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1、变变频频器器功功能能解解析析教教程程大大全全频率的给定与相关功能频率的给定与相关功能二二电动机特性的控制功能电动机特性的控制功能三三变频器的加减速功能变频器的加减速功能四四变频器的外接端子及其控制功能变频器的外接端子及其控制功能五五变频器的系统控制功能变频器的系统控制功能六六变频器的保护和显示功能变频器的保护和显示功能变频器功能解析教程大全变频器功能解析教程大全变频器功能解析教程大全变频器功能解析教程大全频率的给定与相关功能频率的给定与相关功能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
2、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(q键)来进行给定。键盘给定属于数字量给定，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。图图1频率的面板给定方式频率的面板给定方式多数变频器在面板上
3、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。此外此外, ,采用哪一种给定方式采用哪一种给定方式, ,须通过功能预置来事先须通过功能预置来事先决定。决定。图图图图22面板遥控给定面板遥控给定面板遥控给定面板遥控给定(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
4、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，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
5、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(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
6、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。例如，给定信号为UG010V，要求对应的输出频率为fX050Hz。则:UG0V与fX0Hz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。图图3基本基本频率频率给
7、定线给定线(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:(a)频率表示即直接用频率值fBI值表示
8、;图图4偏置频率偏置频率(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fmax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。图图5频率增益频率增益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
9、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。图图6直接直接预置预置坐标坐标调整调整频率频率给定给定线线(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，
10、如图7(a)所示。(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。图图7频率频率给定给定线的线的起点起点与终与终点点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)。图图8实例实例1示意图之一示意图之一举例说明如下:(a)选用明
11、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1.2(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
12、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，曲线为基本频率给定线。图图9实例实例1示意图示意图之二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
13、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”，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
14、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，如图10中曲线所示。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”图图10实例实例2之频率给定线之频率给定线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。图图11模拟模拟量给量给定的定的正、
15、正、反转反转控制控制(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
16、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。图图12
17、给定给定信号信号的的滤波滤波滤波的目的,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较慢。4辅助给定与其他功能辅助给定与其他功能4.1辅助给定功能辅助给定功能(1)基本概念当变频器有两个或多个模拟量给定信号同时从不同的端子输入时，其中必有一个为主给定信号，其他为辅助给定信号。大多数变频器的辅助给定信号都是叠加到主给定信号(相加或相减)上去的。叠加后在频率给定线如图13中的曲线和曲线所示。图图13主给主给定与定与
18、辅助辅助给定给定(2)应用举例(a)多单元拖动系统的同步运行图图14自动自动同步同步控制控制在造纸、印染等机械中，整台机器具有若干个单元，每个单元都有各自独立的拖动系统,如图14所示:第单元由电动机拖动，第二单元由电动机拖动。通常,把第单元称为主令单元,后面的各单元称为从动单元。在这种情况下，总是要求被加工物在各单元的线速度一致:显然，如果后面的速度低于前面，将导致被加工物的堆积;反之，如果后面的速度高于前面，将导致被加工物的撕裂。因此，对于多单元拖动系统的要求是:在调速时,各单元必须同时调节;各单元的运行线速度必须步调一致,即实现同步运行。(b)同步信号的取出通常，各单元都有线速度的检测装置
19、，如图14中的SV1和SV2所示。把SV1和SV2取出的线速度信号在数据处理器中进行比较后变换成同步信号，接至各从动单元的辅助给定输入端，通过功能预置，使VR1端的主给定信号与VR2端的辅助给定信号相减。(c)电路特点，如图14所示。统调信号：将各变频器的主给定端VR1-COM都并联起来,与统调给定信号相接,使各变频器的主给定信号同时改变,实现了统调。各单元的微调：当从动单元与主令单元的不一致时，数据处理器将输出一个微调信号给从动单元，使从动单元的线速度和主令单元相等。1单元是主令单元，不需要进行微调。4.2频率给定的其他功能频率给定的其他功能(1)频率指令的保持功能变频器在停机后,是否保持停
20、机前的运行频率的选择功能。再开机时,变频器的运行频率有两种状态可供选择：保持功能无效，运行频率为0Hz，如要回复到原来的工作频率，须重新加速。保持功能有效，运行频率自动上升到停机前的工作频率。(2)点动频率功能点动是各类机械在调试过程中经常使用的操作方式。因为主要用于调试，故所需频率较低，一般也不需要调节。所以，点动频率(用fJ表示)是通过功能预置来确定的。有的变频器也可以预置多档点动频率。(3)频率给定异常时的处理功能给定信号异常大致有以下两种情形:(a)给定信号丢失当外接模拟频率给定信号因电路接触不良或断线而丢失时，变频器处理方式的选择功能。例如，是否停机，如继续运行，则在多大频率下运行等
21、。(b)给定信号小于最低频率时的处理功能有的负载在频率很低时实际上不能运行，因而需要预置“最低频率”。对应地，也就有一个最小给定信号。当实际给定信号小于最小给定信号时，应视为异常状态。5频率的限制功能频率的限制功能5.1上、下限频率上、下限频率(1)基础概念(a)生产机械对转速范围的要求生产机械根据工艺过程的实际需要，常常要求对转速范围进行限制。以某搅拌机为例，如图15(a)所示。要求的最高转速是600r/min，最低转速是150r/min。图图15上限上限频率频率和和下限下限频率频率(b)变频器的上、下限频率根据生产机械所要求的最高与最低转速，以及电动机与生产机械之间的传动比，可以推算出相对
22、应的频率，分别称为上限频率(用fH表示)与下限频率(用fL表示)。在上例中，如传动比2，则：(2)上限频率与最高频率的关系上限频率小于最高频率上限频率比最高频率优先这是因为，上限频率是根据生产机械的要求来决定的，所以具有优先权。5.2回避频率回避频率(1)基础概念任何机械在运转过程中，都或多或少会产生振动。每台机器又都有一个固有振荡频率，它取决于机械的结构。如果生产机械运行在某一转速下时，所引起的振动频率和机械的固有振荡频率相吻合的话，则机械的振动将因发生谐振而变得十分强烈(也称为机械共振)，并可能导致机械损坏的严重后果。设置回避频率fJ的目的，就是使拖动系统“回避”掉可能引起谐振的转速，如图
23、16所示。图图16回避回避频率频率(2)回避频率的预置预置回避频率时，必须预置以下两个数据：中心回避频率fJ即回避频率所在的位置；回避宽度fJ即回避区域，如图16(a)所示。(3)回避频率的数量大多数变频器都可以预置三个回避频率，如图16(b)所示。6载波频率的选择功能载波频率的选择功能6.1基础概念基础概念变频器输出电压的波形，都是经过脉宽调制后的系列脉冲波。脉宽调制的基本方法是：各脉冲的上升沿和下降沿都是由正弦波和三角波的交点决定的，如图17所示。在这里，正弦波称为调制波，三角波称为载波。三角波的频率就称为载波频率，用fC表示。图图17变频变频器输器输出电出电压波压波的形的形成成图17中，
24、uU、V、W是各相的相电压波形,uUV则是U相和V相间线电压的波形。显然,电压脉冲序列的频率必等于载波频率。在PWM电压脉冲序列的作用下,电流波形是脉动的,脉动频率与载波频率一致。脉动电流将使电动机铁心的硅钢片之间产生电磁力并引起振动，产生电磁噪声。改变载波频率时,电磁噪声的音调也将发生改变。所以,有的变频器对于调节载波频率的功能,称为“音调调节功能”。6.2载波频率大小的影响载波频率大小的影响(1)载波频率对变频器输出电流的影响(a)载波频率与电流波形运行频率越低,则电压波的平均占空比越小,电流高次谐波成分越大,故适当提高载波频率,可以改善电流波形。(b)载波频率与死区逆变桥中,同一桥臂的上
25、、下两个逆变管是在不停地交替导通的，为了保证在交替导通时,只有当一个逆变管完全截止的情况下,另一个逆变管才开始导通。在交替过程中，必须有一个死区(等待时间)。载波频率和死区的关系有如下的几个方面：变频器的输出电流越大，每次交替所要求的死区也越大;载波频率越高，则死区的累计值越大，变频器的平均输出电流越小。图图18载波载波频率频率对输对输出电出电流的流的影响影响因此，载波频率越高，变频器的允许输出电流越小，如图18所示(图中曲线系根据西门子440系列变频器提供的资料作出)。(c)载波频率引起的漏电流载波频率越高，因线路相互之间，以及线路与地之间分布电容的容抗越小，由高频脉冲电压引起的漏电流越大，
26、如图19(a)所示。图图19载波载波频率频率的的影响影响(2)载波频率对其他设备的影响(a)高频电压的影响对电动机运行的影响：当电动机与变频器之间的距离较远时，则载波频率越高，由线路分布电容引起的不良效应(如电动机侧电压升高、电动机振动等)越大；对其他设备的干扰，载波频率越高，则高频电压通过静电感应对其他设备的干扰也越严重。(b)高频电流的影响如图19(b)所示。电磁感应对其他设备的干扰：高频电流产生的高频磁场将通过电磁感应对其他设备的控制线路产生干扰；电磁辐射对其他设备的干扰，高频电磁场具有强大的辐射能量，使其他设备，尤其通讯设备受到干扰。(3)载波频率与输出功率的关系载波频率越高，谐波电流
27、的频率也越高，则电动机定子绕组的趋表效应越严重，有效电阻值及其损失增大，电动机的输出功率越小;载波频率越高，死区的累计时间越大，变频器实际工作的时间越短，输出功率越小。(4)载波频率与环境温度当环境温度升高时，逆变桥中，上、下两个逆变管在交替导通过程中的死区将变窄，严重时可导致桥臂“直通”(短路)而损坏变频器。二二电动机特性的控制功能电动机特性的控制功能1变频引出的特殊问题变频引出的特殊问题1.1异步电动机在频率下降后出现的问题异步电动机在频率下降后出现的问题异步电动机的输入输出如图1所示。(1)问题的提出(a)电动机的输入功率众所周知，电动机是将电能转换成机械能的器件。三相交流异步电动机输入
28、的是三相电功率P1：图图1异步异步电动机的输入和输电动机的输入和输三相交流异步电动机输入的是三相电功率P1：(b)电动机的输出功率电动机是用来拖动负载旋转的，因此，其输出功率便是轴上的机械功率：式(2)中：P2电动机输出的机械功率kW：TM电动机轴上的转矩，Nm;M电动机轴上的转速，r/min。(c)频率下降后出现的问题毫无疑问，频率下降的结果是转速下降。这是因为，异步电动机的转速和频率有关：式(4)中：0同步转速(即旋转磁场的转速),r/min。由式(2)知,转速下降的结果是：电动机的输出功率下降。然而,式(1)表明,电动机的输入功率和频率之间却并无直接关系。如果仔细分析的话，当频率下降时，
