变频器基本功能

1、变频器基本功能第1页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能变频器频率预置第2页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.2 极限频率极限频率包括 基本频率fb：有两种定义方法: 1)和输出最高电压对应的频率（工频50Hz）。 2）输出电压等于额定电压时的最小输出频率。绝大多数情况下，基本频率都等于电动机的额定频率。由fb确定U/f模式曲线。2.最高频率fmax：变频器允许输出的最高频率。对应最大给定信号的输出频率，大多数情况下最高频率fmax等于基本频率fb。（如有的变频器工作在80Hz， fmax=80Hz）第3

2、页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3上限频率fH和下限频率fL 电动机在有些的场合应用时，其转速应该在一定范围内，超出此范围会造成事故或损失。上限频率fH：允许变频器输出的最高频率。下限频率fL：允许变频器输出的最低频率。设置 fH、fL后变频器的输入信号与输出频率之间的关系如图 第4页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能加速时间和减速时间 变频器驱动的电动机采用低频起动，为了保证电动机正常起动而又不过流，变频器须设定加速时间。电动机减速时间与其拖动的负载有关，有些负载对减速时间有严格要求（举例：水泵），变频器

3、须设定减速时间。1加速时间和减速时间的理论定义(两种定义方法) 其一：变频器输出频率从0上升到基本频率 所需要的时间，称为加速时间；变频器输出频率从基本频率 下降至0所需要的时间，称为减速时间。第5页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能其二：变频器输出频率从0上升到最高频率fmax所需要的时间，称为加 速时间；变频器输出频率从最高频率fmax下降至0所需要的时间，称为减速时间。第6页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3加速时间设定的原则及方法 加速时间设定原则：兼顾起动电流和起动时间，一般情况下负载重时加速时间长

4、，负载轻时加速时间短。 加速时间设置方法：用试验的方法，使加速时间由长而短，一般使起动过程中的电流不超过额定电流的1.1倍为宜。有些变频器还有自动选择最佳加速时间的功能。第7页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能4减速时间设定的必要性及设置原则 重负载制动时，制动电流大可能损坏电路，设置合适的减速时间，可减小制动电流；水泵制动时，快速停车会造成管道“空化”现象，损坏管道。 减速时间的设定原则：兼顾制动电流和制动时间，保证无管道“空化”现象。 5变频器在不同的段速可设置不同的加减速时间。第8页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变

5、频器基本功能加速曲线和减速曲线1加速曲线有三种加速曲线：(1) 线性上升方式 频率随时间呈正比的上升，适用于一般要求的场合。(2) S型上升方式 先慢、中快、后慢，起动、制动平稳，适用于传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。(3) 半S型上升方式 正(下)半S型上升方式：适用于大惯性负载。反(上)半S型上升方式：适用于泵类和风机类负载。2减速曲线与加速曲线类似第9页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3组合曲线的设置根据不同的机型可分为三种情况：(1) 只能预置加、减速的方式，曲线形状由变频器内定，用户不能自由设置。(2) 用户可选择不同加、减速时间的S

6、区（如0.2S、0.5S、1S等）。(3) 用户可在一定的非线性区内设置时间的长短。第10页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.4 回避频率（跳跃频率、跳转频率） 1.回避频率的概念：变频器跳过而不运行的频率，一般情况下一个系统可设三个以上。 2设置回避频率的必要性：避免系统共振。 3设置回避频率的方法 1)设定回避频率的上端和下端频率，如43Hz、39Hz，则回避39Hz43Hz； 2)设定回避频率值和回避频率的范围，如41Hz、3Hz，则回避38Hz44Hz； 3) 只设定回避频率，回避频率范围由变频器内定。第11页，共56页，2022年，5

7、月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能应用案例：有一轴流鼓风机，原来由三相异步电动机恒速驱动，后来为了节能，由变频器调速控制。变频器在调速运行中，发现风机的声音不对，有共振现象。后停机检查，没发现安装及部件有松动现象。启动变频器，将频率控制电位器控制电压逐渐加大，观察风机的反应。当变频器的频率调到40Hz左右，风机发抖，即风机在40Hz产生了共振。利用变频器的回避频率功能，将3941Hz频率回避掉，风机工作正常。第12页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.5 段速频率设置功能1段速控制功能有些设备要求不同时间段对应的输出频率不同，即有

