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变频器
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以及
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三垦变频器性能研究和应用,变频器,性能,机能,研究,钻研,以及,应用,利用,运用
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11绪论11选题的目的及研究意义电气传动技术是以电力电子功率变换装置为执行机构，以电子装置为核心，以电动机为控制对象，在自动控制理论的指导下完成对电气传动自动控制系统的设计，控制电动机的转矩和转速，从而将电能转化成机械能，实现工作机械的往复运动或者是旋转运动。根据电动机种类的不同，电气传动可以分成直流电动机传动和交流电动机传动两大类。自19世纪80年代开始，直流电动机一直垄断工业上传动用的电动机。直到19世纪末期，出现了结构简单且坚固耐用的交流鼠笼型电动机和三相电源后，直流电动机传动装置才在不调速的领域里被交流电动机替代了。随着生产的快速发展，速度可调节逐渐成为了电动装置的一项基本要求。而且，除了要满足一定的调速范围外，还必须要具有持续的稳定性和良好的瞬态性能。从20世纪50年代开始，国外逐渐重视到了交流电动机调速的重要性。随着电力电子技术的出现以及发展，采用半导体的变流调速系统逐渐成为了现实。尤其是自70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，为交流电机拖动控制系统提供了更加有利的发展条件，从而产生了各种类型的交流电动机调速系统，如串级调速系统、变频调速系统、无换向器电动机调速系统以及矢量控制调速系统等。目前，交流调速技术在工业发达的国家已经得到了广泛的应用。变频调速系统具有高效率，宽范围，以及高精度等特点，是目前市场上运用最广、最有发展前景的一种调速方式。交流电动机变频调速系统的种类比较多。从上世纪50年代提出的电压源型变频器开始，相继出现了电流源型、脉宽调制型等各种类型的变频器。就目前而言，变频调速的主要方案有交交变频调速、交直交变频调速、同步电动机自控式变频调速系统、正弦波脉宽调制SPWM）、矢量控制，以及直接转矩控制变频调速等。而且，随着传感技术的日渐成熟，许多智能技术也慢慢地渗透到了其中，如模糊控制、专家系统、神经网络、自适应控制等。与这些控制方式的有效结合，极大地改善了变频调速控制系统的控制效果。变频调速技术的发展在很大程度上依赖于大功率半导体器件的制造工艺水平和电力电子技术的发展状况。随着第三代电力半导体器件（如门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅型双极晶体管IGBT等）的快速发展，交流变频调速技术得到了很大的进步，逐渐变得越来越成熟。日、美、德、英等老牌发达国家在结合现代微处理器控制技术、电力电子技术，以及电机传动技术的基础上，陆续推出了各种型号的变频器，而且在不断地进行升级换代。这些高精度、多功能、智能化的变频器将调速效率和控制精度提高到了一个前所未有的高度1。交流变频调速技术是一门强弱电结合，机电一体化的综合性技术。它既需要处理巨大电能的转换（整流、逆变）问题，还要处理信息的收集、变换以及传输问题。在电力拖动这个领域里，由于变频调速系统的转差功率不变，所以高效率、高性能是交流调速技术的主要发展方向。变频调速技术在国民经济和日常生活中占有十分重要的地位，它将频率转变成了可以被充分利用的重要资源。近年来变频调速技术获得了不错的成绩，而且，在社会生产的各个领域都产生着越来越广泛的影响，并取得了显著的经济效益与社会价值。因此，研究变频调速对异步电动机的自动控制在工业生产中具有一定的实际意义。12变频调速技术的研究现状与发展趋势2自20世纪60年代变频器的出现到现在，经过半个多世纪的发展，变频调速技术已经开始逐渐成熟完善了。近年来，由于一些新技术、新材料、新方法的出现和应用，从而研制出了更好的器件或是串联单元，这样就进一步解决了一直以来困扰人们的高压问题，使其应用领域和范围更加宽泛。同时，也使得更为高效、合理地利用能源的愿望成为了现实。自20世纪80年代开始，变频器在西方主要工业国家被广泛使用，并逐渐随进口设备配套被引入中国。至90年代时，变频器已经在中国得3到了迅速的推广。变频器是利用电力半导体器件的通断作用，将工频电源转换成为另一种频率的电源的电能控制装置。电动机是国民经济中主要的耗电大户，高压大功率电动机更为突出，而这些设备的电能利用率普遍偏低，所以都有很大的节能空间。因此，不论从社会价值还是经济效益上来讲，大力发展高压大功率变频调速技术都具有非常深远的意义。