的必要性異步電2023/8/95在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素是：

----希望保持電機(jī)中每極磁通量m為額定值不變。

如果磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的鐵芯，是一種浪費(fèi)；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因繞組過熱而損壞電機(jī)。2023/7/275在進(jìn)行電機(jī)調(diào)速時，常須考慮的一個重要因素2023/8/96常值即采用恒電動勢頻率比的控制方式。

(二)、基頻以下的變頻調(diào)速控制方式

由式（1-30）可知，要保持m

不變，當(dāng)頻率f1

從額定值f1N向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低Es

，使2023/7/276常值即采用恒電動勢頻率比的控制方式。(2023/8/971.保持的嚴(yán)格恒磁通控制可見，當(dāng)調(diào)速過程中Es/f1為恒值時Temax值是恒定不變的，在低頻低速下也能保持這個最大電磁轉(zhuǎn)矩，因此稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

2023/7/2771.保持的嚴(yán)格恒磁通控2023/8/98

2.保持常值的近似恒磁通控制(恒壓頻比的控制)

然而，繞組中的感應(yīng)電動勢是難以直接控制的，當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓Us≈

Eg，則得

用易于測量和控制的定子輸入相電壓Us取代電動勢Es，這就是保持的近似恒磁通控制，也稱為恒壓頻比控制或U/f控制，它是開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)常用的控制方式。

2023/7/2782.保持常值的近似恒磁通控制2023/8/99則最大轉(zhuǎn)矩上式表明，頻率較高時，恒壓頻比調(diào)速時異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與頻率無關(guān)，基本上保持不變。

2023/7/279則最大轉(zhuǎn)矩上式表明，頻率較高時，恒壓頻比2023/8/910當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，f1比f1n下降很多，此時定、轉(zhuǎn)子總漏抗隨之下降，定子電阻Rs不能忽略，對式（1-38）稍加整理可得可見在不變時，最大轉(zhuǎn)矩Temax是隨著定子供電頻率f1的下降而減小的。2023/7/2710當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，f1比f1n下降很多，此2023/8/911

在低頻時Us

和ES都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓Us抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。

帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性示于下圖中的b線，無補(bǔ)償?shù)目刂铺匦詣t為a線。低頻時適當(dāng)?shù)靥岣叨ㄗ与妷篣s，使最大電磁轉(zhuǎn)矩有所增大，實(shí)質(zhì)上是對異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償，可以增強(qiáng)電動機(jī)的帶負(fù)載能力。一般變頻器調(diào)壓調(diào)頻控制方式都有轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能，其理論基礎(chǔ)就在于此。2023/7/2711在低頻時2023/8/912帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性2023/7/2712帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性2023/8/913

機(jī)械特性曲線nON0n圖1-17恒壓頻比控制時變頻調(diào)速的機(jī)械特性補(bǔ)償定子壓降后的特性01n12w13w03n02n11wN1w131211N1wwww>>>eT

可見，最大轉(zhuǎn)矩Temax

是隨著的1

降低而減小。

頻率很低時，Temax太小將限制電機(jī)的帶載能力，采用定子壓降補(bǔ)償，適當(dāng)?shù)靥岣唠妷篣s，可增強(qiáng)帶載能力。2023/7/2713機(jī)械特性曲線nON0n圖1-172023/8/9142023/7/27142023/8/9153.恒

Er/1

控制

如果把電壓－頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓再進(jìn)一步提高，把轉(zhuǎn)子漏抗上的壓降也抵消掉，得到恒Er/1

控制，那么，機(jī)械特性會怎樣呢？由此可寫出2023/7/27153.恒Er/1控制2023/8/916代入電磁轉(zhuǎn)矩基本關(guān)系式，得

現(xiàn)在，不必再作任何近似就可知道，這時的機(jī)械特性完全是一條直線。3.恒

Er/1

控制2023/7/2716代入電磁轉(zhuǎn)矩基本關(guān)系式，得現(xiàn)2023/8/9170s10Te

幾種電壓－頻率協(xié)調(diào)控制方式的特性比較圖不同電壓－頻率協(xié)調(diào)控制方式時的機(jī)械特性恒Er/1控制恒Eg/1控制恒Us/1控制ab

c2023/7/27170s10Te幾種電壓－頻率協(xié)調(diào)控制方2023/8/918

顯然，恒Er/1

控制的穩(wěn)態(tài)性能最好，可以獲得和直流電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性。這正是高性能交流變頻調(diào)速所要求的性能?，F(xiàn)在的問題是，怎樣控制變頻裝置的電壓和頻率才能獲得恒定的Er/1

呢？3.恒

Er/1

控制2023/7/2718顯然，恒Er/1控制的穩(wěn)2023/8/919

按照式（1-30）電動勢和磁通的關(guān)系，可以看出，當(dāng)頻率恒定時，電動勢與磁通成正比。在式（1-30）中，氣隙磁通的感應(yīng)電動勢Es

