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1、变频器功能解析（一）频率的给定与相关变频器功能解析（一）频率的给定与相关 功能功能1 频率给定的方式与选择频率给定的方式与选择1.1 基础概念基础概念(1) 给定方式的基本含义要调节变频器的输出频率，必须首先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，称为频率给定信号，也有称为频率指令信号或频率参考信号的。所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法, 也就是提供给定信号的方式。(2) 面板给定方式通过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调节频率)的方式，称为面板给定方式，面板给定又有两种情况如图 1 所示:(a) 键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(键)和降键(q 键)来进行给定。键盘给定属于数
2、字量给定，精度较高。(b) 电位器给定部分变频器在面板上设置了电位器，如图 1(a)所示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模拟量给定，精度稍低。图 1 频率的面板给定方式多数变频器在面板上并无电位器，故说明书中所说的“面板给定”，实际就是键盘给定。变频器的面板通常可以取下，通过延长线安置在用户操作方便的地方，如图 2 所示。图 2 面板遥控给定此外, 采用哪一种给定方式, 须通过功能预置来事先决定。(3) 外部给定方式从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定，或远控给定。主要的外部给定方式有:(a) 外接模拟量给定通过外接给定端子从变频器外部输入模
3、拟量信号(电压或电流)进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。模拟量给定信号的种类有:电压信号以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有:010v、210v、010v、05v、15v、05v 等。电流信号以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有:020ma、420ma 等。(b) 外接数字量给定通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。(c) 外接脉冲给定通过外接端子输入脉冲序列进行给定。(d) 通讯给定由 plc 或计算机通过通讯接口进行频率给定。1.2 选择给定方式的一般原则选择给定方式的一般原则(1) 面板给定和外接给定优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏
4、，而显示屏的显示功能十分齐全。例如，可显示运行过程中的各种参数，以及故障代码等。但由于受联接线长度的限制，控制面板与变频器之间的距离不能过长。(2) 数字量给定与模拟量给定优先选择数字量给定。因为:(a) 数字量给定时频率精度较高;(b) 数字量给定通常用触点操作，非但不易损坏，且抗干扰能力强。(3) 电压信号与电流信号优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等等的影响，抗干扰能力较强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。2 模拟量给定的调整功能模拟量给定的调整功能2.1 基础概念基础概念(
5、1) 频率给定线的定义由模拟量进行频率给定时，变频器的给定信号 x(x 是给定信号的统称，既可以是电压信号 ug，也可以是电流信号 ig 与对应的给定频率 fx 之间的关系曲线 fxf()，称为频率给定线。(2) 基本频率给定线 (a) 定义 在给定信号 x 从 0 增大至最大值 xmax 的过程中，给定频率 fx 线性地从 0 增大到最大频率 fmax 的频率给定线 称为基本频率给定线。其起点为(x0，fx0); 终点为 (xxmax，fxfmax)，如图 3(a)和(b)所示。图 3 基本频率给定线例如，给定信号为 ug010v，要求对应的输出频率为 fx050hz。则:ug0v 与 fx
6、0hz 相对应;ug10v 与 fx50hz 相对应。(2) 最大频率 fmax在数字量给定(包括键盘给定、外接升速/降速给定、外接多档转速给定等)时，是变频器允许输出的最高频率;在模拟量给定时，是与最大给定信号对应的频率。(3) 频率给定线的调整 在生产实践中，生产机械所要求的最低频率及最高频率常常不是 0hz 和额定频率，或者说，实际要求的频率给定线与基本频率给定线并不一致。所以，需要对频率给定线进行适当的调整，使之符合生产实际的需要。因为频率给定线是直线，所以，调整的着眼点便是:(a) 频率给定线的起点即当给定信号为最小值时对应的频率;(b) 频率给定线的终点 即当给定信号为最大值时对应
7、的频率。2.2 偏置频率和频率增益设定方式偏置频率和频率增益设定方式 (1) 偏置频率 部分变频器把与给定信号为“0”时的对应频率称为偏置频率，用 fbi 表示，如图 4 所示。偏置频率的表示方式主要有:图 4 偏置频率(a) 频率表示即直接用频率值 fbi 值表示;(b) 百分数表示 用百分数 fbi表示: (2) 频率增益 当给定信号为最大值 xmax 时，对应的最大给定频率 fxm 与变频器预置的最大输出频率 fmax之比的百分数，用 g表示:式中，频率增益，;fmax变频器预置的最大频率，hz;fxm虚拟的最大给定频率，hz。在这里，变频器的最大给定频率 fxm 不一定与最大频率 fm