同时，随着社会的发展和人民生活水平的提高，中小功率的变频器又逐渐突显出其不可替代的作用。近年来，我国提出了建设节能型社会，倡导绿色、和谐的发展理念。因此，在做好高压大功率变频器的同时应该兼顾中小功率变频器的发展。这是我国变频器行业今后发展的总体趋势。国外变频器产业发展历史较长。目前，除日本外，美、英、德、法、意等发达国家也都已经形成了较为完善的变频器技术产业发展体系。同时，几乎所有的产品均具有矢量控制功能，且工艺水平较以前有了大幅提高。目前，各发达国家现阶段的发展状况主要表现在以下几个方面（1）变频调速技术发展时间较长，具有一定的产业化生产规模，生产经验、技术水平和产品品质比较高；（2）能够生产1万KW以上的SCR变频器，如美国的AB公司等。但是没有10KV及以上的高压产品；（3）与变频器相关的产业已经初具规模，形成了产业化生产，能够生产诸如IGBT、IGCT、SGCT等变频器中的多种功率器件；（4）新技术、新工艺不断广泛应用于产品中，促进了高压、高功率、高精度、多功能、智能化变频器的出现，使高压变频器在各个行业中被广泛使用，并取得了显著的经济效益。然而，我国国产变频器的生产，主要是交流380V的中小型变频器，且大部分产品为低压，而高压大功率则很少，能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商更少，不过是少数几个具备科研能力或资金实力强的企业。并且在技术方面，更是仅仅少数普遍采用V/F控制方式，对中、高压电机的变频调速进行改造。我国高压变频器的品种和性能，还处于发展的初步阶段，仍需大量从国外进口。这一现状主要表现在以下方面（1）国外各大品牌的产品，加快了占领国内市场的步伐并将产品本地化，但我国目前变频器市场较大，仍有巨大的发展潜力；（2）多数企业不具有足够资金进行科研和规模化生产，生产工艺相对落后，产品的技术含量低，品质有待提高，但总体上价格低廉；（3）国内高压变频器尚未形成一套完备的标准，产品差异性大，需要进一步完备、完善高压变频器的标准，同时，国产高压变频器的功率等级较低，一般不超过3500KW；（4）高压变频器周边产业少，不够发达，约束了高压变频器的发展速度，很多变频器中的主要功率器件，无法自行生产，如驱动电路，电解电容等；（5）自主研发能力在逐步提高，与发达国家的技术差距在缩小，自主创新的技术和产品也逐步得到应用；（6）已经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等性能的变频器，同时正在研发能够进行四象限运行的高压变频器2；变频技术发展至今，总结起来从控制的角度而言，先后经历了这样4个阶段矢量控制、磁通4控制、转矩控制、智能（PWM）控制这4个阶段。20世纪80年代后期开始，欧美发达国家的VVVF（VARIABLEVOLTAGEVARIABLEFREQUENCY）变频器，投入市场并广泛应用，使变频器技术又达到一个新的水平。目前，交流变频调速技术的主要发展方向有以下几个方面（1）控制理论与控制技术方面的研究与开发，如矢量控制理论及其他现代控制理论随着交流调速的发展而不断完善；转子磁链定向的异步电动机矢量控制；直接转矩控制技术等；（2）变频器主电路拓扑结构研究与开发；提高变频器的输出效率；电力电子逆变器朝着高频化、大功率方向发展；矩阵式变频器提高输出频率；5（3）PWM模式改进与优化研究为解决三电平中压变频器中点电压偏移问题，研究了虚拟电压矢量合成PWM模式，并取得了具有实用价值的研究成果；（4）中压变频装置的研究与开发中压是指电压等级为1KV10KV，中、大功率是指功率等级在300KW以上。随着全控型功率器件耐压的提高，中压变频器的应用迅速加快了。应用较多的是采用IGBT、IEGT、IGCT三电平中压变频器及级联式单元串联多电平中压变频器。最初通用变频器仅用于风机、泵类负载的节能调速和化纤工业中高速缠绕的多机协调运行等，到目前为止，其应用领域得到了相当的扩展。如搬运机械，从反抗性负载的搬运车辆、带式运输机到位能负载的起重机、提升机、立体仓库、立体停车厂等都已采用了通用变频器。13本课题需研究的问题及思路方法本课题要研究的问题主要有以下几点（1）三相异步电动机变频调速系统的工作原理；（2）三垦变频器的使用；（3）变频器的选择和参数设计；（4）基于三垦变频器的交流异步电机的自动控制系统的搭建与调试；本次毕业设计采用的研究思路和方法为（1）首先掌握三相异步电动机变频调速系统的工作原理并熟悉三垦变频器的使用；（2）其次完成三相异步电动机变频调速系统反馈控制规律的研究。主要应用工程设计法；（3）再组建变频器交流异步机的调速自动控制系统。系统设计中主要采用模拟控制器，对不同速度的控制，控制规律拟采用PID算法；（4）最后完成三相异步电动机变频调速系统硬件连接及实验调试，并对实验结果进行合理地分析；控制系统一般可以分为开环控制和闭环控制。根据控制对象和控制精度等要求的不同，我们可以综合选择一种进行操作使用。