變頻器應用技術交流廖興萬5/15/2023目前一頁\總數九十一頁\編于十二點內容大綱變頻器概述交流異步電機調速方式變頻器的工作原理變頻器的控制方式節能原理與應用舉例變頻器管理注意事項目前二頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器概述第一部分目前三頁\總數九十一頁\編于十二點引言:什么是變頻器?顧名思義，變頻器就是要改變電壓或電流的頻率，以改變交流異步電動機轉速的機器。英文名稱：Inverter，一般譯作逆變器。學術解釋：變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。目前四頁\總數九十一頁\編于十二點變頻技術的發展過程變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀60年代后半期開始，電力電子器件從SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、GTR（電力晶體管）、MOSFET（電力場效晶體管）發展到今天的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)、IGCT(集成門極換流晶閘管)、IPM（智能功率模塊），器件的更新促使電力變換技術的不斷發展。20世紀70年代開始，脈寬調制變壓變頻(PWM—VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代后半期開始，美、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場并廣泛應用。20世紀90年代，變頻技術從V/F控制發展到矢量控制和直接轉矩控制，從開環控制到閉環控制，2000年以后，變頻技術結合ＰＬＣ技術，逐步向智能模糊控制方向發展。目前五頁\總數九十一頁\編于十二點我國變頻器的應用現狀20世紀90年代初中國企業界才開始認識并認識并嘗試使用變頻器，得到認可并大量使用是最近幾年的事。變頻器從一開始進入我國，國外品牌就占據大部分市場份額，同時，國內變頻器的研制和生產也在向前發展，目前，國產變頻器正在被更國的國內外客戶認可和選用。當今，變頻器的應用幾乎涵蓋了國民經濟的各個行業，特別是在建材、鋼鐵、有色金屬、采油、石化、紡織等領域應用廣泛。采用變頻器調速，除了替代過去的老式調速，更多的是用于老式調速無法勝任的新的調速領域。目前六頁\總數九十一頁\編于十二點變頻調速效果應用目的應用范圍及效果節能風機、泵類、采油、擠壓機、攪拌機等。通過調節電動機轉速達到節能目的，通過節能在1、2年內即可收回改造成本自動化提高搬運機械停止位置的精度；提高生產線速度、控制精度；采用有反饋裝置的流量控制實現自動化提高產品質量生產加工實現最佳速度控制及協調生產線內各裝置的速度，使其同步、同速，以提高產品的質量和加工精度提高生產率根據產品種類聯網控制，實現生產線的最佳速度，提高生產率增加設備使用壽命采用對設備不產生沖擊的起動、停止及空載低速運行等方式，增加設備的使用壽命增加舒適度電梯、電車等，采用平滑加速、減速，以提高乘坐的舒適性；改變空調間斷運行為變速連續運行，使室內溫差減小，增大環境舒適度目前七頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的發展趨勢向專用型方向發展向人性化方向發展易用性不斷提高功率結構模塊化智能化減小諧波影響目前八頁\總數九十一頁\編于十二點我國變頻器應用的大環境在我國60%的發電量是通過電動機消耗的，因此調速傳動是一個重要行業，一直得到國家重視，目前已有一定規模。1998年1月1日實施的《中華人民共和國節約能源法》第39條，已將變頻調速列入通用節能技術加以推廣。即將出臺的限制性政策規定：對新建和擴建工程需要調速運行的風機和水泵，一律不準采用擋板和閥門調節流量；對采用擋板和閥門調節流量的要分期、分批、有步驟地進行調速改造。

