2017年秋季學期9月主題答疑變頻器應用簡介主講人：沈燕卿2017年秋季學期9月主題答疑變頻器應用簡介主講人：沈燕卿變頻調速的基本控制方式通用變頻器的功能變頻器MX440應用案例內容變頻調速的基本控制方式內容2023/8/93變頻調速的基本原理充分利用電機繞組鐵芯和繞組的截面積主要特征：Tmax為常數變頻調速光調頻行嗎？？一、變頻調速的基本控制方式2023/7/273變頻調速的基本原理充分利用電機繞組鐵芯和2023/8/94（一）、調頻與調壓協調控制的必要性異步電機的轉速n與定子供電頻率之間有以下關系：（1-29）

從上式可知，只要平滑地調節異步電機定子的供電頻率f1，同步轉速n0隨之改變，就可以平滑地調節轉速n，從而實現異步電機的無級調速，這就是變頻調速的基本原理。2023/7/274（一）、調頻與調壓協調控制的必要性異步電2023/8/95在進行電機調速時，常須考慮的一個重要因素是：

----希望保持電機中每極磁通量m為額定值不變。

如果磁通太弱，沒有充分利用電機的鐵芯，是一種浪費；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。2023/7/275在進行電機調速時，常須考慮的一個重要因素2023/8/96常值即采用恒電動勢頻率比的控制方式。

(二)、基頻以下的變頻調速控制方式

由式（1-30）可知，要保持m

不變，當頻率f1

從額定值f1N向下調節時，必須同時降低Es

，使2023/7/276常值即采用恒電動勢頻率比的控制方式。(2023/8/971.保持的嚴格恒磁通控制可見，當調速過程中Es/f1為恒值時Temax值是恒定不變的，在低頻低速下也能保持這個最大電磁轉矩，因此稱為恒轉矩調速方式。

2023/7/2771.保持的嚴格恒磁通控2023/8/98

2.保持常值的近似恒磁通控制(恒壓頻比的控制)

然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓Us≈

Eg，則得

用易于測量和控制的定子輸入相電壓Us取代電動勢Es，這就是保持的近似恒磁通控制，也稱為恒壓頻比控制或U/f控制，它是開環變頻調速系統常用的控制方式。

2023/7/2782.保持常值的近似恒磁通控制2023/8/99則最大轉矩上式表明，頻率較高時，恒壓頻比調速時異步電動機的最大轉矩與頻率無關，基本上保持不變。

2023/7/279則最大轉矩上式表明，頻率較高時，恒壓頻比2023/8/910當轉速較低時，f1比f1n下降很多，此時定、轉子總漏抗隨之下降，定子電阻Rs不能忽略，對式（1-38）稍加整理可得可見在不變時，最大轉矩Temax是隨著定子供電頻率f1的下降而減小的。2023/7/2710當轉速較低時，f1比f1n下降很多，此2023/8/911

在低頻時Us

和ES都較小，定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時，需要人為地把電壓Us抬高一些，以便近似地補償定子壓降。

帶定子壓降補償的恒壓頻比控制特性示于下圖中的b線，無補償的控制特性則為a線。低頻時適當地提高定子電壓Us，使最大電磁轉矩有所增大，實質上是對異步電機電磁轉矩的補償，可以增強電動機的帶負載能力。一般變頻器調壓調頻控制方式都有轉矩補償功能，其理論基礎就在于此。2023/7/2711在低頻時2023/8/912帶定子壓降補償的恒壓頻比控制特性2023/7/2712帶定子壓降補償的恒壓頻比控制特性2023/8/913

機械特性曲線nON0n圖1-17恒壓頻比控制時變頻調速的機械特性補償定子壓降后的特性01n12w13w03n02n11wN1w131211N1wwww>>>eT

可見，最大轉矩Temax

是隨著的1

降低而減小。

頻率很低時，Temax太小將限制電機的帶載能力，采用定子壓降補償，適當地提高電壓Us，可增強帶載能力。2023/7/2713機械特性曲線nON0n圖1-172023/8/9142023/7/27142023/8/9153.恒

