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变频调速基本原理及控制原理
1.
基本原理：目前使用较多的是“交—直—交”变频，原理如图
1
所示，将
50Hz
交流整流为直流电
Ud
，再由三相逆变器将直流逆变为频率可调的三相交流供给鼠笼电机实现变
频调速。
2.
控制原理：
变频调速装置主电路
(
见图
2)
由空气开关
QF1
，交流接触器
KM1
和变频器
VF
组
成，由安装在配电柜面板上的转换开关<
/p>
SA
，复位开关
SB
；或安装在现场防爆操作柱上启动按钮
SB
和停止按钮
SB2
控制
VF
的
运行：
(1)
启
动
VF
时必须先合上
QF1
和
QF2
，使
SA
置于启动位置，
KM1
便带动电触点闭合，来
电显
示灯
HL2
亮；此时按下
SB
，也可以按下现场
SB1
< br>使
KA1
带电触点闭合，
VF<
/p>
投入运行同时运行指
示灯
HL3
亮。
(2)
需要停止
VF
时，按下
SB2
使
KA1
失电，
VF
停止运行，此时
HL3
灭；置
SA
于停止位置，
KM1
断开同时
HL1
亮表示停机。
(3)
如
果在运行过程中
VF
有故障
FLA
、
FLC
端口将短接，
KA2
带电，
KM
带电其触点断开
，
同时故障指示灯
HL3
亮并报警。<
/p>
由于工艺条件复杂，实际运行过程中有多方面不确定因素，为
安全其见，每台变频器均加有
一旁路接触器
< br>KM2
；
如果
KM1
或
VF
发生故障时保证电机仍能变频运行。
变频调速实行闭环负反馈
自动控制即由仪表装置供给变频器
1V
和
CC
端口
4
～
20MA
电信号，
靠信号大小改变来控制
VF
频
率高低变
化达到调节电动机转速和输出功率的目的，
使泵流量和实际工艺需求最佳匹配，
实现仪表电
气联合自动控制体系。
二、实际运用分析
1.<
/p>
变频调速实行工艺过程控制，
由于生产流程和工艺条件的复杂性；
不通过实践有些问题不
被人们认识，只有通过实践才能找出解决
这此问题方法和途径。
在闭环控制回路中，
变频器作用类似风开式调节阀，
对于实用风关式调节阀控制回路需在变
频器上设定最低下降频率，当仪表装置故障时变频器输出最低频率，保证电机运转，维持工艺流
程最
低安全量，
不至于生产中断。
变频
器下限频率设定必须通过实际测试，
不能随意变动。
就拿
P6101A
脱丙烷塔进料泵来说，当时调
试时当仪表信号
4AM
时，变频器输出频率
10Hz
，此时根本达不到工
艺需要流量，
通过仪表、
电气专业人员多测试设定
4MA
信号输出
23Hz
能达到最低安全量，
故
23Hz
便没定为法定下限参数，
这样既可保证工艺安全运行又有
27Hz
的频率调节
范围。
完全达到变频调节
目的。
2.
机泵有多条支路情况是变频调速闭环控制难点。这里考虑因素很
多，情况也千差万别，选
定控制方案要进行缜密分析和细致比较，
否则会造成项目失败。
一般情况下多条支路流量压力差别较
大
时，选择流量大或压力高的支路作为调节参数，控制变频器，其它支路采用调节阀，当量上的支路
控制参数发生变化或扰动所需调节量很小，不致于对量的支路造成影响，而量大的支路，控制参数变
化所需的调节量，能满足小支路的调节，最终达到平衡。
3.
所有变频器均安装在配电柜机，安全起见，均加有旁路接触器<
/p>
KM2
，当变频调速装置出
现故障时，电
机可以自动切换到旁路正常运行，这一点是很重要的，因为变频器的许多操作情况我们
不
很熟悉一旦出故障便失去调节手段。在二联合刚投产时就出现过这种情况，丙烯精馏塔回流泵
P6107A
回路变频器试运行时有点问题，一时找不出原因，为不耽误工期，只有
先打到旁路试运行。
此外，调节阀也不能随意取消，装置开工或新装置投产时调节阀的作
用是变频器取代不了的。
二
.
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。
一
加减速时间
加速时间就是输出频率从
0
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
0
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%
< br>。
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
0
～
fm
ax
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
0Hz
，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<
/p>
(+10v)
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
10v
、
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<
/p>
0
～
5v
时，若
变频器输出频率为
0
～
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。
< br>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。
< br>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<
/p>
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，
< br>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
80
～
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%
< br>，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
< br>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，
< br>且反转而成为负向负载，
这样选取了
S
< br>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
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