目前九頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器在我們煉油廠的使用在石化系統，我們茂石化和九江石化應用變頻器最早。在八十年代末期，我廠首先在潤滑油重質車間使用獲得成功。目前安裝臺數已達到258臺，總容量16359kW,其中有10臺高壓變頻器。平均節電率達到20-30%之間，有的高達50%，全年節電量在2000萬kWh左右。但這兩年來，隨著煉量的大幅提升，許多裝了變頻器的機泵都提量，接近滿負荷甚至超負荷運行，節電效果明顯下降。目前使用的變頻器都是進口的。主要以富士變頻器為主，兼用了山墾、西門子、日電等品牌。變頻器的投用，取得明顯的控制和節能效果，變頻器的投用率和完好率現已作為電氣車間和有關車間經濟考核指標。目前，通過大家的共同努力，變頻器的投用率和完好率已從去年的90％、70％分別提高到現在的98.5％、86％。目前十頁\總數九十一頁\編于十二點交流異步電機調速方式第二部分目前十一頁\總數九十一頁\編于十二點三相異步電動機的機械特性公式1同步轉速：n=60f/p;2感應電動勢：E=4.44KNfΦm當加在電動機上的電壓U為額定電壓時，電動機的電磁轉矩T與轉子轉速n之間的關系，稱為電動機的機械特性，即n=f（T）三相異步電動機的機械特性曲線如圖目前十二頁\總數九十一頁\編于十二點特性曲線上幾個特殊的轉矩起動轉矩（TST）在n=0（s=1），T=TST點，這點轉矩稱為起動轉矩TST，也稱為堵轉轉矩。當電動機的負載轉矩大于TST時，電動機將不能起動。額定轉矩TN在n=nN（s=sN），T=TN點，這點的轉矩稱為額定轉矩TN。當電動機工作在額定轉矩TN時，sN通常在0.02—0.06之間，轉速在很小的范圍內變化時，轉矩即可在很大的范圍內變化，即工作于額定轉矩TN時，電動機具有很硬的機械特性。最大轉矩TM在n=nL（s=sL），T=TM點，這點的轉矩稱為最大轉矩TM。TM的大小象征著電動機的過載能力，用過載倍數λ表示，λ=TM/TN。在任何情況下，電動機的負載轉矩都不能大于TM，否則電動機轉速將急劇下降，致使電動機堵轉停止，因此這一點稱為臨界轉速點。臨界轉速nL的大小決定了L點的上下位置，從而反映了機械特性的硬度。目前十三頁\總數九十一頁\編于十二點交流電動機調速的幾種方式交流電動機的三種調速方法：變極調速三相異步電動機的變極調速是有級調速，通過改變磁極對數p，可以得到2：1調速、3：2調速、4：3調速及三速電機等，調速的級數很少。由于磁極對數p取決于定子繞組的結構，而且籠型轉子的極數能自動地保持與定子極數相等，所以此調速只適用于特制的籠型異步電動機，這種電動機結構復雜，成本高。改變轉差率調速變轉差率調速一般適用于繞線型異步電動機或轉差電動機。具體的實現方法很多，比如：轉子串電阻的串級調速、調壓調速、電磁轉差離合器調速等。隨著s的增大，電動機的機械特性變軟，效率降低。變頻調速變頻調速具有調速范圍寬，調速平滑性好，調速前后不改變機械特性硬度，調速的動態特性好等特點。目前十四頁\總數九十一頁\編于十二點變頻調速時的機械特性根據電動機理論，當f1較高時，忽略定子繞組電阻，最大電磁轉矩TM∝（U1/f1）2、臨界轉差率sL∝1/f1、對應臨界轉速的轉速差△n=sLn1=sL60f1/p為常數、起動轉矩TST∝u12/f13；當f1較低時，定子繞組電阻的影響不可忽略，最大電磁轉矩TM隨著頻率的減小而減小、轉速差△n仍為常數、TST隨著頻率減小而減小。按照上述分析，可以大致了解變頻調速的機械特性，如圖1—3所示。分兩種情況，下面進行說明．目前十五頁\總數九十一頁\編于十二點基頻以下的恒磁通變頻調速調速時，通常以電動機的額定頻率為基本頻率，即基頻。在基頻以下調速時，須保持E1/f1恒定，即保持主磁通φm恒定。由于E1難以直接控制，由式（1-6）可知，f1較高時，保持E1/f1恒定，即可近似地保持主磁通φm恒定。由于TM∝（U1/f1）2，保持U1/f1恒定時，TM恒定，電動機帶動負載的能力不變，而且此過程中，轉速差△n基本不變，所以調速后的機械特性曲線平行地移動，電動機的輸出轉矩不變，屬于“恒轉矩”調速。當f1較低時，若仍由U1/f1恒定來代替E1/f1恒定，會帶來較大的誤差，TM和TST隨著頻率的減小而減小，電動機帶動負載的能力變小。此時，若仍由U1/f1恒定來代替E1/f1恒定，可采用電壓補償方法，即適當提高電壓U1，目的是補償定子阻抗壓降，近似保持E1/f1恒定，提高電動機帶動負載的能力，其機械特性曲線如圖1-3虛線所示。目前十六頁\總數九十一頁\編于十二點基頻以上的弱磁變頻調速由于電動機不能超過額定電壓運行，所以頻率由額定值向上升高時，定子電壓不可能隨之升高，只能保持在額定值不變。這樣必然會使φm隨著f1的升高而下降，類似于直流電動機的弱磁調速。由于TM∝（U1/f1）2，保持U1恒定時，TM隨著f1的升高而下降，電動機帶動負載的能力變??；隨著f1的升高，φm下降，輸出轉矩T下降，而轉速n上升，屬于近似“恒功率”調速。目前十七頁\總數九十一頁\編于十二點交流變頻調速的特性調速時平滑性好，效率高。低速時，相對穩定性好。調速范圍較大，精度高。起動電流低，對系統及電網無沖擊，節電效果明顯。變頻器體積小，便于安裝、調試、維修簡便。易于實現過程自動化。目前變頻技術已經非常成熟，產品性價比非常高。