Er/1

控制

如果把電壓－頻率協調控制中的電壓再進一步提高，把轉子漏抗上的壓降也抵消掉，得到恒Er/1

控制，那么，機械特性會怎樣呢？由此可寫出2023/7/27153.恒Er/1控制2023/8/916代入電磁轉矩基本關系式，得

現在，不必再作任何近似就可知道，這時的機械特性完全是一條直線。3.恒

Er/1

控制2023/7/2716代入電磁轉矩基本關系式，得現2023/8/9170s10Te

幾種電壓－頻率協調控制方式的特性比較圖不同電壓－頻率協調控制方式時的機械特性恒Er/1控制恒Eg/1控制恒Us/1控制ab

c2023/7/27170s10Te幾種電壓－頻率協調控制方2023/8/918

顯然，恒Er/1

控制的穩態性能最好，可以獲得和直流電機一樣的線性機械特性。這正是高性能交流變頻調速所要求的性能。現在的問題是，怎樣控制變頻裝置的電壓和頻率才能獲得恒定的Er/1

呢？3.恒

Er/1

控制2023/7/2718顯然，恒Er/1控制的穩2023/8/919

按照式（1-30）電動勢和磁通的關系，可以看出，當頻率恒定時，電動勢與磁通成正比。在式（1-30）中，氣隙磁通的感應電動勢Es

對應于氣隙磁通幅值m

，那么，轉子全磁通的感應電動勢Er

就應該對應于轉子全磁通幅值rm

：3.恒

Er/1

控制

由此可見，只要能夠按照轉子全磁通幅值rm=恒值進行控制，就可以獲得恒Er/1

了。這正是矢量控制系統所遵循的原則，第3.3節中將詳細討論。2023/7/2719按照式（1-302023/8/9204．幾種協調控制方式的比較

綜上所述，在正弦波供電時，按不同規律實現電壓－頻率協調控制可得不同類型的機械特性。1）恒壓頻比（Us/1=恒值）控制最容易實現，它的變頻機械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調速要求，但低速帶載能力有些差強人意，須對定子壓降實行補償。2）恒Eg/1控制是通常對恒壓頻比控制實行電壓補償的標準，可以在穩態時達到m=恒值，從而改善了低速性能。但機械特性還是非線性的，產生轉矩的能力仍受到限制。

3）恒Er/1

控制可以得到和直流他勵電機一樣的線性機械特性，按照轉子全磁通rm

恒定進行控制，即得

Er/1=恒值而且，在動態中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統的目標，當然實現起來是比較復雜的。2023/7/27204．幾種協調控制方式的比較綜2023/8/921(三)基頻以上的變頻調速方式2023/7/2721(三)基頻以上的變頻調速方式2023/8/9221近似恒功率調速方式事實上，電壓不變，升高頻率的調速方式是近似恒功率調速方式。這時由于定子端電壓Us=Usn保持不變，式（1-22）的最大轉矩表達式可改寫為由上式可知，在電壓不變的前提下，隨著角頻率1的升高，最大轉矩Temax隨之下降。

2023/7/27221近似恒功率調速方式事實上，電壓不變2023/8/923

機械特性曲線

當角頻率提高時，同步轉速隨之提高，最大轉矩減小，機械特性上移，而形狀基本不變，如圖所示。圖1-18基頻以上恒壓變頻調速的機械特性恒功率調速O<<<b1wc1wa1wN1wnc0nb0na0nN0nc1wb1wa1wN1weT2023/7/2723機械特性曲線當角頻率提高2023/8/9242嚴格恒功率控制方式

電動機輸出的機械功率為：

要實現嚴格的恒功率控制，必須使基頻以上不同頻率對應機械特性的額定功率相等，即

2023/7/27242嚴格恒功率控制方式電動機輸出的機2023/8/925可推導得到即

（1-54）

通過上述分析，可得出如下結論：（1）為了獲得嚴格的恒功率調速，在頻率由基頻上調時，應使電壓與頻率的1/2次方成正比變化，即這時過載倍數保持不變。2023/7/2725可推導得到即（1-54）通過上述分2023/8/926（2）基頻上調、電壓不變的控制方式，不能實現嚴格的恒功率調速。（3）把基頻下調和基頻上調兩種情況結合起來，可得異步電動機變頻調速的控制特性如圖1-19所示。在基頻fn以下為恒轉矩調速區，磁通和轉矩恒定，功率與頻率（轉速）成正比；在基頻以上為恒功率調速區，功率恒定，磁通和轉矩與頻率（轉速）成反比。2023/7/2726（2）基頻上調、電壓不變的控制方式，不2023/8/927

