变频器模块

null模块一 变频器原理及应用模块一 变频器原理及应用学习步骤学习步骤一、了解变频器的发展与应用概况二、掌握变频器的工作原理三、变频器系统的选择四、掌握西门子MM420变频器的 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 设置五、变频调速系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、安装与调试第一章变频器的发展与应用概况第一章变频器的发展与应用概况※变频器的概念 变频器是将固定频率的交流电变换为频率连续可调的交流电的装置。 一、变频器的产生与发展 1．变频器的产生 众所周知，直流调速系统结构简单、调速性能好，在很长一段历史时期里，调速传动领域基本上都是被直流电动机调速系统所垄断。直流调速系统虽有调速性能好的优势，但也有一些固有的难以客服的缺点。如直流电机本身结构复杂、价格较贵、维护不方便，且由于换向的弊端，使其事故率高，无法在大容量的调速领域中应用。null 而交流电动机的优点是结构简单、工作可靠、价格低廉、坚固耐用、容易维护。因此长期以来人们一直努力研究交流电动机的调速问题。根据电机学原理，交流电机的转速 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式为：式中： n：电机转速，单位为r/min； n1：旋转磁场转速，单位为r/min； ƒ：电源的频率，单位为Hz； p：电动机的磁极对数。null 从上式可知，要调节异步电动机的转速应从P、s、f三个分量入手，因此，异步电动机的调速方式相应可分为3种，即变极调速、变转差率调速和变频调速。 1．)变极调速 属有级调速，调速级数很少。只适用于特制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。 2．)变转差率调速 变转差率调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。具体的实现方法有转子串电阻的串级调速、调压调速、电磁转差离合器调速等等。但随着s的增大，电动机的机械特性会变软，效率降低。 3. )变频调速 通过改变定子绕组供电频率来改变同步转速实现对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能。其机械特性如图所示。 nullnull 在诸多交流调速中，变频调速的性能最好。变频调速调速范围大，静态稳定性好，运行效率高，调速范围广。可以认为，变频调速是异步电动机的一种非常合理和理想的调速方法。而变频调速系统的核心控制器件就是变频器。自从有了变频器，交流电机调速领域产生了一场深刻的革命，以各种电力电子器件构成的交流调压调速系统、变频调速系统正在逐步取代着直流电机调速系统。 null2.变频器的发展历程 电力电子器件是变频器发展的基础 第一代是由SCR（晶闸管）组成的变频器功能差、频率低。 第二代是GTO和GTR，变频器开关频率在2kHz以下，PWM技术开始应用，可输出正弦波电压和电流，但载波频率和最小脉宽受限，噪声大。 第三代是MOSFET和IGBT，开关频率可达20kHz以上，PWM调制的逆变器谐波噪声大大降低。变频器功率大， 应用广泛。 第四代是IPM，具有保护功能有过流、短路、过压、欠压和过热等，还可以实现再生制动。使变频器的体积、重量和连线大为减少，而功能和可靠性大为提高。 null3. 变频器的发展趋势 经过40多年的发展，电力电子技术已经成为一门多学科的边缘技术，其发展方向是：高电压大容量化、高频化、组件模块化、小型化、智能化和低成本化。随着IT技术的飞速发展和控制理论的不断创新，为变频器的发展也创造了条件。变频器的发展趋势呈现以下特点： （1）数控化 （2）高频化 （3）网络智能化 （4）高集成化 （5）专门化 （6）一体化null4. 