变频器应用、维护与维修实用技术培训.pptx
变频器应用、维护与维修实用技术培训,一、本章基本内容：1.变频器的U/F=C控制及应用包括：控制原理、应用范围、应用案例2.变频器PID控制包括：控制原理、应用范围、应用案例3.变频器矢量控制包括：控制原理、应用范围、应用案例二、解决的问题解决变频器常用模式的几种应用组态、参数选择、应用技巧,3.1.1变频器基本U/f开环控制基本U/控制是变频器根据电动机的电磁特性采取的控制模式，即输出频率变化时，输出电压也成比例的变化，U/=C（常数）。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制基础上的。开环控制就是电动机只能调速，不能稳速。,1.基本U/f控制的由来给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为：E1=4.44K1N1f1m式中，E1定子绕组的感应电动势有效值。K1定子绕组的绕组系数，K1<1，为常数。N1定子每相绕组的匝数。为常数。f1定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率。m旋转磁场的主磁通,大小和定子空载电流成正比，为了保证电动机工作在磁通的最佳值，m也为常数。,上式整理为：E1/f1=C当忽略U，有U1/f1=C(常数),基本U/f控制在调频过程中保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。,2.基频以下变频调速1）基频以下恒磁通变频调速我国电网50Hz交流电称为基频，在050Hz范围调速时，称为基频以下调速。特点：基频以下调速时转速变化转矩不变，具有恒转矩特性。随着转速的下降，电动机输出功率下降。（P=nT,）当转速较低时，具有节能作用。启动转矩小。进行低频转矩补偿,3.基频以上变频调速,根据：P=nT,当超频工作时，n、T，P不变。所以超频工作具有恒功率特性。用途：高速设备，如高速磨床的磨头电机。调速比较大的传动设备。为了不降低变频器（电动机的输出功率）如数控车床，采用超频工作。,3.1.2应用案例（变频器在离心机中的应用）,离心机是用于水泥管的成型设备。水泥管是一个中空管型结构，在制造时先用钢筋按照电线杆的长度和直径做一个筒状笼形龙骨，放到两开的圆形模具中，然后将按比例混合好的水泥放到模具中，将模具锁紧，用天车吊装到离心机上，模具平行放置。通过离心机的摩擦轮驱动模具转动。,1.运行要求开机后先慢速运转23min，使混凝土分布到钢模内壁四周而不塌落。中速运行0.51min，防止离心过程中混凝土结构受到破坏，这是从低速到高速的一个短时过渡阶段。高速运行615min，将混凝土沿离心力方向挤向内模壁四周，达到均匀密实成型，并排除多余水分。离心运行停止后，用天车吊装到蒸汽室用高温蒸汽加温加速水泥的固化，固化到95%后开模。,2.段速图,一段速二段速三段速,3.控制电路,KT1、KT2、KT3是3只通电延时继电器。按下起动，KT1得电，1段速闭合，KT1定时时间到，接通KT2，同时断开KT1线圈，执行2段速，2段速时间到，闭合KT3，KT3同时断开KT2线圈，执行速度3。KT3延时时间到，断开供电电源，变频器停止工作。,4.变频器参数预置,结论：所选参数和变频器所选功能一一对应！,3.2变频器闭环PID控制3.2.1PID控制应用场合变频器PID控制是闭环控制，被控系统和变频器要形成闭环。变频器内部要设PID控制电路。PID控制应用场合：（1）应用于过程控制。如恒压供水控制，恒压供气、恒温控制、恒张力控制等。（2）应用于稳速控制。,1.PID控制组态1）设置目标量给定端子和目标量。2）设置反馈量给定端子和反馈量。3）安装传感器,分析：假设设备为水泵，要求压力为0.6MPa，传感器量程为01MPa，输出电压为010V，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，降速；反馈电压等于目标电压，恒速运行。,2.PID控制特性PID控制主要作用是消除震荡和提高恢复的快速性P控制器放大器，提高系统反应的快速性，减小静差。I控制器积分器，消除系统的振荡。P、I参数在现场进行调试。,3.2.2PID在恒压供水中的应用1.两种控制方式,独立PID控制,间接PID控制，由PLC、恒压供水集散控制系统等和变频器共同组成的供水系统。,4.西门子440变频器PID控制应用,信号流程图：,表4-5M440变频器恒压供水参数,5.PID应用案例丹佛斯FC51变频器PID应用丹佛斯FC51系列变频器有着非常优良的闭环控制特性，反馈信号取自什么量，就稳定什么量。取自水泵的压力就组成恒压供水，取自张力，就组成张力控制。,参数选择：,张力控制,3.2.3张力控制,3.3矢量控制变频器矢量控制是专为提高电动机的快速性和控制精度研制的。1.自动化系统对变频器调速的要求1）调速性有良好的调速性能，很宽的调速范围。2）稳速性以一定的速度精度在所需速度下稳定运行。3）快速性加减速度快，在系统受到干扰时恢复的快（系统反应的快速性是自动控制的一个硬指标）。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。,2.交直流电动机转矩特性的比较1）直流电动机T=kmmIa（转矩和电枢电流成线性关系）2）交流电动机T=kmmI2cos2式中是转子电流的功率因数，因为它和I2电流的变化趋势正好相反，是造成交流电动机快速性差的根源。,分析：在恒速运行时，cos2的影响不大（见图）。因为转速差恒定。在提速时，影响很大：,提速：,恒速运行输出转矩,提速时矢量图,提速时电动机中很大一部分I2电流变为无功电流，没有形成电磁转矩，使电动机提速慢！,解决：将cos2整成常数，类似直流电动机的调速,只要它为常数，交流电动机的控制就和直流电动机的控制特性相同了。因为控制cos2为常数，实际上就是：即控制转子电流I2的大小，还要控制电流的方向（2不变），即矢量控制。矢量控制是通过电路等效的方法，用类似直流电动机的控制方法对交流电动机进行控制。通过坐标变换，将交流电动机的磁场和直流电动机的磁场进行等效，使交流电动机得到直流电动机的控制效果。,3.矢量控制思路模拟直流电动机对交流电动机进行控制。控制中首先要将电动机的参数写到变频器，主要是电动机的动态电阻和动态电感，作为控制的比较信号，可用自扫描的方法获得。控制中要形成电流闭环和速度闭环。,4，应用方法将控制模式切换到矢量控制对使用的电动机进行自扫描，将电动机的参数写入变频器，用于控制时的比较信号。矢量控制分为有传感器和无传感器两种控制方式。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U/f控制一样方便。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等场合采用。,4.矢量控制的特点和应用起动转矩大，在起动时可以提供2倍的起动转矩。适应工作在一切起重设备中。快速性好，适应工作在提速快、速度非常稳定的场合。可以在任何场合取代基本U1/f1=C的场合。开环控制适用于对速度稳定性要求不是十分高的场合，闭环控制适应于起动转矩大、速度稳定性非常好的场合。如轧钢、造纸、传动中的精确控制等。,6.矢量控制应用（变频器在离心机中的应用）,离心机起动转矩大，在静态起动时需要电动机提供较大的起动转矩。工作中因为负载有惯性，需要电动机的速度稳定，使用矢量控制变频器比较合适。,电路连接和U/F控制相同，参数选择除了将P1300=0修改为P1300=20之外，其他参数选择相同。如果增加机械抱闸控制可设置参数为：P0731P0733=52.C，P1080=额定的f,7.矢量控制变频器的选择矢量控制变频器在原则上可以在一切应用场合取代U/f控制，但因为矢量控制成本高，在没有必要的场合无需选用。,敬请提出建议，谢谢大家！,