變壓變頻控制特性f1N圖3-2異步電機變壓變頻調速的控制特性

恒轉矩調速UsUsNΦmNΦm恒功率調速ΦmUsf102023/7/2727變壓變頻控制特性f1N圖3-2異步2023/8/928

最后，應該指出，以上所分析的機械特性都是在正弦波電壓供電下的情況。如果電壓源含有諧波，將使機械特性受到扭曲，并增加電機中的損耗。因此在設計變頻裝置時，應盡量減少輸出電壓中的諧波。

由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁通勢必減弱，導致轉矩的減小，但轉速升高了，可以認為輸出功率基本不變。所以基頻以上變頻調速屬于弱磁恒功率調速。2023/7/2728最后，應該指出，以上所分析2023/8/929小結電壓Us與頻率1是變頻器—異步電動機調速系統的兩個獨立的控制變量，在變頻調速時需要對這兩個控制變量進行協調控制。在基頻以下，有三種協調控制方式。采用不同的協調控制方式，得到的系統穩態性能不同，其中恒Er

/1控制的性能最好。在基頻以上，采用保持電壓不變的恒功率弱磁調速方法。返回目錄2023/7/2729小結電壓Us與頻率1是變頻器—二、通用變頻器的功能二、通用變頻器的功能第2章通用變頻器的功能本章主要內容：介紹通用變頻器的主要功能

2.1頻率控制功能2.2

U/f控制功能2.3矢量控制功能2.4

運行控制與保護功能2.5

變頻器的閉環運行2.6

變頻器的外部接線

學時：4第2章通用變頻器的功能本章主要內容：§2.1頻率控制功能本節主要內容：頻率給定極限頻率加、減速時間和曲線回避頻率多段速控制功能頻率增益與頻率偏置載波頻率的設定§2.1頻率控制功能本節主要內容：1.頻率給定操作面板上的功能鍵設置頻率功能參數碼進行預置操作面板上的電位器設定頻率外端子控制頻率模擬量開關量網絡圖2-1操作面板變頻器的輸出頻率可通過下述方式設定1.頻率給定操作面板上的功能鍵設置頻率圖2-1操作面板2.極限頻率

最高頻率fmax變頻器允許輸出的最高頻率，一般為電動機的額定頻率。基本頻率fb

又稱基準頻率或基底頻率，只有在U/f模式下才設定。它是指當輸出電壓U=UN時，f達到的值fN，一般為額定頻率。

圖2-2頻率、電壓關系設定變頻器輸出電壓和頻率的關系。2.極限頻率最高頻率fmax圖2-2頻率、電壓關系上限頻率fH允許變頻器輸出的最高頻率下限頻率fL允許變頻器輸出的最低頻率圖2-3上限和下限頻率限制變頻器的輸出頻率范圍，從而限制電動機的轉速范圍，防止由于錯誤操作造成事故。上限頻率fH圖2-3上限和下限頻率限制變頻3.加速時間和減速時間加、減速時間的定義加速時間：變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時間減速時間：變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時間。圖2-4加減速時間設定為了保證電動機正常起動而又不過流，變頻器須設定加速時間。電動機減速時間與其拖動的負載有關，有些負載對減速時間有嚴格要求，變頻器須設定減速時間。3.加速時間和減速時間加、減速時間的定義圖2-4加減速時間實際的加減速時間變頻器的實際加減速時間與工作頻率有關。一般小于等于理論設定的加減速時間。圖2-5實際加減速時間加速時間的設定加速時間設定原則：兼顧起動電流和起動時間，一般情況下負載重時加速時間長，負載輕時加速時間短加速時間設置方法：用試驗的方法，使加速時間由長而短，一般使起動過程中的電流不超過額定電流的1.1倍為宜。實際的加減速時間圖2-5實際加減速時間加速時間的設定

