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1、变频器的使用与维护希望森兰科技有限公司二零一一年四月一、通用变频器的主要控制功能：1、转矩提升（补偿）功能v/f特性决定了电动机起动或低速运行时输出转矩的大小。v/f控制变频器加大输出电压，矢量控制变频则加大初始励磁。2、变频器自处理功能变频器的保护功能是比较准确而灵敏的，但过多的跳闸，也会使用户感到不方便。为此，变频器对于某些持续时间不长、电流或电压在上升时的变化率（ 和 ）不高的“故障”，设置了避免跳闸的自处理功能，也叫失速防止功能。例如，在升、降速过程中的过电流和过电压，以及偶发性的短时间过载等。（1）加速过程中的过电流加速时间预置得太短，会产生过电流。（1）加速过程中的过电流加速时间预
2、置得太短，会产生过电流。在电力拖动系统中，加速时间的长短是一个相对的概念。它是和拖动系统的惯性大小（由GD2表示）有关的。如果拖动系统的惯性很大，预置的加、减速时间并不短，只要出现拖动系统的转速跟不上频率的变化，导致过电流者，就是加速时间预置得太短所形成的。在加速过程中，如果加速电流超过了某一设定值Iset（即起动电流的最大允许值），变频器的输出频率将暂停增加，待拖动系统的转速跟了上来，电流下降到设定值Iset以下后再继续升速，如图所示。（挖土机功能）图1 加速、运行过电流的自处理功能（2）运行过电流的自处理功能变频器在运行过程中出现过电流时，其自处理方法是：当电流超 过设定值Iset时，变频
3、器首先将工作频率适当降低，到电流低于设 定值Iset时，工作频率再逐渐恢复，如图所示。（电流限幅功能、电流限幅动作水平）（3）减速过电压的自处理功能降速过快会引起的过电压。和升速过程相仿，对于惯性较大的负载，如果降速时间预置得过短，会因拖动系统的动能释放得太快而引起直流回路的过电压。如果在降速过程中，直流电压超过了某 一设定值Uset，变频器的输出频率将不再下降，电动机暂缓降速，待直流电压 下降到设定值以下后再继续降速，如所示。 图2 降速自处理功能3、转矩限定功能变频器在运行中按输出电压、电流、及电动机的电阻计算负载转矩，控制输出频率，即使负载急剧变化，变频器不会跳闸，维持转矩在设定值下运行
4、。4、减少机械振动、降低冲击的功能S形加减速模式， 以较平滑的方式起动/停止电动机、停止方式选择、载波频率调节、瞬时过电流限制、频率跳越等功能。5、瞬时停电再起动飞车起动6、外部信号起停控制急停（以不同的频率减速停止模式）2线、3线控制方式（方向转向设定）PLC控制（开关量控制、通信控制）图3 2线式和3线式起动（1）给定频率的设定方法A、面板给定：数字增加键或少键操作（内控）B、预置给定：RUNc、外接给定：电流4-20mA或0-10V(0-5V)D、通讯给定：（2）多段速设定功能通过多功能端子组合选择记忆在内存中的频率指令设置自动生产流程。行车主起升、上升、下降；大车、小车左行、右行、前进
5、、后退控制。图4 ACS600给定信号控制端子7、频率设定功能频率设定电流输入端图5 G11给定信号控制端子图6 SB61给定信号控制端子电位器的选择：WX-4.7k-2W(110k)图7 电压/电流选择插件（3）频率上下限设定功能控制电动机转速，满足设备控制运行。例如多泵控制需设定变频泵的最低运行频率，避免产生逆流。（4）频率跳越功能回避共振频率。（5）加减时间设定加减速实践与负载的特性相匹配。8、各种频率的关系基本频率与最高频率：电机的额 定频率-基本频率，恒功率与恒转矩的分界；当频率给定值信号为最大时，变频器的给定频率、最高频率。输出频率(HZ ）最高输出频率上限频率下限频率偏置频率起动