8、多个速度段。段速控制是通用变频器的基本功能。（举例说明，见图）。2段速功能的设置与执行段速功能的设置有两种方法： 按程序运行 是通过向变频器预置编制好的程序，让变频器按编制的程序运行。 设置和执行步骤为：设置段速频率设置段速时间设置加速时间设置减速时间设置运转方向设置段速程序运行模式（按运行键启动运行）第13页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2）由外端子控制段速运行变频器的输出转速和运行时间由外端子控制。主要问题是将三端子控制转换为分档控制，才能适应工程的应用。第14页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1

9、.6 频率增益和频率偏置功能 1频率增益 频率增益: 输出频率与输入模拟控制信号的比率，即f/X。 输入模拟控制信号指由模拟控制端子输入的信号，电压05V，010V；电流420mA。 设置频率增益功能的目的： 1）使在相同的输入信号作用下，各个变频器的输出频率不同，主要用于控制多台变频器的比例运行。 2）设置相同的频率增益，使多台电动机同速运行。第15页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2频率偏置 是指输入频率控制信号和输出频率曲线不过原点，存在初始值。分为正向偏置和反向偏置两种情况。 正向偏置：输入模拟信号为0时输出频率大于0； 反向偏置: 输入模拟

10、信号大于某一值时才有输出频率。 设置频率偏置的目的：1)配合频率增益调整多台变频器联动的比例精度；2)作为防止噪声干扰的措施。 频率增益曲线是以原点为轴转动； 频率偏置是以顶点为轴转动。 说明：频率增益和频率偏置 的叫法不统一，但表示的概念相同。第16页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.7 载波频率设置1载波频率可以在一定的范围内进行调整。115kHz 变频器在出厂时都设置一个较佳的频率，没有必要时可以不作调整。2载波频率过高和过低的危害：载波频率低，会增大谐波分量，加大电动机噪声（电动机有刺耳噪声）；载波频率高时，功率模块的功率损耗增大，输出

11、电压的变化率增大，对电动机绝缘影响较大。高频段载波频率高，开关器件工作频率会升高。辐射干扰增强。3. 载波频率的选择原则：电动机功率越大，载波频率越低；变频器输出线越长，载波频率越低；电动机噪声或振动较大时要考虑载波频率的影响。第17页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.8 U/f 控制曲线选择 U/f控制方式是指在变频调速过程中为了保持主磁通的恒定，而使U/f=常数的控制方式，这是变频器的基本控制方式。 每种变频器内均有数条U/f曲线可供选择，有些曲线由数段组成，每段U/f值有差异。 要强调的一点是如果没 有特殊需要fb要选择50Hz。第18页

12、，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.9 转矩补偿功能常用的补偿方法：1在额定电压和基本频率下线性补偿 起动电压从0提升到最大值的20%，通过步进的方法设置。第19页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2在额定电压和基本频率下分段补偿 起动过程中分段补偿，有正补偿、负补偿两种。 正补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的上方，适用于高转矩起动运行的场合。负补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的下方，适用于低转矩起动运行的场合。使用时通过预置调用。第20页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基

13、本功能3平方率补偿 补偿曲线为抛物线，低频时在标准U/f曲线的下方，高频时在标准U/f曲线的上方，多用于风机和泵类负载的补偿，达到节能运行的目的。通过步进的方法设置。第21页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能转矩补偿实例 工程实例1 某厂两台料浆泵配用90kW电机，额定电流为164A。选用富土FRN90P9S一4CE变频器，额定电流176A。在系统启动过程中频率约在12Hz时电动机堵转，随后变频器过流跳闸，启动失败数次。 检查设定参数，变频器转矩提升保持为出厂设定值0.1，转矩提升功能设定为强减转矩特性。由于该系统工艺流程影响，出口存有初始压力，致使料

