第2章变频器应用与参数选择精选PPT.ppt

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1、第第2章变频器应用与章变频器应用与参数选择参数选择第1页，此课件共28页哦l一、本章基本内容：一、本章基本内容：l1.变频器的变频器的U/F=C控制及应用控制及应用l包括：控制原理、应用范围、应用案例包括：控制原理、应用范围、应用案例l2.变频器转差频率控制变频器转差频率控制l包括：控制原理、应用范围、应用案例包括：控制原理、应用范围、应用案例l3.变频器矢量控制变频器矢量控制l包括：控制原理、应用范围、应用案例包括：控制原理、应用范围、应用案例 l二、解决的问题二、解决的问题l 解决变频器常用模式的几种应用组态、参数选择、应用技巧解决变频器常用模式的几种应用组态、参数选择、应用技巧第2页，此

2、课件共28页哦l2.1.1 变频器基本变频器基本U/f 开环控制开环控制 基本基本U/控制是变频器根据电动机的电磁特性采取的控制模式，即控制是变频器根据电动机的电磁特性采取的控制模式，即输出频率变化时，输出电压也成比例的变化，输出频率变化时，输出电压也成比例的变化，U/=C（常数）。（常数）。恒恒压频比控制是变频器控制的基础，其他控制也是建立在该控压频比控制是变频器控制的基础，其他控制也是建立在该控制基础上的。制基础上的。第3页，此课件共28页哦l1.基本基本U/f控制的由来控制的由来l给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应后，绕组

3、中便产生感应电动势电动势E1，根据电动机理论，根据电动机理论，E1的表达式为的表达式为：E1=4.44K1N1f1m l式中式中,E1定子绕组的感应电动势有效值。定子绕组的感应电动势有效值。K1定子绕组的绕组系数，定子绕组的绕组系数，K11，为常数为常数。N1定子每相绕组的匝数。定子每相绕组的匝数。为常数为常数。f1定子绕组感应电动势的频率，定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率。即电源的频率。m旋转磁场的主磁通旋转磁场的主磁通,大小和大小和 定子定子空载电流成正比空载电流成正比，为了保证电动，为了保证电动机工作在磁通的最佳值，机工作在磁通的最佳值，m也为常数。也为常数。第4页，此课件共28页

4、哦l上式整理为：上式整理为：E1/f=Cl当忽略当忽略 U，有有 U1/f1=C(常数常数)基本基本U/f控制在调频过程中保控制在调频过程中保持电动机的基本特性不变，因此持电动机的基本特性不变，因此它是一切变频器控制模式的基础。它是一切变频器控制模式的基础。第5页，此课件共28页哦l2.基频以下变频调速基频以下变频调速l1）基频以下恒磁通变频调速）基频以下恒磁通变频调速l我国电网我国电网50Hz交流电称为基频交流电称为基频，在，在050Hz范围调速时，称为基频范围调速时，称为基频以下调速。以下调速。l特点：特点：l基频以下调速时转速变化转矩不变，具有基频以下调速时转速变化转矩不变，具有恒转矩恒

5、转矩特性。特性。l随着转速的下降，电动机输出功率下降。随着转速的下降，电动机输出功率下降。l当转速较低时，具有节能当转速较低时，具有节能l作用。作用。l 启动转矩小。启动转矩小。l进行低频转矩补偿进行低频转矩补偿第6页，此课件共28页哦l2.1.2 变频器变频器U/f 应用案例应用案例l1.矿井绞车的应用矿井绞车的应用l绞车带有机械制动，在停机时进行抱闸。绞车带有机械制动，在停机时进行抱闸。第7页，此课件共28页哦l2.工况分析工况分析l1）斜井提升负载是恒转矩特性负载。重车上行时，电动机处于电动斜井提升负载是恒转矩特性负载。重车上行时，电动机处于电动 l工作状态，且工作于第一象限。工作状态，

6、且工作于第一象限。l2）在重车减速或单独运送工具或器材到井下，电动机工作在第二或在重车减速或单独运送工具或器材到井下，电动机工作在第二或l第四象限，此时电动机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制第四象限，此时电动机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制l动。动。l3）提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频l器时要适当地留有余量。器时要适当地留有余量。l根据要求，选用具有回馈功能的根据要求，选用具有回馈功能的U/F控制变频器。控制变频器。第8页，此课件共28页哦l该系统选用罗克韦尔（该系统选用罗克韦尔（AB）变频器，

7、型号为）变频器，型号为PF700，功率，功率110KW，l拖动拖动75KW、4极电动机，其额定转速极电动机，其额定转速1470r/min。其转速和连接图如。其转速和连接图如l下。变频器运行由下。变频器运行由PLC控制。由于电动机没有快速性要求，所以采用控制。由于电动机没有快速性要求，所以采用lU/F控制。控制。第9页，此课件共28页哦l2.参数选择设置参数选择设置 l数字输入端子设定：数字输入端子设定：l361=8 数字端子数字端子1为正向运行控制；为正向运行控制；l362=9 数字端子数字端子2为反向运行控制；为反向运行控制；l363=15 数字端子数字端子3为第一段速切换；为第一段速切换；

