变频调速系统的控制介绍

变频器及应用技术变频器及应用技术第4章变频调速系统的控制变频器的外接主电路电动机正反转控制电路外接控制端子的应用多单元拖动系统的同步控制变频与工频的切换控制变频器的闭环控制外部接线及说明外接能耗制动电阻直流电抗器高频噪声滤波器（铁氧体磁环）交流接触器交流电抗器（隔离变压器）断路器电源U、V、W操作面板快速切断变频器，防止变频器极其线路故障导致电源短路在变频器故障时切断电源，并防止掉电及故障后的再启动改善输入功率因素，减小高次谐波的影响，并抑制浪涌电流减小变频器产生的高频干扰信号改善功率因素，抑制尖峰电流用于大惯量负载、频繁启制动及正反转的场合变频器变频器及应用技术变频器的外接电路变频器及应用技术变频器的外接电路一、外接主电路的配置1．变频器的输入主电路a）主电路接法b）电路图变频器及应用技术变频器的外接电路2．变频器的输出主电路a）一控一b）切换主电路c）一控X变频器及应用技术变频器的外接电路3．变频器需要接入电抗器的场合交流电抗器直流电抗器（1）交流电抗器除了可以将功率因数提高至（0.75~0.85）外，还具有削弱浪涌电流和电源电压不平衡的影响。（2）配接直流电抗器，功率因数可提高至0.9以上。变频器及应用技术变频器的外接电路变频器及应用技术变频器的外接电路4．采用12脉波整流传统型：6相整流无电抗器12相整流3卷线变压器输入传统型：6相整流有直流电抗器電源電流波形例电流畸变率88％电流畸变率40％变频器及应用技术变频器的外接电路电流畸变率12％变频器及应用技术变频器的外接电路5．变频器输出端需要接入电抗器的场合a）电动机与变频器距离远b）小变频器带轻载大电动机当变频器与电动机距离较远时，传输线路中的分布电容和电感的作用变得强烈，可能会出现电动机侧电压升高，电动机振动等。在轻载大电动机配用小容量变频器的情况下，如电动机的容量为90kW，实际运行的功率只有45kW，配用的变频器的功率为55kW。因为大电动机的等效阻抗相对较小，故电流的峰值较大，可能会损坏变频器，接入输出电抗器后，可以消减输出电流的峰值，从而保护了变频器。变频器及应用技术变频器的外接电路二、主要电器的选择1．空气断路器和熔断器a）需考虑的问题b）断路器动作电流c）熔断器熔断时间断路器：ＩQN≥（1.3～1.4）ＩN熔断器：ＩFN≥（1.5～1.6）ＩN变频器及应用技术变频器的外接电路2．接触器输入侧KM1：ＩKM≥ＩN输出侧KM2：ＩKM≥1.1ＩMN变频器及应用技术变频器的外接电路3．变频器与电动机之间的导线）。电流（—）；相电线的敷设距离（—）；容许线间电压降（—）；（单位长度电线的电阻值—）（）（）（Am1Vkm/3/1000%3~2CCNILΔURLIΔURUΔU变频器及应用技术变频器的外接电路变频器及应用技术变频器的外接电路【例】按下列条件选择主电路电线：220V供电，笼型电动机7.5kW、4极、额定电流33A，电线敷设距离50m，电压降在额定电压的2%以内。选用导线）根据计算出的电阻值（）（）（线电阻值）容许电压降以内的电（降）额定电压下的容许压（3km/54.133503/4.410002V4.4%2V2201CRΔU选择电线电阻1.5Ω/km以下的电线，截面积为14mm2变频器及应用技术电动机的正、反转控制电路一、电动机的起动1．起动方式正转的基本控制方式a）不妥的起动方式b）面板控制c）外接控制变频器及应用技术电动机的正、反转控制电路2．继电器控制外接继电器控制a）变频器的接线b）继电器控制电路变频器及应用技术电动机的正、反转控制电路3．自锁控制a）正反转单独控制b）正反转选择控制功能别称：三线运转控制、自保运行变频器设置的自锁功能可以使电动机起动后“自锁”。有的变频器配置了专用的自锁端子，也有的变频器并无专用端子，可从可编程输入端子中任选一个输入端子，通过功能预置，使之具有自锁功能。变频器及应用技术电动机的正、反转控制电路富士FRN-G9S/P9S变频器中的“HLD”为专用的自锁端子。