變頻器功能解析(講座)-資料下載頁

　　

【正文】 ，變頻器的輸出頻率即為起動頻率fS，如圖8(a)所示。圖8 起動頻率設置一個死區XS%，在給定信號XXS%的范圍內，變頻器的輸出頻率為0Hz。 當給定信號X=XS%時，變頻器直接輸出與XS%對應的頻率，如圖8(b)所示。 (2) 暫停加速功能(a) 功能含義電動機起動后，先在較低頻率fDR下運行一個短時間，然后再繼續加速的功能。在下列情況下，應考慮預置暫停加速功能：對于慣性較大的負載，起動后先在較低頻率下持續一個短時間tDR，然后再加速；齒輪箱的齒輪之間總是存在間隙的，起動時容易發生齒間的撞擊，如在較低頻率下持續一個短時間tDR，可以減緩齒間的撞擊；起重機械在起吊重物前，吊鉤的鋼絲繩通常是處于松弛狀態的，預置了暫停加速功能后，可首先使鋼絲繩拉緊后再上升。有些機械在環境溫度較低的情況下，潤滑油容易凝固，故要求先在低速下運行一個短時間，使潤滑油稀釋后再加速。對于附有機械制動裝置的電磁制動電動機，在磁抱閘松開過程中，為了減小閘皮和閘輥之間的磨擦，要求先在低頻下運行，待磁抱閘完全松開后再升速，等等。 (b) 設置暫停加速的方式設置暫停加速的方式主要有兩種:變頻器輸出頻率從0Hz開始上升至暫停頻率fDR，停留tDR后再加速，如圖9(a)所示。圖9 低頻持續時間變頻器直接輸出起動頻率fS后暫停加速，停留tDR后再加速，如圖9(b)所示。 起動前直流制動功能(1) 功能含義　 起動前先在電動機的定子繞組內通入直流電流，以保證電動機在零速的狀態下開始起動。如果電動機在起動前，拖動系統的轉速不為0(nm=0)的話，而變頻器的輸出頻率(從而同步轉速n0)從0Hz開始上升，則在起動瞬間，電動機或處于強烈的再生制動狀態(起動前為正轉時)，或處于反接制動狀態(起動前為反轉時)，如圖10(a)所示，容易引起電動機的過電流。例如:拖動系統以自由制動的方式停機，在尚未停住前又重新起動。風機在停機狀態下，葉片由于自然通風而自行轉動(通常是反轉)。 (2) 功能設置選擇功能即選擇是否需要起動前的直流制動功能。制動量即應向定子繞組施加多大的直流電壓UDB。直流制動時間即進行直流制動(施加直流電壓)的時間tDB。如圖10(b)所示。圖10 起動前的直流制動3 變頻調速的停機功能 基礎概念(1)電動機的停機方式在變頻調速系統中，電動機可以設定的停機方式有:(a) 減速停機 即按預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，如圖11(a)所示。圖11 變頻器的停機功能 (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, 拖動系統處于自由制動狀態。由于停機時間的長短由拖動系統的慣性決定, 故也稱為慣性停機, 如圖11(b)所示。 (c) 減速加直流制動 首先按預置的減速時間減速，然后轉為直流制動，直至停機，如圖11(c)所示。 (d) 在低頻狀態下短暫運行后停機, 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, 如圖11(d)所示。在下列情況下, 應考慮預置暫停減速功能: 慣性大的負載從高速直接減速至0Hz時，有可能因停不住而出現滑行的現象。如先在低速段運行，然后從低速降為0Hz，可消除滑行現象。 對于需要準確行車的場合，如卷揚機，為準確停車，即在低速短時運行即爬行后，再減至0Hz，即可達到準確停車的目的。 對于附有機械制動裝置的電磁制動電動機, 在磁抱閘抱緊前先在低速段作短時運行, 可減少磁抱閘的磨損, 等等。(2) 設置暫停減速的方式和暫停加速相同，需要預置的參數有:(a) 暫停減速的頻率fDD。(b) 停留時間tDD，如圖11(d)所示。 變頻器的直流制動功能(1) 基礎概念(a) 采取直流制動的必要性有的負載要求能夠迅速停機，但減速時間太短將引起電動機實際轉速的下降跟不上頻率的下降，產生較大的泵升電壓，使直流回路的電壓超過允許值。采用直流制動，能增大制動轉矩、縮短停機時間，且不產生泵升電壓。有的負載由于慣性較大，常常停不住，停機后有“爬行”現象，可能造成十分危險的后果。