6、频率设定频率(HZ)图9 各种频率的关系图9、PID控制功能操作量（输出频率）与偏差的比例关系称为比例控制P。单纯的P控制不能使偏差为0，P的增益是决定P控制对偏差影响程度的参数， P的增益大，响应快，但容易产生震荡； P的增益小，相应慢，但稳定。操作量的变化速度和偏差成积分关系的控制称为积分控制I，主要是消除系统的静差，提高系统的无差度，对于急剧变化的偏差，响应变差。积分作用的强弱与积分时间有关，积分时间长，相应缓慢；过小将发生震荡。操作量的变化速度和偏差成微分关系的控制称为微分控制D，D控制对急剧变化的响应很快，能反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个早期的修
7、正信号，加快系统的响应速度，减小调节时间。微分时间大时，能使发生偏差时P控制引起的震荡很快衰减，但过大反而引起震荡；微分时间小，发生偏差时的衰减作用小。10、与保护有关的功能（1）电动机保护a、电子热继电器，是一个虚拟元件，它是通过电动机的模型来模拟不同频率下电动机的热特性，对电动机进行保护。b、内置电动机热保护功能，根据电动机的输出电压、电流、频率和运行时间自动测算电动机的温度。（2）系统保护 a、外部报警信号输入b、过热预报警：变频器环境温度过高并危及运行时发出的报警信号。c、制动电路异常保护：制动电路异常或制动电阻过热是报警。d、操作面板掉线、模拟输入掉线、输入/输出缺相、通信异常、参数
8、存储失败等。11、与运行方式有关的功能a、直流制动b、载波频率自动调整：检测变频器的温升，当温度快达到额定温升时自动降低载频。另外，变频器输出线的长度与载频有关变频器、电机间的接线距离 50m以下 100m以下 150m以下载波频率 16KHz 10KHz 1KHzd、频率到达功能变频器的输出频率达到设定值时发出的信号。e、自动节能功能轻载时，调压节电图10 电机的损耗f、参数自动检测功能矢量控制变频器的控制方式依赖电动机的参数模型。运行前的检测，运行中的检测（模型参考自适应）g、通信功能通过模拟/数字输入、输出端子实现；串行口RS485h、参数锁定功能禁止修改（设置权限、密码设置）i、特殊功
9、能滑差补偿：根据输出电流的变化测算转速的变化，通过输出频率和输出电压适当补偿，使电动机转速保持在设定之上。简单PLC功能、计数器、零赫兹满转炬、纺织摆频等。k、机械特性软化（下垂特性）12、给定方式中的特殊功能模拟量给定的正、反转控制，不少变频器具有用模拟量给定信号直接进行正、反转控制的功能，主要有两种方式：（a） 由给定信号的正、负值来控制正、反转。例如，给定信号可以预置为（-10+10）V，其中（-100）V为反转信号，（0+10）V为正转信号。（b）由给定信号的中间值作为正转和反转的分界点。例如，给定信号为（0+10）V时，可以预置成（05）V为反转信号，（510）V为正转信号。针对这种
10、正、反转控制方式，有的变频器设置了如下的功能：（1）死区功能 用模拟量给定信号进行正、反转控制时，“0”速控制很难稳定，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“0”速附近设定一个死区。具体方法是：在正转和反转方向分别预置一个最低频“ ”率和“- ”，死区范围即为“ - ”。例如，在森兰SB70系列变频器（中国）和Vacon CX系列变频器中，采用上述的第(1)种方式，其死区呈回线状，如图(a)所示；而在ABB-ACS800变频器中，则采用上述的第(2)种方式，其死区如图(b)所示。 图11 模拟给定的正、反转控制 (a)正、负信号控制 (b)正、负信号控制（2）有效
11、“0”信号功能在上述第（2）种控制方式中，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”。按照图(b)所示曲线，其输出频率应为-50Hz，电动机将处于高速反转状态。在实际工作中，这种情况常常是十分有害的，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。例如，将有效“0”预置为5V或更高。则当给定信号小于预置的有效“0”时，变频器的输出频率将降为0Hz或高于0频率的某一频率上运行。13、模拟输入掉线保护功能在张力闭环控制系统中，若张力反馈信号丢失，卷取设备以50Hz高速运转，这很危险。可设置掉线后不动作；报警并按掉线
