交流伺服與變頻技術(shù)項(xiàng)目9

項(xiàng)目九、變頻器的功能與應(yīng)用拓展學(xué)習(xí)：

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以下內(nèi)容不限于安川變頻器食品輸送帶的變速控制項(xiàng)目背景在食品機(jī)械中，傳輸系統(tǒng)被大量地使用，比如蛋糕烘烤前必須由傳輸帶進(jìn)行送料，并按照烘烤工藝勻速地通過烘烤箱，這里面就涉及兩個(gè)傳送設(shè)備，即送料輸送帶和烘烤線輸送帶，如圖已知輸送帶采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)1.5KW，三相交流380V，設(shè)計(jì)合理的控制方案。具體要求如下：1.變頻器直接安裝在現(xiàn)場，以方便控制；2.變頻器操作直接采用自身的操作面板直接進(jìn)行各種控制，以節(jié)約成本；3.變頻器通過接觸器來實(shí)現(xiàn)上電和斷電控制；4.根據(jù)工藝要求設(shè)置輸送的加速度和最快速度。設(shè)計(jì)要求2硬件設(shè)計(jì)變頻器參數(shù)設(shè)置1）變頻器所有的參數(shù)都進(jìn)行初始化；（2）變頻器操作切換到PU運(yùn)行，上電缺省是外部EXT。損紙皮帶機(jī)的變頻控制要求：（1）損紙皮帶機(jī)的變頻器能運(yùn)行在手動(dòng)和自動(dòng)兩種狀態(tài)；（2）手動(dòng)時(shí)的變頻器運(yùn)行頻率能設(shè)定為4段速度，從低到高依次為12.5Hz、25Hz、37.5Hz和50Hz，設(shè)定方式簡單快捷；（3）自動(dòng)時(shí)變頻器能根據(jù)紙機(jī)速度來自動(dòng)調(diào)節(jié)，即跟隨紙機(jī)的運(yùn)行速度，紙機(jī)快，皮帶機(jī)運(yùn)行速度也跟著加快；（4）為保證皮帶機(jī)工作正常，需要在自動(dòng)情況下，設(shè)置一個(gè)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保在堵紙時(shí)皮帶機(jī)能比紙機(jī)再快一些，正常情況下，則與紙機(jī)保持一致；（5）已知紙機(jī)的傳動(dòng)速度信號(hào)只能從測速軸上獲取，建議安裝獨(dú)立的測速系統(tǒng)。（1）多位轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇（2）旋轉(zhuǎn)脈沖表測速回路的硬件設(shè)計(jì)變頻器的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)壓供水系統(tǒng)的變頻器參數(shù)設(shè)置1.兩段加減速

?典型用途：消除機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙。

要點(diǎn)：加速度保持不變；中間有停頓。

?例如：三菱FR-A540/A740變頻器Pr20Pr7Pr8ftPr143Pr141Pr140Pr142

功能說明：?消除間隙的方法：設(shè)定很小的第1級(jí)頻率值，

使得加速時(shí)通過電機(jī)的微量旋轉(zhuǎn)、嚙合、消除間隙；然后，加速到需要的頻率。間隙電機(jī)絲杠工作臺(tái)2.失速防止功能?典型用途：防止電機(jī)停轉(zhuǎn)。?什么叫失速？變頻器一般采用開環(huán)控制，如果在負(fù)載過大時(shí)快速加減速，將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速無法跟隨輸出頻率變化，使電機(jī)失控，這一現(xiàn)象稱為“失速”。?在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)上，稱為“失步”。?失速怎樣防止？變頻器根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)整加減速過程，一旦負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，就停止加減速，等到負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降后繼續(xù)加減速。

功能說明停止加速頻率不變輸出頻率tt輸出電流繼續(xù)加速Pr223.重新啟動(dòng)功能?

典型用途：防止由于電壓波動(dòng)引起的停機(jī)。?什么叫重新啟動(dòng)？如主回路瞬間斷電時(shí)間很短，由于內(nèi)部直流電壓能夠短時(shí)保持，變頻器可以自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。重新啟動(dòng)過程外部斷電→逆變管關(guān)閉→外部電壓恢復(fù)→

輸出電壓恢復(fù)（上升）→

輸出頻率恢復(fù)→

繼續(xù)運(yùn)行。?整個(gè)過程自動(dòng)完成，不報(bào)警。4.PID調(diào)節(jié)功能?典型用途：化工、供水等緩慢系統(tǒng)控制。?什么叫PID調(diào)節(jié)器？

