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1、（内部资料 注意保存） 中国工业自动化培训网,变频器原理应用维修,AC Inverter Application Technology,主讲:骆建方 Mobile：18962174766 13912789805 E-mail： 课间欢迎学员随时提出疑问讨论问题,变频器原理应用维修,第三章：变频器工程应用,3.1 变频器PID应用 变频器PID应用主要应用在过程控制中，如恒压供水控制、恒压供气控制、恒温控制等。变频器控制什么量，就由传感器将什么量转化为电信号，这个电信号和给定信号在变频器内进行比较，比较的差值控制变频器的输出频率，来控制电动机的转速，使变频器的控制量保持恒定。,第三章：变频器工程
2、应用,3.1.1 富士G11S变频器参数设置 富士G11S变频器，拖动7Kw电动机，为压力罐充气，PID控制，压力表量程1MPa,输出电流420mA,要求罐中压力0.6MPa,请选择参数。 解：电路连接如图。,压力变送器,第三章：变频器工程应用,需要解决的问题： 1.反馈端子的确定； 2.目标信号给定端子的确定； 3.目标信号的给定值为多少； 4.PID控制端子的确定； 5.P、I、D参数的选取。 上述5项都要通过变频器的功能码进行预置。 下面根据流程图从编码表中查找具体参数；不明确的地方参考参数的解释说明。,第三章：变频器工程应用,第三章：变频器工程应用,富士G11S变频器PID控制参数：
3、1.目标量 目标量在设置时大小等于反馈量。在本控制中，反馈量为：压力表的量程为1MPa，控制压力为0.6MPa，为压力表总量程的60%，其输出信号也为总输出信号的60%，(4+（20-4）x60%=13.6mA)。目标量输入的是电压值，010V，其60%为6V,即12端子输入电压为6V；C1端子输入电流为13.6mA。,第三章：变频器工程应用,2.功能参数 E01=20(X1端子有效，OFF,PID有效) E02=11（ X2端子有效，OFF,F01设定目标值，ON,PID无效，由键盘设定频率。变频器在起动时，可由该端子控制，防止起动时跳闸） F01=1（电压设定目标值） H20=1（PID正
4、动作） H21=1（C1端子为反馈端子，并正动作） H22，P增益，0.0110.0倍； H23，I积分时间，0.013600s H24，D微分时间，0.0110.0s； 现场调试决定 H25，PID反馈滤波，0.060s。,第三章：变频器工程应用,3.关于多功能输入输出端子的使用 1）在上例中，用E01E09参数（对应X1X9端子）指定一个PID功能切换端子，为什么用端子进行切换，而不用编程的方法进行切换呢？因为用端子切换是随机的，不受时间的限制。 2) E01E09参数只是选定端子，这个端子干什么还要用参数值确定。E01=20，“20”就是参数值，这条指令的含义是：X1端子有效，功能是控制
5、PID功能切换。 3）多功能输出端子的使用也是如此，首先选定端子，再指定端子干什么。 4）这种控制和编码方式具有普遍性，多种变频器采用这种方法。如三肯、三菱、台达、英威腾等。,第三章：变频器工程应用,3.1.2 康沃CAF-P2变频器恒压供水 1.参数设置 本例为康沃CAF-P2变频器，其参数设置为： 目标信号，由电位器RP给定； 反馈信号，由SP传感器取出，从VII输入； 主要功能： H-48=2（内置PID控制） H-49=2（目标信号从VII输入） H-50=1（PID反馈信号从端子II输入） H-51=0（反馈信号正逻辑） H-54=2（PID结构选择，为PI控制）,第三章：变频器工程
6、应用,2.控制电路 电路具有工频变频切换功能。工频变频切换有几个关键问题。 1）电动机从变频器切出前变频器必须停止输出 KM2断开前变频器必须停止输出，在停止输出后至少延迟0.1S，KM2才动作，不允许变频器停止输出和KM2同时动作。 2）电动机切换到工频电源时要有一定延时，但其转速不要低于额定转速的80%。 切换前变频器输出频率要达到50Hz，切换后要延迟0.20.4S,KM3才闭合，此时电动机的转速要控制在额定转速的80%以内。 3）变频器的输出相序和电动机的相序要相同。,第三章：变频器工程应用,3）采取切入延迟的方法减小切入电流 当电动机从变频器上切出后，随着延迟时间的延长，转子电流下降
