变频器功能解析

变频器功能解析(讲座)变频器功能解析—变频器的保护和显示功能ProtectionandMonitorFunctionoftheInverter摘要:本文介绍了变频器的保护和显示功能。关键词:过载过电流过电压欠电压防止跳闸瞬时停电重合闸运行数据端子功能跳闸原因Abstract:Thispaperintroducedtheprotectionandmonitorfunctionoftheinverter.Keywords:OverloadOvercurrentOvervoltageUndervoltageStallpreventionMomentarypowerlossRestartRunningdataStateofterminalsCaUseoftrip1电动机过载的保护功能1.1基础概念电动机过载的基本特征是温升超过额定温升。因此，从根本上说，对电动机进行过载保护的目的，是使电动机不因过热而烧坏。1.1.1电动机的温升曲线(1)温升曲线及其含义电动机运行时，其损耗功率(主要是铜损)必然要转换成热能，使电动机的温度升高。图1电动机的温升曲线电动机的发热过程属于热平衡的过渡过程。因此，基本规律和其他的过渡过程相同，其温升也遵循按指数曲线上升(或下降)的规律，如图1(a)中曲线①所示。其物理意义是:由于电动机在温度升高的同时，必然要向周围散热，温升越大，散热也越快。故温升不可能按线性规律上升，而是越升越慢。当电动机产生的热量和散发的热量相平衡时，温升不再增......讲座一—频率的给定与相关功能ReferenceandInterrelatedFunctionforInverter摘要:本文综述了变频器的各种频率给定功能，以及某些相关的功能，并举例说明了它们的应用。关键词:频率给定面板给定外接模拟量给定频率给定线偏置频率Abstract:Thispaperintroducedallreferenceandinterrelatedfunctionwithinverter.Andgavesomeexamplesforapplication.Keywords:FrequencycommandKeyboardfrequencycommandExternalanaloginputCurveofanalogfrequencycommand1频率给定的方式与选择1.1基础概念(1)给定方式的基本含义要调节变频器的输出频率，必须首先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，称为频率给定信号，也有称为频率指令信号或频率参考信号的。所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法,也就是提供给定信号的方式。(2)面板给定方式通过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调节频率)的方式，称为面板给定方式，面板给定又有两种情况如图1所示:(a)键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(▲键)和降键(q键)来进行给定。键盘给定属于数字量给定，精度较高。(b)电位器给定部分变频器在面板上设置了电位器，如图1(a)所示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模拟量给定，精度稍低。图1频率的面板给定方式多数变频器在面板上并无电位器，故说明书中所说的面板给定，实际就是键盘给定。变频器的面板通常可以取下，通过延长线安置在用户操作方便的地方，如图2所示。图2面板遥控给定此外,采用哪一种给定方式,须通过功能预置来事先决定。(3)外部给定方式从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定，或远控给定。主要的外部给定方式有:(a)外接模拟量给定通过外接给定端子从变频器外部输入模拟量信号(电压或电流)进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。模拟量给定信号的种类有:·电压信号以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~10V、2~10V、0~±10V、0~5V、1~5V、0~±5V等。·电流信号以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~20mA、4~20mA等。(b)外接数字量给定通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。(c)外接脉冲给定通过外接端子输入脉冲序列进行给定。(d)通讯给定由PLC或计算机通过通讯接口进行频率给定。1.2选择给定方式的一般原则(1)面板给定和外接给定优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏，而显示屏的显示功能十分齐全。例如，可显示运行过程中的各种参数，以及故障代码等。但由于受联接线长度的限制，控制面板与变频器之间的距离不能过长。(2)数字量给定与模拟量给定优先选择数字量给定。因为:(a)数字量给定时频率精度较高;(b)数字量给定通常用触点操作，非但不易损坏，且抗干扰能力强。(3)电压信号与电流信号优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等等的影响，抗干扰能力较强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。2模拟量给定的调整功能2.1基础概念(1)频率给定线的定义由模拟量进行频率给定时，变频器的给定信号X(X是给定信号的统称，既可以是电压信号UG，也可以是电流信号IG与对应的给定频率fX之间的关系曲线fX＝f(Ｘ)，称为频率给定线。(2)基本频率给定线(a)定义在给定信号X从0增大至最大值Xmax的过程中，给定频率fX线性地从0增大到最大频率fmax的频率给定线称为基本频率给定线。其起点为(X＝0，fX＝0);终点为(X＝Xmax，fX＝fmax)，如图3(a)和(b)所示。图3基本频率给定线例如，给定信号为UG＝0～10V，要求对应的输出频率为fX＝0～50Hz。