变频器及应用技术电动机的正、反转控制电路二、旋转方向的改变a）错误或不妥的方法b）正转控制c）反转控制变频器及应用技术外接控制端子的应用一、实例1．外接输入端子应用举例（1）控制框图（2）功能预置端子用途预置功能功能码功能名称数据数据码含义X1刨台步进F5.01X1端子功能9正转点动控制X2刨台步退F5.02X2端子功能10反转点动控制X3低速切削F5.03X3端子功能1多段速度端子1X4中速切削F5.04X4端子功能2多段速度端子2X5高速切削F5.05X5端子功能3多段速度端子3X6紧急停机F5.06X6端子功能6外部故障常开输入X7故障复位F5.07X7端子功能8外部复位输入F2.24多段频率120低速时运行频率F2.25多段频率240切削时运行频率F2.26多段频率360返回时运行频率变频器及应用技术外接控制端子的应用2．多挡转速控制（1）控制要点变频器及应用技术外接控制端子的应用（2）控制电路多档转速的控制a）电路图b）操作按钮c）PLC的梯形图变频器及应用技术外接控制端子的应用二、输出控制端子的应用举例1．报警输出端跳闸报警输出端子的应用变频器及应用技术外接控制端子的应用2．频率到达与频率检测（1）功能含义频率到达与频率检测a）频率到达b）频率检测变频器及应用技术外接控制端子的应用（2）应用实例粉末传输带的控制a）频率检测b）控制示意图教材P201，图4-17变频器及应用技术外接控制端子的应用变频器UF1→电动机M1→料斗变频器UF2→电动机M2→传输带控制要求：为防止物料在传输带上堆积1）传输带电动机M2的频率fX2≥30Hz→M1起动2）当M2的fX2＜25Hz→M1停止实现方式：1）UF2多功能输出端子Y2预置为“频率检测”（频率一致电平）信号，将检测频率预置为30Hz。UF2的30Hz到达→Y2—CME通→继电器KA线圈（+）UF1的FWD—COM通→M1起动2）UF2频率检测“滞后频率”（频率一致信号滞后）预置为5HzUF2的25Hz到达→Y2—CME断→继电器线圈KA（－）→UF1的FWD—COM断→M2停预置功能功能码功能名称数据码数据码含义F5.10Y2功能选择5频率一致信号F5.15频率一致电平60%50×60%=30HzF5.17频率一致信号滞后10%50×10%=5Hz变频器及应用技术外接控制端子的应用3.定时器应用实例变频器及应用技术外接控制端子的应用（1）间歇控制控制要求：每移动一个工位，当块B与接近开关相遇，传输带停止移动，并延时120s。时间到，传输带又开始移动，如此循环。预置：KA1用于控制电动机的运行，KA2用于控制变频器内部计时器的开始和复位（X1端预置为计时开始，X2端预置为计时器复位），变频器输出控制端OC1预置为计时器“时间到”的信号端，用于控制继电器KT的动作。变频器及应用技术外接控制端子的应用控制过程：（1）起动。按SB2→KM1线圈（+）→KM1主触点闭合→变频器通电按SF→KA1线圈（+）→KA1闭合，自锁→KA1“FWD-CM”闭合→电动机起动，传输带移动（2）工位到。SQ闭合→KA2线圈（+）→KA2触点断开→KA1线圈（－）→FWD-CM断开→电动机停止→KA2“X1-CM”闭合→计时器开始计时→KA2“X2-CM”断开→计时器不复位（3）计时到。OC1-CM导通→KT线圈（+）→KT闭合→KA1线圈（+）→KA1“FWD-CM”闭合→电动机起动（4）复位。挡块B退出→SQ断开→K2线圈2（－）→KA2闭合→KA1自锁→KA2“X1-CM”断开→停止计时→KA2“X2-CM”闭合→计时器复位变频器及应用技术外接控制端子的应用往复运动控制电路（2）往复运动控制变频器及应用技术外接控制端子的应用端子用途预置功能功能码功能名称数据数据码含义X1自锁控制L－63X1端子功能17三线运行控制X2开始计时L－64X2端子功能19定时器开始计时计时时间H－11定时器设定120计时2分钟X3计时结束L－65X3端子功能20定时器复位X4停机L－66X4端子功能8外部故障输入OC1定时器输出b－15OC1端子功能13定时器时间到OC2变频器状态b－16OC2端子功能0变频器运行中变频器及应用技术多单元拖动系统的同步控制一、同步控制多单元拖动系统要求：v1=v2=v3=v4=v5=……统调：所有单元同时加速，同时减速。