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1、使用变频调速技术对一台使用变频调速技术对一台37KW37KW的的水泵进行调速运行水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台使用变频调速技术对一台37KW37KW的水泵进行调速运行的水泵进行调速运行zhangshaojun使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1 10.1 使用变频调速技术对一台使用变频调速技术对一台37KW37KW的水泵进行调速运行的水泵进行调速运行 10.1.1. 10.1.1.节约电耗举例节约电耗举例 使用变频调速技术对一台使用变频调速技术对一台37kw37kw的水泵进行调速运行，的水泵进行调速运行，通过调速转速
2、为通过调速转速为1250r/m1250r/m。而水泵消耗功率与转速的三次。而水泵消耗功率与转速的三次方成正比，即方成正比，即：使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.2. 10.1.2. 控制系统参数调试控制系统参数调试 为防止变频器的运行对计算控制系统和数字仪表造成为防止变频器的运行对计算控制系统和数字仪表造成干扰，在变频器的输入侧加装输入电抗器和输入滤波器。干扰，在变频器的输入侧加装输入电抗器和输入滤波器。变频器输出电缆的限制距离一般在变频器输出电缆的限制距离一般在5050米内，输出电缆的长米内，输出电缆的长度增加，分布电容和分布电感也相应增加，对某次谐波可度增加，分布
3、电容和分布电感也相应增加，对某次谐波可能会引起震荡或形成驻波，这将严重影响电动机的运行。能会引起震荡或形成驻波，这将严重影响电动机的运行。 水泵控制系统接线图如图水泵控制系统接线图如图1 1所示。选配电机为所示。选配电机为3.0KW/50Hz/380V3.0KW/50Hz/380V，选用某型号的变频器，制动电阻，选用某型号的变频器，制动电阻400W/150ohm400W/150ohm。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 变频器变频器AVI/GNDAVI/GND端子给数控系统提供速度模拟量，端子给数控系统提供速度模拟量，AVIAVI接数控系统模拟量接口正信号，接数控系统模拟量接口正
4、信号，GNDGND接负信号，信号接负信号，信号为为0-10V0-10V模拟电压信号，控制主轴转速。模拟电压信号，控制主轴转速。M0/M1/GNDM0/M1/GND为变为变频器的正转频器的正转/ /反转信号端子，通常由数控系统发出正转反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号信号FWDFWD或者反转或者反转REVREV来驱动中间继电器，中间继电器的来驱动中间继电器，中间继电器的常开接点接入变频器常开接点接入变频器M0/GNDM0/GND或者或者M1/GNDM1/GND，从而控制车床，从而控制车床主轴的正反转。主轴的正反转。 控制系统参数调试：在参数调整过程中，应当注意：控制系统参数调试：在参数调整
5、过程中，应当注意：P00P00参数，选择主频率输入，设置为模拟信号参数，选择主频率输入，设置为模拟信号0-10V0-10V输入输入（1 1）；）；P01P01参数，运转信号，设置为外部端子信号控制参数，运转信号，设置为外部端子信号控制（2 2）；）；P03P03，最高操作频率选择，对应于模拟信号，最高操作频率选择，对应于模拟信号10V10V输入时变频器的输出频率，由于在输入时变频器的输出频率，由于在0-3500rpm0-3500rpm范围内调范围内调速，考虑机械减速比，该此参数可设置为速，考虑机械减速比，该此参数可设置为184HZ184HZ；P04P04和和P05P05按照电机铭牌设置，按照电
6、机铭牌设置，P04=50HzP04=50Hz，P05=380VP05=380V；P10P10和和P11P11为加速时间和减速时间，根据客户的要求，为加速时间和减速时间，根据客户的要求，P10=5SP10=5S，P11=5SP11=5S；P105P105为控制方式的选择，选择矢量控制，为控制方式的选择，选择矢量控制，P105=1P105=1。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行特别需要注意的是，由于矢量控制需要提供电机参数（阻特别需要注意的是，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能抗），变频器提供电机参数自整定功能P103P103，选择，选择P103=2P