29、输入功率将是有增无减的(因为反电动势将减小)。输入不变而输出减少，这似乎有悖于能量守恒的原理，出现了什么问题呢？(2)异步电动机的能量传递异步电动机的转子是依靠电磁感应(转子绕组切割旋转磁场)而得到能量的，如图2(a)所示。所以，其能量是通过磁场来传递的。传递过程如图2(b)所示,可归纳如下：图图2异步异步电动电动机的机的能量能量传递传递(a)从输入的电功率P1中扣除定子侧损失(定子绕组的铜损pCu1和定子铁心的铁损pFe1)后，便是通过磁场传递给转子的功率，称为电磁功率，用PM表示：(b)转子得到的电磁功率PM中扣除转子侧损失(转子绕组的铜损PCu2和转子铁心的铁损PFe2)，便是转子输出的
30、机械功率P2：显然，频率下降的结果必将导致电磁功率PM的“中部崛起”，这意味着磁通的大量增加。那么，PM是如何增大的呢？(3)定子侧的等效电路(a)定子磁通及其在电路中的作用如图3(a)所示，定子磁通可以分为两个部分:图图3定子定子侧的侧的等效等效电路电路主磁通1主磁通1是穿过空气隙与转子绕组相链的部分，是把能量传递给转子的部分。它在定子绕组中产生的自感电动势称为反电动势，用E1表示，其有效值的计算如下式:式(7)表明，反电动势E1与频率fX和主磁通M的乘积成正比：在频率一定的情况下，反电动势的数值直接反映了主磁通的大小。或者说，主磁通M的大小是通过反电动势E1的大小来体现的。漏磁通0漏磁通0
31、是未穿过空气隙与转子绕组相链的部分，它并不传递能量，它在定子绕组中产生的自感电动势只起电抗的作用，称为漏磁电抗X1，其压降为I1X1。(b)定子侧的等效电路图3(b)所示即为定子绕组的一相等效电路，其电动势平衡方程如下：(c)电磁功率的计算如上述，把能量从定子传递给转子的是主磁通M，而主磁通M在电路中通过反电动势E1来体现，所以，电磁功率可计算如下：(d)频率下降的后果由式(8)知,当频率fX下降时，反电动势E1也将下降，由式(10)知，这将引起电流I1的增大，并导致磁通M和电磁功率PM的增大。1.2保持磁通不变的必要性和途径保持磁通不变的必要性和途径(1)保持磁通不变的必要性(a)磁通减小任
32、何电动机的电磁转矩都是电流和磁通相互作用的结果，电流是不允许超过额定值的，否则将引起电动机的发热。因此，如果磁通减小，电磁转矩也必减小，导致带载能力降低。(b)磁通增大电动机的磁路将饱和，由于在变频调速时，运行频率fX是在相当大的范围内变化的，因此，如不采取措施的话，磁通的变化范围也是非常大的。它极容易使电动机的磁路严重饱和，导致励磁电流的波形严重畸变，产生峰值很高的尖峰电流，如图4所示。图4的上半部是电动机的磁化曲线；下半部则是励磁电流的波形。所以，变频调速的一个特殊问题便是：当频率fX变化时，必须使磁通保持不变:const图图4磁化磁化曲线曲线与励磁与励磁电流电流(2)保持磁通不变的方法由
33、式(8)知，保持const的准确方法是：即，在调节频率时，必须保持反电动势E1X和频率fX的比值不变。但反电动势是由定子绕组切割旋转磁通而感生的，无法从外部进行控制。于是用保持定子侧输入电压和频率之比等于常数来代替：式(13)中：U1X运行频率为fX时的输入电压，V。所以,在改变频率时,必须同时改变定子侧的输入电压。设频率的调节比为：1.3变压变频存在的问题及原因分析变压变频存在的问题及原因分析(1)存在的问题(a)衡量调速性能的主要因素电动机的基本功能是拖动生产机械旋转，因此，在低频时的带负载能力便是衡量变频调速性能好坏的一个十分重要的因素。(b)调压调频存在的问题满足式(16)的情况下进行
34、变频调速时，随着频率的下降，电动机的临界转矩和带负载能力(用有效转矩MEX表示)也有所下降，如图5所示。图图5频率下降频率下降(U/fC)后后的机械特性的机械特性(2)临界转矩下降的原因分析临界转矩下降的原因分析(a)电磁转矩的产生异步电动机的电磁转矩是转子电流和磁通相互作用的结果。因此，问题的关键便是：在满足式(16)的情况下，低频时能否保持磁通量基本不变？(b)电磁转矩减小的原因式(9)可以改写为：式(17)表明，反电动势是定子侧输入电压减去阻抗压降的结果。当频率fX下降时，输入电压U1X随之下降。但在负载不变的情况下，电流I1及其阻抗压降却基本不变,于是反电动势E1X所占的比例必将减小。
35、由式(12)知,磁通M也必减小，磁通不变的要求并没有真正得到满足，结果是导致电动机的临界转矩也减小。2V/F控制功能控制功能2.1V/F控制模式控制模式(1)指导思想为了确保电动机在低频运行时，反电动势和频率之比保持不变，真正实现const，在式(16)的基础上，适当提高U/f比，使KUKf，从而使转矩得到补偿，提高电动机在低速时的带负载能力。如图6中之曲线所示(曲线是KUKf的U/f线)。这种方法称为转矩补偿或转矩提升，这种控制方式称为V/F控制模式。图图6转矩补偿转矩补偿(2)基本频率基本频率与变频器的最大输出电压对应的频率称为基本频率，用fBA表示。在大多数情况下，基本频率等于电动机的额
36、定频率，如图7所示。图图7基本频率基本频率(3)基本基本U/f线线在变频器的输出频率从0Hz上升到基本频率fBA的过程中,满足KU=Kf的U/f线,称为基本U/f线,如图8(a)所示。(4)弱磁点弱磁点当电动机的运行频率高于额定频率时，变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升，如图8(b)中之点以后所示。在这种情况下，由于U/f比将随频率的上升而下降，电动机磁路内的磁通也因此而减小，处于弱磁运行状态。因此，通常把转折点称为弱磁点。图图8基本基本U/f线线2.2U/f线的选择功能线的选择功能(1)不同负载在低速时对转矩的要求不同负载在低速时对转矩的要求各类负载在低速时所呈现的阻转矩是很不一样的，
37、例如：(a)二次方律负载阻转矩与转速的二次方成正比，如图9中的曲线所示。低速时的阻转矩比额定转矩小得多;图图9各类负载的各类负载的机械特性机械特性(b)恒转矩负载在不同的转速下,负载的阻转矩基本不变,如图9中之曲线所示。低速时的阻转矩与额定转速时是基本相同的;(c)恒功率负载在不同的转速下，负载功率保持恒定，其机械特性呈双曲线状，如图9中之曲线所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。(2)变频器对变频器对U/f线的设置线的设置因为每台变频器应用到什么负载上是不确定的，而不同负载在低频时对U/f比的要求又很不一致。为此，各种变频器在V/F控制模式下，提供了任意预置U/f比的功能。使用户可以根
38、据电动机在低速运行时负载的轻重来选择U/f比，如图10所示。图图10变频器变频器为用户为用户提供的提供的U/f线线(3)U/f线的预置要点线的预置要点(a)预置不当的后果如果负载在低速时的转矩较大而转矩补偿(U/f比)预置得较小，则低速时带不动负载。反之,如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比)预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。(b)预置要点调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一档，观察在最低频时能否带得动负载？及至能带动时，还应反过来观察空载时会不会跳闸？一直到在最低频率下运行时，既能带得动负载
39、，又不会空载跳闸时为止。(4)弱磁点当电动机的运行频率高于额定频率时，变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升，如图8(b)中之点以后所示。在这种情况下，由于U/f比将随频率的上升而下降，电动机磁路内的磁通也因此而减小，处于弱磁运行状态。因此，通常把转折点称为弱磁点。2.2U/f线的选择功能线的选择功能(1)不同负载在低速时对转矩的要求不同负载在低速时对转矩的要求：各类负载在低速时所呈现的阻转矩是很不一样的,例如：(a)二次方律负载阻转矩与转速的二次方成正比，如图9中的曲线所示。低速时的阻转矩比额定转矩小得多；图图9各类各类负载负载的机的机械特械特性性(b)恒转矩负载在不同的转速下,负载的阻转
40、矩基本不变,如图9中之曲线所示。低速时的阻转矩与额定转速时是基本相同的；(c)恒功率负载在不同的转速下，负载功率保持恒定，其机械特性呈双曲线状，如图9中之曲线所示。低速时的阻转矩比额定转速时还要大得多。(2)变频器对变频器对U/f线的设置线的设置因为每台变频器应用到什么负载上是不确定的，而不同负载在低频时对U/f比的要求又很不一致。为此，各种变频器在V/F控制模式下，提供了任意预置U/f比的功能。使用户可以根据电动机在低速运行时负载的轻重来选择U/f比，如图10所示。图图10变频器变频器为用户为用户提供的提供的U/f线线(3)U/f线的预置要点线的预置要点(a)预置不当的后果如果负载在低速时的
41、转矩较大而转矩补偿(U/f比)预置得较小，则低速时带不动负载。反之,如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿(U/f比)预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。(b)预置要点调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一档，观察在最低频时能否带得动负载？及至能带动时，还应反过来观察空载时会不会跳闸？一直到在最低频率下运行时，既能带得动负载，又不会空载跳闸时为止。3矢量控制功能矢量控制功能3.1基本思想基本思想(1)对直流电动机的分析在变频调速技术成熟之前，直流电动机的调速特性被公认为是最好的。究其原因，是因为它具有两个十分
42、重要的特点：(a)磁场特点它的主磁场和电枢磁场在空间是互相垂直的，如图11(a)所示;(b)电路特点它的励磁电路和电枢电路是互相独立的，如图11(b)所示。在调节转速时，只调节其中一个电路的参数。图图11直流电动机的特点直流电动机的特点(2)变频器的矢量控制模式变频器的矢量控制模式(a)基本构思仿照直流电动机的控制特点，对于调节频率的给定信号，分解成和直流电动机具有相同特点的磁场电流信号i*M和转矩电流信号i*T，并且假想地看作是两个旋转着的直流磁场的信号。当给定信号改变时，也和直流电动机一样，只改变其中一个信号，从而使异步电动机的调速控制具有和直流电动机类似的特点。对于控制电路分解出的控制信
43、号i*M和i*T，根据电动机的参数进行一系列的等效变换，得到三相逆变桥的控制信号i*A、i*B和i*C，对三相逆变桥进行控制，如图12所示。从而得到与直流电动机类似的硬机械特性,提高了低频时的带负载能力。图图12矢量控制框图矢量控制框图(b)无反馈矢量控制模式与有反馈矢量控制模式根据在实行矢量控制时，是否需要转速反馈的特点，而有无反馈和有反馈矢量控制之分。无反馈矢量控制是根据测量到的电流、电压和磁通等数据，简接地计算出当前的转速，并进行必要的修正，从而在不同频率下运行时，得到较硬机械特性的控制模式。由于计算量较大，故动态响应能力稍差。有反馈矢量控制则必须在电动机输出轴上增加转速反馈环节，如图1
44、2中的虚线所示。由于转速大小直接由速度传感器测量得到，既准确、又迅速。与无反馈矢量控制模式相比，具有机械特性更硬、频率调节范围更大、动态响应能力强等优点。3.2电动机数据的输入电动机数据的输入如上述，要实现矢量控制功能，必须根据电动机自身的参数进行一系列等效变换的计算。而进行计算的最基本条件，是必须尽可能多地了解电动机的各项数据。因此，把电动机铭牌上的额定数据以及定、转子的参数输入给变频器，就是实现矢量控制的必要条件。(1)自动检测功能从上面所举例子可以看出，进行矢量控制时，所需数据中的相当部分，一般用户是很难得到的。这给矢量控制的应用带来了困难。对此，当代的许多变频器都已经配置了自动检测电动
45、机参数的功能。但检测的具体方法，各种变频器不尽相同。自动检测功能的英语名称是auto-tuning,故有的变频器直译为“自动调谐”功能,也有的称之为“自学习”功能。(2)自动检测方法举例自动检测方法举例以艾默生TD3000系列变频器为例，其相关功能如下：功能码F1.09用于选择自动检测功能，数据码是：“0”禁止自动检测；“1”允许自动检测。功能码F1.10用于实施自动检测，数据码是：“0”不进行自动检测；“1”进行自动检测，步骤如下：(a)将电动机的铭牌数据预置给变频器(功能码F1.00F1.05)；(b)将功能码F1.10预置为“1”；(c)按变频器键盘上的RUN键,变频器将执行自动检测。检
46、测完毕后,自动转为“0”。“2”变频器设置了一个自动检测的操作程序(说明书中称为“调谐宏”)。当功能码F1.10预置为“2”时，该操作程序开始运行，并在显示屏上指导用户进行必要的功能预置和操作。检测完毕后，自动转为“0”。3.3转速反馈矢量控制中编码器的相关功能转速反馈矢量控制中编码器的相关功能当变频器的控制方式预置为有反馈矢量控制方式时，转速测定是十分重要的一个环节。和变频器配用的测速装置大多采用旋转编码器。(1)旋转编码器的输出信号和变频器配用的旋转编码器通常为二相(相和B相)原点输出型,其输出信号分为两相：相和B相。两者在相位上互差9045,如图13(b)所示,和分别是A相和B相的“非”
47、。每旋转一转，编码器输出的脉冲数可根据情况选择。例如,TRD-J系列编码器的脉冲数从10p/r1000p/r,分16档可选。Z相为原点标记，其特点是：每转一转，只输出个相位固定的脉冲，作为原点的标志。图13(a)所示是编码器的引出线。图图13编码器的信号与接线编码器的信号与接线(2)编码器与变频器的联接主要有两种类型：一种是直接联接，例如艾默生TD3000系列变频器和编码器之间的联接如图14(a)所示；另一种类型以安川VS-616G7系列变频器为例，须配置专用的PG速度控制卡，如图14(b)所示。将控制卡PG-B2插入变频器的相关插座4CN中，再将PG的引出线接至控制卡上。图图14编码器编码器
