《变频器技术应用与实践》课件-情景三 项目二 变频器恒压供水

项目二

变频器恒压供水一、项目背景及要求

随着城市规模的不断扩大，高层建筑的不断增高，对城市供水的公用管网的出口压力要求越来越高。近年来，随着变频调速技术的日益成熟，变频恒压供水以其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。变频恒压供水系统对水泵电动机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。 二、知识讲座变频恒压供水系统以管网水压(或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电动机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的。1、变频恒压供水原理二、知识讲座PID（比例积分微分）控制：调节器控制规律为比例、积分、微分控制。2、PID控制PID控制原理图二、知识讲座（1）比例（P）控制：控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。2、PID控制（2）积分（I）控制：控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。为了消除稳态误差，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。（3）微分（D）控制：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。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。二、知识讲座（4）PID采样周期：

PID控制器控制程序是周期性执行的，执行的周期称为采样周期。采样周期越小，采样值越能反映模拟量的变化情况。但是太小会增加CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，将使PID控制器输出的微分部分接近为零，所以也不宜将采样周期取得过小。2、PID控制（5）PID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PID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；二是工程整定方法。二、知识讲座西门子变频器MM430是一款专门为风机和水泵设计的变频器，具有丰富的软件设置参数，可以扩展实现多种功能，能够适应各种复杂工况下的需要。通过对MM430的PID参数设定，可以在不增加任何外在设备的条件下，实现供水压力的恒定，提高供水质量，同时减少能量损耗。3、西门子MM430变频器西门子MM430变频器用于泵和风机控制时的特点：（1）电动机的分级控制（2）节能控制方式（3）手动/自动控制（手动操作/自动操作）（4）传动皮带故障的检测（对水泵无水空转的检测）（5）旁路功能二、知识讲座3、西门子MM430变频器特性技术规格电源电压和功率范围(VT）3AC380至480V±10%，VT：7.50kW~90.0kW（10.0hp~120hp）输入频率47~63Hz输出频率0Hz~650Hz功率因数0.98变频器的效率96%~97%过载能力，变转矩（VT）方式1.4x额定输出电流（即140%过载），持续时间3s，间隔周期时间300s以及1.10x额定输出电流（即110%过载），持续时间

60s，间隔周期时间300s合闸冲击电流小于额定输入电流控制方法线性V/f控制，带FCC（磁通电流控制）功能的线性V/f控制，抛物线V/f控制，多点V/f控制，适用于纺织工业的V/f控制，适用于纺织工业的带FCC功能的V/f控制，带独立电压设定值的V/f控制脉冲调制频率2kHz~16kHz（每级调整2kHz）固定频率15个，可编程跳转频率4个，可编程西门子MM430变频器额定性能参数表二、知识讲座3、西门子MM430变频器2）控制方式（P1300）（1）线性V/f控制，P1300=0：可用于可变转矩和恒定转矩的负载。（2）带磁通电流控制（FCC）的线性V/f控制，P1300=1：这种控制方式可用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。（3）抛物线V/f控制，P1300=2：抛物线V/f控制方式可用于可变转矩负载，例如，风机和水泵。（4）多点V/f控制，P1300=3：抛物线V/f控制方式可用于可变转矩负载，例如，风机和水泵。（5）用于纺织机械的V/f控制P1300=5：没有滑差补偿或谐振阻尼。电流最大值Imax控制器从属于电压而不是频率。二、知识讲座3、西门子MM430变频器2）控制方式（P1300）

PID工艺调节器的结构图二、知识讲座3、西门子MM430变频器2）控制方式（P1300）

PID过程控制器二、知识讲座3、西门子MM430变频器2）控制方式（P1300）（6）用于纺织机械的带FCC功能的V/f控制，P1300=6：该功能是P1300=1和P1300=5的组合控制。（7）带独立电压设定值的V/f控制，P1300=19：电压设定值可以由参数P1330给定，而与斜坡函数发生器（RFG）的输出频率无关。（1）PID控制器：MICROMASTER变频器有集成的工艺调节器，PID控制器通过参数P2200激活，它可用于过程控制的高级闭环控制3）PID控制二、知识讲座3、西门子MM430变频器（2）速度控制器（PI控制器）参数范围：P1300，P1400~P1780，SLVC：P1470，P1472，P1452，VC：P1460，P1462，P14421速度调节器(SLVC：P1470，P1472，P1452VC：P1460，P1462，P1442)速度调节器二、知识讲座3、西门子MM430变频器（2）速度控制器（PI控制器）参数范围：P1300，P1400~P1780，SLVC：P1470，P1472，P1452，VC：P1460，P1462，P14422速度调节器预控制(P1496，P0341，P0342)带预控制的速度控制器二、知识讲座3、西门子MM430变频器参数号参数名称缺省值用户访问级P2200允许PID控制投入02P2253PID设定值输入的信号源02P2254PID微调信号源03P2255PID设定值的增益因子100.03P2256PID微调的增益因子100.03P2257PID设定值的斜坡上升时间1.002P2258PID设定值的斜坡下升时间1.002P2261PID设定值滤波器的时间常数0.003P2263PID控制器的类型（0：反馈信号的为分量；1:误差信号的为分量）03P2264CI：PID反馈（755：模拟输入1）755：12P2265PID反馈信号滤波器的时间常数0.002P2267PID反馈的最大值100.003P2268PID反馈的最小值0.003P2269PID的增益系数100.03西门子MM430变频器PID控制器参数二、知识讲座3、西门子MM430变频器西门子MM430变频器PID控制器参数参数号参数名称缺省值用户访问级P2270PID反馈的功能选择器（0：禁止）03P2271PID变送器的类型（0：默认值，负反馈）02P2274PID的微分时间0.002P2280PID的比例增益系数3.0002P2285PID的积分时间0.0002P2291PID输出上限100.002P2293PID输出下限0.002P2294PID限幅值的斜坡上升/下降时间1.003三、项目解决方案1、系统组成恒压供水方案如图所示，系统由蓄水池、液位传感器、原理传感器、变频器和水泵等组成。

恒压供水系统三、项目解决方案2.参数设定及调试（1）系统硬件组成如下：电动机参数：额定功率：25KW；额定电压：380V；额定电流：40A；额定转速：2800r/min，额定频率：50Hz；变频器型号：MM440-6SE64430-2AD33-0DA0额定功率：30kw；额定电流：62A压力传感器：GYG2000反馈信号4-20mA供电+24V量程0-0.5MPaPID设定值、已激活的PID设定值，在本系统中采用固定给定值。PID反馈值P2264可选择的源为模拟输入1或模拟输入2在系统中采用模拟输三、项目解决方案2.参数设定及调试(2)系统的PID参数设定参数号设置值说明P00033设用户访问级为专家级P00040显示全部参数P07002命令源选择由端子排输入P07011数字输入1端口为ON时电动机正转接通，为OFF时停止P10001频率设定值：由电动电位计输入设定P108020设定电动机最低频率P108250设定电动机最高频率P22001PID功能有效P22532250面板键盘设定目标值P224070目标设定值为70%三、项目解决方案2.参数设定及调试(2)系统的PID参数设定参数号设置值