常用低压变频控制柜的设计事项.docx

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1、(intelligent regulator),其中PlD控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来 实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PlD控制功能的可编程控制 器(PLC),还有可实现PlD控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现 PID控制，而可编程控制器(PLe)可以直接与COntrOINet相连，如ROCkWeIl的PLC5等。还有可 以实现PID控制功能的控制器，如ROCkWell的LOgiX产品系列，它可以直接与COntroINet相连， 利用网络来实现其远程控制功能。1、开环控制系统开环控制系统(OPen

2、looPControlSyStem)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(COntrOlIer)的输出没有影响。在这种控制系统中， 不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control SyStem)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输 出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则 称为负反馈(NegatiVeFeedback),若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈， 又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系

3、统，眼睛 便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没 有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物 是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。3、阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入(stepfunction)加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响 应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。 稳是指系统的稳定性(Stability), 一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该 是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制

4、精度，通常用稳态误差来(Steadystate error)描述，它 表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。4、PlD控制的原理和特点在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PlD调节。PlD控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、 稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全 掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须 依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统

5、和被 控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PlD控制，实际中 也有Pl和PD控制。PlD控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控 制的。 比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差积分(D信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)。控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（Systemwith Steady-state Error） o为了消除

6、稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时 间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加 大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器， 可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能 会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制 误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误 差

7、接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比 例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样， 具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控 量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程 中的动态特性。5、PlD控制器的参数整定PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PlD控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控 制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法

8、。它主要是依据系统的数学模型， 经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进 行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简 单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反 应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器 参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完 善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选 择一个足够短的采样周期

9、让系统工作；（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临 界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控 制器的参数。5 .变频器基本参数的调试变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参 数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系， 且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。因各类型变频器功能有差异，而相同功 能参数的名称也不一致，为叙述方便，本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型 变频器几乎都有的，完全可以做到触类旁通。一加减速

10、时间加速时间就是输出频率从O上升到最大频率所需时间,减速时间是指从最大频率下降到O所需时 间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以 防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求：将加速电流限制在变频 器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大， 不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经 验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间 逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最

11、佳加减速时间。二转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/v 增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。 如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩 负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起 动时电流大，而转速上不去的现象。三电子热过载保护本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温 升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动

12、机上加装 热继电器。 电子热保护设定值()=电动机额定电流(A)/变频器额定输出电流(A)100%四频率限制即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而 引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能 还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频 器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。五偏置频率有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号（电压或电流）进行设定时， 可用此功能调整频率设定信号最低

13、时输出频率的高低，如图1。有的变频器当频率设定信号为0%时, 偏差值可作用在0fmax范围内，有的变频器（如明电舍、三垦）还可对偏置极性进行设定。如在调试 中当频率设定信号为0%时，变频器输出频率不为OHz,而为xHz,则此时将偏置频率设定为负的XHz 即可使变频器输出频率为0Hz。六频率设定信号增益此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压 （+1OV）的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时（如IOV、 5v或20mA）,求出可输出f/V图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为0 5v时，若变频

14、器输出频率为。50Hz,则将增益信号设定为200%即可。七转矩限制可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经CPU进行转矩计 算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减 速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩 限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。 在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为8

15、0 100%较妥。制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为0%,可使加到主电容器的再生总量接近于0, 从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩 设定为0%时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变 频器跳闸，应引起注意。八加减速模式选择又叫加减速曲线选择。一般变频器有线性、非线性和S三种曲线，通常大多选择线性曲线；非 线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时 可根据负载转矩特性，选择相应

16、曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加 减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为S曲线后 就正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样 选取了S曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没 有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。九转矩矢量控制矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式 就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输 出给电动机。因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机 在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。现在的变频器几乎都采用无反 馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