對應(yīng)于氣隙磁通幅值m

，那么，轉(zhuǎn)子全磁通的感應(yīng)電動勢Er

就應(yīng)該對應(yīng)于轉(zhuǎn)子全磁通幅值rm

：3.恒

Er/1

控制

由此可見，只要能夠按照轉(zhuǎn)子全磁通幅值rm=恒值進(jìn)行控制，就可以獲得恒Er/1

了。這正是矢量控制系統(tǒng)所遵循的原則，第3.3節(jié)中將詳細(xì)討論。2023/7/2719按照式（1-302023/8/9204．幾種協(xié)調(diào)控制方式的比較

綜上所述，在正弦波供電時，按不同規(guī)律實(shí)現(xiàn)電壓－頻率協(xié)調(diào)控制可得不同類型的機(jī)械特性。1）恒壓頻比（Us/1=恒值）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對定子壓降實(shí)行補(bǔ)償。2）恒Eg/1控制是通常對恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時達(dá)到m=恒值，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。

3）恒Er/1

控制可以得到和直流他勵電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通rm

恒定進(jìn)行控制，即得

Er/1=恒值而且，在動態(tài)中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。2023/7/27204．幾種協(xié)調(diào)控制方式的比較綜2023/8/921(三)基頻以上的變頻調(diào)速方式2023/7/2721(三)基頻以上的變頻調(diào)速方式2023/8/9221近似恒功率調(diào)速方式事實(shí)上，電壓不變，升高頻率的調(diào)速方式是近似恒功率調(diào)速方式。這時由于定子端電壓Us=Usn保持不變，式（1-22）的最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)式可改寫為由上式可知，在電壓不變的前提下，隨著角頻率1的升高，最大轉(zhuǎn)矩Temax隨之下降。

2023/7/27221近似恒功率調(diào)速方式事實(shí)上，電壓不變2023/8/923

機(jī)械特性曲線

當(dāng)角頻率提高時，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，而形狀基本不變，如圖所示。圖1-18基頻以上恒壓變頻調(diào)速的機(jī)械特性恒功率調(diào)速O<<<b1wc1wa1wN1wnc0nb0na0nN0nc1wb1wa1wN1weT2023/7/2723機(jī)械特性曲線當(dāng)角頻率提高2023/8/9242嚴(yán)格恒功率控制方式

電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為：

要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的恒功率控制，必須使基頻以上不同頻率對應(yīng)機(jī)械特性的額定功率相等，即

2023/7/27242嚴(yán)格恒功率控制方式電動機(jī)輸出的機(jī)2023/8/925可推導(dǎo)得到即

（1-54）

通過上述分析，可得出如下結(jié)論：（1）為了獲得嚴(yán)格的恒功率調(diào)速，在頻率由基頻上調(diào)時，應(yīng)使電壓與頻率的1/2次方成正比變化，即這時過載倍數(shù)保持不變。2023/7/2725可推導(dǎo)得到即（1-54）通過上述分2023/8/926（2）基頻上調(diào)、電壓不變的控制方式，不能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的恒功率調(diào)速。（3）把基頻下調(diào)和基頻上調(diào)兩種情況結(jié)合起來，可得異步電動機(jī)變頻調(diào)速的控制特性如圖1-19所示。在基頻fn以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)，磁通和轉(zhuǎn)矩恒定，功率與頻率（轉(zhuǎn)速）成正比；在基頻以上為恒功率調(diào)速區(qū)，功率恒定，磁通和轉(zhuǎn)矩與頻率（轉(zhuǎn)速）成反比。2023/7/2726（2）基頻上調(diào)、電壓不變的控制方式，不2023/8/927

變壓變頻控制特性f1N圖3-2異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性

恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速UsUsNΦmNΦm恒功率調(diào)速ΦmUsf102023/7/2727變壓變頻控制特性f1N圖3-2異步2023/8/928

最后，應(yīng)該指出，以上所分析的機(jī)械特性都是在正弦波電壓供電下的情況。如果電壓源含有諧波，將使機(jī)械特性受到扭曲，并增加電機(jī)中的損耗。因此在設(shè)計(jì)變頻裝置時，應(yīng)盡量減少輸出電壓中的諧波。

由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢必減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的減小，但轉(zhuǎn)速升高了，可以認(rèn)為輸出功率基本不變。所以基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。2023/7/2728最后，應(yīng)該指出，以上所分析2023/8/929小結(jié)電壓Us與頻率1是變頻器—異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的兩個獨(dú)立的控制變量，在變頻調(diào)速時需要對這兩個控制變量進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。在基頻以下，有三種協(xié)調(diào)控制方式。采用不同的協(xié)調(diào)控制方式，得到的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不同，其中恒Er