在恒轉矩調速時，低速段電動機的過載能力大為降低。目前十八頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的工作原理第三部分目前十九頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的分類按電壓等級分：高壓變頻器和低壓變頻器；按工作方式分：交—交變頻器和交—直—交變頻器。按電源類型分：可分為電壓型和電流型。按控制方式分：PWM和PAM兩種；按數學模型分：V/F控制、頻差控制、直接轉矩控制。其中:交——交變頻器：直接將電網交流電變為可調頻調壓的交流電輸出，沒有明顯的中間濾波環節，故又稱直接變頻器。交——直——交變頻器：將電網交流電經整流器轉換為直流電，經中間濾波環節后，再經逆變器變換為調頻調壓的交流電，故又稱間接變頻器。根據中間濾波環節不同又分電壓型和電流型。電壓型:用改變電壓頻率來改變電機轉速的方式.電流型:用改變電流的頻率來改變電機轉速的方式.目前二十頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器核心名詞解釋PWM：指PulseWidthModulation，即脈沖寬度調制，改變脈沖電壓的寬度（輸出時間）以控制輸出的電壓幅值和頻率，可只對逆變部份進行控制PAM：指PulseAmplitudeModulation的縮寫，即脈沖幅度調制，它對變流部份進行控制，把交流變為直流同時改變直流的大小，在逆變部份控制頻率輸出。VVVF是VariableVoltageVariableFrequncy的縮寫，是可變電壓、可變頻率的意思，也就是變頻器。目前二十一頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的基本工作原理圖中整流器為三相橋式整流電路，以恒定的直流電壓供給逆變器，而直流側則并聯大容量電解電容器，起到濾波、儲能和緩沖負載的無功功率的作用，然后通過控制回路控制SPWM（正弦PWM）逆變器輸出電壓的脈沖寬度和頻率，輸出三相調壓調頻電流，實現電機的變速運行。圖中變頻器的控制電路中已設定的頻率給定FRH，經過ACC和DEC加減速控制電路，變成頻率基準和電壓基準信號，分別經過A/D轉換回路和V/F變換電路，再加上三角波和三相正弦波的共同作用下在CPU內部調制成SPWM脈沖，成為功率管的基極控制信號，驅動大功率晶體管，從而使直流電壓調制成任意幅值和任意頻率的三相正弦波交流電壓。目前二十二頁\總數九十一頁\編于十二點電機工頻運行與變頻運行的波形比較工頻運行波形變頻運行波形目前二十三頁\總數九十一頁\編于十二點脈沖寬度調制（PWM）原理脈沖寬度調制技術的概念脈沖寬度調制（縮寫為PWM）是通過按照一定的規則和要求對一系列脈沖寬度進行調制，來得到所需要的等效波形。下面以變頻調速常用的電路結構（如圖1-13所示）為例來說明PWM含義：一般異步電動機需要的是正弦交流電，而逆變電路輸出的往往是脈沖。PWM控制的目的就是通過對逆變電路輸出脈沖的寬度進行調制，使之與正弦波等效。這樣，雖然電動機的輸入信號仍為脈沖，但它是與正弦波等效的調制波，那么電動機的輸入信號也就等效為正弦交流電了。目前二十四頁\總數九十一頁\編于十二點脈沖寬度調制（PWM）原理PWM技術的基本原理PWM技術的理論基礎是采用控制理論中的一個重要結論——面積等效控制原理：面積相等而形狀不同窄脈沖，分別加在具有慣性環節的輸入端，其輸出響應波形基本相同。也就是說盡管脈沖形狀不同，但只要脈沖的面積相等，把它們分別加在具有相同慣性的同一環節上，其作用的效果基本相同。下面來分析如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替正弦波。如圖1-14所示，將一個正弦半波電壓分為N等份[如圖1-14（a）所示]，并把正弦曲線每一等份所保衛的面積都用一個與其面積相等的等幅矩形脈沖來代替，且矩形脈沖的中點與相應正弦等份的中點重合，得到如圖1-14（b）所示的脈沖列，這就是PWM波。點擊顯示圖形目前二十五頁\總數九十一頁\編于十二點SPWM波正弦波的另外半波也用同樣的方法來等效，就可以得到與正弦波等效的脈寬調制波，又稱其為SPWM波。SPWM波在變頻電路中被廣泛采用。根據采用控制理論，N值越高（即脈沖頻率越高），SPWM波越接近正弦波，但脈沖頻率一方面受變頻器中開關器件工作頻率的限制，另一方面頻率太高，電磁干擾增大，要帶來一些新的問題。實際應用中，常用調制方法形成SPWM波，即把所希望生成的正弦波作為調制波ur，把接受調制的信號作為載波uT。