48、与与变频器变频器的的联接联接(3)编码器脉冲数的选择一般说来，电动机在最高频率下工作时，编码器的脉冲频率以接近于20kHz为佳，即：式(18)中:p0编码器每转的脉冲数，p/r。3.4矢量控制的应用要点矢量控制的应用要点(1)应用矢量控制的注意点应用矢量控制的注意点由于矢量控制必须根据电动机的参数进行一系列的演算，因此，其使用范围必将受到一些限制。(a)电动机的容量电动机的容量电动机的容量应尽可能与变频器说明书中标明的“配用电动机容量”相符，最多低一个档次。例如，变频器的“配用电动机容量”为45kW，电动机的下一档容量为37kW。则该变频器只能在配接45kW或37kW的电动机时，矢量控制功能是
49、有效的。(b)电动机的磁极数电动机的磁极数以2p=4(4极电动机)为最佳，要注意说明书中对磁极数的规定。(c)电动机的型号电动机的型号以生产变频器的同一家公司生产的标准电动机或变频调速专用电动机为最佳，一般的通用电动机也都可用。但特殊电动机(如高转差电动机等)则不能用。(d)电动机的台数电动机的台数矢量控制只适用于一台变频器控制一台电动机的场合。(2)速度控制的速度控制的PID功能功能当采用有反馈矢量控制模式时，变频器存在着一个转速反馈的闭环系统，并且为此专门配置了PID调节系统。以利于在调节转速的过程中，或者拖动系统发生扰动(负载突然加重或减轻)时，能够使控制系统既反映迅速，又运行稳定。因此
50、，在具有矢量控制功能的变频器中，有两套PID调节功能:(a)用于速度闭环控制的PID调节功能;(b)用于系统控制(例如供水系统的恒压控制等)的PID调节功能。两种PID调节功能中，P(比例增益比例增益)、I(积分积分时间时间)、D(微分时间微分时间)的作用对象不同，但原理是相同的。(3)矢量控制的主要优点低频转矩大低频转矩大即使运行在1Hz(或0.5Hz)时,也能产生足够大的转矩,且不会产生在V/F控制方式中容易遇到的磁路饱和现象。机械特性好机械特性好在整个频率调节范围内，都具有较硬的机械特性，所有机械特性基本上都是平行的。动态响应好动态响应好尤其是有转速反馈的矢量控制方式，其动态响应时间一般
51、都能小于100ms。4转矩控制功能转矩控制功能4.1转矩控制与转速控制的区别转矩控制与转速控制的区别(1)转速控制的特点转速控制的特点迄今为止，我们所讨论的变频调速，都是以控制电动机的转速为目的的，其基本特点有：(a)变频器输出频率的大小(从而电动机转速的高低)随给定信号的大小而变；(b)电动机的转矩大小是不能控制的,它总是和负载的阻转矩处于平衡状态。因此,是随负载的轻重而随时变化的；(c)电动机转矩的限值是受发热和过载能力(取决于临界转矩)制约的。(2)转矩控制的特点转矩控制的特点转矩控制是矢量控制模式下的一种特殊控制方式。其主要特点是：(a)给定信号并不用于控制变频器输出频率的大小,而是用
52、于控制电动机所产生的电磁转矩的大小，如图15所示:当给定信号为10V时，电动机的电磁转矩为最大值Tmax(如图中之状态)；当给定信号为5V时，电动机的电磁转矩为Tmax/2(如图中之状态)。(b)电动机的转速大小取决于电磁转矩和负载转矩比较的结果，只能决定拖动系统是加速还是减速，其输出频率不能调节，很难使拖动系统在某一转速下等速运行。图图15转矩控制的概念转矩控制的概念如果给定的电动机转矩不变(等于TMX)，而负载转矩变化，系统的运行如图16(a)中之曲线所示：图图16转矩控制时的转速转矩控制时的转速当负载转矩当负载转矩TL小于小于TMX时时，拖动系统将加速，并且一直加速至变频器预置的上限频率
53、，拖动系统将按上限转速H运行；当负载转矩当负载转矩TL超过超过TMX时时,拖动系统将减速；当负载转矩当负载转矩TL又小于又小于TMX时时,拖动系统又加速到上限转速nH。如果负载转矩不变如果负载转矩不变，而给定的电动机转矩变化(等于TL)，则系统的运行如图16(b)中之曲线所示：当电动机转矩小于负载转矩时当电动机转矩小于负载转矩时，转速为0；当电动机转矩大于负载转矩时当电动机转矩大于负载转矩时，拖动系统开始加速，加速度随动态转矩(TJ=TM-TL)的增加而增加。4.2转矩控制和转速控制的切换转矩控制和转速控制的切换(1)切换的必要性切换的必要性由于转矩控制时不能控制转速的大小，所以，在某些转速控
54、制系统中，转矩控制主要用于起动或停止的过渡过程中。当拖动系统已经起动后，仍应切换成转速控制方式，以便控制转速。(2)切换的时序图切换的时序图切换的时序图如图17所示。图图17转矩转矩控制控制和和转速转速控制控制的时的时序图序图(a)t1时段时段变频器发出运行指令时，如未得到切换信号，则为转速控制模式。变频器按转速指令决定其输出频率的大小。同时，可以预置转矩上限；(b)t2时段时段变频器得到切换至转矩控制的信号(通常从外接输入电路输入)，转为转矩控制模式。变频器按转矩指令决定其电磁转矩的大小。同时，必须预置转速上限；(c)t3时段时段变频器得到切换至转速控制的信号,回到转速控制模式；(d)t4时
55、段时段变频器的运行指令结束，将在转速控制模式下按预置的减速时间减速并停止。如果变频器的运行指令在转矩控制下结束，变频器将自动转为转速控制模式，并按预置的减速时间减速并停止。4.3转矩控制的应用转矩控制的应用(1)用于牵引和起重装置的起动过程中牵引装置用于牵引和起重装置的起动过程中牵引装置主要有：主要有：电气机车、电梯、起重装置等。(a)牵引装置拖动系统的主要特点：负载的轻重是随机的负载的轻重是随机的以电气机车和电梯为例,乘客时多时少,无规律可循；对加、减速过程的要求很高对加、减速过程的要求很高例如，装载液体的传输带以及起重和运输钢水包时，其加、减速过程必须十分平稳，起动时应毫无冲击，以保证液体
56、不会溢出;电气机车和电梯等则还要求保证乘客的舒适感等等。(b)拖动系统的加速度拖动系统的加速度根据电力拖动的知识，加速度的计算公式是：TJ动态转矩，在忽略损耗转矩的情况下，等于电动机的电磁转矩与负载的阻转矩之差：TJTMTL(20)(c)在转矩控制模式下起动的优点：在转速控制模式下，起动时的动态转矩不可能根据负载轻重自动进行调整。在预置起动转矩时，只能按负载最重的情况进行设定，故在起动瞬间容易产生冲击。例如，火车在起动时常常会有发生冲击的感觉。图图18转矩转矩控制控制用于用于起动起动如采用转矩控制模式，可以使电动机的电磁转矩逐渐增大，直至能够克服负载转矩时，动态转矩和加速度才从0开始缓慢增加，
57、从而使起动过程十分平稳。在图18中，图(a)是负载较轻时的情形；图(b)是负载较重时的情形。由于转矩控制方式不能控制转速，所以，随着动态转矩的不断增大，加速度也必然不断增大，这又并非人们所希望的。因此，当拖动系统起动起来以后，有必要切换成转速控制方式，以便对转速进行控制。(2)用于恒张力控制用于恒张力控制(a)卷绕机械的工作特点在各种薄膜或线材的收卷或放卷过程中，通常要求：被卷物的张力F必须保持恒定：FC为此：被卷物的线速度v也必须保持恒定：vC如图19(a)所示。所以，卷绕功率是恒定的：PFvC(21)l负载的阻转矩随被卷物卷径的增大而增大：如图19(b)中之曲线所示。但为了保持线速度恒定，
58、负载的转速必须随卷径的增大而减小:如图19(c)中之曲线所示。图图19转矩控制模式在张力控制中的应用转矩控制模式在张力控制中的应用(b)用转矩控制模式实现恒张力运行令变频器在转矩控制模式下运行，将给定信号设定在某一值下不变。则电动机的电磁转矩TM也将不变，如图19(b)中之曲线所示：TMC而动态转矩TJ则随着卷径D的增大而变为负值，如图19(b)中之曲线所示。拖动系统将处于减速状态，满足图19(c)所示的转速变化规律。改变给定转矩的大小，可以改变卷绕的松紧程度。三三变频器的加减速功能变频器的加减速功能1加、减速的时间与方式加、减速的时间与方式1.1基础概念基础概念(1)工频起动和变频起动工频起
59、动和变频起动电动机从较低转速升至较高转速的过程称为加速过程，加速过程的极限状态便是电动机的起动。(a)工频起动这里所说的工频起动，是指电动机直接接上工频电源时的起动，也叫直接起动或全压起动，如图1(a)所示。图图1工频起动工频起动在接通电源瞬间：在接通电源瞬间：电源频率为额定频率(50Hz)，如图1(b)的上部所示。以极电动机为例，同步转速高达1500r/min。电源电压为额定电压(380V),如图1(b)的下部所示。由于转子绕组与旋转磁场的相对速度很高，故转子电动势和电流都很大，从而定子电流也很大，可达额定电流的(47)倍，如图1(c)所示。工频起动存在的主要问题有：工频起动存在的主要问题有
60、：起动电流大。当电动机的容量较大时，其起动电流将对电网产生干扰。对生产机械的冲击很大，影响机械的使用寿命。(b)变频起动变频起动采用变频调速的电路如图2(a)所示,起动过程的特点有：图图2变频起动变频起动频率从最低频率(通常是0Hz)按预置的加速时间逐渐上升，如图2(b)的上部所示。仍以4极电动机为例，假设在接通电源瞬间，将起动频率降至0.5Hz，则同步转速只有15r/min，转子绕组与旋转磁场的相对速度只有工频起动时的百分之一。电动机的输入电压也从最低电压开始逐渐上升，如图2(b)的下部所示。转子绕组与旋转磁场的相对速度很低，故起动瞬间的冲击电流很小。同时，可通过逐渐增大频率以减缓起动过程，
61、如在整个起动过程中，使同步转速n0与转子转速nM间的转差n限制在一定范围内，则起动电流也将限制在一定范围内，如图2(c)所示。另一方面，也减小了起动过程中的动态转矩，加速过程将能保持平稳，减小了对生产机械的冲击。(2)加速过程中的主要矛盾加速过程中的主要矛盾(a)加速过程中电动机的状态假设变频器的输出频率从fX1上升至fX2，如图3(b)所示。图3(a)所示是电动机在频率为fX1时稳定运行的状态，图3(c)所示是加速过程中电动机的状态。比较图3(a)和图3(c)可以看出：当频率fX上升时，同步转速n0随即也上升，但电动机转子的转速nM因为有惯性而不能立即跟上。结果是转差n增大了,导体内的感应电
62、动势和感应电流也增大。图图3加速加速过程过程(b)加速过程的主要矛盾加速过程中，必须处理好加速的快慢与拖动系统惯性之间的矛盾。一方面，在生产实践中，拖动系统的加速过程属于不进行生产的过渡过程，从提高生产率的角度出发，加速过程应该越短越好;另一方面，由于拖动系统存在着惯性，频率上升得太快了，电动机转子的转速nM将跟不上同步转速的上升，转差n增大，引起加速电流的增大，甚至可能超过一定限值而导致变频器跳闸。所以，加速过程必须解决好的主要问题是：在防止加速电流过大的前提下，尽可能地缩短加速过程。(3)变频调速系统的减速变频调速系统的减速(a)减速过程中的电动机状态电动机从较高转速降至较低转速的过程称为
63、减速过程。在变频调速系统中，是通过降低变频器的输出频率来实现减速的，如图4(b)所示。图中，电动机的转速从n1下降至n2(变频器的输出频率从fX1下降至fX2)的过程即为减速过程。图图4减速减速过程过程当频率刚下降的瞬间，旋转磁场的转速(同步转速)立即下降，但由于拖动系统具有惯性的缘故，电动机转子的转速不可能立即下降。于是，转子的转速超过了同步转速，转子绕组切割磁场的方向和原来相反了。从而，转子绕组中感应电动势和感应电流的方向，以及所产生的电磁转矩的方向都和原来相反了，电动机处于发电机状态。由于所产生的转矩和转子旋转的方向相反，能够促使电动机的转速迅速地降下来，故也称为再生制动状态。(b)泵升
64、电压电动机在再生制动状态发出的电能，将通过和逆变管反并联的二极管VD7VD12全波整流后反馈到直流电路，使直流电路的电压UD升高，称为泵升电压。(c)多余能量的消耗如果直流电压UD升得太高，将导致整流和逆变器件的损坏。所以，当UD上升到一定限值时，须通过能耗电路(制动电阻和制动单元)放电，把直流回路内多余的电能消耗掉。(4)减速过程中的主要矛盾减速过程中的主要矛盾(a)减速快慢的影响如上述，频率下降时，电动机处于再生制动状态。所以，和频率下降速度有关的因素有：制动电流就是电动机处于发电机状态时向直流回路输送电流的大小。泵升电压其大小将影响直流回路电压的上升幅度。(b)减速过程的主要矛盾和加速过
65、程相同，在生产实践中，拖动系统的减速过程也属于不进行生产的过渡过程，故减速过程应该越短越好。同样，由于拖动系统存在着惯性的原因，频率下降得太快了，电动机转子的转速nM将跟不上同步转速的下降，转差n增大，引起再生电流的增大和直流回路内泵升电压的升高，甚至可能超过一定限值而导致变频器因过电流或过电压而跳闸。所以，减速过程必须解决好的主要问题是在减速过程必须解决好的主要问题是在防止减速电流过大和直流电压过高的前提下，尽防止减速电流过大和直流电压过高的前提下，尽可能地缩短减速过程。可能地缩短减速过程。在一般情况下，直流电压的升高是更为主要的因素。1.2加、减速的功能设置加、减速的功能设置变频器中，针对
66、电动机在升、降速过程中的特点，以及生产实际对拖动系统的各种要求，设置了许多相关的功能，供用户进行选择。(1)加、减速时间加、减速时间(a)加速时间的定义不同变频器对加速时间的定义不完全一致，主要有以下两种：定义定义1变频器的输出频率从0Hz上升到基本频率所需要的时间；定义定义变频器的输出频率从0Hz上升到最高频率所需要的时间。在大多数情况下，最高频率和基本频率是一致的。加速时间的定义如图加速时间的定义如图5(a)所示。所示。图图5加速加速时间时间的的定义定义(b)减速时间的定义定义：变频器的输出频率从基本频率下降到0Hz所需要的时间；定义：变频器的输出频率从最高频率下降到0Hz所需要的时间。减
67、速时间的定义如图5(b)所示。(2)加、减速方式加、减速方式(a)加速方式加速过程中，变频器的输出频率随时间上升的关系曲线，称为加速方式。变频器设置的加速方式有：线性方式变频器的输出频率随时间成正比地上升，如图6(a)所示。大多数负载都可以选用线性方式。图图6加速方式加速方式S形方式形方式在加速的起始和终了阶段，频率的上升较缓，加速过程呈S形，如图6(b)所示。例如，电梯在开始起动以及转入等速运行时，从考虑乘客的舒适度出发，应减缓速度的变化，以采用S形加速方式为宜。半半S形方式形方式在加速的初始阶段或终了阶段，按线性方式加速;而在终了阶段或初始阶段，按S形方式加速，如图6(c)和6(d)所示。