我国的变频器市场需求现状 交流电动机结构简单，价格低廉，运行控制方便，在工农业生产中得到广泛的应用。但在过去相当长的一段时间内，由于没有变频电源，异步电动机只能工作在不要求变速或对调速性能要求不高的场合。 变频器的问世为交流电动机的调速提供了保证，不仅可取代结构复杂、价格昂贵的直流电动机调速，而且原来由交流电动机拖动的负载实现变频调速后可节省大量的能源。 随着科学技术的不断发展，变频器的价格会越来越低，掌握变频器技术的人员也会越来越多，变频器全面推广应用的时代已经来临。null二、变频器的应用 变频调速是目前最理想、最有发展前途的调速方式之一，在运输业、石油化工、家用电器、造纸、纺织、军事等领域得到了广泛的应用。如超导磁悬浮列车、高速铁路、电动汽车；变频空调、变频洗衣机、变频微波炉；军事通信、导航、雷达、宇宙设备的小型化电源等。 主要体现在以下几个方面。 null变频器在节能方面的应用 风机、泵类负载采用变频调速后，节电率可以达到20%～60% 变频器在自动化系统中的应用 化纤工业中的卷绕、拉伸、计量、导丝；玻璃工业中的平板玻璃退火炉、玻璃窑搅拌、拉边机、制瓶机；电弧炉自动加料、配料系统以及电梯的智能控制等。 变频器在提高工艺水平和产品质量方面的应用 物料传送、起重、挤压和机床等各种机械设备控制领域，它可以提高工艺水平和产品质量，减少设备的冲击和噪声，延长设备的使用寿命。 第二章 变频器的基本工作原理第二章 变频器的基本工作原理一、变频器的基本类型 按变频的原理分类 1）交-交变频器 按相数分单相与三相 按环流情况分有环流与无环流 按输出波形分为方波与正弦波 2）交-直-交变频器 按储能方式分为电压型和电流型 按调压方式分为脉幅调制（PAM）和脉宽调制（PWM）null1.交-交变频器 单相交-交变频电路由两组反并联的晶闸管整流器构成。 当正组供电时，负载上获得正向电压；当反组供电时，负载上获得负向电压。如果在各组工作期间α角不变，则输出电压为矩形波交流电压，如图 (b)所示。改变正反组切换频率可以调节输出交流电的频率，而改变的α大小即可调节矩形波的幅值。null交-交变频器在结构上虽然只有一个环节，当所用器件多，总设备投资大，另外，交-交变频器的最大输出频率为30HZ,其应用受到限制。 由于交-直-交变频器中，把直流电逆变成交流电的环节比较容易控制，并且在电动机变频后的特性方面比其它方法具有明显的优势，所以通用变频器一般采用交－直－交变频器。null2.交-直-交变频器 交-直-交变频器又成间接变频器，它是先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经逆变器将直流电变成频率和电压可调的交流电。根据储能方式的不同，分为电压型和电流型两种。 1）电压型变频器 在电压型变频器中，整流电路产生的直流电压，通过电容进行滤波后供给逆变电路，由于采用大电容滤波，身上输出电压波形比较平直，在理想情况下可看成一个内阻为零的电压源，逆变电路输出的电流为矩形波或阶梯波。 null2）电流型变频器 当交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因而电源内阻较大，对负载来说基本杀还能是一个电流源，逆变电路输出的电流为矩形波。适用于频繁可逆运转的变频器和大容量的变频器中。 null根据调压方式的不同，交直交变频器又分为脉幅调制和脉宽调制两种。 1）脉幅调制（PAM） 是一种改变电压源的电压幅值或电流源的电流幅值来控制输出的方式。null2）脉宽调制 PWM（Pulse width Modulation） 通过改变输出脉冲的占空比来控制输出电压的大小。目前使用最多的是占空比按正弦规律变化的正弦波脉宽调制方式，即SPWM方式。如图所示：null按变频器的控制方式分类 1）压频比控制变频器 （ U/f ） U/f控制即压频比控制，它的基本特点是对变频器输出的电压和频率同时进行控制，通过保持U/f恒定使电动机获得所需的转矩特性。这种方法控制电路成本低，多用于精度要求不高的通用变频器。 