載波uT采用等腰三角波或鋸齒波，調制波ur為正弦信號，利用載波和調制波相比較的方式來確定脈寬和間隔。目前二十六頁\總數九十一頁\編于十二點PWM逆變電路的控制方式按照調制脈沖的極性關系，PWM逆變電路的控制方式分為：單極性控制和雙極性控制。下面以單相橋式SPWM逆變電路為例，分析這兩種控制方式的原理。目前二十七頁\總數九十一頁\編于十二點單極性SPWM控制單極性SPWM控制設定載波uT、調制波ur，如圖1-16（a）所示。在ur正半周，讓VT1一直保持通態，VT4保持斷態。當ur＞uT時，控制VT3為通態，負載輸出電壓uo=ud；當ur＜uT時，控制VT3為斷態，負載輸出電壓uo=0，此時負載電流可以經過VT1與VD2續流。在ur負半周，讓VT4一直保持通態，VT1保持斷態。當ur＜uT時，控制VT2為通態，負載輸出電壓uo=-ud；當ur＞uT時，控制VT2為斷態，負載輸出電壓uo=0，此時負載電流可以經過VT4與VD3續流。這樣，就得到了SPWM波uo，如圖1-16（b）所示，uof為uo的基波分量?？梢姡谌我獍雮€周期內，SPWM波只能在一個方向變化，故稱為單極性SPWM控制方式。由于改變ur的幅值時，調制波的脈寬將隨之改變，從而改變輸出電壓的大小；而改變ur的頻率時，輸出電壓的基礎頻率也隨之改變，這就實現了既可調壓又可調頻的目的。點擊顯示圖形目前二十八頁\總數九十一頁\編于十二點雙極性SPWM控制設定調制波ur、載波uT，載波uT改為正負兩個方向變化的等腰三角波，如圖1-17（a）所示。當ur＞uT時，給VT1和VT3導通信號，而給VT2和VT4關斷信號，負載輸出電壓uo=ud；當ur＜uT時，VT2和VT4導通信號，給VT1和VT3關斷信號，負載輸出電壓uo=-ud。這樣，就得到了SPWM波。如圖1-17（b）所示?？梢?，在任意半個周期內，SPWM波在正、負兩個方向交替，故稱為雙極性SPWM控制方式。改變ur的幅值和頻率，即可達到調壓、調頻的目的。點擊顯示圖形目前二十九頁\總數九十一頁\編于十二點雙極性SPWM控制在雙極性SPWM控制中同一半橋上下兩個橋臂晶體管的驅動信號極性恰好相反，處于互補工作方式。當負載為感性時，由于負載電流不能突變，其續流是由二極管完成的。下面舉例說明：由VT1、VT3導通切換到VT2、VT4時，由于感性負載的電流不能突變，須由VD2、VD4續流，也就是說VT2、VT4不能立刻導通。當負載電流較大時，直到下一次VT1、VT3重新導通前，負載電流方向始終未變，一直由VD2、VD4續流，VT2、VT4始終未開通。當負載電流較小時，在其降到零之前，須由VD2、VD4續流；之后VT2、VT4導通，負載電流反向。不論VD2、VD4導通還是VT2、VT4導通，負載輸出電壓都是-ud。由VT2、VT4導通切換到VT1、VT3時，與上述情況類似。點擊顯示圖形目前三十頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的三相橋式SPWM逆變電路如圖1-18所示為變頻器常用的三相橋式SPWM逆變電路，由電路結構可見，其控制方式為雙極性控制。電路的開關器件采用IGBT，負載為感性。目前三十一頁\總數九十一頁\編于十二點三相橋式SPWM逆變電路－調頻原理U、V、W三相載波信號公用一個三角載波uT，三相調制信號uru、urv、urw為相位依次相差120o的正弦波，如圖1-19（a）所示。改變三相調制信號uru、urv、urw的頻率，即可改變變頻器的輸出頻率，達到變頻的目的。U、V、W三相的IGBT控制規律相同，現以U相為例來說明電路的控制過程。當uru＞uT時，給VT1導通信號，給VT4關斷信號，則U相相對于電源假想中性點N’的輸出電壓uuN’=ud/2；當uru＜uT時，給VT4導通信號，給VT1關斷信號，則U相相對于電源假想中性點N’的輸出電壓uuN’=-ud/2，VT1和VT4的驅動信號始終是互補的。當給VT1（VT4）加導通信號時，可能是VT1（VT4）導通，也可能時二極管VD1（VD4）續流導通，這要由感性負載中原來電流的方向和大小決定，和單相橋式PWM逆變電路雙極性控制時的情況相同。V相和W相的控制方式和U相相同。uuN’、uvN’和uwN’波形如圖1-19（b）所示。線電壓的波形uuv可由uuv’=uuN’-uvn’得出；若求負載的相電壓可由式uuN=uuN’-（uun’+uvN’+uwN’）/3求得，依此類推可求得其他線電壓和相電壓，其波形略。點擊顯示圖形目前三十二頁\總數九十一頁\編于十二點三相橋式SPWM逆變電路－調壓原理變頻器的調壓和調頻是同時進行的。