14、浆泵启动力矩增大，造成电动机启动失败，故应将转矩提升码改为0.0，选择了自动转矩提升模式，电动机启动正常。第22页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能工程实例2 某厂平盘过滤机配用15kW电动机，选用富士FRN22G9S变频器控制。调试中采取增大过载值(1.5倍)的方法完成启动。试车时因转矩提升设置过高而发生过载保护动作(实际负载转矩较小)。因增大过载值使系统的保护性能下降。 后采用变频器的自动转矩提升功能，变频器在启动过程中根据负载情况自动给出提升值，顺利地完成了平盘过滤机的启动过程。说明：以上两例均为起动转矩提升设置不当引起起动失败，富士变频器具有转

15、矩自动提升功能，设置为该功能变频器可自动的根据起动情况调整输出转矩，完成起动过程。第23页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3工程实例3 案例现象： 某水泥回转窑配用电机为Y315L28、110kW，选用美国A-B公司1336s-B250HP变频器驱动。试车时，水泥回转窑启动正常，但下料后停止再启动时，频率约在10Hz左右总是因电动机堵转造成变频器过电流保护动作，最大电流高达530A。分析其原因是水泥回转窑带物料启动时因物料堆积角大，启动时造成负载偏心，增大了回转窑的启动阻转矩而启动失败。第24页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第

16、二章：变频器基本功能参数调试：调整变频器压频比Uf为37Hz时输出额定电压，启动成功（对转矩提升的概念不清，改变该参数是错误的，因为该参数提升高频段转矩，见图）。但完成启动后变频器进入恒功率运行，因电动机磁通过大导致电动机铁芯饱和发热，20Hz时电流高达380A，无功电流约占80（因电流过大发现了问题）。实际测试得出回转窑启动后的正常运行负荷只有30，为此，只要在13基频以下的低速区间设置足够的转矩提升，在其他频率段基本保持恒转矩下Uf曲线的斜率，是能够完成回转窑调速控制的（通过分析使用说明书，搞明白了转矩提升的意义）。通过反复调整转矩提升参数， 解决了回转窑启动和运行中的问题。第25页，共5

17、6页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.110 节能运行控制功能1节能运行是指变频器将检测到的电动机运行状态与变频器中储存的标准电动机的参数进行比较，从而自动给出最佳工作电压的过程。2变频器预置为节能运行时，必须满足的条件：(1) 变频器中已储存有标准电动机参数，且配用的电动机与标准电动机参数相吻合。若两者相差较大，必须根据实际电动机的参数重新预置。(2) 变频器节能运行时，动态性能较差，因此多用于转矩较稳定的负载中。(3) 节能运行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3. 节能运行的预置方法：“有”或“无”；有的还需预置搜索范围、搜索周期、搜

18、索电压增量等参数。节能运行多用于恒压供水系统，这也是风机水泵专用变频器的特有功能。第26页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.11 电压自动调整功能（AVR）电压自动调整功能是指电网电压波动时，为了保持电动机的转矩不变而自动调整变频器输出电压和频率的功能。此功能可根据需要设置为“有”或“无”。第27页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.12 转差补偿功能1转差补偿：当电动机转速随着负载转矩增加(降低)而下降(升高)时，变频器的输出频率自动升高(降低)，以补偿电动机转速变化的过程。 2转差补偿的目的：

19、提高电动机的转速控制精度。3转差补偿的设定范围一般为010Hz。第28页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能矢量控制功能变频器矢量控制功能只设置“用”或“不用”即可。设置矢量控制功能时应符合以下条件：(1) 变频器只能连接一台电动机；(2) 电动机应使用变频器厂家的原配电动机，若不是原配电动机，应先进行自整定操作（自整定操作必须在空载状态下进行）；(3) 所配备电动机的容量比应配备电动机的容量最多小一个等级；(4) 变频器与电动机之间的电缆长度应不大于50m。(5) 变频器与电动机之间接有电抗器时，应使用变频器的自整定功能改写数据。第29页，共56页，2

20、022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能工程应用案例：TD3100变频器闭环电流异常1.问题描述：爱默生TD3100变频器驱动一个电梯曳引机负载,电动机功率为7.5kW,额定电压为380V,额定电流为15.4A,额定转速为1440r/min,额定频率为50Hz。变频器在开环方式下运行正常,闭环矢量运行电流异常偏大;在接入编码器后,用户测量PG电压为6（正常值为12V），怀疑是PG编码器或者接口板故障第30页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能接线图：第31页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能