U／f控制原理 由公式 U1 ≈ E1∝f1ΦM 可知若U1没有变化，则E1也可认为基本不变。如果这时从额定频率fN向下调节频率，必将使ΦM增加，即f1↓→ΦM↑。 由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和，ΦM增加将会使电动机的铁心出现深度饱和，这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电动机工作不正常。可见，在变频调速时单纯调节频率是行不通的。为了达到下调频率时，磁通ΦM不变，必须让 常数，即 常数 null2）转差频率控制变频器 （SF） 转差频率控制，变频器通过电动机、速度传感构成速度反馈闭环调速系统。变频器的输出频率由电动机的实际转速与转差频率之和来设定，从而在达到调速控制的同时也使输出转矩得到控制。 3）矢量控制 （VC） VC的基本思想就是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的直流分量，并分别加以控制。 null按用途分类 1） 通用变频器 简易型通用变频器是一种以节能为主要目的而简化了一些系统功能的通用变频器。它主要应用于水泵、风扇、鼓风机等对于系统调速性能要求不高的场合，并具有体积小、价格低等方面的优势。 高性能通用变频器在设计过程中充分考虑了在变频器应用中可能出现的各种需要，并为满足这些需要在系统软件和硬件方面都做了相应的准备。 2）专用变频器 高性能专用变频器 高频变频器 高压变频器 二、变频器的工作原理（交-直-交变频器）二、变频器的工作原理（交-直-交变频器） 交-直-交变频器的主电路框图如图所示。主电路包括三个组成部分：整流电路、中间电路和逆变电路。 交-直-交变频器的主电路框图 null 交－直－交变频器的主电路图null1、整流电路——交－直部分 整流电路通常由二极管或可控硅构成的桥式电路组成。根据输入电源的不同，分为单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。我国常用的小功率的变频器多数为单相220V输入，较大功率的变频器多数为三相380V（线电压）输入。 由二极管构成的桥式整流电路的输出电压的平均值Ud不变，而由可控硅构成的桥式整流电路的输出电压的平均值Ud连续可调。 null 2、中间环节——滤波电路或制动电路 1）滤波电路： 根据贮能元件不同，滤波电路可分为电容滤波和电感滤波两种。电容滤波电路中，通常用大容量电容对整流电路输出电压进行滤波。由于电容量比较大，一般采用电解电容。 二极管整流器在电源接通时，电容中将流过较大的充电电流(亦称浪涌电流)，有可能烧坏二极管，必须采取相应措施。下图给出几种抑制浪涌电流的方式。 a)接入交流电抗 b)接入直流电抗 c)串联充电电阻null 由于电容两端的电压不能突变，所以用电容滤波就构成电压源型变频器。 采用大容量电感对整流电路输出电流进行滤波，称为电感滤波。由于经电感滤波后加于逆变器的电流值稳定不变，所以输出电流基本不受负载的影响，因而称为电流型变频器。 2）制动电路 利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动或再生制动。图3-12为制动电路的原理图。制动电路介于整流器和逆变器之间，图中的制动单元包括晶体管VB、二极管VDB和制动电阻RB。如果回馈能量较大或要求强制动，还可以选用接于H、G两点上的外接制动电阻REB。nullnull3、逆变电路――直－交部分 逆变电路是交－直－交变频器的核心部分，其中6个三极管按其导通顺序分别用 VT1～VT6表示，与三极管反向并联的二极管起续流作用。 按每个三极管的导通电角度又分为120°导通型和180°导通型两种类型。 （1）120°导电型（1）120°导电型 负载Z接成Y型（见右图），给6个三极管的基极加上合适的控制电压，使其按下表的要求导通，设三相负载完全对称，即ZA＝ZB ＝ZC＝Z，并设逆变器的换相在瞬间完成，忽略功率器件的管压降。 （1）120°导电型 在0°～60°范围内VT1、VT6导通，其等效电路如图所示。 由图可以求得： 根据UA、UB、UC可以求得各 线电压：（1）120°导电型 在0°～60°范围内VT1、VT6导通，其等效电路如图所示。 由图可以求得： 根据UA、UB、UC可以求得各 线电压： 在60°～120°范围内VT1、VT2导通，其等效电路如图所示。由图可以求得： 根据UA、UB、UC可以求得各线电压： 在60°～120°范围内VT1、VT2导通，其等效电路如图所示。由图可以求得： 根据UA、UB、UC可以求得各线电压： 同理，可以求得其它各范围的相电压和线电压，根据这些电压可以画出相电压和线电压的波形图如图所示。 同理，可以求得其它各范围的相电压和线电压，根据这些电压可以画出相电压和线电压的波形图如图所示。null（2）180°导通型 若把负载Z按右图接成Y型，6个三极管按下表的要求导通180°，则在各范围内都有3个三极管同时导通。 null 在0°～60°范围内VT1、VT5、VT6导通，其等效电路如图1.1.8所示。由图可以求得相电压为： 根据UA、UB、UC可以求得各线电压：null 同理，可以求得其它各范围的相电压和线电压，根据这些电压可以画出相电压和线电压的波形图如图所示。null 若把负载Z接成△型，6个三极管仍按上述要求导通120 ° 或180°，负载两端的电压波形可自行分析，不再赘述。 由上述可以看到，逆变电路的输出电压为阶梯波，虽然不是正弦波，却是彼此相差120°的交流电压，即实现了从直流电到交流电的逆变。输出电压的频率取决于逆变器开关器件的切换频率，达到了变频的目的。 实际逆变电路除了基本元件三极管和续流二极管外，还有保护半导体元件的缓冲电路，三极管也可以用门极可关断晶闸管代替。null三、 SPWM控制技术原理 我们期望通用变频器的输出电压波形是纯粹的正弦波形，但就目前技术而言，还不能制造功率大、体积小、输出波形如同正弦波发生器那样标准的可变频变压的逆变器。目前技术很容易实现的一种方法是：逆变器的输出波形是一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，这些波型与正弦波等效。 null null 等效的原则是每一区间的面积相等。如果把一个正弦半波分作n等份（图中n等于12，实际n要大得多），然后把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，脉冲幅值不变，宽度为δt，各脉冲的中点与正弦波每一等份的中点重合。这样，有n个等幅不等宽的矩形脉冲组成的波形就与正弦波的正半周等效，称为SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation ——正弦波脉冲宽度调制）波形。同样，正弦波的负半周也可以用同样的方法与一系列负脉冲等效。这种正、负半周分别用正、负半周等效的SPWM波形称为单极式SPWM波形。null 虽然SPWM电压波形与正弦波相差甚远，但由于变频器的负载是电感性负载电动机，而流过电感的电流是不能突变的，当把调制频率为几kHz的SPWM电压波形加到电动机时，其电流波形就是比较好的正弦波了。null 四、通用变频器电压与频率的关系 为了充分利用电机铁心，发挥电机转矩的最佳性能，适合各种不同种类的负载，通用变频器电压与频率之间的关系如右图所示。 null1、基频以下调速 在基频（额定频率）以下调速，电压和频率同时变化，但变化的曲线不同，需要在使用变频器时，根据负载的性质设定。 （1）曲线n 对于曲线n，U/f =常数，属于恒压频比控制方式，适合于恒转矩负载。 （2）曲线L 曲线L也适合于恒转矩负载，但频率为零时，电压不为零，在电机并联使用或某些特殊电机选用曲线L。 （3）曲线P 曲线P适合于可变转矩负载，主要用于泵类负载和风机负载。