當將三相調制信號uru、urv、urw的頻率調低（高）時，三個信號的幅度也相應調小（大），使得調制信號的U/f或按照設定要求變化。若調制信號的幅度變小，則變頻器的輸出脈沖寬度變窄，等效電壓變低；若調制信號的幅度變大，則變頻器的輸出脈沖變寬，等效電壓變高。目前三十三頁\總數九十一頁\編于十二點三相橋式SPWM調壓及調頻歸納綜上所述，變頻器的調壓調頻過程是通過控制三相調頻信號進行的。在雙極性SPWM控制方式中，理論上要求同一相上下兩個橋臂的驅動信號互補，但實際了防止上下兩個橋臂直通而造成電源短路，通常要求先加關斷信號，再延遲△t，才給另一個施加導通信號。延遲時間△t的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定。由于這個延時將會給輸出SPWM波帶來不利影響，使其偏離正弦波，所以在保證電路可靠工作的前提下，延遲時間要盡可能縮短。目前三十四頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器基本功能一目前三十五頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器基本功能二目前三十六頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器基本功能三目前三十七頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器基本功能四目前三十八頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的控制方式第四部分目前三十九頁\總數九十一頁\編于十二點控制方式分類開環控制u/f控制和矢量控制對于變頻器和電動機而言，都屬于開環控制。雖然矢量控制在變頻器內部通過一系列環節使電動機的轉速精度和機械硬度都有了很大提高，但由于電動機的轉速不能直接反饋到變頻器，因而還是有一定的速度誤差。閉環控制為了進一步減小速度誤差，變頻器可以采用測速發電機或光電編碼器形成閉環控制。目前四十頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的閉環運行為了提高傳動精度，進行自動控制等，通過PG編碼器、壓力傳感器、速度傳感器等將電動機的轉速、負載壓力、負載速度等物理量反饋到變頻器的輸入端，使變頻器與電動機或變頻器與拖動負載構成一個閉環系統，這種控制方法就被稱為閉環運行。采用光電編碼器組成閉環系統采用傳感器的PID閉環系統目前四十一頁\總數九十一頁\編于十二點采用光電編碼器組成閉環系統光電編碼器又稱為光電碼盤，簡稱PG，它有一個轉軸可以連接在電動機軸上與電動機一起轉動，通過光電編碼，將電動機轉速轉換成電脈沖信號。電脈沖信號反饋給變頻器，變頻器根據反饋脈沖信號對電動機進行控制，這種控制方法稱為帶PG的閉環控制．目前四十二頁\總數九十一頁\編于十二點u/f閉環控制和矢量閉環控制比較閉環控制分為u/f閉環控制和矢量閉環控制，其控制精度比較見表2-1。

控制方式速度控制精度速度控制范圍U/f控制2％～3％1：40矢量控制±0.5％1：100U/f有PG反饋控制±0.03％1：40有PG矢量控制±0.05％1：1000目前四十三頁\總數九十一頁\編于十二點實際應用中的選擇實際應用中要根據具體情況來選擇變頻器及控制方式。當轉速控制精度要求不高時，可選擇u/f控制。u/f控制不需要輸入電動機的各種參數，對電動機的要求不是很嚴格，而且普通u/f控制變頻器（不含矢量控制）的價格也稍低一些。對于轉速控制精度要求較高的場合，可選用矢量控制。具有矢量控制的變頻器是較高檔次的變頻器，由表2-1給出的參數可見，其控制精度已經比較高，能滿足較高的應用要求。如果在動態性能方面無嚴格要求的情況下，不要再輕易增加PG閉環速度反饋，因為增加PG反饋不但增加了系統的復雜程度，也提高了設備成本，但不一定有更佳效果。目前四十四頁\總數九十一頁\編于十二點采用傳感器的PID閉環系統PID是比例（P）、積分（I）、微分（D）調節器的總稱。比例調節器就是在運算放大電路中學習的比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓成比例關系，由于比例運算放大器作為調節器其調節速度快、線形好，得到廣泛應用。但P型調節器是有靜差調節，為了消除靜差，采用積分調節器調節。積分調節器雖無靜差，但反饋滯后，而微分調節器又有反應速度快的特點，將它們結合起來應用就是PID控制。目前四十五頁\總數九十一頁\編于十二點PID閉環控制系統控制儲氣罐例有些變頻器內置PID功能，在應用時可通過相應的功能參數進行預置。