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1、第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.1 变频器PID应用 变频器PID应用主要应用在过程控制中，如恒压供水控制、恒压供气控制、恒温控制等。变频器控制什么量，就由传感器将什么量转化为电信号，这个电信号和给定信号在变频器内进行比较，比较的差值控制变频器的输出频率，来控制电动机的转速，使变频器的控制量保持恒定。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 4. PID控制目标量选择控制目标量选择 1）反馈信号和给定信号量纲相同）反馈信号和给定信号量纲相同 如给定信号为如给定信号为010V,反馈信号也为反馈信号也为010V，则给定信，则给定信号和反馈信号相同。号和反馈信号相同。 如压力表
2、量程为如压力表量程为1MP，给定压力为，给定压力为0.6MP，则反馈信号，则反馈信号为为6V，给定信号也为，给定信号也为6V。 2）反馈信号和给定信号量纲不同）反馈信号和给定信号量纲不同 如给定信号为如给定信号为010V,反馈信号为反馈信号为420mA，则给定信，则给定信号和反馈信号以总量程的号和反馈信号以总量程的%比计算。比计算。 如本例中压力表量程为如本例中压力表量程为1MP，给定压力为，给定压力为0.6MP，反馈，反馈信号为总反馈信号的信号为总反馈信号的60%，则给定信号也为总给定信号，则给定信号也为总给定信号的的60%，即，即6V。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3）反馈
3、信号和给定信号量纲不同，反馈信号和变频器设）反馈信号和给定信号量纲不同，反馈信号和变频器设置起点不同置起点不同 如反馈信号为如反馈信号为420mA，变频器反馈端子为，变频器反馈端子为020mA，反馈信号的反馈信号的4mA起始电流对变频器来说应算为有效电流。起始电流对变频器来说应算为有效电流。计算时将反馈信号计算时将反馈信号420mA当做当做020mA看待。看待。 如西门子变频器，反馈端子为如西门子变频器，反馈端子为020mA，反馈信号为，反馈信号为420mA，压力表量程为，压力表量程为1MP，给定压力为，给定压力为0.6MP， 则反馈电流为则反馈电流为4+（20-4）x60%=13.6mA，折
4、算到，折算到反馈端子为反馈端子为13.6/20mA=68%，则给定电压为，则给定电压为10V的的 68%，即，即6.8V。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.3 西门子西门子440变频器变频器PID应用应用 3.3.1 变频器的访问级变频器的访问级P0004=2时变频器的访问级时变频器的访问级P0004=0，无参数过滤，无参数过滤功能，可以直接访问参数。功能，可以直接访问参数。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.3.2 PID控制参数设置控制参数设置 如同其它变频器一样，要想完成某项具体的控制如同其它变频器一样，要想完成某项具体的控制工作，必须要修改一些相应的参数。
5、怎样才能把工作，必须要修改一些相应的参数。怎样才能把相关的参数找出来，进行修改预置，同样是一件相关的参数找出来，进行修改预置，同样是一件细致的工作。一些简单的控制，需要修改的参数细致的工作。一些简单的控制，需要修改的参数较少，通过参数访问级和参数表就能解决。一些较少，通过参数访问级和参数表就能解决。一些复杂应用，就要借助变频器的功能框图和参数数复杂应用，就要借助变频器的功能框图和参数数表中的提示，在读懂功能框图的前提下，进行参表中的提示，在读懂功能框图的前提下，进行参数设置。数设置。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 1.PID控制在恒压供水中的应用框图控制在恒压供水中的应用框图第三
6、章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 在上图中，在上图中，PID切换还没有确定。查手册，切换还没有确定。查手册，P2200为为PID切换参数，切换参数，P2200=1，变频器自动为，变频器自动为PID控制，控制，也可以设置为外端子控制。也可以设置为外端子控制。P2200=722.1，数字端子，数字端子2有效，当该端子闭合，变频器有效，当该端子闭合，变频器PID控制。控制。 数字端子数字端子2在参数表中并没有在参数表中并没有PID切换功能，是通过将代切换功能，是通过将代表数字端子表数字端子2的功能代码的功能代码P0702设置为设置为P0702=99，99为将该端子的功能为将该端子的功能“参数
7、化参数化”，该端子参数化后可以，该端子参数化后可以命名新的功能。命名新的功能。 P2200=722.1，就是将数字端子，就是将数字端子2命命名为新的功能名为新的功能“PID切换切换”。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2.电路连接 选用选用010V压力传感压力传感器，反馈信号接于模拟器，反馈信号接于模拟输入端子输入端子AIN2的的10、11之间，设定信号用之间，设定信号用4.7k电位器，接于模拟电位器，接于模拟输入端子输入端子AIN1的的1、3、4之间，要把之间，要把2、4、11端子连接一起（模拟输端子连接一起（模拟输入公共端）。入公共端）。 数字输入端子数字输入端子DINI为为运