null 2、基频以上调速 在基频以上调速时，频率可以从基频往上增高，但电压U却始终保持为额定电压，输出功率基本保持不变。所以，在基频以上变频调速属于恒功率调速。 由此可见，通用变频器属于变压变频(VVVF)装置，其中VVVF是英文Variable Voltage Variable Frequency的缩写。这是通用变频器工作的最基本方式，也是设计变频器时所满足的最基本要求。第三章 变频器系统的选择第三章 变频器系统的选择一、变频器的外部结构及内部框图 变频器的外形与结构 l一底座 2一外壳 3一控制电路接线端子 4一充电指示灯 5一防护盖板 6一前盖 7一螺钉 8一数字操作面板 9一主电路接线端子 10一接线孔 变频器的原理框图变频器的原理框图变频器与外部连接的端子变频器与外部连接的端子外部连接的端子 1. 主电路端子null2．控制电路端子二、变频器的频率参数及预置二、变频器的频率参数及预置各种基本频率参数 1. 给定频率 2. 输出频率 3．基准频率 4. 上限频率和下限频率 5. 跳跃频率 变频器的其他频率参数 1. 点动频率 2. 载波频率(PWM频率) 3. 起动频率 4. 直流制动起始频率 5. 多挡转速频率 null给定频率 用户根据生产工艺的需求所设定的变频器的输出频率。设置的方法有两种：一种是通过变频器的操作面板来输入频率的数字量50；另一种是从控制接线端子上用外部给定（电压或电流）信号进行调节，最常见的形式就是通过外接电位器来完成。 输出频率 输出频率即变频器实际输出的频率。 基准频率 基准频率也叫基本频率，一般以电动机的额定频率作为基准频率的设定值。 基准电压是指输出频率到达基准频率时变频器的输出电压，基准电压通常取电动机的额定电压。 null上限频率和下限频率 上限频率和下限频率是指变频器输出的最高、最低频率。根据拖动系统所带的负载不同，有时要对电动机的最高、最低转速给予限制，以报纸拖动系统的安全和产品的质量，另外，由操作面板的误操作引起的频率过高和过低，设置上限频率和下限频率可起到保护作用。当变频器的给定频率高于上限频率或是低于下限频率时，变频器的输出频率将被限制在上限或下限频率。 跳跃频率 跳跃频率也叫回避频率，是指不允许变频器连续输出的频率。由于生产机械运转时的振动是和转速有关系的，当电动机调到某一转速时，机械振动的频率和它的固有频率一致时就会发生谐振，此时对机械设备的损害是非常大的。 点动频率 点动频率是指变频器在点动时的给定频率。null载波频率（PWM频率） 起动频率 直流制动起始频率 多档转速频率三、变频器的主要功能及预置三、变频器的主要功能及预置一）运行功能 1. 加速时间 指工作频率从0Hz升至基本频率fb所需要的时间，给定加速时间的基本原则是在电动机的起动电流不超过允许值的前提下，尽量地缩短加速时间。 2. 加速模式 根据各种负载的不同要求，给出了各种不同的加速曲线(模式)供用户选择。常见的曲线有线性方式、S形方式和半S形方式等。 3. 减速时间 输出频率从基本频率fb减至0Hz所需的时间，减速时间的给定方法同加速时间一样，其值的大小主要考虑系统的惯性。 null4. 减速模式 减速模式设置与加速模式相似，也有线性和S形、半S形等几种方式。 5. 多功能端子 多功能端子的功能由用户可根据需要通过功能代码进行设置，以节省变频器控制端子的数量。 6. 程序控制 也称简易PLC控制。对于一个需要多挡速操作的拖动系统来说，多挡速的选择可用外部控制来切换 ，也可依靠变频器内部定时器来自动执行。 二）优化特性功能及预置二）优化特性功能及预置1. 节能功能 很多变频器都提供了自动节能功能，只需用户选择“用”，变频器就可自动搜寻最佳工作点，以达到节能的目的。 2. PID控制功能 给定信号与反馈信号相比较的偏差值，经过P、I、D调节，变频器通过改变输出频率，迅速、准确地消除拖动系统的偏差，回复到给定值。 3．自动电压调整 当遇到输入电压降低时，变频器会适当提高其输出电压，以保证电动机的带负载能力不变。 4．