1、变频调速维护、保养实用技术培训,一、本章基本内容： 1. 变频器的U/F=C控制及应用 包括：控制原理、应用范围、应用案例 2. 变频器转差频率控制 包括：控制原理、应用范围、应用案例 3.变频器矢量控制 包括：控制原理、应用范围、应用案例二、解决的问题解决变频器常用模式的几种应用组态、参数选择、应用技巧,2.1.1 变频器基本U/f 开环控制基本U/控制是变频器根据电动机的电磁特性采取的控制模式，即输出频率变化时，输出电压也成比例的变化，U/=C（常数）。恒压频比控制是变频器控制的基础，其他控制也是建立在该控制基础上的。,1. 基本U/f控制的由来 给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1
2、后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为： E1=4.44K1N1f1m 式中,E1定子绕组的感应电动势有效值。 K1定子绕组的绕组系数，K11，为常数。 N1定子每相绕组的匝数。为常数。 f1定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率。m旋转磁场的主磁通,大小和定子空载电流成正比，为了保证电动 机工作在磁通的最佳值， m也为常数。,上式整理为：E1/f = C 当忽略 U，有 U1/f1=C(常数),基本U/f控制在调频过程中保 持电动机的基本特性不变，因此 它是一切变频器控制模式的基础。,2. 基频以下变频调速 1）基频以下恒磁通变频调速 我国电网50Hz交流电称为基频，
3、在050Hz范围调速时，称为基频以下调速。 特点： 基频以下调速时转速变化转矩不变，具有恒转矩特性。 随着转速的下降，电动机输出功率下降。 当转速较低时，具有节能 作用。 启动转矩小。 进行低频转矩补偿,2.1.2 变频器U/f 应用案例 1.矿井绞车的应用 绞车带有机械制动，在停机时进行抱闸。,2. 工况分析 1）斜井提升负载是恒转矩特性负载。重车上行时，电动机处于电动 工作状态，且工作于第一象限。 2）在重车减速或单独运送工具或器材到井下，电动机工作在第二或 第四象限，此时电动机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制 动。 3）提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频 器
4、时要适当地留有余量。 根据要求，选用具有回馈功能的U/F控制变频器。,该系统选用罗克韦尔（AB）变频器，型号为PF700，功率110KW， 拖动75KW、4极电动机，其额定转速1470r/min。其转速和连接图如 下。变频器运行由PLC控制。由于电动机没有快速性要求，所以采用 U/F控制。,2.参数选择设置 数字输入端子设定： 361=8 数字端子1为正向运行控制； 362=9 数字端子2为反向运行控制； 363=15 数字端子3为第一段速切换； 364=16 数字端子4为第二段速切换。 365=17数字端子5为第三段速切换 速度设定： 101=6 Hz，第一段速； 102=50 Hz，第二段
5、速。 103=25Hz 第三段速。 81=0，最小速度为0； 82=50，最大速度为50。 140=2s，第一加速时间； 142=3.8s，第一减速时间。,制动停机参数设定： 161=2，停机/制动模式，为动态制动。 163=1，外接制动电阻。 145=1，停机动态制动。 155=1，斜坡停机。 输出端子设定： 380=4，数字输出端子1为运行指示端子。 384=1，数字输出端子2为故障指示端子。 340=1，模拟输出指示端子输出为电流。 342=2，模拟输出指示端子1为频率指示。 343=20，模拟量输出上限值为20mA。 344=0，模拟量输出下限值为0。 保护参数： 148=200A，电
