變頻器基本功能

變頻器基本功能煙草行業(yè)變頻器應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)班2008/10頻率設(shè)定

外接給定端1、電壓信號給定端2、電流信號給定端3、脈沖給定4、通訊給定模擬量頻率給定的調(diào)整頻率給定線

模擬量頻率給定的調(diào)整二

主給定與輔助給定輔助給定功能(1)基本概念

當變頻器有兩個或多個模擬量給定信號同時從不同的端子輸入時，其中必有一個為主給定信號，其他為輔助給定信號。

大多數(shù)變頻器的輔助給定信號都是疊加到主給定信號(相加或相減)上去的。疊加后在頻率給定線如圖13中的曲線②和曲線③所示。

多單元拖動系統(tǒng)的同步運行一在造紙、印染等機械中，整臺機器具有若干個單元，每個單元都有各自獨立的拖動系統(tǒng),如圖14所示:第１單元由電動機Ｍ１拖動，第二單元由電動機Ｍ２拖動……。通常,把第１單元稱為主令單元,后面的各單元稱為從動單元。在這種情況下，總是要求被加工物在各單元的線速度一致:顯然，如果后面的速度低于前面，將導(dǎo)致被加工物的堆積;反之，如果后面的速度高于前面，將導(dǎo)致被加工物的撕裂。因此，對于多單元拖動系統(tǒng)的要求是:·在調(diào)速時,各單元必須同時調(diào)節(jié);·各單元的運行線速度必須步調(diào)一致,即實現(xiàn)同步運行。多單元拖動系統(tǒng)的同步運行二同步信號的取出通常，各單元都有線速度的檢測裝置，如圖中的SV1和SV2所示。把SV1和SV2取出的線速度信號在數(shù)據(jù)處理器中進行比較后變換成同步信號，接至各從動單元的輔助給定輸入端，通過功能預(yù)置，使VR1端的主給定信號與VR2端的輔助給定信號相減?！そy(tǒng)調(diào)信號將各變頻器的主給定端VR1-COM都并聯(lián)起來,與統(tǒng)調(diào)給定信號相接,使各變頻器的主給定信號同時改變,實現(xiàn)了統(tǒng)調(diào)?！じ鲉卧奈⒄{(diào)當從動單元與主令單元的不一致時，數(shù)據(jù)處理器將輸出一個微調(diào)信號給從動單元，使從動單元的線速度和主令單元相等。1單元是主令單元，不需要進行微調(diào)?？刂泼睿好姘蹇刂啤⒍俗涌刂?、通訊控制控制命令

（１）基本控制信號如正轉(zhuǎn)（ＦＷＤ）、反轉(zhuǎn)（ＲＥＶ）、點動（ＪＯＧ）、復(fù)位（ＲＳＴ）等；（２）可編程控制信號多檔轉(zhuǎn)速控制，多檔升、降速時間控制，可編程序控制等。（３）外部故障信號端子控制輸出控制端（１）報警輸出端如圖中之３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ輸出端所示（虛線框①）。（２）測量輸出端如圖中之ＦＭ和ＡＭ（虛線框②）。（３）通訊接口和上位微機相接（虛線框③）。多數(shù)變頻器提供的是ＲＳ４８５接口，而上位微機的通訊口多為ＲＳ２３２Ｃ接口，中間應(yīng)加接一個“ＲＳ４８５－ＲＳ２３２Ｃ”的轉(zhuǎn)接口。（４）狀態(tài)信號輸出端主要有：“運行”信號、“頻率到達”信號、“頻率檢測”信號等（虛線框④）。狀態(tài)信號的輸出電路大多采用晶體管的集電極開路輸出方式，用于直流低壓電路中。外電路可通過光電耦合管接受其信號，可直接用發(fā)光二極管來指示各種狀態(tài)。上下限頻率上、下限頻率

(a)生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速范圍的要求

生產(chǎn)機械根據(jù)工藝過程的實際需要，常常要求對轉(zhuǎn)速范圍進行限制。以某攪拌機為例，如圖(a)所示。要求的最高轉(zhuǎn)速是600r/min，最低轉(zhuǎn)速是150r/min。(b)變頻器的上、下限頻率根據(jù)生產(chǎn)機械所要求的最高與最低轉(zhuǎn)速，以及電動機與生產(chǎn)機械之間的傳動比，可以推算出相對應(yīng)的頻率，分別稱為上限頻率(用fH表示)與下限頻率(用fL表示)。(2)上限頻率與最高頻率的關(guān)系

·上限頻率小于最高頻率

·上限頻率比最高頻率優(yōu)先這是因為，上限頻率是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求來決定的，所以具有優(yōu)先權(quán)

回避頻率任何機械在運轉(zhuǎn)過程中，都或多或少會產(chǎn)生振動。每臺機器又都有一個固有振蕩頻率，它取決于機械的結(jié)構(gòu)。如果生產(chǎn)機械運行在某一轉(zhuǎn)速下時，所引起的振動頻率和機械的固有振蕩頻率相吻合的話，則機械的振動將因發(fā)生諧振而變得十分強烈(也稱為機械共振)，并可能導(dǎo)致機械損壞的嚴重后果加、減速的時間與方式工頻起動存在的主要問題有:·起動電流大。當電動機的容量較大時，其起動電流將對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。