68、图6(c)所示方式主要用于如风机一类具有较大惯性的二次方律负载中，由于低速时负荷较轻，故可按线性方式加速，以缩短加速过程;高速时负荷较重，加速过程应减缓，以减小加速电流;图6(d)所示方式主要用于惯性较大的负载。(b)减速方式和加速过程类似，变频器的减速方式也分线性方式、S形方式和半S形方式。线性方式线性方式变频器的输出频率随时间成正比地下降，如图7(a)所示。大多数负载都可以选用线性方式。形方式形方式在减速的起始和终了阶段，频率的下降较缓，减速过程呈形，如图7(b)所示。半半S形方式形方式在减速的初始阶段或终了阶段，按线性方式减速;而在终了阶段或初始阶段，按S形方式减速，如图7(c)和7(d
69、)所示。减速时S形方式和半S形方式的应用场合和加速时相同。图图7减速方式减速方式2变频调速的起动功能变频调速的起动功能2.1起动频率与暂停加速功能起动频率与暂停加速功能(1)起动频率起动频率(a)功能含义电动机开始起动时，并不从0Hz开始加速，而是直接从某一频率下开始加速。在开始加速瞬间，变频器的输出频率便是起动频率。设置起动频率是部分生产机械的实际需要，例如：有些负载在静止状态下的静摩擦力较大，难以从0Hz开始起动，设置了起动频率后，可以在起动瞬间有一点冲力，使拖动系统较易起动起来；在若干台水泵同时供水的系统里，由于管路内已经存在一定的水压，后起动的水泵在频率很低的情况下将难以旋转起来，故也
70、需要电动机在一定频率下直接起动；锥形电动机如果从0Hz开始逐渐升速,将导致定、转子之间的磨擦。所以,设置了起动频率,可以在起动时很快建立起足够的磁通,使转子与定子间保持一定的空气隙等等。(b)设置起动频率的方式主要有两种方式：稍有给定信号(X=0+)，变频器的输出频率即为起动频率fS，如图8(a)所示;设置一个死区XS%，在给定信号XXS%的范围内，变频器的输出频率为0Hz；当给定信号X=XS%时，变频器直接输出与XS%对应的频率，如图8(b)所示。图图8起动起动频率频率(2)暂停加速功能(a)功能含义电动机起动后，先在较低频率fDR下运行一个短时间，然后再继续加速的功能。在下列情况下，应考虑
71、预置暂停加速功能：对于惯性较大的负载，起动后先在较低频率下持续一个短时间tDR，然后再加速；齿轮箱的齿轮之间总是存在间隙的，起动时容易发生齿间的撞击，如在较低频率下持续一个短时间tDR，可以减缓齿间的撞击；起重机械在起吊重物前，吊钩的钢丝绳通常是处于松弛状态的，预置了暂停加速功能后，可首先使钢丝绳拉紧后再上升；有些机械在环境温度较低的情况下，润滑油容易凝固，故要求先在低速下运行一个短时间，使润滑油稀释后再加速；对于附有机械制动装置的电磁制动电动机，在磁抱闸松开过程中，为了减小闸皮和闸辊之间的磨擦，要求先在低频下运行，待磁抱闸完全松开后再升速，等等。(b)设置暂停加速的方式设置暂停加速的方式主要
72、有两种：变频器输出频率从0Hz开始上升至暂停频率fDR，停留tDR后再加速，如图9(a)所示：变频器直接输出起动频率fS后暂停加速，停留tDR后再加速，如图9(b)所示。图图9低频持续时间低频持续时间2.2起动前直流制动功能起动前直流制动功能(1)功能含义起动前先在电动机的定子绕组内通入直流电流，以保证电动机在零速的状态下开始起动。如果电动机在起动前，拖动系统的转速不为0(nm=0)的话，而变频器的输出频率(从而同步转速n0)从0Hz开始上升，则在起动瞬间，电动机或处于强烈的再生制动状态(起动前为正转时)，或处于反接制动状态(起动前为反转时)，如图10(a)所示，容易引起电动机的过电流。例如：
73、拖动系统以自由制动的方式停机，在尚未停住前又重新起动；风机在停机状态下，叶片由于自然通风而自行转动(通常是反转)。(2)功能设置选择功能选择功能即选择是否需要起动前的直流制动功能；制动量制动量即应向定子绕组施加多大的直流电压UDB；直流制动时间直流制动时间即进行直流制动(施加直流电压)的时间tDB。如图10(b)所示。图图10起动前的直流制动起动前的直流制动3变频调速的停机功能变频调速的停机功能3.1基础概念基础概念(1)电动机的停机方式电动机的停机方式在变频调速系统中，电动机可以设定的停机方式有:(a)减速停机即按预置的减速时间和减速方式停机，如上述，在减速过程中，电动机处于再生制动状态，如
74、图11(a)所示。(b)自由制动变频器通过停止输出来停机,这时,电动机的电源被切断,拖动系统处于自由制动状态。由于停机时间的长短由拖动系统的惯性决定,故也称为惯性停机,如图11(b)所示。图图11变频器的停机功能变频器的停机功能(c)减速加直流制动减速加直流制动首先按预置的减速时间减速，然后转为直流制动，直至停机，如图11(c)所示。(d)在低频状态下短暂运行后停机,当频率下降到接近于0时,先在低速下运行一个短时间,然后再将频率下降为0Hz,如图11(d)所示。在下列情况下,应考虑预置暂停减速功能：惯性大的负载从高速直接减速至0Hz时，有可能因停不住而出现滑行的现象。如先在低速段运行，然后从低
75、速降为0Hz，可消除滑行现象；对于需要准确行车的场合，如卷扬机，为准确停车，即在低速短时运行即爬行后，再减至0Hz，即可达到准确停车的目的。对于附有机械制动装置的电磁制动电动机,在磁抱闸抱紧前先在低速段作短时运行,可减少磁抱闸的磨损,等等。(2)设置暂停减速的方式设置暂停减速的方式和暂停加速相同，需要预置的参数有：(a)暂停减速的频率fDD；(b)停留时间tDD，如图11(d)所示。3.2变频器的直流制动功能变频器的直流制动功能(1)基础概念基础概念(a)采取直流制动的必要性有的负载要求能够迅速停机，但减速时间太短将引起电动机实际转速的下降跟不上频率的下降，产生较大的泵升电压，使直流回路的电压
76、超过允许值。采用直流制动，能增大制动转矩、缩短停机时间，且不产生泵升电压；有的负载由于惯性较大，常常停不住，停机后有“爬行”现象，可能造成十分危险的后果。采用直流制动,可以实现快速停机,并消除爬行现象。(b)方法和原理直流制动就是向定子绕组内通入直流电流,使异步电动机处于能耗制动状态。如图12(a),由于定子绕组内通入的是直流电流，故定子磁场的转速为0。这时,转子绕组切割磁力线后产生的电磁转矩与转子的旋转方向相反,是制动转矩。因为转子绕组切割磁力线的速度较大，故所产生的制动转矩比较强烈,从而可缩短停机时间。此外,停止后,定子的直流磁场对转子铁心还有一定的“吸住”作用,以克服机械的“爬行”。(2
77、)功能设置采用直流制动时，需预置以下功能：(a)直流制动的起始频率fDB在大多数情况下,直流制动都是和再生制动配合使用的。即：首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速，然后再转换成直流制动,使电动机迅速停住。其转换时对应的频率即为直流制动的起始频率fDB,如图12(b)所示。图图12直流直流制动制动原理原理和和预置预置预置起始频率fDB的主要依据是负载对制动时间的要求，要求制动时间越短，则起始频率fDB应越高。(b)直流制动强度即在定子绕组上施加直流电压UDB或直流电流IDB的大小，它决定了直流制动的强度。如图12(b)所示。预置直流制动电压UDB(或制动电流IDB)的主要依据是负载惯性的
78、大小，惯性越大者，UDB也应越大。(3)直流制动时间直流制动时间tDB即施加直流制动的时间长短。预置直流制动时间tDB的主要依据是负载是否有“爬行”现象，以及对克服“爬行”的要求，要求越高者，tDB应适当长一些。4变频器的预励磁和零伺服功能变频器的预励磁和零伺服功能4.1基础概念基础概念(1)电磁制动电动机及其控制特点电磁制动电动机及其控制特点对于要求停机位置十分准确的场合，常常采用带有机械制动功能的电磁制动电动机。(a)电磁制动电动机简介以YEJ系列电磁制动电动机为例，其基本电路如图13所示。当接触器KM断开、电动机未运行时，制动电磁铁的线圈YB处于失电状态，制动器的抱闸为抱紧状态；当接触器
79、接通时，YB经的辅助接点而得电，所得电压是经半波整流的相电压(DC99)。这时，制动器的抱闸松开，电动机起动。图图13电磁制动电动机电磁制动电动机图13中，二极管VD1用于进行半波整流;VD2用于当外加电压过时，为线圈YB提供一个续流通路;压敏电阻RV1、RV2用于当断开时，防止线圈YB因反电动势过大而击穿。(b)电磁制动电动机的控制特点由于磁抱闸从通电到完全松开，以及从断电到完全抱紧，都需要时间(约0.30.6s)，并且有一个逐渐松开和逐渐抱紧的过程。在逐渐松开和逐渐抱紧的过程中，希望在抱闸和闸辊之间，尽量减少滑动磨擦。最好是在电动机停住的状态下抱紧，在抱闸完全松开后起动。(2)起重机械的溜
80、钩问题起重机械的溜钩问题起重机械由于重物本身具有重力加速度，当重物从空中的停止状态转为上升或下降的运动状态时，如果使制动电磁铁YB先通电，等抱闸松开后再接通电动机，则在抱闸逐渐松开，而电动机尚未通电的过程中，重物必将下滑，形成“溜钩”。如果使电动机和制动电磁铁YB同时通电，则当抱闸尚未完全松开的过程中，电动机将处于过载状态。同样，当重物从上升或下降的运动状态转为停止状态时，如果使电动机和制动电磁铁YB同时断电，则因为抱闸从断电到完全抱紧，需要时间，在抱闸尚未完全抱紧的过程中，重物也必将下滑，形成“溜钩”。如果令制动电磁铁YB在电动机断电之前，提前断电，待电动机断电时，抱闸已经抱紧了。在制动电磁
81、铁YB逐渐抱紧的过程中，电动机也必将处于过载状态。4.2功能设置功能设置在“有反馈矢量控制”方式下，当变频器的运行信号有效，但频率给定信号为0Hz时,可以使变频器向电动机提供足够的励磁电流，产生足够大的零速转矩，以防止重物“溜钩”。(1)预励磁功能预励磁功能当电动机从停住状态转为运行状态时，预先向电动机绕组内输入足够大的励磁电流，使电动机产生足够强的零速转矩的功能。(2)零伺服功能零伺服功能当电动机从运行状态转为停住状态时，变频器在运行指令有效的情况下，在频率给定信号为时，变频器使电动机保持足够强的零速转矩的功能。5某些变频器的特殊功能某些变频器的特殊功能(1)加、减速的衔接功能加、减速的衔接
82、功能生产实践中，有时会遇到这样的情况：在拖动系统正在加速的过程中，又得到减速或停机的指令。这时，就出现了加速过程和减速过程的衔接问题。变频器对于在加速过程尚未结束的情况下，得到停机指令时减速方式的处理如图14所示。图图14加减速加减速的的衔接衔接功能功能图14(a)是运行指令，图14(b)是加、减速曲线。曲线是在运行指令时间较长情况下的形加速曲线;曲线和曲线是在加速过程尚未完成，而运行指令已经结束时的减速曲线。用户可根据生产机械的具体情况进行选择。(2)加、减速时间的最小极限功能加、减速时间的最小极限功能某些生产机械，出于特殊的需要，要求加、减速时间越短越好。对此，有的变频器设置了加、减速时间
83、的最小极限功能。其基本含义是：(a)最快加速方式最快加速方式在加速过程中，使加速电流保持在变频器允许的极限状态(IA150%IN，IA是加速电流，IN是变频器的额定电流)下，从而使加速过程最小化。(b)最快减速方式最快减速方式在减速过程中，使直流回路的电压保持在变频器允许的极限状态(UD95%UDH,UD是减速过程中的直流电压，UDH是直流电压的上限值)下,从而使减速过程最小化。(c)最优加速方式最优加速方式在加速过程中，使加速电流保持在变频器额定电流的120%(IA120%IN)，使加速过程最优化。(d)最优减速方式最优减速方式在减速过程中，使直流回路的电压保持在上限值的93%(UD93%U
84、DH)，使减速过程最优化。(3)异常停机功能异常停机功能当生产机械发生紧急情况时，将发出紧急停机信号。对此，有的变频器设置了专门用于处理异常情况的功能。在异常停机期间，其操作信号都将无效。四四变频器的外接端子及其控制功能变频器的外接端子及其控制功能1变频器的控制功能变频器的控制功能1.1基础概念基础概念变频器运行的控制信号也叫操作指令，如起动、停止、正转、反转、点动、复位等。和频率给定方式类似,变频器操作指令的输入方式也有：(1)键盘操作即通过面板入操作指令。大多数变频器的面板都可以取下,安置到操作方便的地方,面板和变频器之间用延长线相联接,从而实现了距离较远的控制,如图1所示。图图1面板操作
85、面板操作(2)外接输入控制外接输入控制操作指令通过外接输入端子从外部输入开关信号来进行控制，如图2所示。由于外部的开关信号可以在远离变频器的地方来进行操作，因此，不少变频器把这种控制方式称为“远控”或“遥控”操作方式。变频器在出厂时，设定的都是键盘操作方式，用户如需要采用外接输入控制，在使用前必须通过功能预置进行选择。图图2外接输入端子外接输入端子1.2变频器对外接输入端子的安排变频器对外接输入端子的安排外接输入控制端接受的都是开关量信号，所有端子大体上可以分为两大类：(1)基本控制输入端基本控制输入端如运行、停止、正转、反转、点动、复位等。这些端子的功能是变频器在出厂时已经标定的,不能再更改
86、。(2)可编程控制输入端可编程控制输入端由于变频器可能接受的控制信号多达数十种，但每个拖动系统同时使用的输入控制端子并不多。为了节省接线端子和减小体积，变频器只提供一定数量的“可编程控制输入端”，也称为“多功能输入端子”。其具体功能虽然在出厂时也进行了设置，但并不固定，用户可以根据需要进行预置。常见的可编程功能如多档转速控制、多档加/减速时间控制、升速/降速控制等；例如，艾默生TD3000系列变频器的多功能输入端子有8个(X1X8)。而可以预置的功能有33种;安川CIMRG7A变频器的多功能输入端子有10个(S3S12)，而可以预置的功能多达78种。2常用输入控制端的应用举例常用输入控制端的应
87、用举例2.1升速、减速功能升速、减速功能(1)功能含义功能含义变频器的外接开关量输入端子中，通过功能预置，可以使其中两个输入端具有升速和降速功能，称之“升、降速(UPDOWN)控制端”。如图3所示，假设：将X1预置为升速端，X2预置为降速端。则：图图3外接升、降速控制外接升、降速控制当KA1闭合时，X1得到信号，变频器的输出频率上升；KA1断开时，输出频率保持(如需要，也可以不保持)。当KA2闭合时，X2得到信号，变频器的输出频率下降；KA2断开时，输出频率保持(如需要，也可以不保持)。升速控制端和降速控制端必须同时预置，如果只预置其中一个，则无效。利用外接升、降速控制信号对变频器进行频率给定