變頻器在選用PID功能進行閉環控制時，反饋信號一般由壓力、流量、速度等傳感器獲取。圖2-24所示是由壓力傳感器組成的PID閉環控制系統，儲氣罐的壓力由壓力傳感器測得，通過PID控制器加到變頻器的模擬電流控制端。當儲氣罐的壓力設置好以后，如果用氣量大使罐內的壓力下降，則通過壓力傳感器反饋到變頻器的輸入端，使變頻器的頻率上升，壓縮機加速運轉；如果罐內的壓力上升，則反饋信號使變頻器的頻率下降，壓縮機減速運轉?？傊?，反饋信號控制變頻器使罐內的壓力保持恒定值。點擊顯示圖形目前四十六頁\總數九十一頁\編于十二點PID高級功能表（部分）目前四十七頁\總數九十一頁\編于十二點PID高級功能說明（部分）H20~H25PID控制參數。PID控制即是通過控制對象的傳感器等檢測控制量（反饋量），將其與目標值（設定值）進行比較，若有偏差，則通過此功能的動作使偏差為零。這種控制是使反饋量與目標一致的一種通用的控制方法，適用于流量、溫度、壓力等過程控制。H20為PID模式，設定值為0，不動作；設定值為1，正動作。目標值可由X1~X9多功能輸入端子中的指定端子（該指定端設定為11）進行切換。該端子與CM端閉合，目標值由鍵盤面板輸入；該端子與CM端斷開，目標值由“F01頻率設定1”中的內容給定。目前四十八頁\總數九十一頁\編于十二點PID高級功能說明（部分）H21為反饋輸入信號端子及電氣規范，設定值為0、1、2、3，功能見表設定值選擇項目0由控制端子12輸入，正動作（0—10V）1由控制端子C1輸入，正動作（4—20mA）2由控制端子12輸入，反動作（10—0V）3由控制端子C1輸入，反動作（20—4mA）目前四十九頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器控制視頻目前五十頁\總數九十一頁\編于十二點節能原理與應用舉例第五部分目前五十一頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的節能原理煉油系統中電機負載的種類很多，其中以液泵類居多，其輸出特性既決定于泵的種類，也隨管線系統的阻力特性曲線不同而異。右圖為離心泵調速運行時的H-Q曲線。

其中P為泵使用工況點的軸功率（kW）；Q為使用工況點的液壓或流量（m3/s）；H為使用工況點的揚程（m）；γ為輸出介質單位體積重量（kg/m3）；η為使用工況點的泵效率（%）。目前五十二頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器的節能原理圖中，液泵運行工況點C是泵的特性曲線NN與管路阻力線R1的交點。用閥門控制時，如果要減少流量，則必須關小閥門，閥門的磨擦阻力增大，阻力曲線由R1移到R2，揚程從H0升到H1，流量從QN減小到Q1，工況點從C移到A。用變頻調速控制時，阻力曲線R1不變，泵的特性取決于轉速，當速度從NN降為N1時，特性曲線從NN移到N1，工況從C移到B點，揚程從H0下降到H2，流量從QN減少到Q1。目前五十三頁\總數九十一頁\編于十二點A點功率為B點功率為兩點功率差為就是說，用閥門控制比用變頻控制，有△P的功率被浪費，閥門越小，浪費越大。另外：對于使用制動的系統，用于制動的能量可以通過逆變的方式再生回收。變頻器的節能原理目前五十四頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器幾個關鍵參數設定加、減速設定:根據實際進行設定，以加速時不發生過流跳閘，減速時不發生過壓跳閘為原則，其計算公式受不同的轉矩負載不同而不同。對于平方轉矩負載的泵、風機等，其加減速時間計算公式如左圖;式中tA、tD分別為給定加、減速時間（s），Nmax為最高轉速(rpm),TAA.min為最小加速轉矩（kg.m）,TAD.min為最小減速轉矩（kg.m）。加、減速方式推薦使用S型曲線，這樣機械沖擊小，起動平滑。目前五十五頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器幾個關鍵參數設定電動機參數：按電機的實際參數設定，如容量、極數等，基本頻率亦應設定為電機的額定頻率?；乇茴l率點選擇：泵在低于額定轉速的運行過程中，在某些頻點上容易發生共振現象，變頻器可以設定跳躍頻率跳過，避免共振。上、下限工作頻率設定：下限設定以能帶動負載為提，上限宜設為50HZ，因為當變頻器輸出頻率超過50HZ時，會超過電機和泵的額定轉速，危及設備和人身安全。目前五十六頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用節能實測為了解變頻器的實際節能效果，2005年11月29日，技術質量部賴作通、企管科梁錫勁、機動部許國歡和電氣車間一起測量三催四臺機泵在變頻和工頻狀態下的用電情況。