瞬间停电再起动 是在发生瞬时停电又复电时，使变频器仍然能够根据原定的工作条件自动进入运行状态 。 5. 电动机参数的自动调整 很多变频器都提供了电动机参数的自动调整功能，对电动机的参数进行测试。 6. 变频器和工频电源的切换三）、变频器的保护功能及预置三）、变频器的保护功能及预置1．过电流保护 过电流是指变频器的输出电流的峰值超出了变频器的容许值。由于逆变器的过载能力很差，大多数变频器的过载能力都只有150％，允许迟续时间为1min。因此变频器的过电流保护，就显得尤为重要。 2．电动机过载保护 当变频器的输出电流大于过载保护电流，在超过时限后过载电流仍然存在，则变频器将跳闸，停止输出。 3. 过电压保护 电动机处于再生制动状态，若减速时间设置得太短，或是由于电源系统的浪涌电压都可以引起的过电压。对于电源过电压的情况，规定：电源电压的上限一般不能超过电源电压的10％。如果超过该值，变频器将会跳闸。 4. 欠电压保护和瞬间停电的处理 当电网电压过低时，会引起变频器中间直流电路的电压下降，从而使变频器的输出电压过低并造成电动机输出转矩不足和过热现象。欠电压保护的作用就是在变频器的直流中间电路出现欠电压时，使变频器停止输出。 四、 变频调速系统的主电路及电器选择 四、 变频调速系统的主电路及电器选择 变频调速系统的主电路是指从交流电源到负载之间的电路 。1、 断路器 1、 断路器 变频调速系统的主电路是指从交流电源到负载之间的电路 。 1. 断路器的功能 1) 隔离作用; 2) 保护作用 2. 断路器的选择 低压断路器的额定电流IQN应选： IQN ≥ （1.3 ～1.4）IN （8-2） 式中 IN —— 变频器的额定电流。 在电动机要求实现工频和变频的切换控制的电路中，断路器应按电动机在 工频下的起动电流来进行选择： IQN ≥ 2.5 IMN （8-3） 式中 IMN —— 电动机的额定电流。 2 电磁接触器 2 电磁接触器 电磁接触器的功能是在变频器出现故障时切断主电源，并防止掉电及故障 后的再起动。 1) 输入侧接触器的选择 IKN ≥IN （8-4） 2) 输出侧接触器的选择 IKN ≥ 1.1 IMN （8-5） 3）工频接触器的选择 工频接触器的选择应考虑到电动机在工频下的起动情况，其触点电流通常 可按电动机的额定电流再加大一个挡次来选择。 3 输入交流电抗器 3 输入交流电抗器 输入交流电抗器可抑制变频器输入电流的高次谐 波，明显改善功率因数。输入交流电抗器为另购 件，在以下情况下应考虑接入交流电抗器：①变 频器所用之处的电源容量与变频器容量之比为 10﹕1以上；② 同一电源上接有晶闸管变流器负 载或在电源端带有开关控制调整功率因数的电容 器；③ 三相电源的电压不平衡度较大（≥3%）； ④变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分， 这些高次谐波电流都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低到0.75以下⑤变频器的功率＞30kW。4 无线电噪声滤波器 4 无线电噪声滤波器 滤波器就是用来削弱这些较高频率的谐波电流，以防止变频器对其他设备 的干扰。滤波器主要由滤波电抗器和电容器组成 。 a) 输入侧滤波器 b) 输出侧滤波器 c) 滤波电抗器的结构 图8-30 无线电噪声滤波器 各相的连接线在同一个磁心上按相同方向绕4圈(输入侧)或3圈(输出侧)构 成。需要说明的是：三相的连接线必须按相同方向绕在同一个磁心上，这 样，其基波电流的合成磁场为0，因而对基波电流没有影响。5 制动电阻及制动单元 5 制动电阻及制动单元 制动电阻及制动单元的功能是当电动机因频率下降或重物下降(如起重 机械)而处于再生制动状态时，避免在直流回路中产生过高的泵生电压。 1. 制动电阻RB的选择 1）电阻值大小的选择 RB=UDH/2IMN～UDH/IMN （8-6） 式中 UDH ——直流回路电压的允许上限值(V)，在我国，UDH≈600V。 