《机电设备装调工艺与技术》.电气分册-5

课题一直流调速系统(一)调速控制系统的基本技术指标对于各类不同的生产机械，由于其具体的生产工艺过程不同，因此对调速控制系统的性能指标要求也是不同的。对控制系统的要求归纳起来有以下几个方面。1.对调速控制系统的性能指标要求(1)调速:在一定的范围内实现有级或无级地调节转速。调速系统的转向若要求正、反转，则为可逆调速系统;若只要求单向运转，则为不可逆调速系统。(2)稳速:以一定的精度在所要求的转速上稳定运行。在各种可能的扰动下，不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。(3)加、减速:对于频繁启动、制动的设备，要求尽可能快地加、减速，以提高生产效率;对于不宜经受剧烈速度变化的机械，要求启动、制动尽可能地平稳。返回下一页课题一直流调速系统

2.调速控制系统的稳态和动态两方面的性能指标(1)稳态性能指标。所谓稳态性能指标，是指调速控制系统稳定运行时的性能指标。例如，调速系统稳定运行时的调速范围和静差率;位置随动系统的定位精度和速度跟踪精度;张力控制系统的稳态张力误差等。下面具体介绍调速控制系统中的各种稳态性能指标。

(2)动态性能指标。调速控制系统在动态过程中的指标，称为动态性能指标。由于实际系统存在着电磁和机械惯性，因此，在转速调节时总有一个动态过程。为了衡量调速控制系统的动态性能，可分为跟随性能指标和抗扰性能指标两类。下一页返回上一页课题一直流调速系统(二)开环控制系统与闭环控制系统1.在自动控制技术中，常用的一些术语(1)被控对象。被控对象是一个设备，并由一些机械或电器零件组成，其功能是完成某些特定的动作。这些动作通常是系统最终输出的目标。(2)系统。系统是由一些部件所组成的，并用以完成一定的任务。(3)环节。环节是系统的一个组成部分。环节由控制系统中的一个或多个部件组成，其任务是完成系统工作过程中的局部过程。上一页下一页返回课题一直流调速系统(4)扰动。扰动是一种对系统的输出量产生反作用的信号或因素。倘若扰动产生于系统内部，则被称为内扰;扰动若来自于系统外部，则被称为外扰。(5)反馈控制。在有扰动的情况下，反馈控制有减小系统输出量与给定输入量之间偏差的作用，而这种控制作用正是基于这一偏差来实现的。反馈控制仅仅是针对无法预料的扰动而设计的。可以预料的或者已知的扰动，可以用补偿的方法解决。2.自动控制系统的类型自动控制系统按输出量对输入量有无直接影响，按系统的结构特点分类，可分为开环控制系统和闭环控制系统。上一页下一页返回课题一直流调速系统

(1)开环控制系统。开环控制类系统的特点是系统的输出量对系统的控制作用没有直接影响。在开环控制系统中，由于不存在输出对输入的反馈，因此对系统的输出量没有任何闭合回路;在开环控制系统中，其控制装置与被控对象之间，只有正向作用而没有反向联系，即系统既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到输入端，或与给定的输入量进行比较，故系统的输入量就是系统的给定值。上一页下一页返回课题一直流调速系统

(2)闭环控制系统。闭环控制系统的特点是输出量对系统的控制作用有直接影响。在闭环控制系统中，由于系统的输出量经测量后，反馈到输入端，故对系统的输出量形成了闭合回路。闭环控制系统是反馈控制系统，即控制装置与被控对象之间，既有顺向作用，又有反向联系。闭环控制系统将被控对象的输出量送回到输入端，并与给定输入量比较，而形成偏差信号。偏差信号作用到控制器上，并使系统的输出量趋向其期望值。上一页下一页返回课题一直流调速系统(三)自动控制系统的基本组成一个自动控制系统是由若干个环节组成的，且每个环节有其特定的功能。自动控制系统的组成和信号的传递情况常用方框图来表示。在方框图中，系统的各环节用方框表示，且环节间作用信号的传递情况用箭头表示。这样依次将各方框连接起来，便构成自动控制系统的组成方框图。上一页下一页返回课题一直流调速系统在方框图中，各个环节和参量的功能说明如下。(1)指令。指令来自系统外部的输入量，并和系统本身无关。(2)参考输入环节。参考输入环节用来产生与指令成正比的参考输入信号。(3)参考输入。参考输入为正比于指令的信号，简称为输入量。