/1控制的性能最好。在基頻以上，采用保持電壓不變的恒功率弱磁調(diào)速方法。返回目錄2023/7/2729小結(jié)電壓Us與頻率1是變頻器—二、通用變頻器的功能二、通用變頻器的功能第2章通用變頻器的功能本章主要內(nèi)容：介紹通用變頻器的主要功能

2.1頻率控制功能2.2

U/f控制功能2.3矢量控制功能2.4

運(yùn)行控制與保護(hù)功能2.5

變頻器的閉環(huán)運(yùn)行2.6

變頻器的外部接線

學(xué)時：4第2章通用變頻器的功能本章主要內(nèi)容：§2.1頻率控制功能本節(jié)主要內(nèi)容：頻率給定極限頻率加、減速時間和曲線回避頻率多段速控制功能頻率增益與頻率偏置載波頻率的設(shè)定§2.1頻率控制功能本節(jié)主要內(nèi)容：1.頻率給定操作面板上的功能鍵設(shè)置頻率功能參數(shù)碼進(jìn)行預(yù)置操作面板上的電位器設(shè)定頻率外端子控制頻率模擬量開關(guān)量網(wǎng)絡(luò)圖2-1操作面板變頻器的輸出頻率可通過下述方式設(shè)定1.頻率給定操作面板上的功能鍵設(shè)置頻率圖2-1操作面板2.極限頻率

最高頻率fmax變頻器允許輸出的最高頻率，一般為電動機(jī)的額定頻率。基本頻率fb

又稱基準(zhǔn)頻率或基底頻率，只有在U/f模式下才設(shè)定。它是指當(dāng)輸出電壓U=UN時，f達(dá)到的值fN，一般為額定頻率。

圖2-2頻率、電壓關(guān)系設(shè)定變頻器輸出電壓和頻率的關(guān)系。2.極限頻率最高頻率fmax圖2-2頻率、電壓關(guān)系上限頻率fH允許變頻器輸出的最高頻率下限頻率fL允許變頻器輸出的最低頻率圖2-3上限和下限頻率限制變頻器的輸出頻率范圍，從而限制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，防止由于錯誤操作造成事故。上限頻率fH圖2-3上限和下限頻率限制變頻3.加速時間和減速時間加、減速時間的定義加速時間：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時間減速時間：變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時間。圖2-4加減速時間設(shè)定為了保證電動機(jī)正常起動而又不過流，變頻器須設(shè)定加速時間。電動機(jī)減速時間與其拖動的負(fù)載有關(guān)，有些負(fù)載對減速時間有嚴(yán)格要求，變頻器須設(shè)定減速時間。3.加速時間和減速時間加、減速時間的定義圖2-4加減速時間實(shí)際的加減速時間變頻器的實(shí)際加減速時間與工作頻率有關(guān)。一般小于等于理論設(shè)定的加減速時間。圖2-5實(shí)際加減速時間加速時間的設(shè)定加速時間設(shè)定原則：兼顧起動電流和起動時間，一般情況下負(fù)載重時加速時間長，負(fù)載輕時加速時間短加速時間設(shè)置方法：用試驗(yàn)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。實(shí)際的加減速時間圖2-5實(shí)際加減速時間加速時間的設(shè)定

減速時間設(shè)定必要性：

例1：重負(fù)載制動時，制動電流大可能損壞電路，設(shè)置合適的減速時間，可減小制動電流。

例2：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(shè)定原則：兼顧制動電流和制動時間，保證無管道“空化”現(xiàn)象。多種加減速時間變頻器可設(shè)置多種不同的加減速時間。以適應(yīng)不同工況下的要求。減速時間設(shè)定多種加減速時間4.加速曲線和減速曲線加速曲線（3種）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。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。半S型上升方式：正半S型適用于大慣性負(fù)載，反半S型適合于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。圖2-6加速曲線4.加速曲線和減速曲線加速曲線（3種）圖2-6加速曲線減速曲線與加速曲線類似圖2-7S區(qū)曲線加速和減速曲線的組合根據(jù)不同的機(jī)型可分為三種情況：只能預(yù)置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能自由設(shè)置?？蔀橛脩籼峁┤舾煞NS區(qū)（如0.2S、0.5S、1S等）用戶可在一定的非線性區(qū)內(nèi)設(shè)置時間的長短。減速曲線與加速曲線類似圖2-7S區(qū)曲線加速和減速曲線的組5.回避頻率回避頻率的概念變頻器跳過而不運(yùn)行的頻率一般情況下可設(shè)置三個以上。圖2-8回避頻率為避免傳動系統(tǒng)共振，應(yīng)設(shè)置回避頻率。5.回避頻率回避頻率的概念圖2-8回避頻率為避免傳動系設(shè)置回避頻率的方法設(shè)定回避頻率的上端和下端頻率：