2) 电阻的功率PB （8-7） 式中 γ —— 修正系数。 2. 制动单元VB 一般情况下，只需根据变频器的容量进行配置即可。 6 直流电抗器 6 直流电抗器 直流电抗器除了提高功率因数外，还可削弱在电源刚接通瞬间的冲击电流。 如果同时配用交流电抗器和直流电抗器，则可将变频调速系统的功率因数提高 至0.95以上。 图8-31 直流电抗器的外形 五、 变频器系统的控制电路 五、 变频器系统的控制电路 1 变频器控制电路的主要组成 为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路。其主要任务是完成对逆变器开关器件的开关控制和提供多种保护功能。控制方式有模拟控制和数字控制两种。目前已广泛采用了以微处理器为核心的全数字控制技术，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件完成各种控制功能，以充分发挥微处理器计算能力强和软件控制灵活性高的特点。 2 正转控制电路 2 正转控制电路 图8-34 由继电器控制的正转运行电路 3 正、反转控制 3 正、反转控制 图8-35 三位旋钮开关控制正、反转电路 继电器控制的正、反转继电器控制的正、反转 图8-36 继电器控制的正反转电路 4 变频与工频切换的控制电路 4 变频与工频切换的控制电路 图8-38 变频与工频切换的控制电路 null第四章、西门子MM420变频器参数设置详见讲义或说明书null第五章、变频调速系统的设计安装调试一、龙门刨床工作台变频调速系统设计 二、PLC控制变频器的工频与变频切换 三、变频器在恒压供水系统中的应用null项目3 变频调速在恒压供水系统中的应用传统的供水方式null一、 恒压供水的意义 所谓恒压供水是指当用户用水量发生变化时供水压力自动地保持恒定，其主要意义是： 1、提高供水的质量 用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上，即用水多而供水少则压力低；用水少而供水多则压力大。保持供水的压力恒定可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水质量。null2、节约能源 用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分明显。 3、起动平稳 起动电流可以限制在额定电流以内，从而避免起动时对电网的冲击，对于比较大的电机，可省去降压起动的装置。 4、可以消除起动和停机时的水锤效应 电机在全压下起动时，在很短的起动时间里，管道内的流量从零增大到额定流量，液体流量十分急剧的变化将在管道内产生压强过高或过低的冲击力，压力冲击管壁将产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，故称水锤效应。采用了变频调速后，可以根据需要，设定升速时间和降速时间，使管道系统内的流量变化率减小到允许范围内，从而达到完全彻底地消除水锤效应的目的。null二、 恒压供水的主电路 通常在同一路供水系统中，设置两台常用泵，供水量大时开2台，供水量少时开1台。在采用变频调速进行恒压供水时，为节省设备投资，一般采用1台变频器控制2台电机，主电路如图所示，图中没有画出用于过载保护的热继电器。null 控制过程为：用水少时，由变频器控制电动机M1进行恒压供水控制，当用水量逐渐增加时，M1的工作频率亦增加，当M1的工作频率达到最高工作频率50Hz，而供水压力仍达不到要求时，将M1切换到工频电源供电。同时将变频器切换到电动机M2上，由M2进行补充供水。当用水量逐渐减小，即使M2的工作频率已降为0Hz，而供水压力仍偏大时，则关掉由工频电源供电的M1，同时迅速升高M2的工作频率，进行恒压控制。 如果用水量恰巧在一台泵全速运行的上下波动时，将会出现供水系统频繁切换的状态，这对于变频器控制元器件及电机都是不利的。