(4)放大环节。由于偏差信号一般比较微弱，只有经过放大环节的放大后，才能得到足够大的幅值和功率，来驱动后面的环节。(5)执行环节。根据放大后的信号，执行环节对被控对象进行控制，以使被控量趋于期望值。有时，也将放大环节与执行环节合并为一个环节，统被称为控制环节。上一页下一页返回课题一直流调速系统(6)反馈环节。反馈环节将被控量变换成与输入量具有相同性质的物理量，并送回到输入端，用以与输入量相加。(7)比较环节。比较环节将输入量和反馈信号在此处相加。(8)被控量。被控量为被控对象的输出量，通常就是被调量。(9)间接被控对象。间接被控对象为处在反馈回路之外的设备。它不是直接被控设备，且将由被控量影响其工作。(10)间接被控量。间接被控量为反馈回路之外的被控量。它没有被反馈环节检测到。上一页下一页返回课题一直流调速系统(四)直流电动机的调速方法直流电动机的特点:直流电动机具有良好的启动、制动性能，并适宜于在宽调速范围内，平滑调速。直流调速系统在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、大型起重机、金属切削机床、造纸机等的电力拖动领域中，得到了广泛的应用。上一页下一页返回课题一直流调速系统(五)有静差直流自动调速系统有静差直流自动调速系统，常采用各种反馈环节，例如转速负反馈、电压负反馈或电流正反馈等，以提高调速精度和系统的机械特性硬度，扩大调速范围，并达到自动调速的目的。在有静差的自动调速系统中，放大器只是一个具有比例放大作用的P调节器，且只有依靠实际转速与给定转速之间的偏差，才能实现转速的控制作用，因此这种系统不能消除转速的稳态误差。上一页下一页返回课题一直流调速系统