7、103=2，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几个参数可使矢量控制表现出较高的性能，其这个过程会持个参数可使矢量控制表现出较高的性能，其这个过程会持续十几秒钟时间。续十几秒钟时间。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.3. 10.1.3. 测试与运行测试与运行 系统实际测试结果如表系统实际测试结果如表1 1和表和表2 2所示所示 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 从表从表1 1和表和表2 2可以
8、看出在恒转矩输出的频率段（可以看出在恒转矩输出的频率段（0-0-50Hz50Hz），矢量控制的空载电流几乎只有），矢量控制的空载电流几乎只有VFVF控制的一半，负控制的一半，负载时电流也比载时电流也比VFVF小一些；而且负载切削时，小一些；而且负载切削时，VFVF控制在初期控制在初期有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度有比较大有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并且速度会很快回升，最终空载速降，但是下降值较小，并且速度会很快回升，最终空载速度和负载速度相差
9、不是很明显。经过上面的调试，与度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试，与VFVF控控制比较，性能有了很大的改善，无论从空载电流，低速力制比较，性能有了很大的改善，无论从空载电流，低速力矩，还是速度的变化，效果都是非常明显的，完全能够满矩，还是速度的变化，效果都是非常明显的，完全能够满足数控机床的需求。投入运行后，使用效果令人满意，说足数控机床的需求。投入运行后，使用效果令人满意，说明台达明台达M M系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功系列变频器在车床主轴控制系统中的应用是成功的。的。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.4. 10.1.4. 变频器特点介绍变频器
10、特点介绍 1 1控制方式为正弦波控制方式为正弦波SPWMSPWM（提供无速度反馈矢量控（提供无速度反馈矢量控制），控制性能较以前的制），控制性能较以前的VFVF控制方式有很大性能上的改善，控制方式有很大性能上的改善，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，特别是在低速转矩上满足机床主轴的需求，5HZ5HZ时起动转时起动转矩能够达到矩能够达到150%150%以上；以上； 2 2载波频率范围载波频率范围0-15KHz0-15KHz，减小电机的电磁噪音；，减小电机的电磁噪音； 3 3提供标准的提供标准的0-10V0-10V模拟量接口（输入阻抗模拟量接口（输入阻抗47Kohm47Kohm，输出阻抗输出阻
11、抗250Kohm250Kohm），能够与大多数数控系统接口兼容，），能够与大多数数控系统接口兼容，通用性强；通用性强； 4 4过负载能力强，过负载能力强，150%150%以上额定输出以上额定输出电流电流超过一分超过一分钟；钟； 5 5提供多功能的输出端子提供多功能的输出端子信号信号，例如零速信号，运，例如零速信号，运转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴转中信号，速度到达信号，故障指示，满足系统对于主轴速度状态的监控；速度状态的监控； 6 6自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加自动转矩补偿，满足机床主轴在低速情况下的加工需求；工需求； 7 7电机数自动整定功能，在线识别电机参
12、数，保证电机数自动整定功能，在线识别电机参数，保证系统的稳定性和精确性。系统的稳定性和精确性。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.5 10.1.5、调试环境以及接线、调试方法、调试环境以及接线、调试方法 客户选配电机为客户选配电机为3.0KW/50Hz/380V3.0KW/50Hz/380V，选用变频器型号为，选用变频器型号为VFD037M43VFD037M43，制动电阻，制动电阻400W/150ohm400W/150ohm。如图。如图 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 变频器变频器AVI/GNDAVI/GND端子提供与数控系统速度模拟量，端子提供与数控