7、，定子上的感应电压也下降，使切入电流下降。这就是电动机从变频器上切出后，为什么要有一定的延迟时间才投入到工频电源上的原因。,此图不能用,改造后的控制电路,第三章：变频器工程应用,3.3变频器在旋转窑上的应用 水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。回转窑由筒体，支承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头, 复合碎石机，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。回转窑的回转部分如右图所示。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，并有控制窑体上下窜动的挡轮装置。回转窑的转动由电动机通过齿轮减速箱，减速箱的输出齿轮和回转窑的回转
8、齿条啮合，拖动回转窑转动。,第三章：变频器工程应用,3.3.1.回转窑负载的特点分析 启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑体起动并不断加速的过程中，整个窑体要克服摩擦力、窑体变形产生的阻力以及窑内的物料堆积角产生的阻力。当窑体克服所有阻力开始转动时，堆积物料的偏转角也随着变化，当物料偏转角达到90度时（见图b所示），此时物料所引起的附加转矩最大，变频器的输出电流也最大，达到正常工作电流的3-4倍。此时变频器的输出频率上升到10-13Hz。,第三章：变频器工程应用,起动过程，既是一个加速过程，也是克服设备巨大惯性的过程。一旦变频器克服了这种大惯性负载而起动起来，维持正常运转时，所需的驱动转矩及功
9、率就很小了。根据回转窑的这种负载特点，选择变频器及电动机的功率就比较复杂，功率选择过大，起动没问题，但正常运转时出现大马拉小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率选择小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正常起动。,第三章：变频器工程应用,3.3.2. 变频器选择原则 根据上述回转窑负载特性的分析，变频器在选型和容量选择上有其特殊性。 1）变频器在起动时负载很大，是正常工作时的几倍，因此，变频器的容量选择要有充分的裕量，否则变频器将不能正常启动。 2）变频器是在起动时的低速区（1013Hz）电流最大，因此变频器在选型时要选择起动过载能力大、具有低频转矩补偿的变频器。 3）提高电动机的上限转速，
10、加大减速装置的传动比，以提高起动时的低频转矩。,第三章：变频器工程应用,3.3.3 应用实例 1.变频器容量选择 有一水泥厂的回转窑改造项目，原来选用55KW电动机调速驱动，因回转窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重，使起动及工作电流增大，电动机经常堵转不能正常运转。 改造时考虑到原电动机的功率不足，同时考虑到55KW、4极电动机转速为1500r/min，而回转窑正常运行时电动机的转速为800r/min左右，当非正常运行时转速更低。因为电动机是由自己的同轴风扇吹风散热，当电动机的转速下降较大时，电动机的散热效果很差，造成电动机发热严重。 根据以上情况，将此回转窑拖动改为90kW、6极电
11、动机，选择惠丰HF-G7-90T3型通用变频器，该变频器功率90kW，额定电流180A。变频器频率控制为模拟电位器调速。 当电动机正常运转在800r/min时，变频器的输出频率为40Hz左右，因而避免了由于4极电动机运转在800r/min时电动机散热不良的问题。,第三章：变频器工程应用,2.调试出现的问题 1）变频器选择HF-G7-90T3，起动正常，但在运行中频繁跳“OC”过流，使生产不能正常进行。查其原因，发现由于负载惯量大，物料在窑中滚动时不断形成附加转矩，使变频器产生瞬间过电流。瞬时峰值电流达340A。而HF-G7-90T3变频器的过载极限电流为270A，小于其负载峰值电流，故不能正常