为了避免这种现象的发生，可设置压力控制的“切换死区”。 null 如所需压力为0.3Mpa，则可设定切换死区范围为0.3～0.35Mpa。控制方式是当M1的工作频率上升到50Hz时，如压力低于0.3Mpa，则进行切换，使M1全速运行，M2进行补充。当用水量减少，M2已完全停止，但压力仍超过0.3Mpa时，暂不切换，直至压力超过0.35Mpa时再行切换。 另外，两台电动机可以用两台变频器分别控制，也可以用一台容量较大的变频器同时控制。前者机动性好，但设备费用较贵，后者控制较为简单。 多台电动机使用一台变频器的切换方式与上类似。 null三、 采用PID调节的控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 下图是采用了PID调节的恒压供水系统控制线路示意图：null 图中，供水压力由压力变送器转换成电流量或电压量，反馈到PID调节器，PID调节器将压力反馈信号与压力给定信号相比较，并经比例（P）、积分（I）、微分（D）诸环节调节后得到频率给定信号，控制变频器的工作频率，从而控制了水泵的转速和泵水量。 PID调节器的功能简述如下： 1、比较与判断功能 设压力给定信号为xp1，压力变送器的反馈信号为xf，PID调节器首先对上述信号进行比较，得到偏差信号△x △x =xp1-xf null 接着根据△x判断如下： △x为“＋”，说明供水压力低于给定值，水泵应升速。△x越大，说明供水压力低得越多，应加快水泵的升速。 △x为“－”，说明供水压力高于给定值，水泵应减速。│△x│越大说明供水压力高出越多，应加快水泵的减速。 图a）所示是用水量从Q1增大至Q2的情况，图b）所示是PID调节器中得到偏差信号的情形。null 图中看出， 用水量Q增大了，引起供水不足，供水压力下降，于是出现了偏差信号△x。供水压力用与之对应的压力信号xp来表示。xp的大小与供水压力成比例，但具体数值因压力变换器型号的不同而各异。 仅仅依靠△x的变化来进行上述控制，虽然也基本可行，但在△x值很小时，反应不够灵敏，不可能使△x减小为0，而存在静差ε。null2、P（比例）功能 简略地说，P功能就是将△x值按比例放大。这样，△x值即使很小，也被放大得足够大，使水泵的转速得到迅速的调整，从而减小了静差ε。但是，另一方面，P值设定得大，则灵敏度高，供水压力xp到达给定值xp1的速度快。但由于拖动系统有惯性的原因，很容易发生超调（供水压力超过了给定值）。于是又必须向相反方向回调，回调也容易发生超调，……。结果，使供水流量Q在新的用水流量值处振荡，见图c）；而供水压力xp则在给定值xp1处振荡，见图d）。null3、I（积分）功能 振荡现象之所以发生，主要是水泵的升速过程和降速过程都太快的缘故。I功能就是用来减缓升速和降速的功能，以缓解因P功能设定过大而引起的超调。I功能和P功能相结合，即为PI功能。图e）所示为经PI调节后的供水流量Q的变化情形；而图f）所示则是经PI调节后供水压力xp的变化情形。 但是，I值设定过大，会拖延供水流量重新满足用水流量（供水压力重新达到给定值）的时间。 null4、D（微分）功能 为了克服因I值设定过大而带来的缺陷，又增加了D（微分）功能。D功能是将x的变化率（dx/dt）作为自己的输出信号。 当用水流量刚刚增大、供水压力xp刚下降的瞬间，dx/dt最大；随着水泵转速的逐渐上升，供水压力xp的逐渐恢复dx/dt将逐渐衰减。D功能和PI功能相结合，便得到PID调节功能。 D功能加入的结果是，水泵的转速将首先猛升一下，然后又逐渐回复到只有PI的状态，从而大大缩短了供水压力xp回复到给定值的时间。图g）所示是经PID调节后的供水流量Q的变化情形，图h）所示则是经PID调节后供水压力xp的变化情形。 null 水泵电机M1和M2的工作状态由可编程控制器（PLC）控制与切换。为了使变频器发生故障时不影响正常供水，系统增加了手动功能，只要将转换开关拨到“手动”，M1与M2就转换到工频电源供电，且开停完全由手动控制。