88、时，属于数字量给定，控制精度较高。(2)应用举例应用举例(a)代替外接电位器给定代替外接电位器给定在变频器的外接给定方式中，人们习惯于使用电位器来进行频率给定，如图4(a)所示。图图4电位器电位器给定与给定与升、降升、降速端子速端子给定给定但电位器给定有许多缺点，诸如：电位器给定是电压给定方式之一，属于模拟量给定，给定精度较差；电位器的滑动触点容易因磨损而接触不良，导致给定信号不稳定，甚至发生频率跳动等现象；当操作位置与变频器之间的距离较远时，线路上的电压降将影响频率的给定精度。同时，也较容易受到其他设备的干扰。利用升、降速端子来进行频率给定时，只需接入两个按钮开关即可，如图4(b)所示。其优
89、点是十分明显的：升、降速端子给定属于数字量给定，精度较高；用按钮开关来调节频率，非但操作简便，且不易损坏；因为是开关量控制，故不受线路电压降等的影响，抗干扰性能极好。因此，在变频器进行外接给定时，应尽量少用电位器，而以利用升、降速端子进行频率给定为好。(b)两处升、降速控制两处升、降速控制在生产实际中，常常需要在两个或多个地点都能对同一台电动机进行升、降速控制。在大多数情况下，这是通过外接控制来实现的。电路的构成：如图5所示，SB1和SB2是一组升速和降速按钮，安装在控制盒CA内，由“频率表”FA显示其运行频率；SB3和SB4是另一组升速和降速按钮，安装在另一个控制盒CB内，由“频率表”FB显
90、示其运行频率。控制盒CA和CB分别放置在两个不同的地方。SB1与SB3并联，接在X1和COM之间，用于控制升速;SB2与SB4并联，接在X2和COM之间，用于控制降速。图图5两地两地升、升、降速降速控制控制l工作方式工作方式按下控制盒CA上的SB1或控制盒CB上的SB3，都能使频率上升，松开后频率保持；反之，按下控制盒CA上的“SB2”或控制盒CB上的“SB4”，都能使频率下降，松开后频率保持。从而实现了在不同的地点进行升速或降速控制。依此类推，还可以实现多处控制。基本原则是:所有控制频率上升的按钮开关都并联，所有控制频率下降的按钮开关也都并联就可以了。(c)手动同步控制电路手动同步控制电路在
91、纺织、印染以及造纸机械中，根据生产工艺的需要，往往划分成许多个加工单元，每个单元都有各自独立的拖动系统，如图6所示。在这种情况下，总是要求被加工物在各单元的线速度保持一致：v1v2v3图图6多单元同步运行多单元同步运行显然，如果后面单元的线速度低于前面，将导致被加工物的堆积；反之，如果后面单元的线速度高于前面，将导致被加工物的撕裂。因此，要求各单元的运行速度能够步调一致，即实现同步运行。对手动同步控制的要求如下：首先，各单元要能够同时升速和降速，进行统调；其次,在必要时，每个单元又能够单独地进行微调。今以三个单元的同步为例，控制电路如图7所示，工作过程如下：统调统调：统调的控制电路如图7(d)
92、和图7(e)所示：按下SB1，继电器KA1得电，其触点分别将各变频器的X1-COM接通，各单元电动机同时升速；按下SB2，继电器KA2得电，其触点分别将各变频器的X2-COM接通，各单元电动机同时降速。微调微调：各台变频器分别由按钮开关SB11、SB12(1号机)、SB21、SB22(2号机)、SB31、SB32(3号机)进行单台微调。图图7手动多单元同步控制手动多单元同步控制(1)输入控制端的输入控制端的“多档速多档速”功能功能（a）功能含义功能含义变频器可以设定若干档工作频率，其频率档次的切换是由外接的开关器件改变输入端子的状态和组合来实现的。例如，当端子S1、S2、S3被预置为为多档转速
93、的信号输入端时。通过继电器KA1、KA2、KA3的不同组合，可输入7档转速的信号，如图8(a)所示。转速档次与各输入端子状态之间的关系如图8(b)所示。各档的工作频率(转速)究竟为多大，则根据需要进行预置。2.2多档转速控制多档转速控制图图8变频器的多档速控制端变频器的多档速控制端(b)变频器的功能预置变频器的功能预置以东芝VF-A7系列变频器为例，如附表所示。由附表知,功能预置分两个步骤：第一步：在输入控制端子中选择若干个端子(附表中为3个)作为多档转速输入控制端；第二步：预置各档转速的运行频率。变频器在实现多档转速控制时,需要解决如下的问题：一方面，变频器每个输出频率的档次需要由三个输入端
94、的状态来决定；另一方面，操作人员切换转速所用的开关器件通常为按钮开关或触摸开关，每个档次只有一个触点。所以，必须解决好转速选择开关的状态和变频器各控制端状态之间的变换问题，如图9所示。针对这种情况,通过C来进行控制是比较方便的。图图9多档速多档速控制控制特点特点(3)控制实例控制实例某生产机械有档转速,通过个选择按钮来进行控制。(a)控制电路如图10所示，说明如下：lPLC的输入电的输入电路路如图，PLC的输入端X1X7分别与按钮开关SB1SB7相接，用于接受7档转速的信号。lPLC的输出电路的输出电路如图10,输出端Y1、Y2、Y3分别接至变频器的输入控制端的S1、S2、S3,用于控制S1、
95、S2和S3的状态。图图10多档多档速的速的PLC控制控制电路电路(b)梯形图之一梯形图之一(SB1SB7为非自动复位型按为非自动复位型按钮开关钮开关)如图如图11所示。所示。图图11采用非自动复位按钮的梯形图采用非自动复位按钮的梯形图观察图10中之端子状态表，可得到如下规律：S1在第1、3、5、7档转速时都处于接通状态，故：PLC的X1、X3、X5、X7中只要有一个得到信号，则Y1“动作”变频器的S1端得到信号；S2在第2、3、6、7档转速时都处于接通状态，故：PLC的X2、X3、X6、X7中只要有一个得到信号，则Y2“动作”变频器的S2端得到信号;S3在第4、5、6、7档转速时都处于接通状态
96、，故：PLC的X4、X5、X6、X7中只要有一个得到信号，则Y3“动作”变频器的S3端得到信号。今以用户选择第3档转速为例，说明其工作情况如下：按下SB3X3“作”Y1和Y2“动作”变频器的S1、S2端子得到信号,变频器将在第3档转速下运行。(c)梯形图之二梯形图之二(SB1SB7为自动复位型按钮开关为自动复位型按钮开关)如图如图12所示。所示。图图12采用采用自动自动复位复位按钮按钮的梯的梯形图形图由于SB1SB7采用了自动复位型按钮开关，PLC输入端子X1X7得到的信号不能保持，故借助PLC中的中间继电器M1M7，使各转速档次的信号保持下来。今说明如下：按下SB1X1得到信号M1“动作”并
97、自锁，M1保持第1转速的信号。当按下SB2SB7中任何一个按钮开关(X2X7中有一个得到信号)时M1释放。即：M1仅在选择第1档转速时“动作”。按下SB2X2得到信号M2“动作”并自锁，M2保持第2转速的信号。当按下除SB2以外的任何一个按钮开关时M2释放。即：M2仅在选择第2档转速时“动作”。以此类推:M3仅在选择第3档转速时“动作”；M4仅在选择第4档转速时“动作”；M5仅在选择第5档转速时“动作”；M6仅在选择第6档转速时“动作”；M7仅在选择第7档转速时“动作”。与图9类似：M1、M3、M5、M7中只要有一个接通，则Y1“动作”变频器的S1端接通；M2、M3、M6、M7中只要有一个接通
98、，则Y2“动作”变频器的S2端接通；M4、M5、M6、M7中只要有一个接通，则Y3“动作”变频器的S3端接通。今以用户选择第5档转速为例，说明其工作情况如下：按下SB5X5得到信号M5“动作”，同时，如果在此之前M1、M2、M3、M4、M6、M7中有处于动作状态的话，都将释放Y1、Y3“动作”变频器的S1、S3端子接通，变频器将在第5档转速下运行。3输出端子及其应用举例输出端子及其应用举例变频器除了用输入控制端接受各种输入控制信号外，还可以用输出控制端输出与自己的工作状态相关的信号。输出控制端子有跳闸报警输出端(开关量)、测量信号输出端(模拟量或脉冲)以及可编程输出端等几种类型。3.1跳闸报警
99、输出跳闸报警输出(1)功能与特点功能与特点当变频器因发生故障而跳闸时，发出跳闸报警信号。主要特点如下：(a)功能单一报警输出的控制端子是专用的，不能再作其他用途。所以，跳闸报警输出端子不需要进行功能预置。(b)继电器输出继电器输出所有变频器的报警输出都是继电器输出,可直接接至交流250V电路中，触点容量大多为1A,也有大至A的。大多数变频器的报警输出端都配置一对触点(一常开、一常闭)，如图13中的A-C、B-C所示；图图13跳闸报警电路示例跳闸报警电路示例(2)应用示例应用示例如图13所示，动断(常闭)触点C-B串联在接触器KM的线圈电路内；动合(常开)触点C-A则串联在声光报警电路内。变频器
100、的通电由接触器KM控制，当变频器跳闸时：一方面，动断(常闭)触点C-B断开，KM线圈失电，其触点断开，使变频器切断电源；另一方面，动合(常开)触点C-A闭合，电笛HA和指示灯HL同时得电，进行声光报警。在配置声光报警的情况下，须注意将变频器控制电源的接线端(R1和S1)接至接触器KM主触点的前面。3.2测量信号输出端测量信号输出端变频器的运行参数(频率、电流等)可以通过外接仪表来进行测量，为此，专门配置了为外接仪表提供测量信号的外接输出端子，如图14所示。需要预置的相关功能主要有以下几个方面：(1)测量内容的选择功能测量内容的选择功能变频器的外接测量输出端子通常有两个，用于测量频率和电流。但除
101、此以外，还可以通过功能预置测量其他运行数据，如：电压、转矩、负荷率、功率，以及PID控制时的目标值和反馈值等。图图14测量信号输出端子测量信号输出端子(2)输出信号的类别输出信号的类别(a)电压信号电压信号输出信号范围有01V、05V、010V等几种。多数变频器直接由模拟量给出信号电压的大小，但也有的变频器输出的是占空比与信号电压成正比的脉冲序列。(b)电流信号电流信号其量程主要是020mA、20mA两种，但也有量程为01mA的。(c)脉冲信号脉冲信号输出信号为与被测量成比例的脉冲信号，脉冲高度(电压)通常为824V，这种输出方式主要用于测量变频器的输出频率。(3)量程的校准功能量程的校准功能
102、因为外接仪表实际上是电压表或毫安表，而被测量是频率、电流或其他物理量，因此，有必要对量程进行校准。校准的方法主要有两种：(a)通过功能预置来通过功能预置来校准；校准；(b)通过外接电位器来校准通过外接电位器来校准，如图14(b)所示。(4)应用示例应用示例某机械，最高运行频率为80Hz，所选变频器是三菱FR-A540型。(a)输出信号特点输出信号特点三菱FR-A540系列变频器的模拟量输出端子只有一个，符号是“AM”，负端为“5”，如图15(a)所示，输出信号为010V直流电压信号。图图15模拟量输出示例模拟量输出示例(b)功能预置功能预置需要预置的功能如下：l选择AM端的测量内容将功能码Pr
103、.158预置为“1”，则AM端将显示变频器的输出频率；l预置测量范围将功能码Pr.55预置为“80”，则频率显示范围为080Hz。AM端的输出电压与显示频率之间的对应关系如图15(b)所示。(c)仪表的改造仪表的改造因为AM端的输出电压范围是010V，所以，只需购买量程为10V的直流电压表即可。但须将面板修改为080Hz，如图15(c)和15(d)所示。3.3可编程输出端可编程输出端可编程输出端也叫状态输出端。用于输出表明变频器各种工作状态的信号，都是开关量输出。各输出端子的具体功能须通过功能预置来决定，主要有：变频器运行中、频率到达、输出频率到达上限、输出频率到达下限、程序运行换步信号、程序
104、运行一次循环结束信号、程序运行步数指示等。(1)电路结构电路结构主要有两种类型：(a)继电器输出型继电器输出型变频器内部具有若干个输出继电器，通过其触点输出相关信号，如图16(a)所示。多数情况下，只能用于直流低压电路中。也有的继电器触点可以用在交流220V的电路中的，须注意阅读说明书。(b)晶体管输出型变频器内部是晶体管集电极输出，如图16(b)所示。这种输出方式只能用在直流低压电路中。由于晶体管只能单方向导通，使用时须注意外接电源的极性。图图16可编程输出电路可编程输出电路(2)应用实例应用实例有一台搅拌机，需要和传输带进行联动控制。搅拌机由电动机M1拖动，转速由变频器UF1控制；传输带由
105、电动机M2拖动，转速由变频器UF2控制，如图17所示。控制要求如下：为了防止物料在传输带上堆积,传输带应首先起动,并且其运行频率到达30Hz以上时,搅拌机才开始起动和运行；当变频器UF2的输出频率低于25Hz时,搅拌机应停止工作。今以选用富士G11S变频器为例，选择输出端子Y2作为频率检测信号端，如图17所示。则变频器UF2须预置如下功能：图图17搅拌、传输联动控制搅拌、传输联动控制功能码E21(Y2输出端子的功能)预置为“2”，则Y2为“频率检测”信号输出端；功能码E31(频率检测值)预置为“30”，则当输出频率高于30Hz时，Y2晶体管导通；功能码E32(频率检测滞后值)预置为“5”，则当
106、输出频率降至30Hz时，Y2端并不恢复，等再滞后5Hz(即25Hz)时，Y2晶体管才截止，如图18所示。图18中：fS为频率检测的设定值；为解除时的滞后值；fR为解除频率值。图图18频率检测含义频率检测含义五五变频器的系统控制功能变频器的系统控制功能1.1基本概念基本概念各种变频器都具有按时间控制的程序控制功能，在一个运行周期各种变频器都具有按时间控制的程序控制功能，在一个运行周期中，可以划分为若干个程序步。各程序步的工作频率、运行时间中，可以划分为若干个程序步。各程序步的工作频率、运行时间以及加、减速的快慢都由用户根据生产工艺的需要来进行预置。以及加、减速的快慢都由用户根据生产工艺的需要来进
107、行预置。(1)程序步的划分程序步的划分程序步是程序步是按运行频率按运行频率的不同而划的不同而划分的，如图分的，如图1所示。一个所示。一个周期内各程周期内各程序步需要预序步需要预置的内容如置的内容如下：下：图图1变频器的编程功能变频器的编程功能程序步1：工作频率为f1，运行时间为t1(包括加速过程所需的时间)，加速时间为tA1；程序步2：工作频率上升为f2，运行时间为t2(包括加速过程所需的时间)，加速时间为tA2；程序步3：工作频率下降并反转至f3，运行时间为t3(包括正转减速和反转加速过程所需时间)，减速时间和加速时间分别为tD3和tA3；程序步4：工作频率下降为f4(反转)，运行时间为t4