如43Hz、39Hz，則回避39Hz～43Hz；設(shè)定回避頻率值和回避頻率的范圍：

如41Hz、2Hz，則回避39Hz～43Hz；只設(shè)定回避頻率：

回避頻率范圍由變頻器內(nèi)定。圖2-8回避頻率設(shè)置回避頻率的方法圖2-8回避頻率6.多段速控制功能段速控制功能指不同時間段對應(yīng)的輸出頻率不同。圖2-9工業(yè)洗衣機(jī)速度軌跡6.多段速控制功能段速控制功能圖2-9工業(yè)洗衣機(jī)速度軌段速功能的設(shè)置與執(zhí)行按程序運(yùn)行

利用變頻器內(nèi)部的簡易PLC功能編制段速控制程序。由端子控制

設(shè)置控制端子，使之的具有段速選擇功能。圖2-10多段速控制段速功能的設(shè)置與執(zhí)行圖2-10多段速控制本講學(xué)習(xí)了§2.1頻率控制功能頻率給定極限頻率加、減速時間和曲線回避頻率多段速控制功能下一講繼續(xù)學(xué)習(xí)頻率增益與頻率偏置載波頻率的設(shè)定本講學(xué)習(xí)了7.頻率增益和頻率偏置功能圖2-10頻率偏置頻率給定來自模擬控制端子輸入的信號，如：

電壓0~5V，0~10V；電流4~20mA。為了使模擬信號與頻率給定相匹配，需設(shè)置頻率增益和頻率偏置。頻率偏置當(dāng)模擬控制信號為0時的頻率頻率給定值7.頻率增益和頻率偏置功能圖2-10頻率偏置頻率給定來自圖2-11頻率增益頻率增益頻率給定（標(biāo)幺值）變化范圍與

模擬控制信號（標(biāo)幺值）變化范圍的比率，

即f/X。圖2-11頻率增益頻率增益8.載波頻率設(shè)置應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)控制逆變電路時，載波頻率（三角波頻率）可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。載波頻率對應(yīng)著功率器件的開關(guān)頻率載波頻率過高會導(dǎo)致功率器件過熱載波頻率過低則輸出電壓畸變較大變頻器在出廠時都設(shè)置一個較佳的載波頻率，沒有必要時可以不作調(diào)整。8.載波頻率設(shè)置應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)控制逆變電路時，載波頻率（三小結(jié)

重點(diǎn)：與頻率控制相關(guān)的功能難點(diǎn)：頻率增益與偏置§2.1頻率控制功能

頻率給定方式通過操作面板模擬輸入端子：頻率增益與偏置

開關(guān)輸入端子：多段速控制功能保護(hù)功能

上、下限頻率、回避頻率

加、減速時間和曲線小結(jié)重點(diǎn)：與頻率控制相關(guān)的功能§2.1頻率控制功能§2.2

U/f

控制功能本節(jié)主要內(nèi)容：

U/f控制方式的含義

完善U/f

控制方式的措施

轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償節(jié)能運(yùn)行控制轉(zhuǎn)差補(bǔ)償本節(jié)將介紹與上述優(yōu)化措施對應(yīng)的控制功能。變頻器調(diào)速系統(tǒng)的控制方式基本方式：U/f控制高級方式：矢量控制§2.2U/f控制功能本節(jié)主要內(nèi)容：變頻器調(diào)速系統(tǒng)的控制1.U/f

控制方式圖2-12U/f控制曲線

U/f控制方式在變頻調(diào)速過程中為了保持主磁通的恒定而使U/f=常數(shù)的控制方式這是變頻器的基本控制方式。1.U/f控制方式圖2-12U/f控制曲線U/f控2.

轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能

轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償在U/f控制方式下，利用增加輸出電壓來提高電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法。

轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)脑蛟诨l以下調(diào)速時，須保持E1/?1恒定，即保持主磁通Φm恒定。

?1較高時，保持U1/?1恒定，即可近似地保持主磁通Φm恒定。

?1較低時，E1/?1會下降，導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩下降。

提高變頻器的輸出電壓即可補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩不足不同工作場合對轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)囊蟛煌?.轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)脑?/p>

常用的補(bǔ)償方法線性補(bǔ)償起動電壓從0提升到最大值的某一比例，

U/f

仍保持線性關(guān)系。圖2-13線性補(bǔ)償常用的補(bǔ)償方法圖2-13線性補(bǔ)償分段補(bǔ)償起動過程中分段補(bǔ)償，有正補(bǔ)償、負(fù)補(bǔ)償兩種。正補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的上方，適用于高轉(zhuǎn)矩起動運(yùn)行的場合。負(fù)補(bǔ)償：補(bǔ)償曲線在標(biāo)準(zhǔn)U/f曲線的下方，適用于低轉(zhuǎn)矩起動運(yùn)行的場合。圖2-14分段補(bǔ)償分段補(bǔ)償圖2-14分段補(bǔ)償平方率補(bǔ)償補(bǔ)償曲線為拋物線。低頻時斜率?。║/f比值小）高頻時斜率大（U/f比值大）多用于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的補(bǔ)償，達(dá)到節(jié)能目的圖2-14平方率補(bǔ)償平方率補(bǔ)償圖2-14平方率補(bǔ)償3.