下面我们就这两种控制方法进行简单的说明比较。所谓开环控制，即控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。如图11所示，为开环系统结构框图。图11开环系统结构框图在本次毕业设计中，控制器为转速调节器，执行器为三垦变频器，被控对象为电动机的转速。虽然开环系统结构相对简单，但是其抗干扰能力差，响应缓慢，在大多数场合下控制效果不够理想。6图12闭环系统结构框图如图12所示为闭环系统结构框图。闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。若由于干扰的存在，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力其主要特点有（1）系统输出量对控制作用有直接影响；（2）有反馈环节，并应用反馈减小误差；（3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响；（4）低精度元件可组成高精度系统。综合以上两点，开环控制系统的优点是结构简单，比较经济。但其也有无法避免的缺点，它无法消除干扰所带来的误差。同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不恰当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。闭环控制与开环控制的区别主要表现在以下几个方面（1）从原理上看开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。合闭环控制系统不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合；（2）从结构上看开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。闭环系统具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性；（3）从稳定性看稳开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。本次设计拟采用两步完成；第一步，搭建开环控制系统并调试，测出被控对象（即三相异步电动机）的开环机械特性；第二步，设计转速调节器（ASR），搭建闭环控制系统并调试，测出被控对象的闭环机械特性，并分析其静态、动态性能指标。其中转速反馈输出的是一个030V的电压信号，通过电位器限幅到05V后，经过调节器与给定（同样是一个05V的电压信号）进行偏差比较，输出新的电压从而使电动机工作在新的机械特性下。7（1）改变极对数P作几挡的有级调速，但是该种方式通用性差，并且结构复杂、价格高、维护性差；（2）改变转差S来调速，这种方式只适用于绕线电机的转子外加电阻来调速，这样调速电阻就要消耗一定的功率。为了利用这部分功率，可在转子回路中接入转差频率的功率变换装置，将其送回电网。由于转差功率的传递为单项，只能由转子反馈给电网，所以电动机只能在低于同步转速的范围内进行调速；（3）当极对数P不变时，电动机转子转速N与定子电源频率F成正比。因此通过连续改变定子电压供电频率F（或改变供电电源频率）就能平滑、无级地调节异步电动机的转速,这种调速方法称为变频调速。这种方法能实现无级调速，并且能适用于各种异步电动机的调速需要，特别指出的是能适用我国现在普遍应用的鼠笼式三相交流异步电动机的调速需要。变频调速是希望气隙磁通量M基本保持不变，这样，磁路的饱和程度、激磁电流和电动机的功率因数均可保持不变。由于忽略定子的漏阻抗压降时门丁444丁门丁门（25）式中,门为定子相电压（V）；丁为气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值（V）；丁为定子频率（HZ）；门为定子每相绕组串联匝数；丁门为定子基波绕组系数；为每极气隙磁通量（WB）。又知要保持气隙磁通量不变，只要控制好气隙磁通在定子每相中感应电动势和定子频率便可达到目的。因此，应使定子端相电压与定子频率成比例地调节，即采用电动势频率比为恒值的控制方式即恒压频比控制。而且，若能保持电压和频率成比例变化，则最大转矩保持不变，所以这是一种近于恒转矩的调速方案。对此需要考虑额定频率以下和额定频率以上两种情况26。（1）基频以下调速由式（25）可知，要保持气隙磁通量不变，当频率丁从额定值向下调节时，必须同时降低气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，使气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值丁与定子频率丁的比值为恒定值，即采用恒定的电动势频率比的控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认定定子相电压与气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值近似相等，即定子相电压门亦与定子频率丁的比值为恒定值。