減速時間設定必要性：

例1：重負載制動時，制動電流大可能損壞電路，設置合適的減速時間，可減小制動電流。

例2：水泵制動時，快速停車會造成管道“空化”現象，損壞管道。減速時間的設定原則：兼顧制動電流和制動時間，保證無管道“空化”現象。多種加減速時間變頻器可設置多種不同的加減速時間。以適應不同工況下的要求。減速時間設定多種加減速時間4.加速曲線和減速曲線加速曲線（3種）線性上升方式：頻率隨時間呈正比的上升，適用于一般要求的場合。S型上升方式：先慢、中快、后慢，起動、制動平穩，適用于傳送帶、電梯等對起動有特殊要求的場合。半S型上升方式：正半S型適用于大慣性負載，反半S型適合于風機、泵類負載。圖2-6加速曲線4.加速曲線和減速曲線加速曲線（3種）圖2-6加速曲線減速曲線與加速曲線類似圖2-7S區曲線加速和減速曲線的組合根據不同的機型可分為三種情況：只能預置加、減速的方式，曲線形狀由變頻器內定，用戶不能自由設置。可為用戶提供若干種S區（如0.2S、0.5S、1S等）用戶可在一定的非線性區內設置時間的長短。減速曲線與加速曲線類似圖2-7S區曲線加速和減速曲線的組5.回避頻率回避頻率的概念變頻器跳過而不運行的頻率一般情況下可設置三個以上。圖2-8回避頻率為避免傳動系統共振，應設置回避頻率。5.回避頻率回避頻率的概念圖2-8回避頻率為避免傳動系設置回避頻率的方法設定回避頻率的上端和下端頻率：

如43Hz、39Hz，則回避39Hz～43Hz；設定回避頻率值和回避頻率的范圍：

如41Hz、2Hz，則回避39Hz～43Hz；只設定回避頻率：

回避頻率范圍由變頻器內定。圖2-8回避頻率設置回避頻率的方法圖2-8回避頻率6.多段速控制功能段速控制功能指不同時間段對應的輸出頻率不同。圖2-9工業洗衣機速度軌跡6.多段速控制功能段速控制功能圖2-9工業洗衣機速度軌段速功能的設置與執行按程序運行

利用變頻器內部的簡易PLC功能編制段速控制程序。由端子控制

設置控制端子，使之的具有段速選擇功能。圖2-10多段速控制段速功能的設置與執行圖2-10多段速控制本講學習了§2.1頻率控制功能頻率給定極限頻率加、減速時間和曲線回避頻率多段速控制功能下一講繼續學習頻率增益與頻率偏置載波頻率的設定本講學習了7.頻率增益和頻率偏置功能圖2-10頻率偏置頻率給定來自模擬控制端子輸入的信號，如：

電壓0~5V，0~10V；電流4~20mA。為了使模擬信號與頻率給定相匹配，需設置頻率增益和頻率偏置。頻率偏置當模擬控制信號為0時的頻率頻率給定值7.頻率增益和頻率偏置功能圖2-10頻率偏置頻率給定來自圖2-11頻率增益頻率增益頻率給定（標幺值）變化范圍與

模擬控制信號（標幺值）變化范圍的比率，

即f/X。圖2-11頻率增益頻率增益8.載波頻率設置應用脈寬調制技術控制逆變電路時，載波頻率（三角波頻率）可以在一定的范圍內進行調整。載波頻率對應著功率器件的開關頻率載波頻率過高會導致功率器件過熱載波頻率過低則輸出電壓畸變較大變頻器在出廠時都設置一個較佳的載波頻率，沒有必要時可以不作調整。8.載波頻率設置應用脈寬調制技術控制逆變電路時，載波頻率（三小結

重點：與頻率控制相關的功能難點：頻率增益與偏置§2.1頻率控制功能

頻率給定方式通過操作面板模擬輸入端子：頻率增益與偏置

開關輸入端子：多段速控制功能保護功能

上、下限頻率、回避頻率

加、減速時間和曲線小結重點：與頻率控制相關的功能§2.1頻率控制功能§2.2

U/f

控制功能本節主要內容：

U/f控制方式的含義

完善U/f

控制方式的措施

轉矩補償節能運行控制轉差補償本節將介紹與上述優化措施對應的控制功能。變頻器調速系統的控制方式基本方式：U/f控制高級方式：矢量控制§2.2U/f控制功能本節主要內容：變頻器調速系統的控制1.U/f

控制方式圖2-12U/f控制曲線

U/f控制方式在變頻調速過程中為了保持主磁通的恒定而使U/f=常數的控制方式這是變頻器的基本控制方式。1.U/f控制方式圖2-12U/f控制曲線U/f控2.