12、工作。根据这一现场情况，经反复论证计算，最后变频器选择为HF-G9-160T3型，该变频器额定功率160kW，额定电流320A。 2）变频器选择为HF-G9-160T3，额定电流为320A，过载能力为1.5-1.8倍，过载极限电流为480-570A。电动机仍为90kW，变频器的输出电流是电动机额定电流的280%-300%，是瞬时峰值电流340A的140%-160%，因此，足可以克服负载瞬时波动产生的峰值电流，回转窑运行正常，不再跳“OC”过流。,第三章：变频器工程应用,3）变频器在正常停机的情况下，启动困难，借助辅助设备才有可能起动。 分析其情况，判断为起动转矩不足，修改变频器的转矩补偿曲线，
13、即加大变频器的低频起动力矩，解决了正常停机的起动问题。 在以上反复确定变频器的容量时，根据就是电动机的瞬态电流，当变频器的瞬态电流超过了变频器的最大过载电流时，变频器就跳闸。改造前选用55kW的电动机都能工作，可驱动变频器后来增加到160kW（电动机增加为90kW），就是因为电动机工作时有很大的瞬态电流，这就是冲击性负载变频器选择功率时为什么会比实际功率大很多。,第三章：变频器工程应用,总结：回转窑是一个很典型的冲击性负载，我们通过上述案例分析，可得出以下几点结论： 1）变频器的容量是以瞬时冲击电流为依据，变频器只有满足了负载的瞬时冲击电流要求，才能不跳闸。 2）电动机的容量根据负载的平均功率
14、选取，只要负载的瞬时电流达不到堵转电流，电动机的容量就不必增加。 3）考虑低速电动机的发热问题，尽量使电动机工作在高转速区。,第三章：变频器工程应用,3.4 变频器在张力控制设备上的应用 生产线一般由多个驱动环节组成，每个驱动环节有一台或多台电动机。因为生产线工作时的连续性，要求众多的驱动环节在运行时的速度或同速、或按比例运行、或根据现场情况随机调整。在采用变频器控制时，为各个驱动环节的调速控制提供了方便。变频器根据速度传感器的取样信号，可方便的进行速度控制。,第三章：变频器工程应用,3.4.1.检测传感装置 1. 张力控制传感装置 卷取机械是带材和线材生产不可缺少的设备，如塑料带的卷取，造纸
15、厂纸张的卷取，冶金厂的薄板卷取、带铜卷取等。在卷取过程中，为了使产品合格，要给卷材上加一定的张力，张力的大小关系到产品的质量。 同时，卷取工序与前道工序之间有着密切的联系，如与前道工序速度要同步、稳定、调速精度要高等。,第三章：变频器工程应用,（1）用变频器转矩电流控制张力 图为以转矩电流作为控制信号的张力控制系统示意图。如图所示，用滚筒2移动加工物，在滚筒1上施加与旋转方向相反的转矩，使两组滚筒间的加工物具有张力，该张力与滚筒1电动机的制动转矩大小成比例。因此，变频器2可以选用通用变频器调速；而变频器1则必须选用具有转矩控制功能的矢量控制变频器。图中所用传感器为电流传感器，它将电动机的定子电
16、流（定子电流和电动机的转矩成正比）转化为420mA的控制信号，加在变频器的反馈输入端，控制变频器输出转矩的稳定，达到控制带材张力稳定的目的。,第三章：变频器工程应用,（2）采用调节辊控制张力 图为调节辊装置的示意图。调节辊利用弹簧、气压、重锤等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否变动始终使加工物保持一定的张力。使用调节辊时，张力与变频器的控制没有直接关系，其大小为F的一半。调节辊的张力控制功能只限于在其容许的行程以内。,第三章：变频器工程应用,（3）张力检测器控制张力 对于高精度张力控制或用调节辊控制在控制失调时对产品质量影响很大的场合，可采用张力检测器的反馈控制。张力检测器有差动变压器式和测力传感器式等类别。,第三章：变频器工程应用,3.4.2 张力控制在拉丝机上的应用 1. 拉丝原理 拉丝机是金属线材制造的一种重要设备。设备的种类很多，常见的有水箱式拉丝机、直进式拉丝机、滑轮式拉丝机、倒立式拉丝机等。拉丝机主要应用在对铜、铝、铁、合金等金属线缆材料的加工，将直径较大的金属材料拉制成直径较细的金属丝。,