微调：各单元可以单独调整转速。1．同步控制的概念变频器及应用技术多单元拖动系统的同步控制二、同步控制的实现1．手动微调的同步控制手动同步控制电路（继电器）a）1单元b）2单元c）3单元d）升速统调e）降速统调变频器及应用技术多单元拖动系统的同步控制2．自动微调的同步控制变频器及应用技术多单元拖动系统的同步控制自动同步控制电路a）张力架结构b）控制电路变频器及应用技术变频与工频的切换控制一、切换控制的要点1．切换控制的主电路变频器及应用技术变频与工频的切换控制1）KM2和KM3必须可靠互锁；2）电动机切换到工频时，其转速应不低于额定转速的80%。必须正确决定切换延时（时间继电器KT的延时整定）。2．切换控制要点变频器及应用技术变频与工频的切换控制3．风机的切换延时切换延时的估算a）切换主电路b）延时的估算变频器及应用技术变频与工频的切换控制二、水泵的切换控制1．水泵断电后的时间常数a）水泵示意图b）停机过程变频器及应用技术变频与工频的切换控制2．存在问题1）延时过长，工频直接起动；2）延时适宜，电动机切断电源后的电磁过渡过程尚未结束。电动机切断电源后的电磁过渡过程ａ）转子电流ｂ）电动机的状态ｃ）定子电动势的衰减曲线变频器及应用技术变频与工频的切换控制3．电源电压与定子电动势的相位关系电源电压与定子电动势的相位关系a）电源电压与定子电动势同相b）电源电压与定子电动势反相变频器及应用技术变频与工频的切换控制4．“差频同相”切换法三、工频→变频的切换时序变频器及应用技术变频与工频的切换控制工频→变频的切换时序a）切换主电路b）切换时序变频器及应用技术变频器的闭环控制一、闭环控制的目的1．空气压缩机的恒压要求变频器及应用技术变频器的闭环控制2．空气压缩机恒压控制系统图工作原理变频器及应用技术变频器的闭环控制二、PID调节的概念控制的依据：（ＸT－ＸF）控制的目标：（ＸF≈ＸT）→（ＸT－ＸF）≈０1．问题的提出控制过程存在的问题变频器及应用技术变频器的闭环控制2．比例增益环节（P）比例增益与静差的关系ΔX（操作量）1VKP（比例增益）10100100010000100000ε＝XT－XF（静差）0.10.010.0010.00010.00001变频器及应用技术变频器的闭环控制3．P调节出现的问题ａ）P调节的含义ｂ）P调节的结果变频器及应用技术变频器的闭环控制4．PI调节（1）基本含义ａ）PI调节的含义ｂ）PI调节的结果变频器及应用技术变频器的闭环控制5．PD调节ａ）PD调节的含义ｂ）PD调节的结果变频器及应用技术变频器的闭环控制6．PID调节ａ）PID调节的含义ｂ）PID调节的结果变频器及应用技术变频器的闭环控制7．PID控制的工作过程a）恒压供气系统b）PID工作过程变频器及应用技术变频器的闭环控制三、变频器目标信号与反馈信号的接入PID有效后的信号输入与加、减速时间a）键盘给定b）电位器给定c）加减速时间d）PID决定工作状态变频器及应用技术变频器的闭环控制四、闭环控制的实施1．传感器的接线图（1）使用远传压力表变频器及应用技术变频器的闭环控制（2）使用4~20mA压力传感器变频器及应用技术变频器的闭环控制2．目标值的描述与确定变频器的目标信号采用传感器量程的百分数来表示。【例】要求储气罐的空气压力保持为0.6MPa，传感器（SP）的量程为0~1MPa，输出信号为4~20mA。当SP的量程为0~1MPa时，与0.6MPa对应的百分数为60%，则对应的电流为13.6mA。目标设定值为60%。当SP的量程为0~5MPa时，与0.6MPa对应的百分数为1