这就是是恒压频比的控制方式。低频时，定子相电压门和气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值丁都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，可以人为地把定子相电压门抬高一些，以便近似地补偿定子压降，带定子压降补偿的恒压频比控制特性为图21中的B曲线，A为无补偿的控制特性曲线。A无补偿B带定子压降补偿图21恒压频比控制特性在实际应用中由于负载大小不同，需要补偿的定子压降值也不一样，在控制软件中，须具备有8不同斜率的补偿特性，以便用户选择。图22异步电动机变压变频调速的控制特性（2）基频以上调速在基频以上调速时，频率可以从额定频率往上增高，但电压定子相电压却不能增加比额定电压还要大，最多只能保持与额定电压近似相等。由式（35）可知这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得图22所示的异步电动机变频调速控制特性。如果电动机在不同转速下具有额定电流，则电机都能在温升允许条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化，按照电机拖动原理，在基频以下，属于“恒转矩调速”的性质，而在基频以上，基本属于“恒功率调速”。22变频器221变频器的介绍变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。变频器是把工频电源50HZ或60HZ变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/F控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50HZ或200V/60HZ50HZ等。通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节（又平波回路）、逆变器。图23通用变频器简化结构图（1）整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。（2）平波电路（中间直流环节）。由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态，起始功率因数总不会等于1。因此，在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件电容器或电感器来缓冲，所以中间直流环节实际上是中间储能环节。9（3）逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开，可以得到任意频率的三相交流输出波形。（4）控制电路。控制回路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。222变频器的选择变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类交直交变频器和交交变频器。交交型变频器它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/31/2,所以不能高速运行。交直交型变频器交直交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交直交变频器是目前广泛应用交流异步电动机变频调速系的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种（1）电流型变频器电流型变频器的特点是中间直流环节采用大电感器作为储能环节来缓冲无功功率，即扼制电流的变化，使电压波形接近正弦波，由于该直流环节内阻较大，故称电流源型变频器。（2）电压型变频器电压型变频器的特点是中间直流环节的储能元件采用大电容器作为储能环节来缓冲无功功率，直流环节电压比较平稳，直流环节内阻较小，相当于电压源，故称电压型变频器。由于电压型变频器是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主要优点是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影响，它主要适用于中、小容量的交流传动系统。与之相比，电流型变频器施加于负载上的电流值稳定不变，其特性类似于电流源，它主要应用在大容量的电机传动系统以及大容量风机、泵类节能调速中。