轉矩補償功能

轉矩補償在U/f控制方式下，利用增加輸出電壓來提高電動機轉矩的方法。

轉矩補償的原因在基頻以下調速時，須保持E1/?1恒定，即保持主磁通Φm恒定。

?1較高時，保持U1/?1恒定，即可近似地保持主磁通Φm恒定。

?1較低時，E1/?1會下降，導致輸出轉矩下降。

提高變頻器的輸出電壓即可補償轉矩不足不同工作場合對轉矩補償的要求不同2.轉矩補償功能轉矩補償轉矩補償的原因

常用的補償方法線性補償起動電壓從0提升到最大值的某一比例，

U/f

仍保持線性關系。圖2-13線性補償常用的補償方法圖2-13線性補償分段補償起動過程中分段補償，有正補償、負補償兩種。正補償：補償曲線在標準U/f曲線的上方，適用于高轉矩起動運行的場合。負補償：補償曲線在標準U/f曲線的下方，適用于低轉矩起動運行的場合。圖2-14分段補償分段補償圖2-14分段補償平方率補償補償曲線為拋物線。低頻時斜率小（U/f比值小）高頻時斜率大（U/f比值大）多用于風機和泵類負載的補償，達到節能目的圖2-14平方率補償平方率補償圖2-14平方率補償3.

節能運行控制功能節能運行控制功能變頻器將檢測到的電動機運行狀態，與變頻器中儲存的標準電動機的參數進行比較，從而自動給出最佳工作電壓的過程。變頻器預置為節能運行時，必須滿足的條件變頻器中已儲存有實際電動機的參數。變頻器節能運行時，動態性能較差，因此多用于轉矩較穩定的負載中。節能運行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。3.節能運行控制功能節能運行控制功能變頻器預置為節能運行時4.

轉差補償功能轉差補償當電動機轉速隨著負載轉矩增加(降低)而

下降(升高)時，變頻器的輸出頻率自動升高(降低)，以補償電動機轉速變化的過程。轉差的含義4.轉差補償功能轉差補償轉差的含義轉差補償的目的提高電動機的轉速控制精度。轉差補償只能用于U/f控制方式下，不能用于

矢量控制方式。轉差補償的設定范圍：一般為0～10Hz。轉差補償的目的轉差補償的設定范圍：一般為0～10Hz。小結

重點：轉矩補償、轉差補償功能難點：轉矩補償的原因§2.2

U/f

控制功能

U/f

控制方式該方式下的特殊控制功能轉矩補償功能節能運行控制功能轉差補償功能U/f=常數的控制方式小結重點：轉矩補償、轉差補償功能§2.2U/f控§2.3矢量控制功能

矢量控制是變頻器的一種高性能的控制方式，其控制原理類似于直流電動機。矢量控制的示意圖

§2.3矢量控制功能矢量控制的示意圖3.變頻器的矢量控制功能矢量控制的實現過程

首先檢測并計算三相輸出電壓和電流矢量；然后將電流矢量分解為兩個相互垂直的電流矢量：勵磁電流和轉子電流；通過運算調節器對這兩個信號分別控制，從而控制逆變電路的輸出。具有該功能的變頻器工程上稱為矢量型變頻器。3.變頻器的矢量控制功能矢量控制的實現過程小結

§2.3矢量控制功能

矢量控制的原理將定子電流人為分解為兩個相互垂直的矢量（即勵磁電流和轉子電流）；然后用他勵直流電動機的控制方式去控制交流異步電動機。采用矢量控制時應滿足的條件變頻器只能連接一臺電動機；運行前應對電動機進行自動測試，并對變頻器的進行自整定操作；所配備電動機的容量比應配備電動機的容量最多小一個等級；變頻器與電動機之間的電纜長度應不大于50m。變頻器與電動機之間接有電抗器時，應使用變頻器的自整定功能修改控制參數。小結§2.3矢量控制功能《變頻器原理與應用（第2版）》第8章

圖8-13所示為按定子磁場控制的直接轉矩控制系統的原理框圖，采用在轉速環內設置轉矩內環的方法，以抑制磁鏈變化對轉子系統的影響，因此，轉速與磁鏈子系統也是近似獨立的。圖8-13直接轉矩控制系統原理框圖直接轉矩控制《變頻器原理與應用（第2版）》第8章直接轉矩《變頻器原理與應用（第2版）》第8章8.4.2直接轉矩控制的優勢