8、行控制，运行控制，DIN2为为PID切换。切换。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.参数选择参数选择 为访问为访问PI调节器参数，先设过滤参数：调节器参数，先设过滤参数：P0003=2(访问访问标准和扩展级标准和扩展级)，P0004=22(选择选择PI调节器控制参数调节器控制参数群群)， P2200=1,变频器变频器PID控制控制(也可以用一个多功能输入端也可以用一个多功能输入端子来控制子来控制PID切换，如设切换，如设P0702=99，P2200=722.1，DIN2端子控制切换，在变频器停止端子控制切换，在变频器停止时，可进行时，可进行PID控制和控制和U/f控制切换控制切换
9、)； P2253=755.0，选择，选择“模拟输入端子模拟输入端子1”为给定控制信为给定控制信号源；号源； P2264=755.1，选择，选择“模拟输入端子模拟输入端子2”为反馈控制信为反馈控制信号源；号源； P值：值：P2280设为设为0.3 1.5； I值：值：P2285设为设为0.03 0.15s； D值：值：P2274，先保持默认值；，先保持默认值； 其他参数参考说明书精细调整其他参数参考说明书精细调整第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 变频器PID控制应设置的几个关键参数： 1.PID控制切换参数，该参数是使变频器进入PID控制的，一般变频器都是设置一个外端子进行切换，也有
10、的变频器直接设置为PID控制。 2.反馈输入端子设置参数，该参数确定反馈输入端子，反馈信号的类型。 3.目标信号给定，该参数确定目标信号由什么给定，是直接由面板设置还是由外端子设置。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.3变频器在回转窑上的应用变频器在回转窑上的应用 回转窑广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。回转窑广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑由筒体，支承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑窑由筒体，支承装
11、置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头头, 复合碎石机，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。复合碎石机，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。回转窑的回转部分如右图所示。回转窑的窑体与水平呈一定回转窑的回转部分如右图所示。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，并有控制窑体上下窜动的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，并有控制窑体上下窜动的挡轮装置。回转窑的转动由电动机通过齿轮减速箱，减速的挡轮装置。回转窑的转动由电动机通过齿轮减速箱，减速箱的输出齿轮和回转窑的回转齿条啮合，拖动回转窑转动箱的输出齿轮和回转窑的回转齿条啮合，拖动回转窑转动。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用
12、3.3.1.回转窑负载分析回转窑负载分析 1.起动力矩分析起动力矩分析 启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑体起动并不断加速启动时回转窑内的物料处于正下方，在窑体起动并不断加速的过程中，整个窑体要克服摩擦力、窑体变形产生的阻力以的过程中，整个窑体要克服摩擦力、窑体变形产生的阻力以及窑内的物料堆积角产生的阻力。当窑体克服所有阻力开始及窑内的物料堆积角产生的阻力。当窑体克服所有阻力开始转动时，堆积物料的偏转角也随着变化，当物料偏转角达到转动时，堆积物料的偏转角也随着变化，当物料偏转角达到90度时，此时物料所引起的附加转矩最大，变频器的输出电度时，此时物料所引起的附加转矩最大，变频器的输出电流也最大
13、，达到正常工作电流的流也最大，达到正常工作电流的3-4倍。此时变频器的输出倍。此时变频器的输出频率上升到频率上升到10-13Hz。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2.运行力矩分析运行力矩分析 回转窑起动过程回转窑起动过程，既是一个加速过程，也是克服设备巨大，既是一个加速过程，也是克服设备巨大惯性的过程。一旦变频器克服了这种大惯性负载而起动起惯性的过程。一旦变频器克服了这种大惯性负载而起动起来，维持正常运转时，所需的驱动转矩及功率减小。来，维持正常运转时，所需的驱动转矩及功率减小。 回转窑在正常工作时回转窑在正常工作时，因为物料运行的不规则冲击和窑体，因为物料运行的不规则冲击和窑体