采用直流制動, 可以實現快速停機, 并消除爬行現象。 (b) 方法和原理 直流制動就是向定子繞組內通入直流電流, 使異步電動機處于能耗制動狀態。如圖12(a), 由于定子繞組內通入的是直流電流，故定子磁場的轉速為0。這時, 轉子繞組切割磁力線后產生的電磁轉矩與轉子的旋轉方向相反, 是制動轉矩。因為轉子繞組切割磁力線的速度較大，故所產生的制動轉矩比較強烈, 從而可縮短停機時間。此外, 停止后, 定子的直流磁場對轉子鐵心還有一定的“吸住”作用, 以克服機械的“爬行”。 (2) 功能設置 采用直流制動時，需預置以下功能:(a) 直流制動的起始頻率fDB 在大多數情況下, 直流制動都是和再生制動配合使用的。即:首先用再生制動方式將電動機的轉速降至較低轉速，然后再轉換成直流制動, 使電動機迅速停住。其轉換時對應的頻率即為直流制動的起始頻率fDB, 如圖12(b)所示。圖12 直流制動原理和預置 預置起始頻率fDB的主要依據是負載對制動時間的要求，要求制動時間越短，則起始頻率fDB應越高。 (b) 直流制動強度 即在定子繞組上施加直流電壓UDB或直流電流IDB的大小，它決定了直流制動的強度。如圖12(b)所示。預置直流制動電壓UDB(或制動電流IDB)的主要依據是負載慣性的大小，慣性越大者，UDB也應越大。 (3) 直流制動時間tDB 即施加直流制動的時間長短。預置直流制動時間tDB的主要依據是負載是否有“爬行”現象，以及對克服“爬行”的要求，要求越高者，tDB應適當長一些。4 變頻器的預勵磁和零伺服功能 基礎概念(1) 電磁制動電動機及其控制特點對于要求停機位置十分準確的場合，常常采用帶有機械制動功能的電磁制動電動機。(a) 電磁制動電動機簡介　 以YEJ系列電磁制動電動機為例，其基本電路如圖13所示。圖13 電磁制動電動機 當接觸器KM斷開、電動機Ｍ未運行時，制動電磁鐵的線圈YB處于失電狀態，制動器的抱閘為抱緊狀態。 當接觸器ＫＭ接通時，YB經ＫＭ的輔助接點而得電，所得電壓是經半波整流的相電壓(DC99Ｖ)。這時，制動器的抱閘松開，電動機起動。 圖13中，二極管VD1用于進行半波整流。 VD2用于當外加電壓過０時，為線圈YB提供一個續流通路。壓敏電阻RVRV2用于當ＫＭ斷開時，防止線圈YB因反電動勢過大而擊穿。 (b) 電磁制動電動機的控制特點 由于磁抱閘從通電到完全松開，以及從斷電到完全抱緊，都需要時間(～)，并且有一個逐漸松開和逐漸抱緊的過程。在逐漸松開和逐漸抱緊的過程中，希望在抱閘和閘輥之間，盡量減少滑動磨擦。最好是在電動機停住的狀態下抱緊，在抱閘完全松開后起動。 (2) 起重機械的溜鉤問題 起重機械由于重物本身具有重力加速度，當重物從空中的停止狀態轉為上升或下降的運動狀態時，如果使制動電磁鐵YB先通電，等抱閘松開后再接通電動機，則在抱閘逐漸松開，而電動機尚未通電的過程中，重物必將下滑，形成“溜鉤”。如果使電動機和制動電磁鐵YB同時通電，則當抱閘尚未完全松開的過程中，電動機將處于過載狀態。 同樣，當重物從上升或下降的運動狀態轉為停止狀態時，如果使電動機和制動電磁鐵YB同時斷電，則因為抱閘從斷電到完全抱緊，需要時間，在抱閘尚未完全抱緊的過程中，重物也必將下滑，形成“溜鉤”。如果令制動電磁鐵YB在電動機斷電之前，提前斷電，待電動機斷電時，抱閘已經抱緊了。在制動電磁鐵YB逐漸抱緊的過程中，電動機也必將處于過載狀態。 功能設置 在“有反饋矢量控制”方式下，當變頻器的運行信號有效，但頻率給定信號為0Hz時, 可以使變頻器向電動機提供足夠的勵磁電流，產生足夠大的零速轉矩，以防止重物“溜鉤”。 (1) 預勵磁功能 當電動機從停住狀態轉為運行狀態時，預先向電動機繞組內輸入足夠大的勵磁電流，使電動機產生足夠強的零速轉矩的功能。 (2) 零伺服功能 當電動機從運行狀態轉為停住狀態時，變頻器在運行指令有效的情況下，在頻率給定信號為０時，變頻器使電動機保持足夠強的零速轉矩的功能。5 某些變頻器的特殊功能(1) 加、減速的銜接功能 生產實踐中，有時會遇到這樣的情況:在拖動系統正在加速的過程中，又得到減速或停機的指令。這時，就出現了加速過程和減速過程的銜接問題。 變頻器對于在加速過程尚未結束的情況下，得到停機指令時減速方式的處理如圖14所示。