轉矩控制是控制定子磁鏈，在本質上并不需要轉速信息；控制上對除定子電阻外的所有電動機參數變化魯棒性好；所引入的定子磁鏈觀測器能很容易地估算出同步速度信息。因而能方便地實現無速度傳感器化。這種控制也稱為無速度傳感器直接轉矩控制。

然而，這種控制要依賴于精確的電動機數學模型和對電動機參數的自動識別(ID)。《變頻器原理與應用（第2版）》第8章8.4.2直接轉矩控制§2.4

運行控制與保護功能本節主要內容：啟停和反轉控制功能

點動控制制動控制瞬時停電再起動功能過載保護功能§2.4運行控制與保護功能本節主要內容：1.啟停和反轉控制功能啟停功能利用指令控制變頻器啟動和停止。反轉功能交流異步電動機的轉向與交流電的相序有關，正轉與反轉控制只是相對而言。控制方法由操作面板上的啟停鍵及反轉鍵來控制由外端子來控制。1.啟停和反轉控制功能啟停功能2.點動控制（寸動控制）點動控制

點一下按鍵或按鈕，電動機在某一頻率下運行的控制方式。點動控制功能的設定設置點動頻率設定端子的點動控制功能2.點動控制（寸動控制）點動控制

點一下按3.制動控制制動控制功能

用于電動機運行過程中迅速停止或準確定位。制動控制功能分類回饋制動直流制動：需設置制動頻率、制動時間、制動力等。3.制動控制制動控制功能

用于電動機運行過程中迅速停止或4.瞬時停電再起動功能瞬時停電再起動功能電源瞬間停電又很快恢復供電的情況下變頻器是繼續停止輸出，還是自動重起。功能設置瞬時停電后不起動

瞬時停電后停止輸出，并發出報警信號。

電源正常后，輸入復位信號才會重新起動。瞬時停電后再起動

瞬間停電又很快恢復供電后，變頻器自動重起。4.瞬時停電再起動功能瞬時停電再起動功能圖2-15瞬時停電再起動功能圖2-15瞬時停電再起動功能5.過載保護功能保護的對象電動機變頻器對電動機的過熱保護功能電子熱繼電器，監視變頻器的輸出電流；只能接一臺電動機；應用時可以設置功能是否有效，再設置具體參數。5.過載保護功能保護的對象對電動機的過熱保護功能對變頻器自身的保護功能過流、過壓、過功率、斷電、其他故障等均可進行自動保護并發出報警信號，甚至自動跳閘斷電。變頻器在出現過載及故障時，一方面由顯示屏發出文字報警信號，一方面由接點開關輸出報警信號；當故障排除后，要由專用的復位控制指令復位，變頻器方可重新工作。對變頻器自身的保護功能小結

重點：運行控制功能及保護功能難點：直流制動和再啟動功能§2.4運行控制與保護功能運行控制點動控制：正向點動，反向點動長動控制：啟動，停止，反轉制動方式：回饋制動、直流制動保護功能瞬時停電再起動功能過載保護功能小結重點：運行控制功能及保護功能§2.4運行控制與§2.5

變頻器的閉環控制功能閉環運行：在變頻器控制的拖動系統中引入負反饋，進行反饋控制，以提高傳動精度。反饋器件：主要有脈沖編碼器(實現轉速反饋)、壓力傳感器、速度傳感器等。本節主要內容：變頻器的轉速閉環控制功能變頻器的PID控制功能§2.5變頻器的閉環控制功能閉環運行：在變頻器控制的拖動系1.變頻器的轉速閉環控制功能轉速閉環控制的優點：提高速度控制的精度。測速元件：光電編碼器（簡稱PG）圖2-16光電編碼器圖2-17轉速閉環控制系統1.變頻器的轉速閉環控制功能轉速閉環控制的優點：提高速度控制各種速度控制方案的比較表2-1控制精度比較表有PG的矢量控制方式調速范圍最大，調速精度最高。無PG的矢量控制方式調速范圍及精度適中。U/F控制方式調速精度及范圍較差，但價格較低。各種速度控制方案的比較表2-1控制精度比較表有PG的矢量2.變頻器的PID控制功能PID調節器比例(P)、積分(I)、微分(D)調節器的總稱。比例調節器：用于提高響應速度，但存在靜差。積分調節器：無靜差，但使系統響應滯后。微分調節器：補償系統的滯后特性。三者結合，取長補短就構成了PID調節器。采用PID調節器閉環控制系統變頻器的PID功能一般內置在變頻器中。PID調節器的反饋信號：來自壓力傳感器、速度傳感器、流量傳感器等的測量信號。PID的輸出信號：用來控制變頻器的速度等變量。2.變頻器的PID控制功能PID調節器采用PID調節器閉環控PID控制舉例：儲氣罐壓力閉環控制系統圖2-18壓力閉環控制系統PID控制舉例：儲氣罐壓力閉環控制系統圖2-18壓力閉小結