1.转速负反馈有静差直流自动调速系统在自动调速系统中，无论怎样调节，△n都无法消除的系统，被称为有静差调速系统;凡是通过适当调节，可以使△n=0的系统，被称为无静差系统。研究△n的大小对生产机械具有十分重要的意义，因此在调速系统设计中，首先要设法减小△n，甚至减为零。根据反馈控制原理，只要维持某一物理量基本不变，就应该引入该物理量的负反馈。因此可以引入被控量转速的负反馈，以构成转速闭环控制系统。由于调速系统只有一个转速反馈环，故又被称为单闭环调速系统。上一页下一页返回课题一直流调速系统(1)系统的组成。为了分析的方便，系统中的电压、电动势、电流均使用大写字母。在动态分析时，就认为是瞬时值;在稳态分析时，就认为是平均值。如图5一1一8所示。(2)系统的静特性。在系统中，各环节的稳态输入、输出关系如下。电压比较环节:放大器晶闸管整流器及触发装置:V一M系统开环机械特性:上一页下一页返回课题一直流调速系统2.电压负反馈直流自动调速系统如图5-1-10所示为电压负反馈直流自动调速系统。该系统的反馈信号Ufn取自电动机电枢两端的电压。由于系统中采用了具有反相放大作用的P调节器，因此其输出电压的极性与输入电压相反，而在上述转速负反馈直流自动调速系统中，触发电路的移相控制电压Uc为正电压(α随Uc的增大而减小)。图5一1一10给出了系统中各电压的实际极性。上一页下一页返回课题一直流调速系统3.带电流正反馈环节的电压负反馈直流自动调速系统为了补偿电枢电阻压降IdR引起的转速降，在电压负反馈的基础上，增加一个电流正反馈环节。这就组成了带电流正反馈环节的电压负反馈直流自动调速系统，如图5一1一11所示。上一页下一页返回课题一直流调速系统(六)无静差直流自动调速系统无静差直流自动调速系统的被调量(电动机的转速)在静态时，完全等于系统的给定量(给定转速)，即其输入偏差电压△Ui=0。为使这种系统正常工作，通常引入有积分作用的PI调节器作为转速调节器。这样可以兼顾系统的无静差和快速性两个方面的要求。如图5-1-14所示，为转速单闭环无静差直流自动调速系统。转速调节器的输入偏差电压为:上一页下一页返回课题一直流调速系统三相桥式全控整流电路的特点如下。(1)三相桥式全控整流电路用6个晶闸管，并需要双窄脉冲或大于600的宽脉冲，因而角虫发电路较复杂。(2)三相桥式全控整流电路既能做可控整流，又能工作于逆变状态。(3)三相桥式全控整流电路无论是电阻性负载还是电感性负载，其移相范围都是12000它的电阻性负载和电感性负载的输出波形不相同。(4)三相桥式全控整流电路接大电感性负载时，不需要接续流二极管。(5)三相桥式全控整流电路控制滞后时间为3.3ms，因此控制灵敏度高，动态响应快。上一页下一页返回课题一直流调速系统1.三相桥式全控整流电路主电路原理分析直流调速系统中采用三相桥式全控整流电路，且这种电路多用于中等容量装置，或不可逆的直流电动机系统中。(1)接电阻性负载的主电路形式。主电路由主接触器KM1控制得电。B1为整流变压器，采用△/Y(初级线圈为三角形接法，次级线圈为星形接法)接法，并可防止三次谐波流入电网。电流反馈信号由交流侧的3个交流互感器取出。6个晶闸管构成可控整流装置，并均设有阻容保护。上一页下一页返回课题一直流调速系统2.触发电路分析(1)对触发电路的要求。①角虫发脉冲信号应有足够的功率和宽度。因为晶闸管元件的门极参数具有一定的分散性，并且当外界温度不同时，元件的触发电压和电流也有一定的差异，因此触发脉冲信号应有足够的功率和宽度。即使同一型号的晶闸管也不能用一条伏安特性来表示，而只能用该型号晶闸管的一组高阻伏安特性和一组低阻伏安特性所围成的一个伏安特性区域来表示。为了使元件在各种可能的工作条件下，均能可靠触发上一页下一页返回课题一直流调速系统②由于晶闸管的触发有一个过程，也就是说晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触即通的—只有晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到擎住电流IL以上时，管子才能导通—所以触发脉冲信号应有一定的宽度，才能保证晶闸管可靠触发导通。③脉冲的形式要和晶闸管的导通时间有一定的对应性。④触发脉冲要有足够的移相范围，并且要与主回路的电源同步。上一页下一页返回课题一直流调速系统⑤防止晶闸管误导通的措施如下。a.门极回路使用屏蔽线，并将金属屏蔽层可靠地接地。b.门极回路走线与载流大的导线、易产生干扰信号的引线之间，必须保持足够的距离。c.角虫发器的电源采用有静电屏蔽的变压器供电。d.不要选用触发电流较小的晶闸管。e.门极和阴极间加幅值不大于5V的负偏压。f.在脉冲变压器二次侧输出或晶闸管的门极和阴极之间串并二极管、电阻、电容时，可有效吸收高频干扰。上一页返回课题二交流调速系统(一)交流调速的基础知识1.变压变频调速的基本控制方式定子每相电动势为:2.异步电动机电压一频率协调控制时的机械特性(1)在恒压恒频正弦波供电时，异步电动机的机械特性。异步电动机稳态等效电路和感应电动势如图5-2-2所示。下一页返回课题二交流调速系统

3.变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术(1)正弦波脉宽调制(SPWM)技术。以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波形高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波形相同的正弦波作为调制波。当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内，呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。上一页下一页返回课题二交流调速系统(2)电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术(磁链跟踪控制技术)。经典的SVPWM(SpaceVectorPWM)控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机的空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，那么按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法被称作磁链跟踪控制。因为磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又被称为电压空间矢量PWM(SVPWM)控制。上一页下一页返回课题二交流调速系统