21、编码器接线第32页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.问题处理：在接入编码器后，用户测量PG电压为6V，怀疑是编码器故障引起接口板被烧。因此，首先检查接口板，检查电压和输入阻抗均正常。经事后检查，原来是用户万用表有问题，误认为接口板被烧。据用户说，电动机已经进行调谐，且变频器显示调谐结束。检查电动机铭牌输入正确，由于已经连接电梯设备，暂未重新调谐。检查F1.00(PG脉冲数)输入正确。检查PG接线正确，布线较规范，PG连接良好。用示波器观察PG脉冲，方波较好，幅值正常。再次怀疑调谐有误，卸下负载后重新调谐，变频器运行正常。第33页，共56页，2022

22、年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能变频器开环运行正常，说明变频器没有问题。闭环运行电流异常主要有两个原因:电动机调谐有误和脉冲编码器故障。检查编码器脉冲正常，重新进行电动机调谐后运行正常，说明还是用户调谐有误。在矢量控制运行时，必须先要进行电动机参数调谐，以获得被控电动机的准确参数（自动调谐也称为自学习功能）。在执行自动调谐前，必须脱开电动机与机械负载的连接，使电动机处于完全空载状态。如果不进行调谐或者调谐参数不准，就会出现一些意想不到的结果。第34页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.14 正反转控制功能1交流异步电动机的

23、转向与交流电的相序有关，正转与反转控制只是相对而言。2正反转控制方法：由操作面板上的正转键(FWD)、反转键(REV)控制；或由外端子FWD端子、REV端子与COM端子的闭合控制。第35页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.15 点动控制（寸动控制）1点动控制 点一下按键或按钮，电动机运行一下的控制方式（机床对刀、起重设备等都要有此功能）。2点动控制功能的设定 先设置点动频率，再设置点动控制端子。当点动控制端子闭合时点动功能有效。用正转和反转端子控制电动机的正反转点动运行。每次点动时电动机都在设定的频率下运行。第36页，共56页，2022年，5月

24、20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.16 制动控制1.制动电阻制动 要求变频器安装制动单元和制动电阻。2.直流制动（能耗制动）要求：直流制动和制动电阻制动 相配合，起始阶段由制动电阻制动 ，当频率下降到一定时间时给定子加直流电。变频器需要预置的参数有：制动起始频率fDB直流制动电压UDB（加在定子上的电压）。3.启动前制动：风机类负载在启动前如果反方向转动，可设置启动前制动，相定子通入短时间直流电流。第37页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能案例11：TD3100满载时报过压故障1.问题描述老系统改造项目,用TD3100-4T015

25、0E变频器驱动一台15kW、原日本产绕线式电动机。电动机参数为:15kW,380W/33A,945r/min。变频器曳引机速度为1m/s,编码器为1024PPR,外接三菱PLC进行多段速选择、开关门和其他安全控制。根据变频器参数进行设置,在非满载情况下,工作正常;当做满载测试时,电梯下行时变频器一启动就报E005（过压）故障。第38页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.问题处理查看历史故障记录,显示母线电压为直流782V,可以确认是过压导致运行异常。玑场检查制动电阻接线正确,怀疑制动电阻选择不合适。据用户反映:原先配的电阻为两个42/2kW并联（并联

26、后21/4KW）,由于现场工程师认为电阻太小,增大为8/1.2kW四个串联（32/4.8KW）。所以,改回原来的40/2kW两个并联,故障被消除。但感到电阻温度较高.故再用两个并联的8/1.2kW进行串联（4+21=25）。最后将负载加大到120%额定负载,电梯运行正常。第39页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3.案例分析本案例故障是由于制动电阻使用不当所致（阻值偏大）。对于电梯这类应用场合的负载,空载下行或者重载上行时电动机处于电动状态,没有能量回馈;而空载上行或者重载下行时处于发电状态,如图8-12所示。鉴别电动机状态的最简单方法就是观察、测量变