具有比例、積分、微分運(yùn)算功能的調(diào)節(jié)器。給定控制器輸出

開環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)：直接以給定控制輸出。?存在問題：

給定輸入和輸出無聯(lián)系，輸出是否已到達(dá)要求的值，上級(jí)控制器不知道。即使系統(tǒng)完全失控（如：失速等），也不能產(chǎn)生報(bào)警或停止。

閉環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)：用給定和輸出間的誤差進(jìn)行控制。比較器：進(jìn)行給定和實(shí)際輸出的比較，產(chǎn)生誤差。調(diào)節(jié)器：將誤差轉(zhuǎn)換為控制器的控制量。?總是能夠使得輸出達(dá)到給定要求的值。比較器給定反饋調(diào)節(jié)器控制器輸出誤差控制量econout?

調(diào)節(jié)器作用：?誤差很小，一般不能直接作為控制器輸入。例如：10V→5000r/min的變頻器，5000r/min的給定應(yīng)為10V。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速為4990r/min時(shí)，誤差折算到給定側(cè)只有10/5000×10=0.02V。

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需要用調(diào)節(jié)器放大后，才能作為控制輸入。?為什么要有PID功能？

P：比例調(diào)節(jié)器，con=k·e優(yōu)點(diǎn)：放大信號(hào)、輸出直接跟隨輸入。缺點(diǎn)：要有穩(wěn)態(tài)輸出，誤差就不能為0。?系統(tǒng)跟隨性能好，但有“靜差”。

I：積分調(diào)節(jié)器，con=edt=e·t

穩(wěn)態(tài)時(shí)t≈∝，誤差e

≈0也有輸出。?積分調(diào)節(jié)系統(tǒng)是無“靜差”系統(tǒng)。

D：微分調(diào)節(jié)器，con=de/dt誤差變化時(shí)，控制量con變化；誤差e不變時(shí)，con=0。?可在誤差變化時(shí)產(chǎn)生附加控制量、提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

PID調(diào)節(jié)器：con=k·e+edt+de/dt

?系統(tǒng)跟隨性能好、穩(wěn)態(tài)無靜差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

PID調(diào)節(jié)的正作用與負(fù)作用正作用：誤差增加時(shí)，輸出頻率增加；負(fù)作用：誤差增加時(shí)，輸出頻率減少。使用實(shí)例：液位控制系統(tǒng)誤差e給定液位實(shí)際液位PID正作用PID負(fù)作用5.工頻切換?什么叫工頻切換？

將電機(jī)在變頻器輸出和電源輸入間進(jìn)行切換。?

為什么要進(jìn)行工頻切換？提高功率因數(shù)和效率（節(jié)省變頻器損耗）；變頻器維修不影響電機(jī)運(yùn)行（不停電維修）；提高可靠性，延長變頻器使用時(shí)間。?

要點(diǎn)：只能在外部操作模式下使用；主回路必須安裝接觸器；電機(jī)要按照過載保護(hù)熱繼電器；需要專門的DI/DO信號(hào)，并嚴(yán)格按順序切換；只能用于高性能變頻器。

硬件與連接必須嚴(yán)格按照要求連接，并定義DI/DO信號(hào)。

切換控制強(qiáng)制切換：利用DI信號(hào)控制，不管當(dāng)前運(yùn)行頻率；自動(dòng)切換1：當(dāng)運(yùn)行頻率大于規(guī)定值時(shí)切換到工頻；自動(dòng)切換2：當(dāng)運(yùn)行頻率到達(dá)一定范圍時(shí)切換到工頻。6.升降負(fù)載控制：

負(fù)載特點(diǎn)：存在重力作用，可能產(chǎn)生自落。?必須使用機(jī)械制動(dòng)器。制動(dòng)器電機(jī)升降負(fù)載上升：在制動(dòng)器夾緊的情況下啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增加到足以克服重力轉(zhuǎn)矩時(shí)松開制動(dòng)器，電機(jī)加速。

下降：在電機(jī)轉(zhuǎn)矩能夠克服重力前，夾緊制動(dòng)器，然后減速至停止。

自動(dòng)變速特點(diǎn)：可根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)改變速度。

要點(diǎn)：

只能用于矢量控制的高性能變頻器；可以根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)整輸出頻率；可以和擋塊定位同時(shí)使用。?配套功能：自動(dòng)變速、擋塊定位、機(jī)械制動(dòng)。

擋塊定位特點(diǎn)：在制動(dòng)器制動(dòng)的情況下低速運(yùn)行。要點(diǎn)：

只能用于矢量控制的高性能變頻器；