節(jié)能運(yùn)行控制功能節(jié)能運(yùn)行控制功能變頻器將檢測到的電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，與變頻器中儲存的標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行比較，從而自動給出最佳工作電壓的過程。變頻器預(yù)置為節(jié)能運(yùn)行時，必須滿足的條件變頻器中已儲存有實(shí)際電動機(jī)的參數(shù)。變頻器節(jié)能運(yùn)行時，動態(tài)性能較差，因此多用于轉(zhuǎn)矩較穩(wěn)定的負(fù)載中。節(jié)能運(yùn)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(yùn)行控制功能節(jié)能運(yùn)行控制功能變頻器預(yù)置為節(jié)能運(yùn)行時4.

轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)差補(bǔ)償當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載轉(zhuǎn)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(bǔ)償電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化的過程。轉(zhuǎn)差的含義4.轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能轉(zhuǎn)差補(bǔ)償轉(zhuǎn)差的含義轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)哪康奶岣唠妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償只能用于U/f控制方式下，不能用于

矢量控制方式。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定范圍：一般為0～10Hz。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)哪康霓D(zhuǎn)差補(bǔ)償?shù)脑O(shè)定范圍：一般為0～10Hz。小結(jié)

重點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能難點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)脑颉?.2

U/f

控制功能

U/f

控制方式該方式下的特殊控制功能轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能節(jié)能運(yùn)行控制功能轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能U/f=常數(shù)的控制方式小結(jié)重點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能§2.2U/f控§2.3矢量控制功能

矢量控制是變頻器的一種高性能的控制方式，其控制原理類似于直流電動機(jī)。矢量控制的示意圖

§2.3矢量控制功能矢量控制的示意圖3.變頻器的矢量控制功能矢量控制的實(shí)現(xiàn)過程

首先檢測并計(jì)算三相輸出電壓和電流矢量；然后將電流矢量分解為兩個相互垂直的電流矢量：勵磁電流和轉(zhuǎn)子電流；通過運(yùn)算調(diào)節(jié)器對這兩個信號分別控制，從而控制逆變電路的輸出。具有該功能的變頻器工程上稱為矢量型變頻器。3.變頻器的矢量控制功能矢量控制的實(shí)現(xiàn)過程小結(jié)

§2.3矢量控制功能

矢量控制的原理將定子電流人為分解為兩個相互垂直的矢量（即勵磁電流和轉(zhuǎn)子電流）；然后用他勵直流電動機(jī)的控制方式去控制交流異步電動機(jī)。采用矢量控制時應(yīng)滿足的條件變頻器只能連接一臺電動機(jī)；運(yùn)行前應(yīng)對電動機(jī)進(jìn)行自動測試，并對變頻器的進(jìn)行自整定操作；所配備電動機(jī)的容量比應(yīng)配備電動機(jī)的容量最多小一個等級；變頻器與電動機(jī)之間的電纜長度應(yīng)不大于50m。變頻器與電動機(jī)之間接有電抗器時，應(yīng)使用變頻器的自整定功能修改控制參數(shù)。小結(jié)§2.3矢量控制功能《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第8章

圖8-13所示為按定子磁場控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理框圖，采用在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的方法，以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響，因此，轉(zhuǎn)速與磁鏈子系統(tǒng)也是近似獨(dú)立的。圖8-13直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理框圖直接轉(zhuǎn)矩控制《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第8章直接轉(zhuǎn)矩《變頻器原理與應(yīng)用（第2版）》第8章8.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢

轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對除定子電阻外的所有電動機(jī)參數(shù)變化魯棒性好；所引入的定子磁鏈觀測器能很容易地估算出同步速度信息。因而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化。這種控制也稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。

然而，這種控制要依賴于精確的電動機(jī)數(shù)學(xué)模型和對電動機(jī)參數(shù)的自動識別(ID)?！蹲冾l器原理與應(yīng)用（第2版）》第8章8.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制§2.4

運(yùn)行控制與保護(hù)功能本節(jié)主要內(nèi)容：啟停和反轉(zhuǎn)控制功能

點(diǎn)動控制制動控制瞬時停電再起動功能過載保護(hù)功能§2.4運(yùn)行控制與保護(hù)功能本節(jié)主要內(nèi)容：1.啟停和反轉(zhuǎn)控制功能啟停功能利用指令控制變頻器啟動和停止。反轉(zhuǎn)功能交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與交流電的相序有關(guān)，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制只是相對而言?？刂品椒ㄓ刹僮髅姘迳系膯⑼ｆI及反轉(zhuǎn)鍵來控制由外端子來控制。1.啟停和反轉(zhuǎn)控制功能啟停功能2.點(diǎn)動控制（寸動控制）點(diǎn)動控制