108、(包括减速过程所需时间)，减速时间为tD4。(2)各程序段内加速过程时间的计算各程序段内加速过程时间的计算变频器中，加速时间tA和减速时间tD分别定义为从0Hz上升至基本频率fBA(通常为额定频率fN)以及从基本频率fBA下降至0Hz所需的时间，如图2所示。图图2加速时间和加速过程时间加速时间和加速过程时间在进行功能预置时应该考虑到：由于各程序步的加速(或减速)过程常常不是在0Hz与fBA之间进行的。所以，每个程序步的实际加速(或减速)时间并不等于预置的加速(或减速)时间。由图2知，各程序步在加速过程中，实际加速所需时间的计算方法如下：程序步1的实际加速时间t1:程序步2的实际加速时间t2:1
109、.2变频器的功能设置变频器的功能设置(1)程序控制的选择功能程序控制的选择功能有效选择即选择程序控制功能是否有效。循环选择选择在一个运行周期结束后，是否需要周而复始地循环运行，或以何种状态运行。主要的方式有：单循环:运行一个周期后停止；连续循环：在无停机指令的情况下，循环不止；循环一周后以最后程序步的转速运行。(2)变频器的功能设置举例变频器的功能设置举例以富士G11S系列变频器为例,其程序控制功能如表1所示。1.3程序控制的应用举例某工业洗涤机的脱水机：在脱水过程中，为了加强脱水效果，要求随着衣物水分的减少，逐渐加快转速。最后，能在较高转速下甩干2min。电动机的主要额定数据：PMN7.5k
110、W，4极；脱水机的传动比：4。则根据操作人员的经验，确定脱水程序如下：(1)程序控制方式选择程序控制方式选择由于脱水完毕后，不需要重复运行，故选择“运行1个周期后停止”。(2)第第1程序步程序步由于所要求的计算精度不高，为简便起见，计算中将不考虑转差率的问题。因为衣物已被浸透，负荷很重，不宜高速运行，加速过程也不宜太快。故：工作频率：fX1=25Hz，对应的电动机转速nM1750r/min，负载转速：nL1187.5r/min；工作时间：t1=3min；加速时间：tA1=60s，实际加速时间t1=30s。(3)第第2程序步程序步经过低速运行，衣物中的大部分水分已经甩掉，负荷大为减轻，可提高转速
111、，加速过程也可适当加快。故：工作频率:fX1=50Hz，对应的电动机转速：nM21500r/min，负载转速：nL2375r/min；工作时间：t22min；加速时间:tA240s，实际加速时间t220s。(4)第第3程序步程序步衣物已基本甩干，为了增强脱水效果，可再加速进行高速脱水，因负载已经较轻，故加速过程也可进一步加快。故：工作频率:fX390Hz，对应的电动机转速：nM32700r/min，负载转速：nL3675r/min；工作时间：t32min；加速时间：tA330s,实际加速时间t324s。(5)程序结束程序结束由于脱水滚筒的惯性较大，故减速时间可预置得和第1加速时间相同：减速时间
112、：tD1=60s，实际减速时间t4=108s。全部工作程序如图3所示。图图3甩干机甩干机程序程序2PID控制的基础概念控制的基础概念2.1自动调节的控制过程自动调节的控制过程本文的所谓自动调节控制，是指在生产过程中，对于某一个本文的所谓自动调节控制，是指在生产过程中，对于某一个或若干个物理量进行自动调节的控制。在多数情况下，常常是恒或若干个物理量进行自动调节的控制。在多数情况下，常常是恒值控制，如恒压控制、恒温控制等。值控制，如恒压控制、恒温控制等。以空气压缩机为例，说明如下：以空气压缩机为例，说明如下：(1)装置构成装置构成如图如图4所示，所示，电动机电动机M拖动拖动空气压缩机运空气压缩机运
113、转，使之产生转，使之产生压缩空气，并压缩空气，并储存于储气罐储存于储气罐中。储气罐中中。储气罐中的空气要求保的空气要求保持一定的压力持一定的压力pT,以便向用户提供压力稳定的压缩空气。以便向用户提供压力稳定的压缩空气。图图4空气压缩机的控制要求空气压缩机的控制要求(2)控制过程控制过程图4中，pT是储气罐要求保持的压力,称为目标压力。当用户的用气量增加，使储气罐内的实际压力小于目标压力时，电动机应加速，以增大储气罐内的空气压力，如图4(a)所示；反之，当用户的用气量减少，使储气罐内的实际压力大于目标压力时，电动机应减速，以减小储气罐内的空气压力，如图4(b)所示。2.2PID控制系统的含义与构
114、成控制系统的含义与构成(1)PID调节的含义调节的含义PID调节的全称是比例、积分、微分调节，是闭环控制中一种重要的调节手段，目的是使被控物理量迅速而准确地无限接近于控制目标。从根本上说，是使空气压缩机产生压缩空气的能力(在本系统中，取决于电动机的转速nM)和用户用气量之间保持平衡。(2)PID调节的控制信号调节的控制信号在实行PID调节时，必须至少有两种控制信号：目标信号：目标信号：通常也称为目标值或目标给定信号,是与被控物理量的控制目标(如图4中之pT)对应的信号,用XT表示。在图5中,XT的大小由电位器RP根据实际要求给定,接至变频器的给定输入端VRF(当变频器的PID功能有效时,VRF
115、端的作用将自动地由原来的频率给定转变为目标值给定)；图图5PID控制系统的接线控制系统的接线反馈信号反馈信号也称为当前值，是通过传感器SP测得的与被控物理量的实际值对应的信号，用XF表示，接至变频器的反馈输入端VPF。PID调节功能将随时对XF与XT进行比较，以判断是否已经达到预定的控制目标。具体地说，它将根据两者的差值(XT-XF)，利用比例()、积分()、微分()的手段对被控物理量进行调整，直至反馈信号与目标信号基本相等(XTXF)，达到预定的控制目标为止。2.3P(比例比例)、I(积分积分)、D(微分微分)的控制作用的控制作用(1)比例控制比例控制恒压控制的基本工作过程恒压控制的基本工作
116、过程如上述，变频器输出频率如上述，变频器输出频率fX的大小由的大小由XT和和XF的比较结果的比较结果(XT-XF)来决定。来决定。如储气罐压力如储气罐压力p超过了目标值，则：超过了目标值，则：XFXT(XT-XF)fX电动机转速电动机转速nX储气罐压力储气罐压力p直至与所要求的目标直至与所要求的目标压力相符压力相符(XFXT)为止。为止。反之，如储气罐压力反之，如储气罐压力p低于目标值低于目标值,则：则：XFXT(XT-XF)0fX电动机转速电动机转速nX储储气罐压力气罐压力p直至与直至与所要求的目标压力相符所要求的目标压力相符(XFXT)为止。为止。图图6控制要求与频率给定的矛盾控制要求与频
117、率给定的矛盾问题的提出问题的提出一方面，为了使储气罐内维持一定的压力，电动机必须保持一定的转速。所以，变频器的频率给定信号XG和输出频率应保持在与电动机转速对应的数值上；另一方面，如上述，变频器的输出频率(从频率给定信号XG)的大小取决于(XT-XF)，而控制系统的最终目标是XT-XF0。于是出现了明显的矛盾：如果XGXTXF0的话，使变频器的输出频率fX0，空气压缩机将停机，这显然和上面的要求不符。比例增益比例增益为了使储气罐维持一定的压力，空气压缩机必须保持运行状态。所以，将变频器的频率给定信号及输出频率保持在一定范围内是必要的。为此：令式中，XG频率给定信号;KP放大倍数，也叫比例增益。
118、就是说，将(XTXF)放大了P倍后再作为频率给定信号，如图7所示。由式(3)：在这里，当空气压缩机需要以一定的转速nG1运行时，与之对应的变频器输出频率为fX1，频率给定信号为XG1。则由式(4):KP越大，(XT-XF)越小，XF越接近于XT。这种控制过程，称为比例放大环节。图图7引入比例增益引入比例增益显然，因为显然，因为XG不不能等于，所以，能等于，所以，XF只能是无限接近于只能是无限接近于XT，却不能等于，却不能等于XT。这。这说明，说明，XF和和XT之间总之间总会有一个差值，称为会有一个差值，称为静差，用静差，用表示。不消表示。不消说，静差值应该越小说，静差值应该越小越好。假设在某一
119、状越好。假设在某一状态下态下,所需要的频率给所需要的频率给定信号定信号XG1=4V,则静则静差差与比例增益与比例增益P之之间的关系如表间的关系如表2所示。所示。显然，比例增益显然，比例增益(KP)越大，静差越大，静差()越小，越小，如图如图8(a)所示。所示。图图8P的作用与振荡的作用与振荡为了减小静差，应尽量增大比例增益，但由于系统有惯性，因此，KP太大了，当XF随着用户用气量的变化而变化时，XGKP(XT-XF)有可能一下子增大(或减小)了许多，使变频器的输出频率很容易超调(调过了头)，于是又反过来调整，引起被控量(压力)忽大忽小，形成振荡，如图8(b)所示。(2)积分与微分控制积分与微分
120、控制(a)积分控制积分控制为了消除系统的振荡，引入了积分环节，其目的是：使给定信号XG的变化与乘积KP(XT-XF)对时间的积分成正比。意思是说，尽管KP(XT-XF)一下子增大(或减小)了许多，但XG只能在“积分时间”内逐渐地增大(或减小)，从而减缓了XG的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，XG的变化越慢。只要偏差不消除(XT-XF0)，积分就不停止，从而能有效地消除静差，如图9(a)所示。但积分时间(I)太长，又会发生当用气量急剧变化时，被控量(压力)难以迅速恢复的情况。(b)微分控制微分控制是根据偏差变化率的大小，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服了因积分时间太长而使
121、恢复滞后的缺点，如图9(b)所示。图图9积分与微分环节积分与微分环节(3)PID的控制逻辑的控制逻辑(a)负反馈负反馈如上述空气压缩机的恒压控制中,压力越高(反馈信号越大)，要求电动机的转速越低。这样的控制方式，称为负反馈，这种控制逻辑,称为正逻辑,如图10中之曲线所示。(b)正反馈正反馈在空调机的温度控制中，温度越高(反馈信号越大)，要求电动机转速也越高。这样的控制方式，称为正反馈，这种控制逻辑，称为负逻辑，如图10中之曲线所示。图图10控制逻辑控制逻辑(4)目标信号的确定目标信号的确定(a)出现的问题出现的问题一方面，目标信号的具体数值是和所选压力传感器的量程有关的。例如，当目标压力为0.
122、6MPa时，有：如所选压力传感器的量程为01.0MPa(420mA电流输出)，则对应于0.6MPa的目标信号为13.6mA，如图11(a)所示；如所选压力传感器的量程为05.0MPa(420mA电流输出)，则对应于0.6MPa的目标信号为5.92mA，如图11(b)所示。图图11确定目标信号确定目标信号另一方面，常用的目标值给定方式主要有两种：电位器给定如图7所示,其给定信号是电压信号。虽然可以求出与0.6MPa对应的电压值，但显示屏上却难以显示；面板给定即直接通过面板上的键盘来给定。但是，给定信号如何确定？解决方法解决方法目标信号的大小由传感器(SP)量程的百分数表示。上例：当SP的量程为0
123、1.0MPa时，目标值为60，如图11(a)所示；当SP的量程为05.0MPa时，目标值为12，如图11(b)所示。这样，在调节目标信号时，显示屏上只需显示百分数就可以了。所以，变频器在预置为PID功能有效时，不论是目标信号，或是反馈信号，显示屏都将显示百分数。3PID功能应用举例功能应用举例3.1应用实例应用实例1车间恒压供水车间恒压供水(1)恒压供水的目的恒压供水的目的对供水系统进行的控制，归根结底，是为了满足用户对流量的需求。所以，流量是供水系统的基本控制对象。在动态情况下，管道中水压的大小与供水能力(由供水流量G表示)和用水需求(由用水流量U表示)之间的平衡情况有关：如：供水能力G用水
124、需求QU,则压力上升(p)；如：供水能力G用水需求U,则压力下降(p)；如：供水能力G=用水需求U,则压力不变(p=const)。可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在流体压力的变化上。从而，压力就成为了用来作为控制流量大小的参变量。就是说，保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量，这就是恒压供水所要达到的目的。(2)车间供水的特点车间供水的特点供水范围较小。故用水流量的起伏较大,最小时，用水流量几近于0；一般说来,工厂的车间都是低层建筑，其实际扬程较小，故频率调节范围大。在单泵供水的情况下，下限频率甚至可达10
125、Hz以下；某些车间的冲洗用水，常常具有突发性：需要冲洗时，用水流量很大;不冲洗时，用水流量又很小。因此，与其他供水系统相比，对动态响应有一定的要求。(3)恒压供水的工作过程恒压供水的工作过程图12所示是变频调速恒压供水系统在正常工况下的PID调节过程。图12(a)所示是管道内流量Q的变化情形；图12(b)所示是供水压力p(从而反馈量XF)的变化情形，由于PID调节的结果，它的变化是很小的；图12(c)所示是管道内流量发生变化(从而供水压力也变化)时，PID的调节量PID，调节量PID只是在压力反馈量XF与目标值XT之间有偏差时才出现。在无偏差的情况下，PID0；图12(d)所示是变频器输出频率
126、fX和电动机转速nX的变化情形。具体工作过程如下：图图12恒压供水的正常工况恒压供水的正常工况稳态运行稳态运行水泵装置的供水能力与车间的用水需求处于平衡状态(QGQU)，供水压力p稳定而无变化，反馈信号与目标信号近乎相等(XFXT)，PID的调节量PID为0，电动机在频率fX下匀速运行，如图12中之0t1段；用水流量增加用水流量增加当车间的用水流量增大，超过了供水能力(QUQG)时，供水压力p有所下降，反馈信号XF减小，合成信号(XT-XF)则增大，PID产生正的调节量(PID为“”)，变频器的输出频率fX和电动机的转速nX上升，使供水能力QG增大，压力回复，如图12中之t1t2段。当压力p由
127、于水泵转速的升高而恢复到目标值时，PID的调节量减小为0(PID0)，变频器的输出频率fX和电动机的转速nX不再上升，供水系统在新的平衡状态(QGQU)下稳定运行，如图12中之t2t3段。用水流量减小用水流量减小当车间的用水流量减少时，供水能力QG用水需求QU，则供水压力上升，反馈信号XF增大，合成信号(XT-XF)则减小，PID产生负的调节量(PID为“”)。结果是变频器的输出频率fX和电动机的转速nX下降，使供水能力QG下降，压力又开始回复，如图12中之t3t4段。当压力大小由于水泵转速的降低而重又回复到目标值时，供水能力与用水需求重又取得新的平衡(QGQU)，系统恢复稳定运行，如图12中