12、前10s平均频率运行；报警并按设置的“掉线强制频率”运行；故障并自由停车。14、比例联锁给定 图12 比例连锁给定在实际生产中，变频器的基本转速由主给定信号给定。但在生产过程中，常常还需要根据其他信号对电动机的转速进行修正（微调）。例如，某机械的冷却风机，其基本转速由操作工根据具体情况进行调节。同时，当环境温度发生变化时，要求转速能自动地进 行微调。一般的变频器都能实现这种控制，而明电VT230S系列变频器（日本）则专门设置了一个辅助信号输入端，并给出了十分明 确的计算方法，如图所示。图(a)为外接给定端子的安排，FSV是主信号给定端，AUX是辅助信号给定端。其逻辑关系如图(b)所示，图中各量
13、之间的关系是：Y=AX+B+C 式中：Y为综合给定信号；X为主给定信号；A为频率增益；B为偏置频率；C为辅助给定信号。15、升、降速特殊功能（1）齿隙补偿功能 图13 增益200%、偏置10%，Y=A(X-B)当传动机构中有齿轮箱的情况下，电动机从静止状态刚开始升速，以及从运行状态刚开始降速时，齿轮间将发生撞击，影响齿轮的寿命。为此，有的变频器专门设置了齿隙补偿功能，以三菱FR-A500系列变频器（日本）为例，其功能设置如图所示：当电动机从停止状态开始升速时，预置一个较低的上升频率 和维持时间，使电动机在极低的频率下运行一个短时间 ，然后再按预置的升速时间升速，从而避免了齿轮间的撞击。反之，当
14、电动机从运行状态开始降速时，预置一个较小的下降频率 和维持时间 ，以达到避免齿轮间撞击的目的。图14 齿隙补偿功能 （2）断电后的减速功能a、功能的含义大多数变频器在断电后，变频器将因发生“欠压”故障而把逆变电路封锁，停止输出。这时，电动机将处于自由制动状态。但有的生产机械不希望出现自由制动的状态，例如，水泵在变频器停止输出时，将会迅速停住，产生“水锤现象”，对水泵、阀门和管路等具有破坏作用。为此，有的变频器在停电或低电压的情况下，也可以在一段时间内按预置的降速时间进行降速，如图所示。 图15 断电后的减速功能b、功能的设置以三菱FR-A500系列变频器（日本）为例，其预置功能的步骤如下： 选
15、择断电后的“降速停机”方式； 预置刚开始断电时的初始频率降 ； 预置断电后的降速时间 和 ； 预置改变降速时间的切换频率 。16、PDA界面：个人数字助理，掌上电脑（电子记事 无线接收及上网）。Rockwell公司将上市的一种变频器采用PDA界面，在变频器本体上加装了Rockwell公司特制的无线端口器件，利用PDA的无线接收技术，可直接与最新型PowerFlex变频器或者安装由SCA Nport的1336 1305老型号变频器直接进行通信。采用PDA界面的变频器，通过蓝牙技术和WIFI网络可直接在PDA界面进行参数编程 故障诊断和数据监视，这样可以不打开柜门而能在较远距离操作一台或多台变频器。不仅可省去变频器与计算机之间的布线，还可以像以前的网络监控一样，对挂在WIFI网络上的所有变频器进行管理和操作。施耐德ATV71变频器也支持无线蓝牙技术的PDA方式进行编程和控制。二、变频器参数的设定在参数设置中首先应将变频器的输出电压设为额定电压，然后再设定最高频率和上、下频率。接着设定控制方式加减速时间，端子功能，过流保护特性等。对电源电压波动大的场合，可将”过压“保护值调高，或将“欠压”值调低，甚至将此功能关掉。参数设置完成后，设置参数锁定功能。1、控制方式的设定矢量开环、矢量闭环、v/f开环、v/f闭环、 自定义v/f（分离式v/f）例：SB70系列变