點(diǎn)一下按鍵或按鈕，電動機(jī)在某一頻率下運(yùn)行的控制方式。點(diǎn)動控制功能的設(shè)定設(shè)置點(diǎn)動頻率設(shè)定端子的點(diǎn)動控制功能2.點(diǎn)動控制（寸動控制）點(diǎn)動控制

點(diǎn)一下按3.制動控制制動控制功能

用于電動機(jī)運(yùn)行過程中迅速停止或準(zhǔn)確定位。制動控制功能分類回饋制動直流制動：需設(shè)置制動頻率、制動時間、制動力等。3.制動控制制動控制功能

用于電動機(jī)運(yùn)行過程中迅速停止或4.瞬時停電再起動功能瞬時停電再起動功能電源瞬間停電又很快恢復(fù)供電的情況下變頻器是繼續(xù)停止輸出，還是自動重起。功能設(shè)置瞬時停電后不起動

瞬時停電后停止輸出，并發(fā)出報(bào)警信號。

電源正常后，輸入復(fù)位信號才會重新起動。瞬時停電后再起動

瞬間停電又很快恢復(fù)供電后，變頻器自動重起。4.瞬時停電再起動功能瞬時停電再起動功能圖2-15瞬時停電再起動功能圖2-15瞬時停電再起動功能5.過載保護(hù)功能保護(hù)的對象電動機(jī)變頻器對電動機(jī)的過熱保護(hù)功能電子熱繼電器，監(jiān)視變頻器的輸出電流；只能接一臺電動機(jī)；應(yīng)用時可以設(shè)置功能是否有效，再設(shè)置具體參數(shù)。5.過載保護(hù)功能保護(hù)的對象對電動機(jī)的過熱保護(hù)功能對變頻器自身的保護(hù)功能過流、過壓、過功率、斷電、其他故障等均可進(jìn)行自動保護(hù)并發(fā)出報(bào)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(bào)警信號，一方面由接點(diǎn)開關(guān)輸出報(bào)警信號；當(dāng)故障排除后，要由專用的復(fù)位控制指令復(fù)位，變頻器方可重新工作。對變頻器自身的保護(hù)功能小結(jié)

重點(diǎn)：運(yùn)行控制功能及保護(hù)功能難點(diǎn)：直流制動和再啟動功能§2.4運(yùn)行控制與保護(hù)功能運(yùn)行控制點(diǎn)動控制：正向點(diǎn)動，反向點(diǎn)動長動控制：啟動，停止，反轉(zhuǎn)制動方式：回饋制動、直流制動保護(hù)功能瞬時停電再起動功能過載保護(hù)功能小結(jié)重點(diǎn)：運(yùn)行控制功能及保護(hù)功能§2.4運(yùn)行控制與§2.5

變頻器的閉環(huán)控制功能閉環(huán)運(yùn)行：在變頻器控制的拖動系統(tǒng)中引入負(fù)反饋，進(jìn)行反饋控制，以提高傳動精度。反饋器件：主要有脈沖編碼器(實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋)、壓力傳感器、速度傳感器等。本節(jié)主要內(nèi)容：變頻器的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制功能變頻器的PID控制功能§2.5變頻器的閉環(huán)控制功能閉環(huán)運(yùn)行：在變頻器控制的拖動系1.變頻器的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制功能轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)：提高速度控制的精度。測速元件：光電編碼器（簡稱PG）圖2-16光電編碼器圖2-17轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)1.變頻器的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制功能轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)：提高速度控制各種速度控制方案的比較表2-1控制精度比較表有PG的矢量控制方式調(diào)速范圍最大，調(diào)速精度最高。無PG的矢量控制方式調(diào)速范圍及精度適中。U/F控制方式調(diào)速精度及范圍較差，但價格較低。各種速度控制方案的比較表2-1控制精度比較表有PG的矢量2.變頻器的PID控制功能PID調(diào)節(jié)器比例(P)、積分(I)、微分(D)調(diào)節(jié)器的總稱。比例調(diào)節(jié)器：用于提高響應(yīng)速度，但存在靜差。積分調(diào)節(jié)器：無靜差，但使系統(tǒng)響應(yīng)滯后。微分調(diào)節(jié)器：補(bǔ)償系統(tǒng)的滯后特性。三者結(jié)合，取長補(bǔ)短就構(gòu)成了PID調(diào)節(jié)器。采用PID調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制系統(tǒng)變頻器的PID功能一般內(nèi)置在變頻器中。PID調(diào)節(jié)器的反饋信號：來自壓力傳感器、速度傳感器、流量傳感器等的測量信號。PID的輸出信號：用來控制變頻器的速度等變量。2.變頻器的PID控制功能PID調(diào)節(jié)器采用PID調(diào)節(jié)器閉環(huán)控PID控制舉例：儲氣罐壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2-18壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)PID控制舉例：儲氣罐壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2-18壓力閉小結(jié)