14、受热变形弯曲引起的附加力矩，回转窑为冲击负载。受热变形弯曲引起的附加力矩，回转窑为冲击负载。 根据回转窑的这种负载特点，选择变频器及电动机的功根据回转窑的这种负载特点，选择变频器及电动机的功率就比较复杂，功率选择过大，起动没问题，但正常运转率就比较复杂，功率选择过大，起动没问题，但正常运转时出现大马拉小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率时出现大马拉小车现象，能耗大，一次性投资加大；功率选择小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正常起选择小些适合于正常运行，效率高投资小，但不能正常起动。动。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.3.2. 变频器选择原则 根据上述回转窑负载特性的分
15、析，变频器在选型和容量选择上有其特殊性。 1）变频器在起动时负载很大，是正常工作时的几倍，因此，变频器的容量选择要有充分的裕量，否则变频器将不能正常启动。 2）变频器是在起动时的低速区（1013Hz）电流最大，因此变频器在选型时要选择起动过载能力大、具有低频转矩补偿的变频器。 3）提高电动机的上限转速，加大减速装置的传动比，以提高起动时的低频转矩。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.3.3 应用实例应用实例 1.工作现状工作现状 有一回转窑改造项目，原来选用有一回转窑改造项目，原来选用55KW电动机调速驱动，电动机调速驱动，因回转窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重因回转
16、窑烧结温度较高，热膨胀系数较大，窑体变形严重,使起动及工作电流增大使起动及工作电流增大,电动机经常堵转不能正常运转。电动机经常堵转不能正常运转。 2.改造分析改造分析 改造时考虑到原电动机的功率不足，同时考虑到改造时考虑到原电动机的功率不足，同时考虑到55KW、4极电动机转速为极电动机转速为1460r/min，而回转窑正常运行时电，而回转窑正常运行时电动机的转速只有动机的转速只有800r/min左右，电动机的散热效果差。左右，电动机的散热效果差。根据以上情况，将电动机改为根据以上情况，将电动机改为6极、极、90kW，该电动机额，该电动机额定转速定转速960r/min，当运转在，当运转在800r
17、/min时，变频器的时，变频器的输出频率为输出频率为40Hz左右，电动机发热量下降。左右，电动机发热量下降。 选择惠丰选择惠丰HF-G7-90T3型通用变频器，该变频器功率为型通用变频器，该变频器功率为90kW，额定电流，额定电流180A。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.系统调试系统调试 1）变频器选择）变频器选择HF-G7-90T3，起动正常（起动正常（？），但在运行中频繁），但在运行中频繁跳跳“OC”过流，使生产不能正常过流，使生产不能正常进行。查其原因，发现由于负载惯进行。查其原因，发现由于负载惯量大，物料在窑中滚动时不断形成量大，物料在窑中滚动时不断形成附加转矩，使变
18、频器产生瞬间过流。附加转矩，使变频器产生瞬间过流。瞬时峰值电流达瞬时峰值电流达340A。而。而HF-G7-90T3变频器的过载极限电流变频器的过载极限电流为为270A，小于其负载峰值电流，小于其负载峰值电流，故不能正常工作。故不能正常工作。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2）根据这一现场情况，经反复论证计算，最后）根据这一现场情况，经反复论证计算，最后变频器选择为变频器选择为HF-G9-160T3型，该变频器额定型，该变频器额定功率功率160kW，额定电流，额定电流320A。过载能力为。过载能力为1.5-1.8倍，过载极限电流为倍，过载极限电流为480-570A。 该变频器足可以
19、克服负载瞬时波动产生的峰值电该变频器足可以克服负载瞬时波动产生的峰值电流，回转窑运行正常，不再跳流，回转窑运行正常，不再跳“OC”过流。过流。 3）变频器在正常停机的情况下，启动困难，）变频器在正常停机的情况下，启动困难，借借助辅助设备才有可能起动助辅助设备才有可能起动。 分析其情况，判断为分析其情况，判断为起动转矩不足，修改变频器的转矩补偿曲线，变起动转矩不足，修改变频器的转矩补偿曲线，变频器启动正常。频器启动正常。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 总结总结： 1）变频器的容量是以瞬时冲击电流为依据，变频器只有）变频器的容量是以瞬时冲击电流为依据，变频器只有满足了负载的瞬时冲击电