重點：各種速度控制方案的比較難點：PID調節器的原理§2.5變頻器的閉環控制功能變頻器的轉速閉環控制功能變頻器的PID控制功能小結重點：各種速度控制方案的比較§2.5變頻器的閉§2.6

變頻器的外部接線本節主要內容：

主電路的端子模擬量控制端子開關量控制端子通信接口§2.6變頻器的外部接線1.主電路的端子交流電源輸入端子R、S、T按變頻器應用電壓的不同，分為220V和380V兩種。單相為220V，只接R、S、T中的兩個端子。三相為380V，R、S、T分別接3相交流電。圖2-19主電路的接線1.主電路的端子交流電源輸入端子R、S、T圖2-19主逆變輸出端子U、V、W由于輸出是經過調制的高頻脈沖波，使用時應注意：變頻器的輸出端不能連接電容或電涌吸收器；變頻器與電動機之間的連線不能很長；變頻器與電動機之間不能連接開關。圖2-19主電路的接線逆變輸出端子U、V、W圖2-19主電路的接線直流電抗器和制動電阻連接端子用于外接直流電抗器和制動電阻。接地端子接地線要粗而短，接點接觸良好。必要時采用專用接地線。圖2-19主電路的接線直流電抗器和制動電阻連接端子圖2-19主電路的接線2.模擬量控制端子模擬量輸入端子信號類型：電壓輸入、電流輸入作用：輸入頻率給定量或PID調節器的反饋量。相關參數：頻率增益、頻率偏置。圖2-20模擬量控制端子2.模擬量控制端子模擬量輸入端子圖2-20模擬量控制模擬量輸出端子信號類型：電壓輸出、電流輸出作用：指示輸出頻率、輸出電流、輸出電壓等變量相關參數：由功能參數來決定所輸出的變量圖2-20模擬量控制端子模擬量輸出端子圖2-20模擬量控制端子3.開關量輸入端子開關量輸入端子的種類獨立功能控制端子：

主要有正轉、反轉、點動、運行停止、復位等端子，其功能固定。多功能控制端子：

一般有3~5個，可根據需要實現不同功能。通過功能參數預置來確定其具體功能。圖2-21開關量輸入端子3.開關量輸入端子開關量輸入端子的種類圖2-21開關量獨立功能控制端子（1）主要有:正轉（FWD)、反轉(REV)、點動(JOG)、運行停止(STOP)、復位(RST)等端子。其控制方式有兩種，開關控制和脈沖控制。圖2-22運行端子的控制方式獨立功能控制端子（1）圖2-22運行端子的控制方式獨立功能控制端子（2）緊急停止端子ES：

用于控制變頻器緊急停止。接于此端子的信號一般為保護信號或限位信號。報警復位端子RST：

故障報警后，先解除故障，再給復位端子與公共端之間加正脈沖，變頻器才可重新起動。圖2-21開關量輸入端子獨立功能控制端子（2）圖2-21開關量輸入端子多功能控制端子（1）多段速控制端子：用端子狀態的的不同組合來控制不同段速的運行。表2-2多段速控制功能多功能控制端子（1）表2-2多段速控制功能多功能控制端子（2）空轉控制端子：使變頻器停止輸出，電動機自由停車。這種停止方式稱為空轉制動或自由停車。頻率上升(UP)/下降(DOWN)控制端子：采用數字信號調節頻率，控制穩定性好，抗干擾能力強。圖2-23端子的頻率調節功能多功能控制端子（2）圖2-23端子的頻率調節功能接線注意事項有效信號的形式：