则:UG＝0V与fX＝0Hz相对应;UG＝10V与fX＝50Hz相对应。(2)最大频率fmax在数字量给定(包括键盘给定、外接升速/降速给定、外接多档转速给定等)时，是变频器允许输出的最高频率;在模拟量给定时，是与最大给定信号对应的频率。(3)频率给定线的调整在生产实践中，生产机械所要求的最低频率及最高频率常常不是0Hz和额定频率，或者说，实际要求的频率给定线与基本频率给定线并不一致。所以，需要对频率给定线进行适当的调整，使之符合生产实际的需要。因为频率给定线是直线，所以，调整的着眼点便是:(a)频率给定线的起点即当给定信号为最小值时对应的频率;(b)频率给定线的终点即当给定信号为最大值时对应的频率。2.2偏置频率和频率增益设定方式(1)偏置频率部分变频器把与给定信号为0时的对应频率称为偏置频率，用fBI表示，如图4所示。偏置频率的表示方式主要有:图4偏置频率(a)频率表示即直接用频率值fBI值表示;(b)百分数表示用百分数fBI％表示:(2)频率增益当给定信号为最大值Xmax时，对应的最大给定频率fXM与变频器预置的最大输出频率fmax之比的百分数，用G％表示:式中，Ｇ％─频率增益，％;fmax─变频器预置的最大频率，Hz;fXM─虚拟的最大给定频率，Hz。在这里，变频器的最大给定频率fXM不一定与最大频率fmax相等。当Ｇ％＜100％时，变频器实际输出的最大频率就等于fXM，如图5中之曲线②所示(曲线①是基本频率给定线);当Ｇ％＞100％时，变频器实际输出的最大频率等于fmax，如图5中的曲线③所示。图5频率增益2.3坐标设定方式部分变频器的频率给定线是通过预置其起点和终点坐标来进行调整的。不同变频器的具体方法又略有差异，介绍如下:(1)直接坐标预置通过直接预置起点坐标(Xmin，fmin)与坐标(Xmax，fmax)来预置频率给定线，如图6(a)所示。如果要求频率与给定信号成反比的话，则起点为(Xmin，fmax)，坐标为(Xmax，fmin)，如图6(b)所示。图6直接预置坐标调整频率给定线(2)上、下限值预置有的变频器并不直接预置坐标点，而是通过预置给定信号或给定频率的上、下限值来间接地进行坐标预置。具体地说，又有:(a)预置给定信号的上、下限值给定信号的最大限值用Xmax表示;最小限值用Xmin表示，也可以用百分数Xmin％来表示，如图7(a)所示。图7频率给定线的起点与终点(b)预置给定频率的上、下限值即给定频率的最大值fmax和最小值fmin,如图7(b)所示。2.4频率给定线的应用举例实例1某用户要求:当模拟量给定信号为1～5V时，变频器输出频率为0～50Hz。要满足上述要求，各种变频器的处理方法大致可分为两大类:(1)变频器的给定信号范围可选对于这类变频器，可以将给定信号范围直接预置为1～5V，使:与1V对应的频率为0Hz，与5V对应的频率为50Hz，作出频率给定线如图8(a)中之曲线②所示(曲线①为基本频率线)。图8实例1示意图之一举例说明如下:(a)选用明电VT230S系列变频器，如图8(b)所示:将功能码B00-1(最大频率的简单设定)预置为1，则最高频率选择为50Hz;将功能码C12-0(FSV端子输入模式)预置为3，则端子FSV输入的给定信号范围预置为1～5Ｖ。(b)选用瓦萨CX系列变频器如图8所示。将功能码1.2(最大频率)预置为50Hz;将功能码2.3(Ｕin信号的范围)预置为1，则给定信号范围由用户设定;将功能码2.4(Ｕin信号的最小值)预置为10%，则端子Ｕin输入的给定信号的最小值为10×10％＝1V;将功能码2.5(Ｕin信号的最大值)预置为50％，则端子Ｕin输入的给定信号的最大值为10×50％＝5V。(2)变频器的给定信号范围不可选这类变频器的模拟量给定信号范围通常规定为0~10V，针对这种情况，首先应正确作出频率给定线。如图9(a)所示，由ＸG＝1V、fX＝0Hz得到频率给定线②的起点Ａ;又由ＸG＝5V、fX＝50Hz得到频率给定线②的终点Ｂ。图9中，曲线①为基本频率给定线。图9实例1示意图之二由曲线②的延长线知:与XG＝0V对应的频率是fBI＝-12.5Hz，为最高频率的-25％;与XG＝10V对应的频率是fXM＝112.5Hz，为最高频率fmax的225％。不同变频器的功能预置情况举例如下:(a)选用富士G11S系列变频器，如图9(b)所示。将功能码F01(频率设定1)预置为1，则给定信号从端子12输入，信号范围为0～＋10V;将功能码F03(最高输出频率1)预置为50Hz;将功能码F17(频率设定信号增益)预置为225％，使与5V对应的频率为50Hz;将功能码F18(频率偏置)预置为-12.5Hz，使与1V对应的频率为0Hz。(b)选用安川G7A系列变频器，如图9(c)所示。将功能码E1-04(最高输出频率)预置为50Hz;将功能码H3-01(选择频率指令端子A1的信号值)预置为0，则给定信号的范围为0～＋10V;将功能码H3-02(频率指令端子A1输入增益)预置为225％，使与5V对应的频率为50Hz;将功能码H3-03(频率指令端子A1输入偏置)预置为-25％，使与1V对应的频率为0Hz。实例2用户要求:当模拟量给定信号为(0～10)V时，变频器的输出频率为(0～30)Hz。解决方法:可将最大给定信号时的频率增益G％预置为60％，如图10中曲线②所示。图10实例2之频率给定线注意:变频器的最大频率不能小于基本频率(通常等于额定频率)，故本例中不能把最大频率预置为30Hz。3模拟量给定的正、反转控制与滤波3.1模拟量给定的正、反转功能(1)控制方式主要有两种方式:(a)由双极性给定信号控制给定信号可－可＋，正信号控制正转，负信号控制反转，如图11(a)所示。图11模拟量给定的正、反转控制(b)由单极性给定信号控制给定信号只有＋值，由给定信号中间的任意值作为正转和反转的分界点，如图11(b)所示。(2)死区的设置用模拟量给定信号进行正、反转控制时，0速控制很难稳定，在给定信号为０时，常常出现正转或反转的蠕动现象。为了防止这种蠕动现象，需要在０速附近设定一个死区ΔX，使给定信号从-ΔX到＋ΔX的区间内，输出频率为0Hz。(3)有效0的功能在给定信号为单极性的正、反转控制方式中，存在着一个特殊的问题。即，万一给定信号因电路接触不良或其他原因而丢失，则变频器的给定输入端得到的