13、系统速度模拟量，AVIAVI接数控系统模拟量接口正信号，接数控系统模拟量接口正信号，GNDGND接负信号，信号为接负信号，信号为0-0-10V10V模拟模拟电压电压信号，控制主轴转速。信号，控制主轴转速。M0/M1/GNDM0/M1/GND为变频器的为变频器的正转正转/ /反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号反转信号端子，通常由数控系统发出正转信号FWDFWD或或者反转者反转REVREV，来驱动中间继，来驱动中间继电器电器，中间继电器的常开接点，中间继电器的常开接点接入变频器接入变频器M0/GNDM0/GND或者或者M1/GNDM1/GND，从而控制变频器的正反转。，从而控制变频器的正反转
14、。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 在参数调整过程中，需要注意：在参数调整过程中，需要注意： 1 1P00P00参数为选择主频率输入设定来源，参数为选择主频率输入设定来源，设置设置为模拟为模拟信号信号0-10V0-10V输入（输入（1 1）；）； 2 2P01P01参数为运转信号来源设定，设置为外部端子信参数为运转信号来源设定，设置为外部端子信号控制（号控制（2 2）；）； 3 3P03P03最高操作频率选择，对应于模拟信号最高操作频率选择，对应于模拟信号10V10V输入输入时变频器的输出频率，由于是在时变频器的输出频率，由于是在0-3500rpm0-3500rpm范围内调速，
15、范围内调速，将将机械机械减速比算进去以后，此参数需要设置为减速比算进去以后，此参数需要设置为184HZ184HZ； 4 4P04P04和和P05P05按照电机铭牌设置，按照电机铭牌设置，P04=50HzP04=50Hz，P05=380VP05=380V； 5 5P10P10和和P11P11为加速时间和减速时间，根据客户的要为加速时间和减速时间，根据客户的要求，求，P10=5SP10=5S，P11=5SP11=5S； 6 6P105P105为控制方式的选择，需要选择矢量控制，为控制方式的选择，需要选择矢量控制，P105=1P105=1； 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 特别需要
16、注意，由于矢量控制需要提供电机参数（阻特别需要注意，由于矢量控制需要提供电机参数（阻抗），变频器提供电机参数自整定功能抗），变频器提供电机参数自整定功能P103P103，选择，选择P103=2P103=2，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，通过面板运行键，变频器会自动运行。自动运行过程中，除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几除了计算出电机参数以外，还能够检测出空载电流，这几个参数对于矢量控制能够表现出较高的性能非常重要，这个参数对于矢量控制能够表现出较高的性能非常重要，这个过程会持续十几秒钟时间。在执行自整定功能前，一定个过程会持续十几秒钟时间。在执行自整定功能前
17、，一定要确认电机侧是否没有任何连接，包括减速皮带。要确认电机侧是否没有任何连接，包括减速皮带。使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行10.1.610.1.6、调试结果、调试结果 测试结果如下测试结果如下：使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 在恒转矩输出的频率段（在恒转矩输出的频率段（0-50Hz0-50Hz），矢量控制的空载），矢量控制的空载电流几乎只有电流几乎只有VFVF控制的一半，负载时电流也比控制的一半，负载时电流也比VFVF小一些；小一些；而且负载切削时，而且负载切削时，VFVF控制在初期有很明显的速度下降，而控制在初期有很明显的速度下降，而且空载速度和负载速度
18、有比较大的差值。而相对于矢量控且空载速度和负载速度有比较大的差值。而相对于矢量控制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并制，主轴转速初期虽然也会有下降，但是下降值较小，并且速度会很快回升，最终空载速度和负载速度相差不是很且速度会很快回升，最终空载速度和负载速度相差不是很明显。经过上面的调试，相比较原来的明显。经过上面的调试，相比较原来的VFVF控制，性能有了控制，性能有了很大的改善。很大的改善。 电压等级包含电压等级包含380V380V、660690V660690V适应于电网电压波动幅适应于电网电压波动幅度较大的场所度较大的场所 采用日立采用日立3232位电机控制专用位电机控制专用M
