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1、项目九、项目九、变频器的功能与应用变频器的功能与应用拓展学习：拓展学习：以下内容不限于安川变频器以下内容不限于安川变频器食品输送带的变速控制食品输送带的变速控制项目背景在食品机械中，传输系统被大量地使用，比如蛋糕烘烤前必须由传输带进行送料，并按照烘烤工艺匀速地通过烘烤箱，这里面就涉及两个传送设备，即送料输送带和烘烤线输送带，如图已知输送带采用三相鼠笼式异步电动机1.5KW，三相交流380V，设计合理的控制方案。具体要求如下：1.变频器直接安装在现场，以方便控制；2.变频器操作直接采用自身的操作面板直接进行各种控制，以节约成本；3.变频器通过接触器来实现上电和断电控制；4.根据工艺要求设置输送的
2、加速度和最快速度。设计要求2 硬件设计变频器参数设置变频器参数设置1）变频器所有的参数都进行初始化；（2）变频器操作切换到PU运行，上电缺省是外部EXT。损纸皮带机的变频控制损纸皮带机的变频控制要求：要求：（1）损纸皮带机的变频器能运行在手动和自动两种状态；）损纸皮带机的变频器能运行在手动和自动两种状态；（2）手动时的变频器运行频率能设定为）手动时的变频器运行频率能设定为4段速度，从低到高段速度，从低到高依次为依次为12.5Hz、25Hz、37.5Hz和和50Hz，设定方式简单快捷；，设定方式简单快捷；（3）自动时变频器能根据纸机速度来自动调节，即跟随纸）自动时变频器能根据纸机速度来自动调节，
3、即跟随纸机的运行速度，纸机快，皮带机运行速度也跟着加快；机的运行速度，纸机快，皮带机运行速度也跟着加快；（4）为保证皮带机工作正常，需要在自动情况下，设置一）为保证皮带机工作正常，需要在自动情况下，设置一个电位器进行调节，以确保在堵纸时皮带机能比纸机再快一些，个电位器进行调节，以确保在堵纸时皮带机能比纸机再快一些，正常情况下，则与纸机保持一致；正常情况下，则与纸机保持一致；（5）已知纸机的传动速度信号只能从测速轴上获取，建议）已知纸机的传动速度信号只能从测速轴上获取，建议安装独立的测速系统。安装独立的测速系统。（1）多位转换开关的选择（2）旋转脉冲表测速回路的硬件设计变频器的恒压供水系统设计恒
4、压供水系统的硬件设计压供水系统的变频器参数设置1.两段加减速两段加减速 典型用途：典型用途：消除机械传动系统的间隙。消除机械传动系统的间隙。v 要点：要点：加速度保持不变；加速度保持不变；中间有停顿。中间有停顿。例如：三菱例如：三菱FR-A540/A740变频器变频器Pr 20Pr 7Pr 8ftPr 143Pr 141Pr 140Pr 142vv 功能说明：功能说明：消除间隙的方法消除间隙的方法：设定很小的第设定很小的第1级频率值，级频率值，使得加速时通过电机使得加速时通过电机的微量旋转、啮合、消除间隙；然后，加速到需要的微量旋转、啮合、消除间隙；然后，加速到需要的频率。的频率。间隙间隙电机
5、电机丝杠丝杠工作台工作台2.失速防止功能失速防止功能 典型用途：防止电机停转。典型用途：防止电机停转。什么叫失速？什么叫失速？变频器一般采用开环控制，如果在负载过大时变频器一般采用开环控制，如果在负载过大时快速加减速，将导致电机转速无法跟随输出频率快速加减速，将导致电机转速无法跟随输出频率变化，使电机失控，这一现象称为变化，使电机失控，这一现象称为“失速失速”。在步进电机控制系统上，称为在步进电机控制系统上，称为“失步失步”。失速怎样防止？失速怎样防止？变频器根据负载大小自动调整加减速过程，一变频器根据负载大小自动调整加减速过程，一旦负载转矩超过规定值，就停止加减速，等到负旦负载转矩超过规定值
6、，就停止加减速，等到负载转矩下降后继续加减速。载转矩下降后继续加减速。vv 功能说明功能说明停停止止加加速速频率不变频率不变输出频率输出频率tt输出电流输出电流继继续续加加速速Pr 223.重新启动功能重新启动功能 典型用途：防止由于电压波动引起的停机。典型用途：防止由于电压波动引起的停机。什么叫重新启动？什么叫重新启动？如主回路瞬间断电时间很短，由于内部直流如主回路瞬间断电时间很短，由于内部直流电压能够短时保持，变频器可以自动恢复运行。电压能够短时保持，变频器可以自动恢复运行。v重新启动过程重新启动过程 外部断电外部断电逆变管关闭逆变管关闭外部电压恢复外部电压恢复 输出电输出电压恢复压恢复（
7、上升）（上升）输出频率恢复输出频率恢复 继续运行。继续运行。整个过程自动完成，不报警整个过程自动完成，不报警。4.PID调节功能调节功能 典型用途：化工、供水等缓慢系统控制。典型用途：化工、供水等缓慢系统控制。什么叫什么叫 PID调节器？调节器？具有比例、积分、微分运算功能的调节器。具有比例、积分、微分运算功能的调节器。给定给定控制器控制器输出输出vv 开环系统开环系统特点：特点：直接以给定控制输出。直接以给定控制输出。存在问题：存在问题：给定输入和输出无联系，输出是否已到达要求给定输入和输出无联系，输出是否已到达要求的值，上级控制器不知道。即使系统完全失控的值，上级控制器不知道。即使系统完全