128、t4以后的情形。(4)控制电路和功能预置控制电路和功能预置控制电路图13中,UF是变频器(选用富士P11S系列)，M是水泵电动机，SP是压力传感器，其基本接法如右上角虚线框内所示。目标值由电位器RP给定，从端子12输入；SP输出的反馈信号接至C1端。图图13车间恒压供水电路车间恒压供水电路(b)功能预置功能预置如表3所示。3.2应用实例应用实例2风机调速的恒温控制风机调速的恒温控制如图14，空调机产生的冷空气，由鼓风机经通风管道吹入会议室，使会议室降温，并要求保持恒温状态。图中，RT是测温电阻，TC是温度控制器。(1)主要特点主要特点会议室的温度越高,要求进一步降温,变频器的输出频率(从而风机
129、的转速)应上升，所以，是正反馈；变频器有PID调节功能，温度控制器也有PID调节功能，两者都可用，但控制方法稍有区别。(2)方案方案1采用变频器的采用变频器的PID功能功能电路构成电路构成：温度控制器仅仅将测温电阻的信号转换成电流信号，：温度控制器仅仅将测温电阻的信号转换成电流信号，作为变频器的反馈信号，接至作为变频器的反馈信号，接至C1端。温度控制的目标信号由变频端。温度控制的目标信号由变频器外接的电位器器外接的电位器RP给定，从端子给定，从端子12输入。温度控制器的输入。温度控制器的PID功能功能不用，或只用不用，或只用P功能，如图功能，如图14所示。所示。图图14用变频器的用变频器的PI
130、D功能进行恒温控制功能进行恒温控制工作特点工作特点因为当变频器的因为当变频器的PID功能功能有效时，其有效时，其“加速时间加速时间”和和“减速时间减速时间”功能将失效，功能将失效，电动机的加、减速过程电动机的加、减速过程是由是由PID调节功能控制的，调节功能控制的，而鼓风机的惯性较大。所而鼓风机的惯性较大。所以，在起动过程中容易因以，在起动过程中容易因过电流而跳闸。但在恒温过电流而跳闸。但在恒温过程中，由于温度本身的过程中，由于温度本身的变化比较缓慢，运行是正变化比较缓慢，运行是正常的。因此，须注意预置常的。因此，须注意预置加速过程的加速过程的“防跳闸防跳闸”功能。功能。(3)方案方案2由温度
131、控制器进行由温度控制器进行PID调节调节即变频器的PID功能预置为无效，PID调节由温度控制器来实现。电路构成电路构成：因为温度控制的目标值以及P、I、D的具体设置，都通过温度控制器TC的面板进行给定。所以，温度控制器TC输出的电流信号将直接作为变频器的频率给定信号，如图15所示。图图15用变频器用变频器的的PID功能进行功能进行恒温控制恒温控制工作特点工作特点变频器可根据鼓风机惯性大的特点来预置加、减速的时间和方式。但变频器加、减速时间的加入，相当于延长了积分时间。因此，温度控制器的积分时间可以设置得短一些。这种方法因为加、减速时间是固定的,无法与温度控制器的比例增益进行有机的配合，故灵敏度
132、稍低。但由于温度本身的变化比较缓慢,在实际使用中,并不存在问题。温度控制器中“P”的概念与变频器不同：变频器中的“P”，就是比例增益，或称放大倍数，用KP表示；但温度控制器中的“P”,通常是指比例带,意思是按比例变化的区域，数值上与KP正好互为倒数：(5)如图16,图(a)中,当自变量X改变增量X时,曲线的函数增量为Y1，而曲线的函数增量为Y2。假设：Y2Y1,则曲线的比例增益比曲线大：KP2KP1。但在函数的变化范围相同的前提下，比例增益大者，按比例变化的区域(比例带P2)则小，如图(b)中之曲线所示;反之，比例增益小者，按比例变化的区域(比例带P1)则大，如图(b)中之曲线所示。故有：KP
133、2KP1P2P1故在对温度控制器进行PID设定时，必须特别注意。图图16比例增益与比例带比例增益与比例带4PID功能的熟悉与调试功能的熟悉与调试4.1PID功能的模拟调试功能的模拟调试对于一些不大熟悉PID调节功能的读者来说，在正式调试前，可以在不接负载的情况下，先通过模拟调试来熟悉变频器的PID调节功能。具体方法介绍如下：(1)接线接线如图17，目标值输入:由电位器RP1取出电压信号，接至端子12；反馈量输入：由端子C1输入模拟反馈量的电流信号，调节电位器RP2，可调节电流信号的大小，以模拟反馈量的变化(R为限流电阻，用于防止电池短路)。图图17PID功能的模拟调试功能的模拟调试(2)模拟调
134、试模拟调试调节RP1，使目标值XT为一中间值(50%左右)；调节RP2，使反馈值XF逐渐增大或减小，则当XFXT时，电动机开始起动并不断升速，直至上限转速；当XFXT时，电动机开始不断降速,直至下限转速。在实际运行过程中，电动机升速或降速时，反馈值XF将随之发生变化，当XFXT时，电动机将不再升速或降速。但在模拟调试时，反馈值XF不能随转速而变化。所以，只要变频器的输出频率未受到限制，加速或减速过程将不会停止。加大“P”，则升速和降速过程加快;加大“I”,则升速和降速过程减慢。4.2系统调试系统调试当控制系统正式运行后，调试的基本规律是：如被测量忽大忽小地“振荡”，应加大“I”；如被测量偏离控
135、制目标后恢复得太慢,则应加大“P”。六六变频器的保护和显示功能变频器的保护和显示功能1电动机过载的保护功能电动机过载的保护功能1.1基础概念基础概念电动机过载的基本特征是温升超过额定温升。因此，电动机过载的基本特征是温升超过额定温升。因此，从根本上说，对电动机进行过载保护的目的，是使电动从根本上说，对电动机进行过载保护的目的，是使电动机不因过热而烧坏。机不因过热而烧坏。1.1.1电动机的温升曲线电动机的温升曲线(1)温升曲线及其含义温升曲线及其含义电动机运行时，其损耗功率电动机运行时，其损耗功率(主要是铜损主要是铜损)必然要转必然要转换成热能，使电动机的温度升高。电动机的发热过程属换成热能，使
136、电动机的温度升高。电动机的发热过程属于热平衡的过渡过程。因此，基本规律和其他的过渡过于热平衡的过渡过程。因此，基本规律和其他的过渡过程相同，其温升也遵循按指数曲线上升程相同，其温升也遵循按指数曲线上升(或下降或下降)的规律，的规律，如图如图1(a)中曲线中曲线所示。所示。其物理意义是：其物理意义是：由于电动机在由于电动机在温度升高的同时，必然要向周围散热，温升越大，散热温度升高的同时，必然要向周围散热，温升越大，散热也越快。故温升不可能按线性规律上升，而是越升越慢。也越快。故温升不可能按线性规律上升，而是越升越慢。当电动机产生的热量和散发的热量相平衡时，温升不再当电动机产生的热量和散发的热量相
137、平衡时，温升不再增加，处于稳定状态，称为稳定温升，用增加，处于稳定状态，称为稳定温升，用S表示。当电表示。当电动机运行在额定状态时的动机运行在额定状态时的S便是额定温升。便是额定温升。图图1电动机的温升曲线电动机的温升曲线(2)发热时间常数发热时间常数图1(a)中的是发热时间常数，通常用来说明发热的快慢。其物理意义可以有两种解释：如果不散热的话，电动机的温升将按线性规律上升，如图1(a)中曲线所示。在这种情况下到达稳定温升所需要的时间，也就是温升曲线的切线和稳定温升的交点所对应的时间；温升上升到稳定温升的63%(63%S)所需要的时间。电动机的发热时间常数与该电动机的热容量以及周电动机的发热时
138、间常数与该电动机的热容量以及周围的散热状况有关，在周围环境不变的情况下，它是常围的散热状况有关，在周围环境不变的情况下，它是常数。数。1.1.2非额定状态的温升曲线非额定状态的温升曲线(1)过载时的温升曲线过载时的温升曲线当电动机过载时，所产生的热量增大，但散热条件当电动机过载时，所产生的热量增大，但散热条件未变，故稳定温升将增加为未变，故稳定温升将增加为S，而发热时间常数则仍，而发热时间常数则仍为为，如图，如图1(b)中之曲线中之曲线所示。所示。(2)低频运行时的温升曲线低频运行时的温升曲线电动机在低频运行时，由于内部扇叶的转速也减慢，电动机在低频运行时，由于内部扇叶的转速也减慢，散热条件变
139、差。故在相同负载下，虽然产生的热量并未散热条件变差。故在相同负载下，虽然产生的热量并未增加，但温升也会增大为增加，但温升也会增大为S“，发热时间常数则仍为，发热时间常数则仍为，如图如图1(c)中之曲线中之曲线所示。所示。1.1.3电动机过载的特点电动机过载的特点电动机的过载，是指电动机轴上的机械负载过重，使电动机的运行电流超过了额定值，并导致其温升也超过额定值。电动机过载的主要特点如图2所示。图图2电动机过载的特点电动机过载的特点(1)电流上升的幅度不大因为机械的设计人员在选择电动机时，是严格地按照电动机的温升情况进行计算的。对于某些变动负载和断续负载，短时间的过载是允许的。因此，正常情况下过
140、载电流的幅值Imax不会很大；(2)一般情况下,电流的变化率较小,上升较缓慢。1.1.4过载保护的特点过载保护的特点(1)过载保护具有反时限特性过载保护具有反时限特性电动机的过载电流越大，允许继续运行的时间越短，保护动作的时间也越短，如图3(a)所示。例如，当电流为额定电流的105时，可运行5.8min后才进行保护；当电流为额定电流的150时，运行1min就需进行保护；而当电流为额定电流的180时，允许的持续运行时间只有0.6min(36s)。图图3变频器的过载保护曲线变频器的过载保护曲线例如，当电流为额定电流的105时，可运行5.8min后才进行保护;当电流为额定电流的150时，运行1min
141、就需进行保护；而当电流为额定电流的180时，允许的持续运行时间只有0.6min(36s)。(2)保护曲线与频率有关保护曲线与频率有关如图3(b)，如运行频率50Hz时，其保护曲线为曲线，当Im150IMN时，保护的动作时间为t1；如果运行频率下降为20Hz时，其保护曲线为曲线，当Im150时，保护的动作时间缩短为t2；如果运行频率进一步下降为10Hz时，其保护曲线为曲线，当Im150时，保护的动作时间也进一步缩短为t3。可见，频率越低，允许连续运行的时间越短。1.2变频器的功能设置变频器的功能设置根据电动机发热的上述规律，所有的变频器都配置了电子热保护功能。说明如下：1.2.1过载保护功能的设
142、定过载保护功能的设定表明在多大电流下进行保护的预置方式。不同的变频器有不同的方法，主要有两种：(1)电流取用比电流取用比在实际应用中，变频器的容量和电动机容量之间的配用情况常不是固定的。例如，对于长期不变的负载，一台37kW(额定电流为70.4A)的电动机应该配用54kVA的变频器(额定电流为71A)。但对于变动负载或断续负载，由于电动机是允许短时间过载的，而变频器却几乎没有过载能力。因此，常常需要加大变频器的容量，可能配用65kVA(额定电流为86A)的变频器。针对这种情况，在进行电子热保护时，应预置电动机的“电流取用比”：式中电动机的电流取用比；电动机的额定电流，A；变频器的额定电流，A。
143、如上例，当配用65kVA变频器时，其电流取用比为10082变频器内部将根据所预置的电流取用比来自动调整过载保护曲线。(2)电流保护曲线电流保护曲线有的变频器在已经预置了电动机额定电流的前提下，要求用户自行预置在多大电流下开始保护，通常用运行电流的百分数表示：式中Im电动机运行电流的百分数，Im100时为过载状态；Im电动机的运行电流，A。进行预置时，通常需要预置电流保护曲线，即允许运行的范围曲线，如图4所示。要点如下：转折频率转折频率电动机在额定频率以下的一定范围内运行时,其散热状况变化不大,电流的允许范围可以不变,如图4(a)中的情形。这里，称为转折频率。图图4电流电流保护保护曲线曲线转折频
144、率的预置和电动机的类型(如是否采用变频调速专用电动机、电动机的外壳是开启式还是封闭式等)、运行条件(如是否有强迫通风等)以及周围环境(如环境温度的变化、通风状况)等因素有关。一般情况下，转折频率可按基本频率的70%来预置。当基本频率为50Hz时，转折频率可预置为35Hz。此外，过载保护除了保护电动机的发热外，还应保护负载的不正常运行。例如，对于恒转矩负载，电动机允许长时间运行的电流不能减小，否则将带不动负载。故电动机运行电流的范围如图4(a)的曲线所示;而对于二次方律负载，低频时负载转矩很轻，即使负载运行已经不正常，电动机的运行电流也往往达不到额定电流值。为了及时捕捉低频时负载运行的不正常状况
145、，应该适当减小其运行电流的允许值，如图4(b)所示。零频率允许电流零频率允许电流电流保护曲线的起点即为零频率允许电流，如图4中Iz。1.2.2过载保护动作方式的选择功能过载保护动作方式的选择功能动作方式的选择包含的面颇广，主要的有：(1)有效选择有效选择即选择变频器的热保护功能是否有效。选择的基本原则是：如一台变频器只控制一台电动机,应预置为“有效”；如一台变频器控制多台电动机时，则由于变频器的容量比单台电动机的容量大得多，无法对每台电动机进行过载保护，故应预置为“无效”。(2)电动机工况的预置电动机工况的预置主要有：负载的性质：如恒转矩负载、二次方律负载等；负载的工况：如连续恒定负载、连续变
146、动负载、断续负载、短时负载等。变频器将根据上述数据进行计算和判断。(3)保护方式的预置保护方式的预置主要有：只报警，不动作；过载后自动减小电流(频率有所下降)；过载后跳闸，电动机按预置的减速时间停机；过载后跳闸，并立即封锁逆变管，使电动机处于自由制动状态。2变频器的电流保护变频器的电流保护变频器的电流保护主要指过电流保护，某些变频器还有欠电流(欠载)保护。2.1过电流保护功能过电流保护功能2.1.1过电流的原因过电流的原因(1)故障引起的过电流故障引起的过电流外部故障主要是输出侧短路，如图5(a)所示；图图5故障过电流示例故障过电流示例内部故障最严重的是逆变桥上下两个逆变管直通，如图5(b)所