8、l364=16 数字端子数字端子4为第二段速切换。为第二段速切换。l365=17数字端子数字端子5为第三段速切换为第三段速切换l速度设定：速度设定：l101=6 Hz，第一段速；，第一段速；l102=50 Hz，第二段速。，第二段速。l103=25Hz 第三段速。第三段速。l81=0，最小速度为，最小速度为0；l82=50，最大速度为，最大速度为50。l140=2s，第一加速时间；，第一加速时间；l142=3.8s，第一减速时间。，第一减速时间。制动停机参数设定制动停机参数设定：161=2，停机，停机/制动模式，为动态制动制动模式，为动态制动。163=1，外接制动电阻。，外接制动电阻。145=

9、1，停机动态制动。，停机动态制动。155=1，斜坡停机。，斜坡停机。输出端子设定输出端子设定：380=4，数字输出端子，数字输出端子1为运行指示端子。为运行指示端子。384=1，数字输出端子，数字输出端子2为故障指示端子。为故障指示端子。340=1，模拟输出指示端子输出为电流。，模拟输出指示端子输出为电流。342=2，模拟输出指示端子，模拟输出指示端子1为频率指示。为频率指示。343=20，模拟量输出上限值为，模拟量输出上限值为20mA。344=0，模拟量输出下限值为，模拟量输出下限值为0。保护参数：保护参数：148=200A，电流限定值。，电流限定值。第10页，此课件共28页哦l3.其他参数

10、其他参数l如果需要显示变频器的转速，对变频器进行保护，还要将电如果需要显示变频器的转速，对变频器进行保护，还要将电动机的相关参数预置到变频器。动机的相关参数预置到变频器。l4.参数优化参数优化l当将参数预置到变频器，变频器能正常工作，但工作中不是最当将参数预置到变频器，变频器能正常工作，但工作中不是最佳状态，影响变频器的正常发挥和使用寿命，就要对变频器的佳状态，影响变频器的正常发挥和使用寿命，就要对变频器的个别参数进行优化。个别参数进行优化。l如前述的翻车机。如前述的翻车机。第11页，此课件共28页哦l2.2 变频器闭环变频器闭环PID控制控制l2.2.1 PID控制应用场合控制应用场合l变频

11、器器PID控制是控制是闭环控制，被控系控制，被控系统和和变频器要形成器要形成闭环。变频器内部要器内部要设PID控制控制电路。路。lPID控制应用场合：控制应用场合：l（1）应用于过程控制。）应用于过程控制。l如恒如恒压供水控制，恒供水控制，恒压供气、恒温控制、恒供气、恒温控制、恒张力控制等。力控制等。l（2）应用于用于稳速控制。速控制。第12页，此课件共28页哦l3.PID控制组态控制组态 1）设置设置目标量给定端子和目标量。目标量给定端子和目标量。2）设置设置反馈量给定端子和反馈量。反馈量给定端子和反馈量。3）安装传感器）安装传感器 分析：假设设备为水泵，要求压力为分析：假设设备为水泵，要求

12、压力为0.6MPa，传感器量程为，传感器量程为01MPa，输出电压为，输出电压为010V，目标信号给定为，目标信号给定为6V。反馈电压小于目标电压，升速；反馈电压大于目标电压，。反馈电压小于目标电压，升速；反馈电压大于目标电压，降速；反馈电压等于目标电压，恒速运行。降速；反馈电压等于目标电压，恒速运行。第13页，此课件共28页哦lPID控制特性：控制特性：lPID控制是控制是P、I、D三种控制器的简称。三种控制器的简称。PID控制特性见右图；负控制特性见右图；负载反映特性见下图。载反映特性见下图。PID控制的实质：就是通过调整控制的实质：就是通过调整PID参数，参数，使使控制线趋近电动机的惯性

13、线，控制线趋近电动机的惯性线，消除振荡。消除振荡。l在恒压供水系统中，在恒压供水系统中，lD参数不用。右图参数不用。右图l为修改为修改PI参数，使控制参数，使控制l特性接近负载的惯性线特性接近负载的惯性线。第14页，此课件共28页哦l3.PID控制的三种电路结构控制的三种电路结构l反馈信号取自反馈信号取自过程量，可以稳过程量，可以稳定过程量。传感器采用模拟传感定过程量。传感器采用模拟传感器，将压力、速度等物理量转化器，将压力、速度等物理量转化为模拟电压或电流信号，反馈给为模拟电压或电流信号，反馈给变频器。变频器。l反馈信号取自反馈信号取自电动机转速，电动机转速，可以稳定电动机转速。可以稳定电动