由于交直交型变频器是目前广泛应用的通用变频器，所以本次设计中选用此种间接变频器，在交直交变频器的设计中，虽然电流型变频器可以弥补电压型变频器在再生制动时必须加入附加电阻的缺点，并有着无须附加任何设备即可以实现负载的四象限运行的优点，但是考虑到电压型变频器的通用性及其优点，此次设计中采用电压型变频器即SAMCOM电动机调速用高性能数字式变频器。其结构图如下。23SAMCOM变频器功能介绍27图23交直交变频装置10通用型全数字式变频器SAMCOM适用于感应电动机的调速驱动。其内部配备16位微处理器，功能十分齐全，操作尤为简单。此次设计所用变频器型号为MF37K380。231操作面板说明如图24,SAMCOM变频器的操作面板大致有以下几个部分（1）显示器以7段字符显示频率、电动机电流，转速、送料速度、各参数设定值及报警内容；（2）显示模式显示指示内容；（3）READY操作面板有效时亮灯；（4）步进键可把频率连续上升或下降（按着键时频率才变化）；校正频率表偏差；可改变READY模式的显示；11（5）功能设定键各种功能的确认和设定；（6）运转指令键正转、反转、停止的指令键；（7）准位表显示频率比率及过载率；（8）运转方式表示表示正转、反转及停止状态；以操作面板进行运转时应在变频器处于停止模式时进行功能设定，将CD01设定为0，CD04设定为0。以此方式进行运转有两种方式以数字键直接设定频率来进行运转；以步进键设定频率来进行操作。但应注意当显示器的显示内容切换在频率CD020以外的模式时，是不能以数字键直接设定或步进键设定来改变运转频率的，应以功能设定指令码CD00来进行设定。（2）以外部信号来进行运转以外部信号来控制运转或停止时，按运转选择的操作顺序将功能指令代码设置成CD041；以外部电位器420MA、010V等来设定频率时，按第一频率的设定方法将功能指令代码设置成CD011；（3）按控制端子接线图来使用外部信号注意A停机中若同时输入正转、反转两种信号时，变频器不会运转；B若在运转中同时输入正转、反转两种信号时，“输出频率锁定”功能即起作用，在加速或减速时也会将输出频率锁定。233基本接线与端子连接（1）变频器的基本接线请务必在电源和输入端子（R、S、T）之间装上断路开关MCB。如果使用漏电断路开关时，请使用带高频对策用的开关。基本接线图如图25所示；接到输入电源端子（R、S、T）的配线，无需考虑相序；若把输出端子（U、V、W）按标准来接线，则从负载方面（轴）来看，电机的旋转方向是反时针的；接到控制电路端子的接线，请用屏蔽线或绞合绕线，此外，接线时应充分离开主电路、强电回路（包括200V继电器的时序电路）；为防止使用在控制电路端子的继电器接触不良，请使用微小信号用接点或双接点的继电器；请将接地端子切实接地；端子（P、PR）为制动端子，请将专用制动电阻（选择品）从外部连接。除专用电阻之外，12请勿连接其他部件。DC075V时应将J2进行短接；DC05V时应将J3进行短接；注3若使用外部电位器时，请选用03W以上，5K型的，并把J1短路。注4若没有控制电源，便不能保持警报接点的输出。如果有需要，请在外部设置予以保持用的次序控制装置。234功能指令的设定方法（1）CD00第1频率的设定设定运转频率（第一频率）的功能，通常是以数字键或是步进键设定来进行的。当显示器的显示为频率内容（CD020）以外时的频率设定时，请以本操作进行。具体的设定步骤为注当频率设定方法的选择为外部模拟信号设定（CD01）时，不能进行第一频率的设定。（2）CD01第1频率的设定方法选择对变频器的输出频率设定，可自行选择是以操作面板，还是以外部模拟信号或数位信号来进行，具体的设定步骤为CD010以操作面板来进行频率设定；CD011以外部模拟信号（420MA,010V）来进行频率设定。（3）CD02显示内容的切换CD020显示频率（HZ）；CD021显示电流（A）；CD022显示速度，转速；注当CD02为1或2时，不能以数字键或者步进键来进行频率设定，此时请以“CD00”来设定频率。（4）CD04运转指令的选择CD040以操作面板来控制运转；CD041以外部信号来控制运转；注当输入了外部运转信号FR,RR以及空转制动信号MBS时，即使变频器处于停机状态，也不能更改设定。（5）CD05V/F图形选择指令的选择CD05图形选择可按说明书选择128号图形进行设定。（6）CD06转矩补偿的选择表24转矩补偿说明13CD06转矩补偿可按说明书选择025进行设定，各转矩补偿曲线内容见表24。注1自动补偿可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，从而使加速顺利进行；2此动作只在加速中起作用，在恒速运转中则不起作用。（7）CD08第1加速时间的设定加速时间是指频率变化50HZ所需要的时间，设定范围为019999秒。