20、流要求，才能不跳闸。该例中瞬满足了负载的瞬时冲击电流要求，才能不跳闸。该例中瞬时峰值电流为时峰值电流为340A，所选变频器的额定电流为，所选变频器的额定电流为320A（略小于峰值电流，见下图）。（略小于峰值电流，见下图）。 2）电动机的容量根据负载的平均功率选取，只要负载的）电动机的容量根据负载的平均功率选取，只要负载的瞬时电流达不到堵转电流，电动机的容量就不必增加。瞬时电流达不到堵转电流，电动机的容量就不必增加。 3）考虑低速电动机的发热问题，尽量使电动机工作在高）考虑低速电动机的发热问题，尽量使电动机工作在高转速区。转速区。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.4 变频器在张力
21、控制设备上的应用变频器在张力控制设备上的应用 生产线一般由多个驱动环节组成，每个驱动环节有一台或多台电动机。因为生产线工作时的连续性，要求众多的驱动环节在运行时的速度或同速、或按比例运行、或根据现场情况随机调整。在采用变频器控制时，为各个驱动环节的调速控制提供了方便。变频器根据速度传感器的取样信号，可方便的进行速度控制。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.4.1.检测传感装置 1. 张力控制传感装置 卷取机械是带材和线材生产不可缺少的设备，如塑料带的卷取，造纸厂纸张的卷取，冶金厂的薄板卷取、带铜卷取等。在卷取过程中，为了使产品合格，要给卷材上加一定的张力，张力的大小关系到产品的质
22、量。 同时，卷取工序与前道工序之间有着密切的联系，如与前道工序速度要同步、稳定、调速精度要高等。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用（1）用变频器转矩电流控制张力图为以转矩电流作为控制信号的张力控制系统示意图。如图所示，用滚筒2移动加工物，在滚筒1上施加与旋转方向相反的转矩，使两组滚筒间的加工物具有张力，该张力与滚筒1电动机的制动转矩大小成比例。因此，变频器2可以选用通用变频器调速；而变频器1则必须选用具有转矩控制功能的矢量控制变频器。图中所用传感器为电流传感器，它将电动机的定子电流（定子电流和电动机的转矩成正比）转化为420mA的控制信号，加在变频器的反馈输入端，控制变频器输出转矩的
23、稳定，达到控制带材张力稳定的目的。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 （2）采用调节辊控制张力 图为调节辊装置的示意图。调节辊利用弹簧、气压、重锤等在一定方向上施加一定大小的力，不管其位置是否变动始终使加工物保持一定的张力。使用调节辊时，张力与变频器的控制没有直接关系，其大小为F的一半。调节辊的张力控制功能只限于在其容许的行程以内。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 （3）张力检测器控制张力 对于高精度张力控制或用调节辊控制在控制失调时对产品质量影响很大的场合，可采用张力检测器的反馈控制。张力检测器有差动变压器式和测力传感器式等类别。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程
24、应用 3.4.2 张力控制在拉丝机上的应用 1. 拉丝原理 拉丝机是金属线材制造的一种重要设备。设备的种类很多，常见的有水箱式拉丝机、直进式拉丝机、滑轮式拉丝机、倒立式拉丝机等。拉丝机主要应用在对铜、铝、铁、合金等金属线缆材料的加工，将直径较大的金属材料拉制成直径较细的金属丝。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2. 三肯SAMCO-vm05变频器在拉丝机上的应用 （1）卷绕原理第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用（2）卷绕变频器的内部控制功能框图 由拉丝机给出的频率控制信号fx1，加到卷绕变频器的频率控制端，这个频率控制信号通过变频器内部的比例增益电路处理，与“卷绕曲线预测
25、”信号叠加，生成X+信号，与张力架位置补正信号叠加，生成fx2输出频率控制信号，控制变频器逆变电路频率输出。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 （3）控制电路第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 该电路控制特色该电路控制特色： 1）将第一台变频器其中一个多功能输出指示端子）将第一台变频器其中一个多功能输出指示端子AOUT1设置为频率输出指示端子，作为第二台变频器的设置为频率输出指示端子，作为第二台变频器的速度同速信号速度同速信号,加在第二台变频器的频率控制端加在第二台变频器的频率控制端URF2。 2）为了运行同步，将第一台变频器的输出指示端子）为了运行同步，将第一台变频器的输
26、出指示端子DO1设为运行中，作为第二台变频器的运行开关信号。设为运行中，作为第二台变频器的运行开关信号。 3）为了方便穿线作业，设置了）为了方便穿线作业，设置了JOG点动端子；停车时，点动端子；停车时，为了防止卷绕变频器重量较大的满盘线轴因惯性引起的断为了防止卷绕变频器重量较大的满盘线轴因惯性引起的断线，采取制动电阻线，采取制动电阻+直流制动的方法，使电动机马上停止。直流制动的方法，使电动机马上停止。 4）以摆动张力传感器的输出电压信号作为反馈信号进行）以摆动张力传感器的输出电压信号作为反馈信号进行内部可变内部可变PID补正控制，以三垦变频器独特卷绕曲线进行补正控制，以三垦变频器独特卷绕曲线进