19、CU,MCU,实现先进的实现先进的SVPWMSVPWM控控制技术优化电流波形，降低谐波干扰，噪音低、低频转矩制技术优化电流波形，降低谐波干扰，噪音低、低频转矩高高 四个可编程输出接口四个可编程输出接口( (两个可编程继电器输出接口，两个可编程继电器输出接口，两个开路集电极输出接口两个开路集电极输出接口) )，多种输出可选，多种输出可选 标准运行标准运行(RUN/STOP)(RUN/STOP)、二线式运行、二线式运行(FOR(FOR或或REV/STOP)REV/STOP)、三线制运行可选，令使用者随心所欲三线制运行可选，令使用者随心所欲 内置内置RS485RS485接口接口使用变频调速技术对一台
20、37KW的水泵进行调速运行 WIN-9P WIN-9P系列风机泵类变频器系列风机泵类变频器: :一般风机泵类系统设计一般风机泵类系统设计时选用的额定值会有一定的裕量，而实际运行或根据工艺时选用的额定值会有一定的裕量，而实际运行或根据工艺要求需要调节流量或风量时，常采用风门挡板或阀门来调要求需要调节流量或风量时，常采用风门挡板或阀门来调节。这种方法虽然简单，但浪费大量能源。变频器补用在节。这种方法虽然简单，但浪费大量能源。变频器补用在风机泵类调速控制系统中，主要应用于鼓风机、引风机、风机泵类调速控制系统中，主要应用于鼓风机、引风机、供水系统等场所。其主要目的地在于节约能源。采用变频供水系统等场所
21、。其主要目的地在于节约能源。采用变频器调速方法节能的原理，是基于流体负载的流量、压力、器调速方法节能的原理，是基于流体负载的流量、压力、转速、转矩、功率之间的关系。转速、转矩、功率之间的关系。 从液体力学得知：从液体力学得知：使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 对于水泵而言，其中对于水泵而言，其中P P为水泵的输出功率，为水泵的输出功率，H H为水泵的为水泵的扬程，扬程，Q Q为水泵流量，为水泵流量，n n为水泵转速。当需求量下降时，调为水泵转速。当需求量下降时，调节转速可以节约大量能源。例如当流量需求为节转速可以节约大量能源。例如当流量需求为80%80%时，如时，如通过变频调速
22、，则理论上讲，仅需额定轴功率的通过变频调速，则理论上讲，仅需额定轴功率的51.2%51.2%，即可节约即可节约48.8%48.8%的能源。如采用传统的阀门方式调节流量，的能源。如采用传统的阀门方式调节流量，虽然也可稍降能源消耗，但节能效果与变频相比，则有天虽然也可稍降能源消耗，但节能效果与变频相比，则有天壤之别。壤之别。 WIN-9H WIN-9H中频系列变频器中频系列变频器: :本系列输出频率范围可上至本系列输出频率范围可上至2kHz2kHz，对于中频电机的驱动较为适宜，目前主要应用于驱，对于中频电机的驱动较为适宜，目前主要应用于驱动高速磨床和木工机械。配合最小运行频率及任意动高速磨床和木工
23、机械。配合最小运行频率及任意V/FV/F设设定，使用顺心应手。定，使用顺心应手。 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.6 10.1.6 变频器输入信号设置变频器输入信号设置 如图所示如图所示, , 变频器输入端子接线图变频器输入端子接线图, , 由系统由系统24V24V电源给压力传感器供
24、电，传感器输出电流电源给压力传感器供电，传感器输出电流420mA420mA送给变频送给变频器的器的AI2 AI2 端子端子, AI2-, AI2-端子，传感器输入电流构成回路。由端子，传感器输入电流构成回路。由于加热炉压力传感器只有一个于加热炉压力传感器只有一个, 420mA, 420mA风压信号送到第一风压信号送到第一台变频器中，经由变频器编程处理后传输到第二台变频器台变频器中，经由变频器编程处理后传输到第二台变频器中保证了两台风机同步工作。中保证了两台风机同步工作。DIN1DIN1端子接变频器启动端子接变频器启动/ /停停止开关止开关StartStart，控制变频器启动停止。，控制变频器启动停止。L1 L2 L3L1 L2 L3为交流三为交流三相相380V380V电源输入端。电源输入端。U V WU V W连接三相交流电动机。连接三相交流电动机。 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行图图3 变频器输入输出接线图变频器输入输出接线图使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行 10.1.710.1.7、变频器控制模式设计、变频器控制模式设计 变频器风压控制系统软件框图如图变频器风压控制系统软件框图如图4 4所示。所示。 使用变频调速技术对一台37KW的水泵进行调速运行