泵號額定功率(kW)工頻變頻節電率相電流（A）相電壓（V）功率因數實測功率（kW)相電流（A）相電壓（V）功率因數頻率（Hz)實測功率（kW)F120690138.52380.7473.18108.32400.4137.631.9756.30%F130455552470.7229.34432350.5340.216.0745.20%F13055558.82330.6125.07322350.2628.75.8776.60%F13075558.52400.7431.17472380.5338.717.7942.90%目前五十七頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用節能實測我們一共統計120臺運行變頻器，運行頻率在40Hz～45Hz變頻器有32臺，運行頻率在30Hz～40Hz變頻器有47臺，運行頻率在30Hz以下變頻器有41臺。依據變頻器節能公式估算，也就是說在120臺變頻器當中，節電率在22%～40%的變頻器有32臺，節電率在40%～70%變頻器有47臺，節電率在70%以上有41臺。因此使用變頻器的總體節能效果是十分明顯的。目前五十八頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器控制液泵工藝控制示意圖采用PWM變頻控制裝置的液泵其工藝控制示意圖如左圖所示。當需要增加流量時，管網壓力低于設定參數值，變頻器輸出頻率增加，減少流量時則相反。流量穩定時，檢測值與設定值一致，轉速不變。液泵電機壓力等傳感器DCS變頻器M~4~20mA目前五十九頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器電氣連接圖在主回路連接中，R、S、T為電源接線端子，U、V、W為電機接線端子。P1，P（＋）外接DC電抗器以提高功率因數。P(+)、DB外接制動電阻。GK為工頻、變頻切換開關?？紤]到接觸器KM極易受到雷害或系統短路造成系統“晃電”而跳閘，KM選擇為機械鎖扣接觸器，QS為隔離開關，QF為空氣開關。目前六十頁\總數九十一頁\編于十二點工頻—變頻切換某些關鍵設備在投入運行后就不允許停機，否則會造成重大經濟損失。這些設備如果由變頻器拖動，則變頻器一旦出現跳閘停機，應馬上將電動機切換到工頻電源。另有一類負載，應用變頻器拖動是為了節能，如果變頻器達到滿載輸出時就失去了節能的作用，這時也應將變頻器切換到工頻運行。因此，工頻——變頻切換電路是一種常用電路。目前六十一頁\總數九十一頁\編于十二點手動切換電路圖目前六十二頁\總數九十一頁\編于十二點手動切換電路分析---工頻運行KM3為工頻運行接觸器，當KM3主觸點閉合，電動機由工頻供電。SB1和SB2為總電源控制按紐，SA為變頻、工頻切換旋轉開關。當將旋轉開關SA轉到KM3支路，按下總電源控制按紐SB2，KA1中間繼電器線圈得電吸合，其兩組動合觸點閉合，使KM1得電吸合，電動機由工頻供電。當按下停止按紐SB1，KA1失電，KM3也失電，電動機停止。目前六十三頁\總數九十一頁\編于十二點手動切換電路分析---變頻運行當將旋轉開關SA轉到變頻控制支路，按下SB2，KM2得電，其動合觸點閉合，使KM1得電吸合，KM2吸合后KM1吸合，兩接觸器主觸點將變頻器與電源和電動機接通使其處于變頻運行的待機狀態。此時，串聯在KA2支路中的KM1的一組動合觸點閉合，為變頻器起動做準備。當按下變頻器工作按紐SB4，中間繼電器KA2線圈得電吸合，一組動合觸點將SB4短路自保，另一組動合觸點接通FWD與CM端子，電動機正向轉動。此時KA2還有一組動合觸點將總電源停止按紐SB1短路，使它失效，以防止用總電源開關停止變頻器。當變頻器需要停止輸出時，SB3按紐，KA2線圈失電，KA2所有的動合觸點斷開，FWD與CM端子開路，變頻器停止輸出。如按下總電源停止按紐SB1、KA1釋放，KM2、KM3均釋放，變頻器斷電。目前六十四頁\總數九十一頁\編于十二點手動切換電路分析---故障保護及切換當變頻器工作時由于電源電壓不穩、過載等異常情況發生時，變頻器的集中故障報警輸出接點30A、30C動作。30C動斷觸點由閉合轉為斷開，KM1、KM2線圈失電釋放，其主觸點斷開，將變頻器與電源及電動機切除；與此同時，30A動合觸點閉合，將通電延時繼電器KT、報警蜂鳴器、報警燈與電源接通，發出聲光報警。延時繼電器通過一定延時，其延時動合觸點將KM3線圈接通，KM3主觸點閉合，電動機切換到由工頻供電運行。