其它的功能指令及其设定数据内容见表253调节器的设计31主控回路的设计变频器的工作方式为外部信号控制运转。它的闭环主电路就是在开环系统的基础上加了一个转速反馈，其中转速反馈输出的是一个与转速成比例的电压值，反馈电压与给定电压经转速调节器重新计算出使电机稳定运行在另一机械特性上的电压信号，经变频器外部控制端子送给变频器，使电动机平稳运行。图31闭环系统框图转速闭环变频调速系统的组成如图42所示。R、S、T是变频器的输入电源，U、V、W是变频器的输出端子，M是三相异步电动机，TG是和三相异步电动机同轴的测速发电机，RP是电位器，调节器可以是数字的，也可以是模拟的，这里我们选用转速模拟调节器。32控制器的设计图32转速闭环变频调速系统组成框图本次设计所用三相异步电动机的铭牌参数为额定功率22KW额定转速1420R/MIN14定子电压380V定子电流50A转子电压260V转子电流60A频率50HZ接法Y型利用工程设计法对调节器的设计过程有以下两个步骤（1）先选择调节器的结构，以确保系统稳定，同时满足系统所需的稳态精度；（2）再选择调节器的参数，以满足动态指标的要求。321数学模型的建立281对于三相异步电动机来说，输入的是一定幅值的频率FS指与矩形脉冲序列等效的正弦波的频率变化的PWM波，输出的是转速NS。我们可以将其近似看成一阶惯性环节，其传递函数为在PI调节的过程中，比例调节的作用就是按比例来反应系统的偏差。系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。比例作用加强可以加快调节、减少误差。但是过大的比例会使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作用是使系统消除稳态误差、提高无差度。一旦有误差，积分调节就进行，直至无差。积分调节停止，则积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI的大小。TI越小,积分作用就越强，反之，则越来越弱。加入积分调节可以提升系统的稳定性，但是其动态响应则会变慢。154实验调试与结果分析配线后，在通电前对设备进行检查，应保证（1）接线正确无误，尤其应检查电源是否错接在U、V、W端子上。应着重注意电源必须由R、S、T端子输入；（2）在变频器基板及配线端子上不能残留易引起短路的线屑或导体；（3）螺丝、端子牢靠，没有松动；（4）输出部分及时序电路方面一定不能发生短路或接地障碍；运转前先将J3进行短接，即确定外部电压给定信号为05V，5V对应最高频率50HZ。在进行开环系统运转前对变频器的各项功能参数作如表41所示的设定。41开环系统的调试开环控制系统是由控制器、执行器和被控对象三部分组成的，是由输入端通过信号的输入控制被控对象输出物理量的变化。开环控制系统是最简单的控制系统。按给定值控制时，受控对象是被控量，但控制装置仅接受给定值，信号只有正向作用，无反向联系。用实验台给定一个05V的电压信号作为变频器的输入，对应频率范围为050HZ。在高、中、低多种频率的给定值下，将调压变阻器的阻值从最大开始逐渐减小，并记录电流和转速的大小。具体实验数据见表42。表42开环时的实验数据数据测试完必后，将调压变阻器滑至最大阻值处，并将外部给定减小至零然后关闭总电源开关。由测得的数据可得开环机械特性曲线如图42所示。图42开环时测得的电动机机械特行曲线由图42可知转速开环恒压频比控制的特点由于定子相电压与电源频率之比为恒值，故转矩TE一定时，基本不变，即在恒压频比的情况下调整电源频率，系统的机械特性曲线就会近似地向下平移。由于气隙磁通不变，故输出转矩基本不变，所以基频以下的变频调速可以认为是恒压频比调速。42闭环系统的调试闭环控制系统可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统“开环控制”与“闭环控制”的区别就在于控制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在反馈环节的控制。这样的系统能够适时地检测控制的输出结果，并将检测到的信息通过反馈环节反映16到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、提高控制精确度的目的。反馈技术被广泛应用在各种需要精确控制的系统中。在调试中，电机的反馈电压范围超过了变频器所能识别的范围，然后需在转速反馈后加一转速调节器，使转速反馈电压范围能在变频器所能识别的范围之内。其中电机转速反馈电压范围为030V，变频器外部电压信号输入范围为05V。经转速调节器输出后电压范围仍然为05V。比较闭环静特性和开环机械特性的关系，可以看到在开环系统中，当负载电流增大时，定子压降也增大，转速只能降下来；闭环系统装有反馈装置，
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