重點(diǎn)：各種速度控制方案的比較難點(diǎn)：PID調(diào)節(jié)器的原理§2.5變頻器的閉環(huán)控制功能變頻器的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制功能變頻器的PID控制功能小結(jié)重點(diǎn)：各種速度控制方案的比較§2.5變頻器的閉§2.6

變頻器的外部接線本節(jié)主要內(nèi)容：

主電路的端子模擬量控制端子開關(guān)量控制端子通信接口§2.6變頻器的外部接線1.主電路的端子交流電源輸入端子R、S、T按變頻器應(yīng)用電壓的不同，分為220V和380V兩種。單相為220V，只接R、S、T中的兩個端子。三相為380V，R、S、T分別接3相交流電。圖2-19主電路的接線1.主電路的端子交流電源輸入端子R、S、T圖2-19主逆變輸出端子U、V、W由于輸出是經(jīng)過調(diào)制的高頻脈沖波，使用時應(yīng)注意：變頻器的輸出端不能連接電容或電涌吸收器；變頻器與電動機(jī)之間的連線不能很長；變頻器與電動機(jī)之間不能連接開關(guān)。圖2-19主電路的接線逆變輸出端子U、V、W圖2-19主電路的接線直流電抗器和制動電阻連接端子用于外接直流電抗器和制動電阻。接地端子接地線要粗而短，接點(diǎn)接觸良好。必要時采用專用接地線。圖2-19主電路的接線直流電抗器和制動電阻連接端子圖2-19主電路的接線2.模擬量控制端子模擬量輸入端子信號類型：電壓輸入、電流輸入作用：輸入頻率給定量或PID調(diào)節(jié)器的反饋量。相關(guān)參數(shù)：頻率增益、頻率偏置。圖2-20模擬量控制端子2.模擬量控制端子模擬量輸入端子圖2-20模擬量控制模擬量輸出端子信號類型：電壓輸出、電流輸出作用：指示輸出頻率、輸出電流、輸出電壓等變量相關(guān)參數(shù)：由功能參數(shù)來決定所輸出的變量圖2-20模擬量控制端子模擬量輸出端子圖2-20模擬量控制端子3.開關(guān)量輸入端子開關(guān)量輸入端子的種類獨(dú)立功能控制端子：

主要有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動、運(yùn)行停止、復(fù)位等端子，其功能固定。多功能控制端子：

一般有3~5個，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同功能。通過功能參數(shù)預(yù)置來確定其具體功能。圖2-21開關(guān)量輸入端子3.開關(guān)量輸入端子開關(guān)量輸入端子的種類圖2-21開關(guān)量獨(dú)立功能控制端子（1）主要有:正轉(zhuǎn)（FWD)、反轉(zhuǎn)(REV)、點(diǎn)動(JOG)、運(yùn)行停止(STOP)、復(fù)位(RST)等端子。其控制方式有兩種，開關(guān)控制和脈沖控制。圖2-22運(yùn)行端子的控制方式獨(dú)立功能控制端子（1）圖2-22運(yùn)行端子的控制方式獨(dú)立功能控制端子（2）緊急停止端子ES：

用于控制變頻器緊急停止。接于此端子的信號一般為保護(hù)信號或限位信號。報(bào)警復(fù)位端子RST：

故障報(bào)警后，先解除故障，再給復(fù)位端子與公共端之間加正脈沖，變頻器才可重新起動。圖2-21開關(guān)量輸入端子獨(dú)立功能控制端子（2）圖2-21開關(guān)量輸入端子多功能控制端子（1）多段速控制端子：用端子狀態(tài)的的不同組合來控制不同段速的運(yùn)行。表2-2多段速控制功能多功能控制端子（1）表2-2多段速控制功能多功能控制端子（2）空轉(zhuǎn)控制端子：使變頻器停止輸出，電動機(jī)自由停車。這種停止方式稱為空轉(zhuǎn)制動或自由停車。頻率上升(UP)/下降(DOWN)控制端子：采用數(shù)字信號調(diào)節(jié)頻率，控制穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。圖2-23端子的頻率調(diào)節(jié)功能多功能控制端子（2）圖2-23端子的頻率調(diào)節(jié)功能接線注意事項(xiàng)有效信號的形式：