8、ax相等。当100时，变频器实际输出的最大频率就等于 fxm，如图 5 中之曲线所示(曲线是基本频率给定线);当100时，变频器实际输出的最大频率等于 fmax，如图 5 中的曲线所示。图 5 频率增益2.3 坐标设定方式坐标设定方式部分变频器的频率给定线是通过预置其起点和终点坐标来进行调整的。不同变频器的具体方法又略有差异，介绍如下:(1) 直接坐标预置通过直接预置起点坐标(xmin，fmin)与坐标(xmax，fmax)来预置频率给定线，如图 6(a)所示。如果要求频率与给定信号成反比的话，则起点为(xmin，fmax)，坐标为(xmax，fmin)，如图 6(b)所示。图 6 直接预置坐
9、标调整频率给定线(2) 上、下限值预置有的变频器并不直接预置坐标点，而是通过预置给定信号或给定频率的上、下限值来间接地进行坐标预置。具体地说，又有:(a) 预置给定信号的上、下限值给定信号的最大限值用 xmax 表示; 最小限值用 xmin 表示，也可以用百分数 xmin来表示，如图 7(a)所示。图 7 频率给定线的起点与终点(b) 预置给定频率的上、下限值即给定频率的最大值 fmax 和最小值 fmin, 如图 7(b)所示。2.4 频率给定线的应用举例频率给定线的应用举例实例实例 1某用户要求:当模拟量给定信号为 15v 时，变频器输出频率为 050hz。要满足上述要求，各种变频器的处理
10、方法大致可分为两大类:(1) 变频器的给定信号范围可选对于这类变频器，可以将给定信号范围直接预置为 15v，使:与 1v 对应的频率为 0hz，与 5v对应的频率为 50hz，作出频率给定线如图 8(a)中之曲线所示(曲线为基本频率线)。图 8 实例 1 示意图之一举例说明如下:(a) 选用明电 vt230s 系列变频器，如图 8(b)所示:将功能码 b00-1(最大频率的简单设定)预置为“1”，则最高频率选择为“50hz”;将功能码 c12-0(fsv 端子输入模式)预置为“3”，则端子 fsv 输入的给定信号范围预置为“15”。(b) 选用瓦萨 cx 系列变频器如图 8 所示。将功能码 1
11、.2(最大频率)预置为“50hz”;将功能码 2.3(in 信号的范围)预置为“1”，则给定信号范围由用户设定;将功能码 2.4(in 信号的最小值)预置为“10%”，则端子in 输入的给定信号的最小值为“10101v”;将功能码 2.5(in 信号的最大值)预置为“50”，则端子in 输入的给定信号的最大值为“10505v”。(2) 变频器的给定信号范围不可选这类变频器的模拟量给定信号范围通常规定为 010v，针对这种情况，首先应正确作出频率给定线。如图 9(a)所示，由“g1v、fx0hz”得到频率给定线的起点;又由“g5v、fx50hz”得到频率给定线的终点。图 9 中，曲线为基本频率给
12、定线。图 9 实例 1 示意图之二由曲线的延长线知:与 xg0v 对应的频率是 fbi-12.5hz，为最高频率的-25;与 xg10v 对应的频率是 fxm112.5hz，为最高频率 fmax 的 225。不同变频器的功能预置情况举例如下:(a) 选用富士 g11s 系列变频器，如图 9(b)所示。将功能码 f01(频率设定 1)预置为“1”，则给定信号从端子 12 输入，信号范围为“010v”;将功能码 f03(最高输出频率 1)预置为“50hz”;将功能码 f17(频率设定信号增益)预置为“225”，使与 5v 对应的频率为 50hz;将功能码 f18(频率偏置)预置为“-12.5hz”
13、，使与 1v 对应的频率为 0hz。(b) 选用安川 g7a 系列变频器，如图 9(c)所示。将功能码 e1-04(最高输出频率)预置为 50hz;将功能码 h3-01(选择频率指令端子 a1 的信号值)预置为“0”，则给定信号的范围为 010v;将功能码 h3-02(频率指令端子 a1 输入增益)预置为“225”，使与 5v 对应的频率为 50hz;将功能码 h3-03(频率指令端子 a1 输入偏置)预置为“-25”，使与 1v 对应的频率为 0hz。实例 2用户要求:当模拟量给定信号为(010)v 时，变频器的输出频率为(030)hz。解决方法:可将最大给定信号时的频率增益 g预置为 60
14、，如图 10 中曲线所示。图 10 实例 2 之频率给定线注意:变频器的最大频率不能小于基本频率(通常等于额定频率)，故本例中不能把最大频率预置为“30hz”。3 模拟量给定的正、反转控制与滤波模拟量给定的正、反转控制与滤波3.1 模拟量给定的正、反转功能模拟量给定的正、反转功能(1) 控制方式 主要有两种方式:(a) 由双极性给定信号控制 给定信号可“”可“”，正信号控制正转，负信号控制反转，如图 11(a)所示。图 11 模拟量给定的正、反转控制(b) 由单极性给定信号控制给定信号只有“”值，由给定信号中间的任意值作为正转和反转的分界点，如图 11(b)所示。(2) 死区的设置 用模拟量给
15、定信号进行正、反转控制时，“0”速控制很难稳定，在给定信号为“”时，常常出现正转或反转的“蠕动”现象。为了防止这种“蠕动”现象，需要在“”速附近设定一个死区 x，使给定信号从-x 到x 的区间内，输出频率为 0hz。 (3) 有效“0”的功能 在给定信号为单极性的正、反转控制方式中，存在着一个特殊的问题。即，万一给定信号因电路接触不良或其他原因而“丢失”，则变频器的给定输入端得到的信号为“0”，其输出频率将跳变为反转的最大频率，电动机将从正常工作状态转入高速反转状态。十分明显，在生产过程中，这种情况的出现将是十分有害的，甚至有可能损坏生产机械。对此，变频器设置了一个有效“0”功能。就是说，变频
16、器的最小给定信号不等于 0(xmin0)。如果给定信号 x0，变频器将认为是故障状态而把输出频率降至 0hz。例如，将有效“”预置为 0.3v。则:当给定信号 x0.3v 时, 变频器的输出频率为 fmin;当给定信号 x0.3v 时, 变频器的输出频率降为 0hz。3.2 模拟量给定的滤波时间模拟量给定的滤波时间(1) 滤波时间的含义 变频器在接受模拟量给定信号时，首先要进行滤波，其物理意义与图 12 中的滤波电容类似(通常都采用数字滤波)。图中，综坐标是给定信号的百分数 x。图 12 给定信号的滤波滤波的目的, 是消除干扰信号对频率给定信号的影响。滤波时间常数，是指给定信号上升至稳定值 63所需的时间。(2) 滤波时间的影响滤波时间太短当变频器显示“给定频率”时，有可能不够稳定;滤波时间太长当调节给定信号时，给定频率随给定信号改变时的响应速度