27、行速度预测图形运转，实现恒线速度收卷，满足工艺要求。速度预测图形运转，实现恒线速度收卷，满足工艺要求。 第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.5 变频器在降速设备上的应用变频器在降速设备上的应用 在变频传动中，因为电动机是恒转矩在变频传动中，因为电动机是恒转矩负载，如果电动机的转速很低，输出功率负载，如果电动机的转速很低，输出功率不足不足(电动机的输出功率为电动机的输出功率为P=nT)。为了。为了充分发挥变频器和电动机的功率，在负载充分发挥变频器和电动机的功率，在负载转速很低时，要通过降速机构改变电动机转速很低时，要通过降速机构改变电动机和负载的速度比，达到功率匹配的目的。和负载的
28、速度比，达到功率匹配的目的。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用3.5.1 机械传动系统机械传动系统机械传动系统的组成由电动机、传动机构和负载组成。最简单的传动系统：电动机、连轴器和负载，电动机输出转矩TM ，它与负载的阻转矩TL 大小相等，方向相反，即 TM =TL当电动机以转速n运行时，输出功率为 电动机的机械特性 ，必须与负载的机械特性相匹配，整个传动系统才能正常工作。9550MnTP 第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用3.5.2常见传动机构常见传动机构1.传动比图示4种传动机构中，电动机和负载通过减速装置传动，电动机轴和减速输出轴的转速比称为传动比，TM nM 为电动
29、机轴输出转矩和转速； TL nL为负载轴输入转矩和转速mmmmm()LLLnnnnT nT nTTLL， ，因为： 功率守恒有： 第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用2.齿轮传动机构中各量之间的关系传动比：输入轴转速n1与输出轴转速n2之比,用表示，即：由传动比的定义式可知，1，为升速传动；1为降速传动；1，为直接传动。121221TTZZnn第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用3.5.3 传动方案选择实例传动方案选择实例例：已知变频调速系统，其负载为恒转矩负载，阻转矩为88Nm，调速范围为0335r/min，由4极电动机驱动，负载最大功率消耗为Pmax=3.5kW。请选择驱动
30、方案。解：电动机联轴器直接驱动负载 条件： TM TL 取TM=100 Nm 88Nm ，所需电动机功率为：P= （kW）因此，选择的变频器的功率也应为15 kW。15955010014509550MnT9550MnTP （功率公式）第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用2. 采用一级齿轮降速传动降速齿轮传动的传动比： = 4.3 取整数4，电动机的输出转矩 TM= （Nm）所需电动机的功率为： 取P=3.7（kW）变频器的功率也应为3.7（kW）。当负载的转速为0335r/min，电动机为01340r/min. 结论：变频器调速遇到转速和输出功率的矛盾时，结论：变频器调速遇到转速和输出
31、功率的矛盾时，就要考虑具有一定传动比的降速或升速装置。就要考虑具有一定传动比的降速或升速装置。 3351450maxNnn22488LT)kW( 3 . 395502214509550MnTP第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用结论：结论：1.电动机是一个恒转矩电器，转速低，输出功率低，电动机是一个恒转矩电器，转速低，输出功率低， 转速高，输出功率高（转速高，输出功率高（ ）。）。2.当变频器采用变频调速时，为了充分利用变频器和电动机当变频器采用变频调速时，为了充分利用变频器和电动机的输出功率，电动机尽量工作在高速区。为了满足负载低的输出功率，电动机尽量工作在高速区。为了满足负载低速时
32、的转矩要求，可采用降速装置。降速比速时的转矩要求，可采用降速装置。降速比根据电动机根据电动机的额定转速和负载的最高转速确定。的额定转速和负载的最高转速确定。9550MnTP 第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 例例2：已知负载功率为：已知负载功率为7KW，转速在，转速在450900r/min之间可调，要求恒功率调速，请选择电动机和变频器功率。之间可调，要求恒功率调速，请选择电动机和变频器功率。 解：解： 1）按低速选择）按低速选择 当负载输出当负载输出450r/min时，电动机输出时，电动机输出额定转速额定转速1450r/min，传动比为，传动比为 =1450/450=3.2 电动机