端子與CM之間閉合有效，還是斷開有效。開關類型：

端子與CM之間即可接入觸點開關，也可接入非觸點開關。圖2-21開關量輸入端子接線注意事項圖2-21開關量輸入端子4.開關量輸出端子開關量輸出端子的種類晶體管輸出繼電器輸出圖2-24開關量輸出端子開關量輸出端子的作用輸出開關信號，用于監視變頻器所處的工作狀態。由功能參數值決定所輸出的工作狀態的種類。4.開關量輸出端子開關量輸出端子的種類圖2-24開關量晶體管輸出端子：是多功能輸出端子，可用于指示運行中與否頻率到達與否圖2-25頻率到達指示圖2-26過載指示晶體管輸出端子：是多功能輸出端子，可用于圖2-25頻率到欠電壓與否頻率檢出與否等。圖2-27欠電壓指示圖2-28檢出頻率欠電壓與否圖2-27欠電壓指示圖2-28檢出頻率繼電器輸出端子：主要作為變頻器報警用。變頻器正常工作時30C與30B閉合，綠燈亮；變頻器故障跳閘時，30C斷開，30A與30B閉合，綠燈滅，紅燈亮，同時蜂鳴器報警。圖2-29報警電路繼電器輸出端子：主要作為變頻器報警用。圖2-29報警電路晶體管輸出端子注意事項晶體管輸出端子需接入外部電源。電壓等級：

一般是12V～36V之間。輸出電流：25～50mA使用時不可超出晶體管的應用極限。圖2-23開關量輸出端子晶體管輸出端子注意事項圖2-23開關量輸出端子本章小結第2章通用變頻器的功能通用變頻器的設置頻率給定的方法。與頻率有關的功能：極限頻率設定功能；加速時間、減速時間設定功能；加速曲線、減速曲線設定功能；回避頻率設置功能；段速頻率設置功能；頻率增益和頻率偏置功能；載波頻率設置功能。電機控制功能：U/f控制功能；轉矩補償功能；轉差補償功能；節能運行控制功能；電壓自動控制功能；矢量控制功能；閉環控制功能。運行控制功能：點動控制功能；制動功能；過載保護功能；瞬停再起功能。變頻器外端子的功能及接線。本章小結第2章通用變頻器的功能變頻器MX440應用案例

任務1變頻器的面板操作與運行任務2變頻器的外部運行操作任務3變頻器的外部輸入控制變頻器MX440應用案例

任務1變頻器的面板操作與運行任務1變頻器的面板操作與運行1.熟悉變頻器的面板操作方法。2.熟練變頻器的功能參數設置。3.熟練掌握變頻器的正反轉、點動、頻率調節方法。任務1變頻器的面板操作與運行1、按要求接線系統接線如圖2-1所示，檢查電路正確無誤后，合上主電源開關QS。2．參數設置（1）設定P0010＝30和P0970＝1，按下P鍵，開始復位，復位過程大約3min，這樣就可保證變頻器的參數回復到工廠默認值。（2）設置電動機參數，為了使電動機與變頻器相匹配，需要設置電動機參數。電動機參數設置見表2-2。電動機參數設定完成后，設P0010=0，變頻器當前處于準備狀態，可正常運行。1、按要求接線2．參數設置參數號出廠值設置值說明P000311設定用戶訪問級為標準級P001001快速調試P010000功率以KW表示，頻率為50HzP0304230380電動機額定電壓（V）P03053.251.05電動機額定電流（A）P03070.750.37電動機額定功率（KW）P03105050電動機額定頻率（Hz）P031101400電動機額定轉速（r/min）參數號出廠值設置值說明P000311設用戶訪問級為標準級P001000正確地進行運行命令的初始化P000407命令和數字I/OP070021由鍵盤輸入設定值（選擇命令源）P000311設用戶訪問級為標準級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P100021由鍵盤（電動電位計）輸入設定值P108000電動機運行的最低頻率(Hz)P10825050電動機運行的最高頻率(Hz)P000312設用戶訪問級為擴展級P0004010設定值通道和斜坡函數發生器P1040520設定鍵盤控制的頻率值(Hz)P1058510正向點動頻率(Hz)P1059510反向點動頻率(Hz)P1060105點動斜坡上升時間（s）P1061105點動斜坡下降時間（s）表2-2電動機參數設置表2-3面板基本操作控制參數鞏固練習1.怎樣利用變頻器操作面板對電動機進行預定時間的啟動和停止？2.怎樣設置變頻器的最大和最小運行頻率？參數號出廠值設置值說明P000311設定用戶訪問級為標準級P任務2變頻器的外部運行操作任務目的：