14、机转速。第15页，此课件共28页哦lU/F控制外加控制外加PID控制板控制板l多用于多用于PLC控制系统控制系统第16页，此课件共28页哦 过程控制电路过程控制电路 电动机稳速控制电动机稳速控制第17页，此课件共28页哦 张力控制张力控制第18页，此课件共28页哦l2.3.2 PID应用案例应用案例丹佛斯丹佛斯FC51 变频器变频器PID应用应用l丹佛斯丹佛斯FC51系列变频器系列变频器l有着非常优良的闭环控制有着非常优良的闭环控制l特性，反馈信号取自什么特性，反馈信号取自什么l量，就稳定什么量。量，就稳定什么量。l取自水泵的压力就组成取自水泵的压力就组成l恒压供水，取自张力，就恒压供水，取自

15、张力，就l组成张力控制。组成张力控制。第19页，此课件共28页哦参数选择：参数选择：第20页，此课件共28页哦第21页，此课件共28页哦l2.3 矢量控制变频器矢量控制变频器l矢量控制矢量控制是专为是专为提高电动机的快速性和控制精度研制的。提高电动机的快速性和控制精度研制的。l1.自动化系统对变频器调速的要求自动化系统对变频器调速的要求l1）调速性）调速性有良好的调速性能，很宽的调速范围。有良好的调速性能，很宽的调速范围。l2）稳速性）稳速性以一定的速度精度在所需速度下稳定运行。以一定的速度精度在所需速度下稳定运行。l3）快速性）快速性加减速度快，在系统受到干扰时恢复的快（加减速度快，在系统受

16、到干扰时恢复的快（系统系统反应的快速性是自动控制的一个硬指标）。反应的快速性是自动控制的一个硬指标）。l几千千瓦轧钢电动机在不到几千千瓦轧钢电动机在不到1s内完成从正转到反转的全部过程。内完成从正转到反转的全部过程。第22页，此课件共28页哦l2.交直流电动机转矩特性的比较交直流电动机转矩特性的比较l1）直流电动机）直流电动机l T=km m Ial2）交流）交流电动机机l T=km m I2式中式中 是是转子子电流的功率因数，只要它流的功率因数，只要它为常数，交流常数，交流电动机的控制就和直流机的控制就和直流电动机的控制特性相同了。机的控制特性相同了。因因为控制控制 为常数，常数，实际上就是

17、：即控制上就是：即控制转子（定子）子（定子）电流的大小，流的大小，还要控制要控制电流的方向，即流的方向，即矢量控制矢量控制。第23页，此课件共28页哦第24页，此课件共28页哦l3.矢量控制思路矢量控制思路l1）由于直流电动机控制的）由于直流电动机控制的快速性快速性非常好，矢量控制就是用模拟直流电动机非常好，矢量控制就是用模拟直流电动机的方法对交流电动机进行控制的一种控制模式。的方法对交流电动机进行控制的一种控制模式。l2）直流电动机在控制中是）直流电动机在控制中是双闭环系统双闭环系统，电流环稳定电动机的转矩，速度环稳定，电流环稳定电动机的转矩，速度环稳定电动机的转速。电动机的转速。矢量控制也

18、是双闭环矢量控制也是双闭环，电流闭环在变频器内部完成。速度环外接传，电流闭环在变频器内部完成。速度环外接传感器。感器。l3）在矢量控制时需将）在矢量控制时需将l电动机的参数写入变频电动机的参数写入变频l器，用于控制时的比较器，用于控制时的比较l信号。常用写入方法为信号。常用写入方法为l自扫描。自扫描。第25页，此课件共28页哦4.矢量控制变频器应用矢量控制变频器应用分为有传感器和无传感器两种控制方式。分为有传感器和无传感器两种控制方式。1）开环无传感器）开环无传感器利用变频器内部的电流环稳定转矩和转速，使用时和基本利用变频器内部的电流环稳定转矩和转速，使用时和基本U/f控制一控制一样方便。样方

19、便。2）闭环有传感器）闭环有传感器使用时外接旋转编码器。在要求速度控制精度高或位置控制使用时外接旋转编码器。在要求速度控制精度高或位置控制等场合采用。等场合采用。第26页，此课件共28页哦l5.采用矢量控制的参数设置采用矢量控制的参数设置l 选择工作模式切换参数。将变频器切换到矢量控制模式。选择工作模式切换参数。将变频器切换到矢量控制模式。l 进行空载自扫描，通过参数设置，扫描完成后自动结束（必须）。进行空载自扫描，通过参数设置，扫描完成后自动结束（必须）。l 矢量控制是一对一控制，一台变频器控制一台电动机。矢量控制是一对一控制，一台变频器控制一台电动机。l矢量控制可从零转速进行控制，调速范围宽，在低速时也有矢量控制可从零转速进行控制，调速范围宽，在低速时也有2倍的额定转矩。倍的额定转矩。精度高。适应于控制精度高、反映速度快的轧钢、造纸、起重牵引等设备中。精度高。适应于控制精度高、反映速度快的轧钢、造纸、起重牵引等设备中。开环控制适应于开环控制适应于要求快速性的场合要求快速性的场合，闭环适应于，闭环适应于位置控制或速度控制位置控制或速度控制。第27页，此课件共28页哦敬请提出建议，敬请提出建议，谢谢大家！谢谢大家！第28页，此课件共28页哦