33、和变频器可选择功率为电动机和变频器可选择功率为7kW。当负载输出。当负载输出900r/min时，电动机输出转速为时，电动机输出转速为2900r/min (100Hz)，超频工作。，超频工作。 2）按高速选择）按高速选择 当负载输出当负载输出900r/min时，电动机输出时，电动机输出额定转速额定转速1450r/min，传动比为，传动比为 =1450/900=1.6 当负载输出当负载输出450r/min时，电动机输出转矩为额定转矩时，电动机输出转矩为额定转矩的的1.6倍，即应选用倍，即应选用1.67=11.2kW的电动机和变频的电动机和变频器。器。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3
34、.6 变频器同速控制变频器同速控制 变频器的速度控制有操作面板（或操作面板上的电位器）、外接模拟控制端子和外接升降速数字端子三种控制方法。操作面板不适应变频器的联动控制。 3.6.1 开环同速控制 开环同速是“准同步”运行，在多台变频器同速运行时不需要反馈环节，在要求不高的系统中多被采用。实现开环同步方法可以采用共电位控制、升降速端子控制和电流信号控制等。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 1）共电位控制 共电位控制框图如图所示，3台变频器的电压模拟调速端子上所加的是同一调速电压，3台变频器的“频率增益”和“频率偏置”功能参数要进行统一设置。通过同一电位器控制3台变频器同速运行。第三
35、章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2）升降速端子控制 升降速端子控制框图如图所示，图中升速端子由同一继电器控制，降速端子也由同一继电器控制，由这两个继电器分别控制变频器的升速和降速。每个变频器的升降速端子上分别并联上一个点动开关SB，分别用它们进行每个变频器的速度微调。因为升降速端子是数字控制，工作稳定没有干扰。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3）电流信号控制 电流信号控制是应用变频器的IRF电流调速端子（420mA），进行串联控制，以得到同速运行，如图所示。它的优点是构成简单，可以有较长的连接距离，抗干扰能力比较强。缺点是需要一个电流源，且每台设备都需要有微调控制，操作
36、比较麻烦。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 4）利用变频器的频率输出指示端子做同步信号 由第一台变频器的模拟输出指示端子作为第二台变频器的同步信号，使两台变频器同步运行。 该同速控制不能准确同步。因FMA是二次信号，它输出的精度、与输出频率的比率存在一定的误差，也容易引进干扰。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用2闭环同速控制闭环同速控制用于控制精度要求比较高的场合。在有上位机存在的系统中，同速控制可以有不同的构成形式。一种为将各变频器的反馈信号输入到上位机，由上位机作总闭环控制计算，由上位机分别给出控制变频器运行的信号，如图所示。此闭环控制方式计算速度快，控制电路简单，但
37、由于采用电压及电流反馈形式，传输距离有所限制，其分布范围不能很大。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 另一种控制方法是采用单机就地自闭环的方法，上位机输出相同给定信号，如图所示。此闭环控制方式的优点是动态响应快，分布距离可以较远。复杂的控制由上位机来完成，一些系统监测信号直接连到上位机。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.6.2 应用实例 该电路为4台变频器比例运行。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用1.光电耦合器控制电路光电耦合器控制电路第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 （1）统一调试，升SB1R, 降SB1D （2）局部调试，升SB2R, 降S
38、B2D；升SB3R, 降SB3D。从该局部调试的该单元以后各单元同时生降速。 （3）单元调试，由每台机的SB点动开关进行微调。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 2.PLC控制第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用3.6 变频器在提升机上的应用变频器在提升机上的应用 矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属等矿生产矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属等矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，过程中的重要设备。提升机的安全、可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。煤矿井直接关系到企业的生产状况和经济效益。煤矿井下采煤，采好的煤通过斜井用提升机将煤车拖到下采煤，采好的煤通过斜井用