4.基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强藕合的多变量系统。通过坐标变换，可以使之降阶并化简，但并没有改变其非线性、多变量的本质。若需要高动态性能的异步电动机调速系统则必须在其动态模型的基础上进行分析和设计，但要完成这一任务并非易事。经过有关科研人员多年的研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用。目前应用最广的就是按转子磁链定向的矢量控制系统。上一页下一页返回课题二交流调速系统(二)通用变频器的基本组成目前，通用型变频器绝大多数是交一直一交型变频器，其基本电路见图5-2-10，它是变频器的核心电路，并由整流回路(交一直交换)，直流滤波电路(能耗电路)及逆变电路(直一交变换)组成，当然还包括限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。上一页下一页返回课题二交流调速系统

1.整流电路通用型变频器的整流电路是由三相桥式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，并经中间直流环节平波后，为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻网络，引入整流桥的输入端。网络的作用是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最大反向电压一般为1200一1600V，最大整流电流为变频器额定电流的2倍。上一页下一页返回课题二交流调速系统

2.滤波电路对于逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。通用型变频器直流滤波电路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器的容量有较大的离散性，这将使电容器所承受的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，以消除离散性的影响，所以电容的寿命会严重制约变频器的寿命。上一页下一页返回课题二交流调速系统

3.逆变电路逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，并起着非常重要的作用。最常见的逆变电路的结构形式是利用6个功率开关器件(GTR,IGBT,GTO等)组成的三相桥式逆变电路。有规律地控制逆变器中的功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。通常的中小容量的变频器的主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路;模块的典型开关频率为20kHz;保护功能为欠电压、过电压和过热保护等;在故障时，输出故障的信号灯亮。上一页下一页返回课题二交流调速系统(三)通用型变频器的基本功能及保护1.变频器的功能随着变频调速技术的发展，高性能通用型变频器的功能越来越丰富。下面以通用型变频器为例，按用途将变频器的主要功能进行分类，并加以简要介绍。(1)系统所具有的功能①全范围转矩自动增强功能。由于电动机绕组中阻抗的作用，采用V/F控制的变频器在电动机的低速运行区域，将出现转矩不足的情况。为提高系统的性能，具有全范围转矩自动增强功能的变频器在电动机的加速、减速、正常运行的所有区域中，可以根据负载情况自动调节V/F值，并对电动机的输出转矩进行补偿。上一页下一页返回课题二交流调速系统②防失速功能。变频器的防失速功能包括:加速过程中的防失速功能、恒速运行过程中的防失速功能和减速过程中的防失速功能3种。加速过程中和恒速运行过程中的防失速功能的基本作用是:当电动机由于加速过快或负载过大等原因出现电流现象时，变频器将自动降低输出频率，以避免出现变频器因过电流保护电路的动作而停止工作。对于电压型变频器，在电动机的减速过程中回馈能量将使变频器的直流中间电路的电压上升，这可能会导致电压保护电路动作，而使变频器停止工作的情况。减速过程的防失速功能的基本作用是:在过电压保护电路动作之前，暂停降低变频器的输出频率，或减小输出频率的降低速率，以达到防止失速的目的。上一页下一页返回课题二交流调速系统③过载矩限定运行功能。过载矩限定运行功能的作用是对机械设备进行保护，并保证运行的连续性。利用该功能可以对电动机的输出转矩极限值进行设定。当电动机的输出转矩达到该设定的值时，变频器停止工作，并发出报警信号。④运行状态检测显示功能。运行状态检测显示功能主要用于检测变频器的工作状态，以使操作者及时了解变频器的工作状态。上一页下一页返回课题二交流调速系统⑤自动节能运行功能。变频器能自动选择工作参数，并使电动机在满足负载转矩要求的情况下，以最小电流运行。⑥自动电压调整功能。当电源电压下降时，自动电压调整功能可以维持电动机的高启动转矩。⑦通过外部信号对变频器进行启停控制的功能。变频器通常都具有通过外部信号控制变频器启停的功能。上一页下一页返回课题二交流调速系统