6、流限定值。,3.其他参数 如果需要显示变频器的转速，对变频器进行保护，还要将电动机的相关参数预置到变频器。 4.参数优化 当将参数预置到变频器，变频器能正常工作，但工作中不是最佳状态，影响变频器的正常发挥和使用寿命，就要对变频器的个别参数进行优化。 如前述的翻车机。,2.2 变频器闭环PID控制 2.2.1 PID控制应用场合 变频器PID控制是闭环控制，被控系统和变频器要形成闭环。变频器内部要设PID控制电路。 PID控制应用场合： （1）应用于过程控制。 如恒压供水控制，恒压供气、恒温控制、恒张力控制等。 （2）应用于稳速控制。,3. PID控制组态1）设置目标量给定端子和目标量。2）设置
7、反馈量给定端子和反馈量。3）安装传感器,分析：假设设备为水泵，要求压力为0.6MPa，传感器量程为01MPa，输出电压为010V，目标信号给定为6V。反馈电压小于目标电压，升速；反馈电压大于目标电压，降速；反馈电压等于目标电压，恒速运行。,PID控制特性： PID控制是P、I、D三种控制器的简称。PID控制特性见右图；负载反映特性见下图。PID控制的实质：就是通过调整PID参数，使控制线趋近电动机的惯性线，消除振荡。 在恒压供水系统中， D参数不用。右图 为修改PI参数，使控制 特性接近负载的惯性线。,3. PID控制的三种电路结构 反馈信号取自过程量，可以稳定过程量。传感器采用模拟传感器，将
8、压力、速度等物理量转化为模拟电压或电流信号，反馈给变频器。 反馈信号取自电动机转速，可以稳定电动机转速。,U/F控制外加PID控制板 多用于PLC控制系统,过程控制电路,电动机稳速控制,张力控制,2.3.2 PID应用案例丹佛斯FC51 变频器PID应用 丹佛斯FC51系列变频器 有着非常优良的闭环控制 特性，反馈信号取自什么 量，就稳定什么量。 取自水泵的压力就组成 恒压供水，取自张力，就 组成张力控制。,参数选择：,2.3 矢量控制变频器 矢量控制是专为提高电动机的快速性和控制精度研制的。 1.自动化系统对变频器调速的要求 1）调速性有良好的调速性能，很宽的调速范围。 2）稳速性以一定的速
9、度精度在所需速度下稳定运行。 3）快速性加减速度快，在系统受到干扰时恢复的快（系统反应的快速性是自动控制的一个硬指标）。 几千千瓦轧钢电动机在不到1s内完成从正转到反转的全部过程。,2.交直流电动机转矩特性的比较 1）直流电动机T=km m Ia 2）交流电动机T=km m I2 式中 是转子电流的功率因数，只要它为常数，交流电动机的控制就和直流电动机的控制特性相同了。 因为控制 为常数，实际上就是：即控制转子（定子）电流的大小，还要控制电流的方向，即矢量控制。,3.矢量控制思路 1）由于直流电动机控制的快速性非常好，矢量控制就是用模拟直流电动机的方法对交流电动机进行控制的一种控制模式。 2）
10、直流电动机在控制中是双闭环系统，电流环稳定电动机的转矩，速度环稳定电动机的转速。矢量控制也是双闭环，电流闭环在变频器内部完成。速度环外接传感器。 3）在矢量控制时需将 电动机的参数写入变频 器，用于控制时的比较 信号。常用写入方法为 自扫描。,4.矢量控制变频器应用 分为有传感器和无传感器两种控制方式。 1）开环无传感器 利用变频器内部的电流环稳定转矩和转速，使用时和基本U/f控制一样方便。 2）闭环有传感器 使用时外接旋转编码器。在要求速度控制精度高或位置控制等场合采用。,5.采用矢量控制的参数设置 选择工作模式切换参数。将变频器切换到矢量控制模式。 进行空载自扫描，通过参数设置，扫描完成后自动结束（必须）。 矢量控制是一对一控制，一台变频器控制一台电动机。 矢量控制可从零转速进行控制，调速范围宽，在低速时也有2倍的额定转矩。精度高。适应于控制精度高、反映速度快的轧钢、造纸、起重牵引等设备中。开环控制适应于要求快速性的场合，闭环适应于位置控制或速度控制。,敬请提出建议，谢谢大家！,