圖14 加減速的銜接功能 圖14(a)是運行指令，圖14(b)是加、減速曲線。曲線①是在運行指令時間較長情況下的Ｓ形加速曲線。曲線②和曲線③是在加速過程尚未完成，而運行指令已經結束時的減速曲線。用戶可根據生產機械的具體情況進行選擇。 (2) 加、減速時間的最小極限功能 某些生產機械，出于特殊的需要，要求加、減速時間越短越好。對此，有的變頻器設置了加、減速時間的最小極限功能。其基本含義是:(a) 最快加速方式 在加速過程中，使加速電流保持在變頻器允許的極限狀態(IA≯150%IN，IA是加速電流，IN是變頻器的額定電流)下，從而使加速過程最小化。(b) 最快減速方式 在減速過程中，使直流回路的電壓保持在變頻器允許的極限狀態(UD≯95%UDH, UD是減速過程中的直流電壓，UDH是直流電壓的上限值)下, 從而使減速過程最小化。(c) 最優加速方式在加速過程中，使加速電流保持在變頻器額定電流的120%(IA≯120%IN)，使加速過程最優化。(d) 最優減速方式 在減速過程中，使直流回路的電壓保持在上限值的93%(UD≯93%UDH)，使減速過程最優化。(3) 異常停機功能 當生產機械發生緊急情況時，將發出緊急停機信號。對此，有的變頻器設置了專門用于處理異常情況的功能。在異常停機期間，其操作信號都將無效。參考文獻(略)作者簡介張燕賓(1937) 男 高級工程師 退休前在宜昌市自動化研究所工作，曾任自動化研究所副所長、宜昌市科委駐深圳聯絡處主任。 宜昌市自動化學會理事長、湖北省自動化學會常務理事。著作: SPWM變頻調速應用技術(編著，機械工業出版社1997年12月初版。 2002年４月第二版)。 變頻調速應用實踐(主編，機械工業出版社2001年1月出版)。 變頻器應用基礎(副主編，機械工業出版社2003年1月出版)。講座四—變頻器的外接端子及其控制功TheControlFunctionandOuterTerminalsoftheInverter摘　　要: 本文介紹了變頻器用于遠程控制的輸入和輸出端子的功能預置，并舉例說明幾種主要功能的使用方法。關 鍵 詞: 輸入控制端子輸出控制端子基本控制端可編程控制端報警輸出端模擬量輸出端開關量輸出端升速/降速功能多檔速功能頻率到達功能。Abstract:Thispaperintroducedthefunctionoftheinputterminalsandoutputterminalsforremotecontrol.Andintroducedthesomemethodinusewithexample.Keywords:InputcontrolterminalsOutputcontrolterminalsBasiccontrol terminalsProgrammablecontrolterminalsAlarmsignaloutputterminalsAnalogoutputterminalsSwitchingoutputterminalsUP/DOWNfunctionMultispeedfunctionFrequencyarrivedfunction.1 變頻器的控制功能 基礎概念 變頻器運行的控制信號也叫操作指令，如起動、停止、正轉、反轉、點動、復位等。和頻率給定方式類似, 變頻器操作指令的輸入方式也有: (1) 鍵盤操作即通過面板上的鍵盤輸入操作指令。大多數變頻器的面板都可以取下, 安置到操作方便的地方, 面板和變頻器之間用延長線相聯接, 從而實現了距離較遠的控制, 如圖1所示。圖1 面板操作(2) 外接輸入控制操作指令通過外接輸入端子從外部輸入開關信號... ...講座五—變頻器的系統控制功能 TheSystemControlFunctionoftheInverters摘　　要: 本文介紹了變頻器中的程序控制功能和PID調節功能。并對PID調節的基本原理進行了深入淺出的講解。關 鍵 詞: 程序控制程序步單循環自動調節控制目標信號反饋信號比例增益比例帶積分時間微分時間Abstract:Thispaperintroducedtheinverter39。sprogrammedcontrolandPIDcontrolfunc