8、失控（如：失速等），也不能产生报警或停止。（如：失速等），也不能产生报警或停止。vv 闭环系统闭环系统特点：特点：用给定和输出间的误差进行控制。用给定和输出间的误差进行控制。比较器：比较器：进行给定和实际输出的比较，产生误差。进行给定和实际输出的比较，产生误差。调节器：调节器：将误差转换为控制器的控制量。将误差转换为控制器的控制量。总是能够使得输出达到给定要求的值。总是能够使得输出达到给定要求的值。比较器比较器给定给定反馈反馈调节器调节器控制器控制器输出输出误差误差控制量控制量econout 调节器作用：调节器作用：误差很小，一般不能直接作为控制器输入。误差很小，一般不能直接作为控制器输入。例
9、如：例如：10V5000r/min的变频器，的变频器，5000r/min的给的给定应为定应为10V。当实际转速为。当实际转速为4990r/min时，误差折算时，误差折算到给定侧只有到给定侧只有10/5000 10=0.02 V。需要用调节器放大后，才能作为控制输入。需要用调节器放大后，才能作为控制输入。为什么要有为什么要有PID功能？功能？qq P：比例调节器，比例调节器，con=ke优点：优点：放大信号、输出直接跟随输入。放大信号、输出直接跟随输入。缺点：缺点：要有稳态输出，误差就不能为要有稳态输出，误差就不能为0。系统跟随性能好，但有系统跟随性能好，但有“静差静差”。qq I：积分调节器，
10、积分调节器，con=e dt=e t 稳态时稳态时t ，误差，误差e 0也有输出也有输出。积分调节系统是无积分调节系统是无“静差静差”系统。系统。qq D：微分调节器，微分调节器，con=de/dt 误差变化时，控制量误差变化时，控制量con变化；误差变化；误差e 不变时，不变时，con=0。可在误差变化时产生附加控制量、提高动态响可在误差变化时产生附加控制量、提高动态响应速度。应速度。qq PID调节器：调节器：con=ke+e dt+de/dt 系统跟随性能好、稳态无静差、动态响应快。系统跟随性能好、稳态无静差、动态响应快。vv PID调节的调节的正作用正作用与与负作用负作用正作用：正作用
11、：误差增加时，输出频率增加；误差增加时，输出频率增加；负作用：负作用：误差增加时，输出频率减少。误差增加时，输出频率减少。使用实例：液位控制系统使用实例：液位控制系统误差误差e给定液位给定液位实际液位实际液位PID正作用正作用PID负作用负作用5.工频切换工频切换 什么叫什么叫 工频切换？工频切换？将电机在变频器输出和电源输入间进行切换。将电机在变频器输出和电源输入间进行切换。为什么要进行工频切换？为什么要进行工频切换？提高功率因数和效率（节省变频器损耗）；提高功率因数和效率（节省变频器损耗）；变频器维修不影响电机运行（不停电维修）；变频器维修不影响电机运行（不停电维修）；提高可靠性，延长变频
12、器使用时间。提高可靠性，延长变频器使用时间。要点：要点：只能在外部操作模式下使用；只能在外部操作模式下使用；主回路必须安装接触器；主回路必须安装接触器；电机要按照过载保护热继电器；电机要按照过载保护热继电器；需要专门的需要专门的DI/DO信号，并严格按顺序切换；信号，并严格按顺序切换；只能用于高性能变频器。只能用于高性能变频器。vv 硬件与连接硬件与连接 必须严格按照要求连接，并定义必须严格按照要求连接，并定义DI/DO信号。信号。vv 切换控制切换控制强制切换：强制切换：利用利用DI信号控制，不管当前运行频率；信号控制，不管当前运行频率；自动切换自动切换1：当运行频率大于规定值时切换到工频；
13、当运行频率大于规定值时切换到工频；自动切换自动切换2：当运行频率到达一定范围时切换到工频。当运行频率到达一定范围时切换到工频。6.升降负载控制升降负载控制：负载特点：负载特点：存在重力作用，可能产生自落。存在重力作用，可能产生自落。必须使用机械制动器。必须使用机械制动器。制动器制动器电机电机升降升降负载负载 上升：上升：在制动器夹紧的情在制动器夹紧的情况下启动，当电机转矩增加况下启动，当电机转矩增加到足以克服重力转矩时松开到足以克服重力转矩时松开制动器，电机加速。制动器，电机加速。下降：下降：在电机转矩能够克在电机转矩能够克服重力前，夹紧制动器，然服重力前，夹紧制动器，然后减速至停止。后减速至
14、停止。vv 自动变速自动变速q 特点：可根据负载大小自动改变速度。特点：可根据负载大小自动改变速度。q 要点：要点：只能用于矢量控制的高性能变频器；只能用于矢量控制的高性能变频器；可以根据负载大小自动调整输出频率；可以根据负载大小自动调整输出频率；可以和挡块定位同时使用。可以和挡块定位同时使用。配套功能：配套功能：自动变速、挡块定位、机械制动。自动变速、挡块定位、机械制动。vv 挡块定位挡块定位q 特点：在制动器制动的情况下低速运行。特点：在制动器制动的情况下低速运行。q 要点：要点：只能用于矢量控制的高性能变频器；只能用于矢量控制的高性能变频器；只对减速停止过程有效；只对减速停止过程有效；运行平稳、定位准确；运行平稳、定位准确；需要改变失速防止电流、载波频率、励磁电流需要改变失速防止电流、载波频率、励磁电流等矢量控制参数。等矢量控制参数。vv 机械制动机械制动q 特点：根据变频器参数自动通断制动器。特点：根据变频器参数自动通断制动器。q 要点：要点：只能用于矢量控制的高性能变频器；只能用于矢量控制的高性能变频器；对启动、停止过程均有效；对启动、停止过程均有效；制动可靠，但不能实现准确定位；制动可靠，但不能实现准确定位；不改变矢量控制参数。不改变矢量控制参数。