當操作人員發現報警后將SA開關旋轉到工頻運行位置，聲光報警停止，時間繼電器斷電。目前六十五頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器管理注意事項第六部分目前六十六頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用中需要注意的事項變頻器的安裝設計基本要求：變頻器最好安裝在控制柜內的中部;變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風、進風的大元件。采用獨立進風口。單獨的進風口可以設在控制柜的底部，通過獨立密閉地溝與外部干凈環境連接，此方法需要在進風口處安裝一個防塵網，如果地溝超過5m以上時，可以考慮加裝鼓風機。密閉控制柜內可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料，并近期更換。目前六十七頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用中需要注意的事項工作環境：使用環境對變頻器影響很大，其中溫度、濕度、污染度在很大程度上影響變頻器工作的可靠性和壽命，特別是溫度更是應在40℃以下。因此應對使用環境進行降溫、除濕、封閉。在日常檢查中要特別檢查電解電容器的變化情況以及對變頻器進行清掃、檢查。目前六十八頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用中需要注意的事項干擾問題：諧波干擾。由于變頻器的輸入部份為整流裝置,工作時因其非線性特性而產生高次諧波,這些高次諧波將使輸入電源的電壓和電流發生畸變,危害電氣設備運行。其中以對電容器的影響最大。由于電容的阻抗與頻率成反比,所以不大的高次諧波分量將產生較大的諧波電流或引起并聯諧振。高次諧波還產生討厭的噪聲,可在變頻器電源側加裝交流電抗器加以抑制,在輸出端加裝交流電抗器改善輸出電流波形,減少電機噪聲,在電容器上串接6%的電抗,減少高次諧波的影響。目前六十九頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用中需要注意的事項電機的漏電、軸電壓與軸承電流問題：高頻PWM脈沖輸入下，電機內分布電容的電壓耦合作用構成系統共?；芈罚瑥亩饘Φ芈╇娏?、軸電壓與軸承電流問題，可能會造成軸承光潔度下降，降低使用壽命，嚴重地造成直接損壞。目前七十頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用中需要注意的事項由PWM變頻器驅動電機時,流過電機的電流比工頻供電時約大5%,當電機低帶運轉時,冷卻風扇能力下降,電機溫升增高,應降低負載轉矩和限定運行時間。選用變頻器時變頻器的容量要高出電機最大轉矩1-2個檔次,變頻器特性要與負載特性一致.風機、水泵轉速不宜低于額定轉速的40％，否則，應用效果不理想，還可能損壞機泵。不能將電源接至逆變器的輸出端子U、V、W，否則將損壞變頻器；逆變器要良好接地，否則不能可靠運行甚至損壞變頻器；不能在變頻器端子之間或對控制電路端子之間用兆歐表進行測量，否則會損壞變頻器。目前七十一頁\總數九十一頁\編于十二點變頻器應用的幾個建議選用變頻器，要先作可行性調研，分清應用目的是以控制為主還是以節能為主；變頻器技術發展非常迅速，設計壽命5～10年，技術換代平均2～5年，因此需要資金保障，用于維修和更新；變頻器的優點眾多，但也有其不足之處。由于變頻器是高新技術的自動電氣設備，自身的保護功能非常完善，對電網的要求也較高，如果電網晃電、打雷或周圍有電磁干擾等，容易造成跳閘，這就要求生產車間對選用工頻或變頻要做風險評估，做好反事故預案。建議非常重要的機泵在雷雨期間最好短時間退出變頻運行，改開工頻；變頻器大量使用會對電網造成污染（電流中含高次諧波較多），影響電力系統的供電可靠性，所以要做到選擇性使用，同時要對電網諧波污染進行治理；變頻器的管理涉及到電氣、儀表、生產車間及上級主管部門，大家應相互支持、相互配合，嚴格執行相關管理制度。目前七十二頁\總數九十一頁\編于十二點附錄：變頻器使用問與答一交流異步電動機是按額定電壓、額定頻率、額定電流進行設計的，在任何頻率下運行時也不能過流，否則將引起磁飽和，怎么辦？采取U/f=常數的控制方式，當頻率上升時，電壓上升；當頻率下降時，電壓也下降，保持電動機電流不變，即電動機的磁通不變，電動機恒轉矩運行電動機在額定電壓下起動時電流大（是正常值的4~7倍），而變頻器工作時又不能過流，電動機怎么起動？變頻器采取從0Hz開始起動的方法，并且升速要通