变频器第二章《变频器基本功能》课件

变频器应用、维护与维修1第二章：变频器基本功能2.1通用变频器基本功能介绍2.1.1频率控制功能设置或改变变频器的运行频率，有四种频率控制方式：1．由操作面板上的功能键控制频率2．通过功能参数码预置频率3．由操作面板上的功能电位器控制频率4．由外端子控制频率模拟量控制端子控制（模拟电压、模拟电流）接点控制端子控制（频率上升、下降端子）数字量控制选择何种设置方法由变频器的功能参数值决定。5.由上位机通过数据线控制第二章：变频器基本功能6.变频器频率控制框图应用哪个量控制频率，要通过功能预置。第二章：变频器基本功能3.上限频率fH和下限频率fL电动机在有些场合应用时，其转速应该限制在一定的范围内，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右图。第二章：变频器基本功能2.1.3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，变频器必须设定加速时间。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（见右图）。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（见下图）。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，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。第二章：变频器基本功能2.1.4加速曲线和减速曲线1．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型上升方式正半S型上升方式（图①）：适用于大惯性负载。反半S型上升方式（图②）：适用于泵类和风机类负载。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39～41Hz频率回避掉，风机工作正常。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）。第二章：变频器基本功能2．段速功能的设置与执行段速功能的设置有两种方法：⑴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。主要问题是将控制端子转换为分档控制，才能适应工程的应用。第二章：变频器基本功能2.1.6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。输入模拟控制信号是指由模拟控制端子输入的电压（0~5V，0~10V）或电流（4~20mA）控制信号。

设置频率增益的目的是控制多台电动机按比例运行或同速运行。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。第二章：变频器基本功能2.1.7载波频率设置1．载波频率范围为1~15kHz，可以在一定的范围内进行调整。★变频器在出厂时都设置了一个较佳的频率，没有必要时不要调整。2．载波频率过高和过低的危害★载波频率过低，会增大谐波分量，加大电动机噪声（电动机有刺耳噪声）；★载波频率过高，功率模块的功率损耗增大，输出电压的变化率增大，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；★变频器到电动机的导线越长，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。第二章：变频器基本功能2.1.8U/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。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。要强调的是：如果没有特殊需要fb要选择50Hz。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。第二章：变频器基本功能3．平方率补偿补偿曲线为抛物线，是根据风机和泵类的负载特性设置的。因此多用于风机和泵类负载的补偿，达到节能运行的目的。使用时通过步进的方法设置。第二章：变频器基本功能检查设定参数，变频器转矩提升保持为出厂设定值0.1，0.1是转矩提升功能设置为强减转矩特性。由于该系统工艺流程影响，出口存有初始压力，致使料浆泵启动力矩增大，造成电动机启动失败。该变频器具有转矩自动提升功能，它根据变频器的实际输出转矩，自动提升补偿，故将转矩提升码改为0.0，选择了自动转矩提升模式，电动机正常启动。第二章：变频器基本功能

工程实例2

案例现象：某水泥回转窑配用电机为Y315L2—8、110kW，选用美国A-B公司1336s-B250HP变频器驱动。试车时，水泥回转窑起动正常，但下料后停止再起动时，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（电流有误）。分析其原因是水泥回转窑带物料起动时因物料堆积角大，起动时造成负载偏心，增大了回转窑的起动阻转矩使起动失败。第二章：变频器基本功能参数调试：调整变频器压频比U／f为37Hz时输出额定电压，起动成功。但完成起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）。（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）第二章：变频器基本功能2.1.10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6Ⅴ（正常值为12V），怀疑是PG编码器或者接口板故障。第二章：变频器基本功能接线图：第二章：变频器基本功能编码器接线第二章：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。第二章：变频器基本功能2.1.11正反转控制功能1．交流异步电动机的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。第二章：变频器基本功能2.1.12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．变频点动和工频点动的区别工频点动是点动频率为50Hz（没办法），而变频点动的点动频率是可设的。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。第二章：变频器基本功能2.1.13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流。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）。第二章：变频器基本功能3.起动前制动：风机类负载在起动前如果反方向转动，可设置起动前制动，将定子通入短时间直流电流使其制动。案例1.石家庄某企业采用变频器驱动并联引风机，发现最后起动的风机有断轴现象。其原因为先起风机造成后起风机风叶反向，通电时转轴受剪切力而剪断。第二章：变频器基本功能案例2.TD3100满载时报过压故障1.问题描述老系统改造项目,用TD3100-4T0150E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,380V/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。现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42Ω/2kW并联（并联后21Ω/4KW）,由于现场工程师认为电阻太小,增大为8Ω/1.2kW四个（32Ω/4.8KW）。所以,改回原来的40Ω/2kW两个并联,故障被消除。由于现场工程师将制动电阻的阻值增大，造成制动能力不足，使满载时过压。第二章：变频器基本功能电阻改回以后，发现电阻温度较高，不能长期频繁应用，故再用两个并联的8Ω/1.2kW进行串联（4+21=25Ω）。最后将负载加大120%额定负载,电梯运行正常。现场工程师因为发现电阻发热严重，才修改了电阻阻值，但工作没有做彻底，没有进行满载实验就交工，故出现了上述问题。第二章：变频器基本功能2.1.14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。第二章：变频器基本功能2.1.15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。电源正常后，输入复位信号才会重新起动第二章：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。第二章：变频器基本功能(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，使电动机同速再起动。这是重起较好的一种方法。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起动时，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。复位后重新起动，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起动”，以后再没有发生瞬时停电跳闸现象。第二章：变频器基本功能2.1.16PID控制功能1．PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)调节器的总称。比例调节器：线性比例放大器，放大倍数越大，调节灵敏度越高。比例调节器其调节速度快、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。第二章：变频器基本功能PID三条曲线比较第二章：变频器基本功能2．PID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。第二章：变频器基本功能3.PID控制需设置的物理量1）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。第二章：变频器基本功能2.2变频器的外端子2.2.1主电路的端子1．交流电源输入端子R、S、T2．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。第二章：变频器基本功能3．直流电抗器和制动电阻连接端子P1、P+、DB、N-用于外接直流电抗器和制动电阻。电抗器不用P1、P+短路；制动电阻不用P+、DB开路。4．接地端子G接地线要粗而短，接点接触良好。必要时采用专用接地线。接地端子作用：1）触电保护2）电场屏蔽防干扰第二章：变频器基本功能2.2.2输入控制端子1．模拟量输入端子:由电位器控制或接PID反馈信号或接其它检测反馈信号。2．接点输入端子:包括独立功能控制端子和多功能控制端子●独立功能控制端子：主要有正转、反转、点动、运行停止、复位等端子，其功能固定。其控制方式有两种，开关控制和脉冲控制。

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