39、提升机将煤车拖到地面上来。在井口有一绞车提升机，由电动机经地面上来。在井口有一绞车提升机，由电动机经减速器带动卷筒旋转，卷筒拉动钢丝绳，由钢丝减速器带动卷筒旋转，卷筒拉动钢丝绳，由钢丝绳将煤车拉到地面（见下图）。这种拖动系统要绳将煤车拉到地面（见下图）。这种拖动系统要求电动机频繁的正、反转起动，减速制动，而且求电动机频繁的正、反转起动，减速制动，而且电动机的转速按一定规律变化。电动机的转速按一定规律变化。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 绞车示意图第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.6.1 运行控制分析运行控制分析 目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井目
40、前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电动机串联电阻调速，电阻的提升机普遍采用交流绕线式电动机串联电阻调速，电阻的投切用继电器投切用继电器交流接触器控制。这种控制系统由于调速交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作频繁，交流接触器主触点频繁切换，过程中交流接触器动作频繁，交流接触器主触点频繁切换，使触点烧蚀而引发接触不良，造成设备故障。另外，提升使触点烧蚀而引发接触不良，造成设备故障。另外，提升机在减速和爬行阶段，速度控制性能较差，使停车位置不机在减速和爬行阶段，速度控制性能较差，使停车位置不准确。提升机频繁的起动调速和制动，在转子外电路所准确
41、。提升机频繁的起动调速和制动，在转子外电路所串联的电阻上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电动机串联的电阻上产生相当大的功耗。这种交流绕线式电动机串联电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性能差串联电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性能差;低低速时机械特性较软，静差较大；电阻上消耗的功率大，浪速时机械特性较软，静差较大；电阻上消耗的功率大，浪费电能。起动过程和调速换挡过程中，电流冲击大，中高费电能。起动过程和调速换挡过程中，电流冲击大，中高速运行震动大，安全性能差。速运行震动大，安全性能差。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.6.2 变频器选择变频器选择 斜井提升负载是典型的摩檫性
42、负载，即恒转矩特性负载。斜井提升负载是典型的摩檫性负载，即恒转矩特性负载。重车上行时，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，此时电重车上行时，起动时还要克服一定的静摩檫力矩，此时电动机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重车减速动机处于电动工作状态，且工作于第一象限。在重车减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时，虽然重车在斜井面上有一向下的分力，但重车的减速时间较短，电动机会处于再生状态，工作于第二象限。当时间较短，电动机会处于再生状态，工作于第二象限。当下一列重车上行时（上一列空车下降），电动机处于反向下一列重车上行时（上一列空车下降），电动机处于反向电动状态，工作在第三象限和
43、第四象限。另外，有电动状态，工作在第三象限和第四象限。另外，有10%的工作时间单独运送工具或器材到井下，电动机纯粹工作的工作时间单独运送工具或器材到井下，电动机纯粹工作在第二或第四象限，此时电动机长时间处于再生发电状态，在第二或第四象限，此时电动机长时间处于再生发电状态，需要进行有效的制动。需要进行有效的制动。 考虑到制动成本，用价格低廉的能耗制动单元加制动电阻考虑到制动成本，用价格低廉的能耗制动单元加制动电阻的制动方案。的制动方案。 提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选提升机的负载特性为恒转矩位能负载，起动力矩较大，选用变频器时要适当地留有余量；用变频器时要适当地留有余量；由于提升机需要进行准确由于提升机需要进行准确的位置控制的位置控制，选用失量变频器。，选用失量变频器。第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 3.6.3 变频器控制与工变切换 变频器采用多段速控制，由多功能端子 D1、D2、D3控制，5个段速的频率为6Hz、18Hz、25Hz、35Hz、50Hz,以适应提升机不同运转速度的要求。FWD、REV为正反转运行控制，变频连接如图6-28所示。 第三章：变频器工程应用第三章：变频器工程应用 为了在变频器跳闸时系统能正常工作，保留原工频调速系统，使两套系统互为备用，增加了系统运行的可靠性。 62 结束语结束语