27、频器的直流母线电压。如发现该电压值一直向上攀升,则可以认为在此阶段电动机处于发电状态。若此时制动电阻阻值偏大,回馈能量得不到及时释放,则变频器报过压故障。第40页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能变频器制动示意图：第41页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能过载保护功能1对变频器自身的保护功能 过流、过压、过功率、断电、其他故障等均可进行自动保护，并发出报警信号，甚至自动跳闸断电。变频器在出现过载及故障时，一方面由显示屏发出文字报警信号，一方面由接点开关输出报警信号；当故障排除后，要由专用的复位控制指令复位，变频

28、器方可重新工作。2对电动机的保护功能(1) 电子热继电器 监视变频器的输出电流，只能接一台电动机。(2) 应用时：先设置功能是否有效，再设置具体参数。参数设置是动作电流与变频器额定电流的百分比，动作电流要按电动机的额定电流进行设置。第42页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.18 瞬时停电再起动功能 瞬时停电再起动功能：是指电源瞬间停电又很快恢复供电的情况下，变频器是继续停止输出，还是自动重起。可根据具体使用情况选择“瞬时停电后不起动”或“瞬时停电后再起动”。(1) 瞬时停电后不起动 瞬时停电后继续停止输出，并发出报警信号。电源正常输入复位信号才

29、会重新起动第43页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能(2) 瞬时停电后再起动 瞬间停电又很快恢复供电后，变频器自动重起。自动重起时的输出频率可根据不同的负载进行预置，大惯性负载，以原速重新起动；小惯性负载，以较低频率重新起动。(3) 瞬时停电后跟踪再起动 瞬时停电后变频器输出搜索信号，当检测到电动机的转速后，变频器以电动机的转速输出频率，使电动机同速再启动。第44页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能应用案例：有一企业，用变频器改造了一台关键设备，设备改造完后，经过调试，运行良好。有一天，在厂内一台大型电动机启动

30、时，变频器跳闸停机。因此时变频器无人看管，变频器为何跳闸也不清楚。复位后重新启动，变频器工作正常。几天后，变频器又出现跳闸，给生产造成了很大损失。因该企业初次使用变频器，以为变频器有了问题，请厂家技术员过来排除故障。 厂家技术员根据操作人员的讲述，调出了变频器的瞬时停电再起动程序，发现该程序为出厂设置：“变频器瞬时停电后不再启动”。既将该程序修改为“瞬时停电后以较低频率再启动”，以后再没有发生瞬时停电跳闸现象。第45页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.1.9 PID控制功能1PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)调节器的总称。比例调节器：指同相

31、比例放大器或反相比例放大器，其调节速度快、线性好，但存在静差。积分调节器：无静差，但反馈滞后。微分调节器：反应速度快。三者结合，取长补短就构成了PID调节器。第46页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2PID控制是闭环过程控制。变频器的PID功能一般内置在变频器中，使用时通过功能参数预置。PID的输入信号一般由压力传感器、速度传感器、流量传感器等反馈获取，PID的输出信号应接在变频器的输入模拟控制端子上。所控制的物理量由传感器的种类决定。第47页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3. PID控制需设置的物理量1

32、）变频器预置为PID运行2）预置比例运行增益P的参数值3）预置积分I的参数值4）预置微分D的参数值5）给定目标量：目标量就是需要控制的物理量（压力、流量、速度等）折算到变频器电压控制端的电压值。4.PID控制原来设置的加减速时间无效，由PID运算曲线取代第48页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能2.2 变频器的外端子 主电路的端子 1交流电源输入端子R、S、T 2逆变输出端子U、V、W 连接交流电动机，因此处输出的是与正弦交流电等效的高频脉冲调制波，使用中需注意以下几点： (1) 变频器的输出端不能连接进相电容或电涌吸收器； (2) 变频器与电动机之间的连线不能很长，因导线的分布电容会产生高频漏电流。一般3.7kW以下电动机，连线不超过50m；3.7kW以上电动机，连线不超过100m。 (3) R、S、T和U、V、W端不能错接，如果接错，变频器运行时会烧坏逆变管。第49页，共56页，2022年，5月20日，5点47分，星期二第二章：变频器基本功能3直流电抗器和制动电阻连接端子 用于外接直流电抗器和制动电阻。4接地端子 接地线要粗而