147、示。这种现象之所以发生，或因为环境温度过高，或因为逆变管老化，或因为操作不当引起控制电路的混乱，使上下两个逆变管在交替导通过程中的“死区”变窄而导致直通(即一个已经导通，另一个尚未完全截止)。(2)功能预置不当引起的过电流负载较轻而U/f比预置的较大，导致电动机磁路的饱和，励磁电路严重畸变，产生冲击电流,如图6(a)所示；负载的惯性较大，而加速时间预置较短，引起在加速过程中产生过电流，如图6(b)所示。图图6预置预置不当不当引起引起的过的过电流电流(3)变频器测量误差引起的误动作变频器测量误差引起的误动作例如，实际测量结果只有45A，而变频器的测量结果却是88.6A，如图7所示。显然，变频器内
148、部的检测误差过大，而变频器又只能根据其内部的测量结果来进行保护，形成误动作。2.1.2变频器过电流的特点变频器过电流的特点因为电动机过载也一定过电流，但上述的变频器过电流的危害要大得多，所以，变频器必须能够根据其特点来进行判断。过电流的特点如下：电流上升的幅度较大；电流上升的变化率较大。图图7测量误差测量误差2.2欠电流欠电流(欠载欠载)保护功能保护功能2.2.1欠电流欠电流(欠载欠载)保护的必要性保护的必要性如果在运行过程中负载突然减轻为空载，则：意味着机械部分发生故障,如皮带断裂或水泵干涸等；在矢量控制模式下，可能导致变频器的运算发生错误而误动作。因此，有必要报警或跳闸。2.2.2欠载保护
149、曲线欠载保护曲线欠载保护曲线如图8所示，其基本特点如下：图图8欠载欠载保护保护曲线曲线(1)额定频率以上额定频率以上由于在额定转速以上运行时，发生上述现象时的危害性较大，故转矩的下限不变；(2)额定频率以下额定频率以下转速越低，发生上述现象时的危害性越小，故转矩的下限随频率的下降而减小；(3)零频率负载零频率负载即频率为0Hz时的转矩下限，用表示。3变频器的电压保护变频器的电压保护3.1过电压保护功能过电压保护功能变频器的过电压通常指直流回路的电压过高。当直流电压过高时，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，故一般情况下，都应该进行跳闸保护。过电压的主要原因如下：3.1.1
150、电源过电压及其危害电源过电压及其危害相对于元器件的耐压而言，电源过电压时，直流电压并不很高。我国的电源线电压为380V，允许误差为10，则经三相全波整流后的峰值为591V。个别单位夜间的电源线电压可达450V，其峰值电压也只有636V，并不算很高，如图9(a)所示，故电源过电压一般不会使变频器内的元器件受到伤害。图图9过电过电压原压原因示因示例例电源过电压主要危害在于：电源过电压主要危害在于：(1)电动机的磁路饱和电动机的磁路饱和对电动机来说，电压过高必然使磁通增加，可能导致磁路饱和，励磁电流过大，从而温升过高。(2)损害电动机的槽绝缘损害电动机的槽绝缘直流电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度
151、增大，使电动机槽绝缘的寿命受到影响。所以，如果直流电压超过正常允许范围的时间较长时，变频器将进行保护。3.1.2降速过电压降速过电压即降速过快引起的过电压，这种情况下过电压的电压变化率dU/dt不大，但幅值往往较高，常超过700，应该进行保护，如图9(b)所示。3.1.3冲击过电压冲击过电压指电压变化率dU/dt和幅值都很大的冲击过电压，其原因主要有：雷电引起的过电压；变电所的补偿电容在合闸或断开时形成的过电压等，如图9(c)所示。当发生冲击过电压时，变频器将进行保护。3.2欠电压保护功能欠电压保护功能3.2.1欠电压的原因欠电压的原因(1)电源欠电压电源欠电压如电源电压过低、电源缺相等。(2
152、)变频器故障形成的欠电压变频器故障形成的欠电压如变频器的整流桥损坏、变频器整流后的限流电阻损坏，滤波电容器不能充电、限流电阻因并联的晶闸管或继电器发生故障而未切除电路等。3.2.2欠电压保护功能欠电压保护功能(1)自动电压调整自动电压调整(AVR)功能功能当电源电压在允许范围内波动时，为了使电动机能够平稳地运行，变频器设置了自动电压调整(AVR)功能，使变频器的输出电压稳定在所要求的范围内。(2)缺相保护功能缺相保护功能电源缺相后，变成了单相电源，经全波整流并滤波后的直流电压将只有三相全波整流时的66，足以使欠压保护功能动作，故有的变频器并无缺相保护功能。但为了便于用户了解跳闸原因，不少变频器
153、设置了电源缺相保护功能。有的变频器还设置了变频器输出端的缺相保护功能。4变频器的跳闸及其防止变频器的跳闸及其防止变频器在发生故障后，为了防止事态的进一步扩大，保护好电动机和变频器自身，必须跳闸。但变频器跳闸意味着整个拖动系统停止工作，将导致工业生产中发生重大经济损失。因此，变频器在运行过程中，又必须尽量避免不必要的跳闸。4.1变频器的自处理功能变频器的自处理功能自处理功能是当变频器对于部分过电流或过电压故障，采取先自行处理的方式来避免跳闸。4.1.1加速过程中的自处理加速过程中的自处理一方面，加速时间预置得太短，容易因过电流而跳闸。另一方面，加速时间太长，又会影响劳动生产率。况且，生产机械的工
154、况也时有变化，这给用户在预置“加速时间”时带来了困难:难以迅速地预置的恰到好处。变频器在加速过程中出现过电流时,可以不必跳闸,而起动“防止跳闸”程序(也叫自处理程序)。具体方法是：如果在加速过程中,电流超过了预置的上限值IH(即加速电流的最大允许值),变频器的输出频率将不再增加,暂缓加速,待电流下降到上限值以下后再继续加速,如图10所示。因为自处理功能是为了避免跳闸而设置的，所以，在许多说明书中，常常把这种功能称为“防失速”功能。4.1.2减速过程中的自处理减速过程中的自处理和加速过程相仿，对于某些加、减速比较频繁的生产机械来说，减速时间太长，会影响劳动生产率；而对于惯性较大的负载，如果减速时
155、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。图图10加速防止跳闸加速防止跳闸为此，变频器设置了减速过电压的自处理功能。如果在减速过程中，直流电压超过了上限值UDH，变频器的输出频率将不再下降，暂缓减速，待直流电压下降到设定值以下后再继续减速，如图11所示。图图11减速防止跳闸减速防止跳闸4.1.3运行过程中的自处理运行过程中的自处理当在运行过程中，电流超过了上限值IH，但电流变化率并不很大，如图12(a)所示时，变频器也可以不必跳闸，而是暂时把输出频率降低至，如图12中之所示。由于在频率下降的同时，电压也要下降，使电流有所下降。待电流低于IH时，变频器的输出频率再回复至原
156、来的运行频率，如图12(b)所示，从而达到了防止跳闸的目的。但频率的下降幅度不宜过大，故有的变频器在频率下降后，如果电流并未回复到以下的话，还可以进一步降低电压，直至恢复正常为止。图图12运行过程中防止跳闸运行过程中防止跳闸4.2变频器的重合闸功能变频器的重合闸功能重合闸功能是指变频器因某种原因而跳闸后，允许自动重新合闸的功能。4.2.1瞬时断电后的重合闸功能瞬时断电后的重合闸功能瞬时断电的含义是电源电压由于某种原因突然下降为0V,但很快又恢复,停电的时间t0很短,如图13(a)所示。图图13瞬时断电瞬时断电(1)断电后变频器各部分的电压变化断电后变频器各部分的电压变化变频器内，主要有三种电源
157、：主电路的直流电压主电路的直流电压在刚断电瞬间，逆变电路还在工作，故电压下降较快，设主电路直流电压从额定状态的下降至下限值(欠压保护的动作电压)所需时间为,如图613(b)所示。控制电路的直流电压控制电路的直流电压逆变管驱动电路的电压逆变管驱动电路的电压一方面,IGBT管是电压控制器件,驱动电流十分微小,短时间内电压的下降有限；另一方面,驱动电路对电压的要求也不十分严格。所以,对于瞬时停电来说,可以不予考虑。(2)变频器对瞬时断电的处理方法变频器对瞬时断电的处理方法变频器将根据断电时间的不同，分别处理如下：当时，变频器可以不予理会，犹如没有发生过断电一样。当时，由于控制回路的电压尚未下降，故变
158、频器因欠电压而跳闸后允许重合闸。当时，由于变频器内的控制系统已经不能再保持正常工作，变频器跳闸后将不允许重合闸。4.2.2故障跳闸后的重合闸功能重合闸功能的主要作用是：(1)避免误动作避免误动作变频器的保护环节十分齐全，内部的运算速度也很快，能够实现可靠保护。但灵敏度的提高，又容易受到外部信号的干扰，存在着误动作的可能。为此,变频器因故障而跳闸后，可以自动地重新合闸一次或多次，以避免不必要的停机。(2)防止因受到外部的不重复冲击而跳闸防止因受到外部的不重复冲击而跳闸对于时间极短的不重复冲击过电流或过电压，例如：由于冲击负载引起的过电流，以及因补偿电容器合闸而引起的过电压等，在变频器跳闸后，可以
159、使它自动地重新合闸一次或若干次。4.2.3变频器对重合闸的处理这里所说的对重合闸的处理是指如何决定变频器在重合闸瞬间的输出频率。从根本上说，这取决于重合闸瞬间的电动机转速下降了多少。瞬时停电或故障跳闸后，重合闸时的起始频率可以由用户根瞬时停电或故障跳闸后，重合闸时的起始频率可以由用户根据不同的具体情况来决定，主要有以下几种：据不同的具体情况来决定，主要有以下几种：(1)跳闸后电动机处于自由制动状态，而拖动系统的惯性又跳闸后电动机处于自由制动状态，而拖动系统的惯性又较大者，因为在重合闸的间隔时间内，转速下降很少，故重合闸较大者，因为在重合闸的间隔时间内，转速下降很少，故重合闸时可直接按跳闸前的频
160、率运行；时可直接按跳闸前的频率运行；(2)跳闸后仍按预置的降速时间降速，而降速时间又较长者，跳闸后仍按预置的降速时间降速，而降速时间又较长者，因为在重合因为在重合闸的间隔时间内，频率下闸的间隔时间内，频率下降很少，故重合闸时直接降很少，故重合闸时直接由减速转为加速即可，如由减速转为加速即可，如图图14(a)所示；所示；(3)惯性很小，惯性很小，或减速或减速时间预置得很短者，时间预置得很短者，重合重合闸时可从闸时可从0Hz开始起动，开始起动，如图如图14(b)所示；所示；(4)变频器自动跟踪转速变频器自动跟踪转速的下降，从而估算出起始的下降，从而估算出起始频率，如图频率，如图14(c)所示。所示
161、。图图14重合闸时的起始频率重合闸时的起始频率5变频器的显示功能变频器的显示功能5.1运行数据的显示运行数据的显示5.1.1功能含义功能含义变频器在运行过程中，可以自行测量各种运行数据，如频率(可转换成转速或线速度)、电流、电压、功率、负荷率等，并在显示屏上显示其测量结果。LED显示屏每次只能显示一种数据，LCD显示屏则一次可以显示若干个数据。显示内容可以比较方便地进行切换，以便用户了解运行情况。不同变频器能够显示的内容不尽一致，显示内容的切换方法也很不相同。5.1.2功能举例功能举例(1)森兰森兰SB61系列变频器系列变频器直接切换的显示内容对于六种需要常常查看的数据(运行频率、运行电流、运
162、行电压、PID的目标值、PID的反馈值、负荷率),其显示内容可通过键直接进行切换，如图15所示。图图15森兰显示内容切换森兰显示内容切换程序切换的显示内容对于不经常查看的运行数据,须通过功能预置来切换其显示内容，如表1所示。(2)三菱三菱FR-A540系列变频器系列变频器功能码Pr.53用于选择键盘显示内容，其数据码如表2所示。表中，前三项显示内容可以在运行过程中通过SET键来进行切换，如图16所示：图图16三菱显示切换三菱显示切换如正在显示输出频率，则：按SET键显示输出电流；再按SET键显示输出电压；再按SET键回复为显示输出频率。5.2输入、输出端子的状态显示输入、输出端子的状态显示5.
163、2.1功能含义功能含义变频器的显示屏上可以显示各输入控制端和输出控制端的状态(即是否有输入或输出的信号),以检验变频器是否已经接受外部的控制信号,或已经发出相关的输出信号。各种变频器的显示方法差异较大。5.2.2功能举例功能举例(1)康沃康沃CEF-G2系列变频器系列变频器康沃CEF-G2系列变频器只有LED显示屏，其显示方法如图17所示。如图17，显示屏的4位数字都用七段显示方式显示。当显示输入控制端的状态时，由每位数字两侧的显示段来表示。自左至右，分别表示输入端子X1、X2、X3、X4、X5、X6、FWD、REV的状态。当只有一段发光时，说明该端子无信号输入；两段都发光时，说明该端子有信号
164、输入。图图17康沃变频器输入端子状态显示康沃变频器输入端子状态显示如图17，显示屏的4位数字都用七段显示方式显示。当显示输入控制端的状态时，由每位数字两侧的显示段来表示。自左至右，分别表示输入端子X1、X2、X3、X4、X5、X6、FWD、REV的状态。当只有一段发光时，说明该端子无信号输入；两段都发光时，说明该端子有信号输入。(2)艾默生艾默生TD3000系列变频器系列变频器艾默生TD3000系列变频器的端子状态虽然也利用LED显示屏来显示，但它是利用十进制数来表示二进制码各位的状态来表示的。二进制码与输入端子的对应关系二进制码与输入端子的对应关系如表3所示。例如：当输入端子FWD、X2、X
165、5有信号时，二进制码为0100010010，对应的十进制数为50，则当显示屏显示50时，就说明上述三个端子有信号。又例如，当显示屏显示39时，其对应的二进制码为0100000111，则说明有信号的端子为FWD、X1、X2、X3。二进制码与输出端子的对应关系二进制码与输出端子的对应关系如表4所示。例如，当显示屏显示11时，其对应的二进制码是1011，则说明端子FR、Y2、Y1有输出信号。(3)富士富士G11S系列变频器系列变频器富士G11S系列变频器既有LED显示屏，又有LCD显示屏。其输入和输出端子的状态是利用LCD显示屏显示的，各端子的排列十分清楚，比较直观，如图18所示。图18中，发光者表示有信号，不发光者表示无信号。图18(a)所示是输入端子的状态显示，图中状态说明FWD和X1端子有输入信号；图18(b)所示是输出端子的状态显示，图中状态说明Y1端子有输出信号。在LCD显示屏显示端子状态的同时，LED显示屏继续显示各种运行数据。所以，其显示比较完整和清楚。图图18富士变频器输入、输出端子状态显示富士变频器输入、输出端子状态显示5.3跳闸原因的显示跳闸原因的显示变频器因故障而跳闸后，都会显示跳闸原因，以便用户检查。LED显示屏通常用各种特定的代码来表示跳闸原因；LCD显示屏则可以直接用文字来表述故障原因。以康沃CVF-G2系列变频器为例，故障原因的代码如表5所示。