端子與CM之間閉合有效，還是斷開有效。開關(guān)類型：

端子與CM之間即可接入觸點(diǎn)開關(guān)，也可接入非觸點(diǎn)開關(guān)。圖2-21開關(guān)量輸入端子接線注意事項(xiàng)圖2-21開關(guān)量輸入端子4.開關(guān)量輸出端子開關(guān)量輸出端子的種類晶體管輸出繼電器輸出圖2-24開關(guān)量輸出端子開關(guān)量輸出端子的作用輸出開關(guān)信號，用于監(jiān)視變頻器所處的工作狀態(tài)。由功能參數(shù)值決定所輸出的工作狀態(tài)的種類。4.開關(guān)量輸出端子開關(guān)量輸出端子的種類圖2-24開關(guān)量晶體管輸出端子：是多功能輸出端子，可用于指示運(yùn)行中與否頻率到達(dá)與否圖2-25頻率到達(dá)指示圖2-26過載指示晶體管輸出端子：是多功能輸出端子，可用于圖2-25頻率到欠電壓與否頻率檢出與否等。圖2-27欠電壓指示圖2-28檢出頻率欠電壓與否圖2-27欠電壓指示圖2-28檢出頻率繼電器輸出端子：主要作為變頻器報(bào)警用。變頻器正常工作時30C與30B閉合，綠燈亮；變頻器故障跳閘時，30C斷開，30A與30B閉合，綠燈滅，紅燈亮，同時蜂鳴器報(bào)警。圖2-29報(bào)警電路繼電器輸出端子：主要作為變頻器報(bào)警用。圖2-29報(bào)警電路晶體管輸出端子注意事項(xiàng)晶體管輸出端子需接入外部電源。電壓等級：

一般是12V～36V之間。輸出電流：25～50mA使用時不可超出晶體管的應(yīng)用極限。圖2-23開關(guān)量輸出端子晶體管輸出端子注意事項(xiàng)圖2-23開關(guān)量輸出端子本章小結(jié)第2章通用變頻器的功能通用變頻器的設(shè)置頻率給定的方法。與頻率有關(guān)的功能：極限頻率設(shè)定功能；加速時間、減速時間設(shè)定功能；加速曲線、減速曲線設(shè)定功能；回避頻率設(shè)置功能；段速頻率設(shè)置功能；頻率增益和頻率偏置功能；載波頻率設(shè)置功能。電機(jī)控制功能：U/f控制功能；轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能；轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能；節(jié)能運(yùn)行控制功能；電壓自動控制功能；矢量控制功能；閉環(huán)控制功能。運(yùn)行控制功能：點(diǎn)動控制功能；制動功能；過載保護(hù)功能；瞬停再起功能。變頻器外端子的功能及接線。本章小結(jié)第2章通用變頻器的功能變頻器MX440應(yīng)用案例

任務(wù)1變頻器的面板操作與運(yùn)行任務(wù)2變頻器的外部運(yùn)行操作任務(wù)3變頻器的外部輸入控制變頻器MX440應(yīng)用案例

任務(wù)1變頻器的面板操作與運(yùn)行任務(wù)1變頻器的面板操作與運(yùn)行1.熟悉變頻器的面板操作方法。2.熟練變頻器的功能參數(shù)設(shè)置。3.熟練掌握變頻器的正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動、頻率調(diào)節(jié)方法。任務(wù)1變頻器的面板操作與運(yùn)行1、按要求接線系統(tǒng)接線如圖2-1所示，檢查電路正確無誤后，合上主電源開關(guān)QS。2．參數(shù)設(shè)置（1）設(shè)定P0010＝30和P0970＝1，按下P鍵，開始復(fù)位，復(fù)位過程大約3min，這樣就可保證變頻器的參數(shù)回復(fù)到工廠默認(rèn)值。（2）設(shè)置電動機(jī)參數(shù)，為了使電動機(jī)與變頻器相匹配，需要設(shè)置電動機(jī)參數(shù)。電動機(jī)參數(shù)設(shè)置見表2-2。電動機(jī)參數(shù)設(shè)定完成后，設(shè)P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。1、按要求接線2．參數(shù)設(shè)置參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)定用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P001001快速調(diào)試P010000功率以KW表示，頻率為50HzP0304230380電動機(jī)額定電壓（V）P03053.251.05電動機(jī)額定電流（A）P03070.750.37電動機(jī)額定功率（KW）P03105050電動機(jī)額定頻率（Hz）P031101400電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P001000正確地進(jìn)行運(yùn)行命令的初始化P000407命令和數(shù)字I/OP070021由鍵盤輸入設(shè)定值（選擇命令源）P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P100021由鍵盤（電動電位計(jì)）輸入設(shè)定值P108000電動機(jī)運(yùn)行的最低頻率(Hz)P10825050電動機(jī)運(yùn)行的最高頻率(Hz)P000312設(shè)用戶訪問級為擴(kuò)展級P0004010設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器P1040520設(shè)定鍵盤控制的頻率值(Hz)P1058510正向點(diǎn)動頻率(Hz)P1059510反向點(diǎn)動頻率(Hz)P1060105點(diǎn)動斜坡上升時間（s）P1061105點(diǎn)動斜坡下降時間（s）表2-2電動機(jī)參數(shù)設(shè)置表2-3面板基本操作控制參數(shù)鞏固練習(xí)1.怎樣利用變頻器操作面板對電動機(jī)進(jìn)行預(yù)定時間的啟動和停止？2.怎樣設(shè)置變頻器的最大和最小運(yùn)行頻率？參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)定用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P任務(wù)2變頻器的外部運(yùn)行操作任務(wù)目的：