·對生產(chǎn)機械的沖擊很大，影響機械的使用壽命。

頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時間逐漸上升，如圖2(b)的上部所示。仍以4極電動機為例，假設(shè)在接通電源瞬間，將起動頻率降至0.5Hz，則同步轉(zhuǎn)速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度只有工頻起動時的百分之一。

·電動機的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖2(b)的下部所示。

·轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很低，故起動瞬間的沖擊電流很小。同時，可通過逐漸增大頻率以減緩起動過程，如在整個起動過程中，使同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nM間的轉(zhuǎn)差Δn限制在一定范圍內(nèi)，則起動電流也將限制在一定范圍內(nèi)，如圖2(c)所示。

另一方面，也減小了起動過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對生產(chǎn)機械的沖擊。

加減速存在的主要矛盾加速過程的主要矛盾加速過程必須解決好的主要問題是:在防止加速電流過大的前提下，盡可能地縮短加速過程由于拖動系統(tǒng)存在著慣性，頻率上升得太快了，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起加速電流的增大，甚至可能超過一定限值而導(dǎo)致變頻器跳閘減速過程的主要矛盾

和加速過程相同，在生產(chǎn)實踐中，拖動系統(tǒng)的減速過程也屬于不進行生產(chǎn)的過渡過程，故減速過程應(yīng)該越短越好。同樣，由于拖動系統(tǒng)存在著慣性的原因，頻率下降得太快了，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)差Δn增大，電動機處于發(fā)電機狀態(tài)，引起再生電流的增大和直流回路內(nèi)泵升電壓的升高，甚至可能超過一定限值而導(dǎo)致變頻器因過電流或過電壓而跳閘。所以，減速過程必須解決好的主要問題是在防止減速電流過大和直流電壓過高的前提下，盡可能地縮短減速過程。在一般情況下，直流電壓的升高是更為主要的因素。減速發(fā)電狀態(tài)加減速時間和方式加、減速時間a)加速時間的定義變頻器的輸出頻率從0Hz上升到最高頻率所需要的時間;(b)減速時間的定義·變頻器的輸出頻率從最高頻率下降到0Hz所需要的時間。加、減速方式１．升速方式（１）線性方式（２）S形方式（３）半S形方式 電動機的停機方式

在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機可以設(shè)定的停機方式有:

(a)減速停機

即按預(yù)置的減速時間和減速方式停機，如上述，在減速過程中，電動機處于再生制動狀態(tài)(b)自由制動

變頻器通過停止輸出來停機,這時,電動機的電源被切斷,拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài)。由于停機時間的長短由拖動系統(tǒng)的慣性決定,故也稱為慣性停機,如圖11(b)所示。

(c)減速加直流制動

首先按預(yù)置的減速時間減速，然后轉(zhuǎn)為直流制動，直至停機，如圖11(c)所示。

(d)在低頻狀態(tài)下短暫運行后停機,當頻率下降到接近于0時,先在低速下運行一個短時間,然后再將頻率下降為0Hz,直流制動方法：向定子繞組內(nèi)通入直流電流。直流制動的原理直流制動的預(yù)置（１）直流制動起始頻率?DB

（２）直流制動電壓ＵDB（３）直流制動時間ｔDB

能耗制動當激活能耗制動(用P1237使能)時，直流母線制動能量轉(zhuǎn)換成熱能。利用電壓可控的制動電阻(吸收電阻)將能量轉(zhuǎn)換成熱能。如果再生能量在直流母線上僅有短時間的消耗，如當傳動系統(tǒng)制動并防止用故障信息F0002(“直流母線過電壓”)切斷(脫扣)傳動系統(tǒng)時，應(yīng)當使用制動電阻。在這種情況下，當超過直流母線閾值VDC，Chopper時，用電子開關(guān)(半導(dǎo)體開關(guān))接入制動電阻。典型低壓變頻器能耗制動電阻選擇一典型低壓變頻器能耗制動電阻選擇二過流、過載（１）過電流保護──保護變頻器（２）過載保護──保護電動機（１）過電流

電流變化率大（2）過載電流變化小

小過電流原因（a）外部短路（b）內(nèi)部直通（c）磁路飽和（d）誤動作

變頻器過流自處理升速自處理

降速自處理

運行自處理

電機熱過載電子熱保護功能的預(yù)置──“電流取用比”：ＩM％＝×１００％SPWM生成原理變頻器輸出電壓的波形，都是經(jīng)過脈寬調(diào)制后的系列脈沖波。脈寬調(diào)制的基本方法是:各脈沖的上升沿和下降沿都是由正弦波和三角波的交點決定的，如圖17所示。在這里，正弦波稱為調(diào)制波，三角波稱為載波。三角波的頻率就稱為載波頻率，用fC表示uU、ｕV、ｕW是各相的相電壓波形,uUV則是U相和V相間線電壓的波形。

電壓脈沖序列的頻率必等于載波頻率。

載波頻率1、載波頻率對變頻器輸出電流的影響（1）運行頻率越高，則電壓波的占空比越大，電流高次諧波成份越小，即載波頻率越高，電流波形的平滑性越好；（2）載波頻率越高，變頻器允許輸出的電流越??；（3）載波頻率越高，布線電容的容抗越小（因為Xc=1/2πfC），由高頻脈沖引起的漏電流越大。2、載波頻率對電機的影響

載波頻率越高，電機的振動越小，運行噪