(2)频率设定功能。①给定频率的设定方法。与给定信号对应的变频器的工作频率称为给定频率。通用型变频器给定频率的设定通常采用以下3种方法。a.面板给定:利用操作面板上的数字增加键和数字减少键，进行频率的数字量的给定或调整。若早起的变频器无键盘，则利用面板上的电位器进行模拟量的给定和调整。b.预置给定:通过程序预置的方法，预置给定频率。启动时，若按运行键，则变频器即自行升速到预置的给定频率。c..外接给定:从控制线段上，引入外部的电压或电流信号，以进行频率给定。这种方法常用于远程控制的情况。所有的变频器都为用户提供了可以外接给定控制信号的输入端。上一页下一页返回课题二交流调速系统(3)升速时间与降速时间的设定功能。①升速时间的设定。当异步电动机在额定频率和电压下直接启动时，启动电流很大。使用变频器后，由于其输出频率可以从很低时开始，且频率上升的快慢可以任意设定，因此可以有效地将启动电流限制在一定范围内。不同的变频器对升速时间的定义不太一致，一般分两种情况:一种是工作频率从0Hz上升到基本频率所需的时间;另一种是工作频率从0Hz上升到最高频率所需的时间。各种变频器都为用户提供了可在一定范围内任意设定升速时间的功能。所规定的设定范围各不相同:最短的为0一120s，最长的可达0-6000s上一页下一页返回课题二交流调速系统②降速时间的设定。变频器降速时间的定义也有两种:其一，工作频率从基本频率降至0Hz所需时间;其二，工作频率从最高频率降至0Hz所需时间。在所有变频器中，降速时间的设定范围都和升速时间相同。当设定降速时间时，考虑的主要因素是拖动系统的惯性。在一般情况下，惯性越大，则设定的降速时间应越长。上一页下一页返回课题二交流调速系统①变频器的保护。a.过电流的保护。当变频器由于负载突变、输出侧短路等原因，出现过大的电流峰值，并有可能超过主电路换流器件的允许值时，变频器将采取保护措施限制电流值，直至关断主电路换流器件，以停止变频器工作，俗称“跳闸”。在实际的拖动系统中，由于大部分负载经常变动，因此无论是在工作过程中，还是在升、降速过程中，短时过电流是难免的。变频器对过电流的处理原则是:尽量不跳闸。为此，设置了防跳闸功能(即防失速功能)，且只有冲击电流峰值太大或防跳闸功能不能解决问题时，才迅速跳闸。上一页下一页返回课题二交流调速系统

h.过载保护。当变频器的输出电流超过额定值，且持续时间达到规定的时间时，为f防止损坏变频器、导线等，变频器要有过载保护功能。过载保护需要反时限特性。在变频器内，由于能方便而准确地检测电流值，并可通过精密的计算，来实现反时限保护特性，因此大大提高了保护的正确性与可靠性。这种保护与普通热继电器实现过载保护类似，故被称为电子热保护器或电子热继电器。c.再生过电压保护。当使用变频器使电动机快速减速时，再生能量将使直流中间电路的电压升高，有时还会超过允许值。此时，变频器将停止运转或停止快速减速，以防过电压。上一页下一页返回课题二交流调速系统

P.接地保护。当变频器的负载侧接地时，为了保护变频器，变频器能自动检测出接地故障，并进行保护。f.冷却风扇异常保护。对于有冷却风扇的变频器，当风扇发生故障时，变频器内的温度将上升，此时应立即停止变频器的运动。9.过热保护。过热保护的作用是防止变频器内部过热而引起器件的损坏。h.短路保护。短路保护的作用是防止输出端的短路产生过流，而损坏变频器。上一页下一页返回课题二交流调速系统②电动机的保护a.过载保护。该功能的主要作用是利用电子热继电器为电动机提供过载保护。当电动机的电流超过电子热继电器设定的动作值，并达到一定时间时，电子热继电器动作，并使变频器停止工作。b.超速保护。当异步电动机的速度超过规定值时，超速保护使变频器停止运转。上一页下一页返回课题二交流调速系统

2.变频器的选择目前，国内外已有众多生产厂家定型生产出多个系列的变频器，使用时应根据实际需要选择满足使用要求的变频器。(1)选择变频器的类型。大体可分为以下几种情况。①对于风机和泵类负载，由于低速时转矩较小，且对过载能力和转速精度要求较低，因此选用价廉的变频器。②对于希望具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能方面要求不高的负载，可选用无矢量控制型变频器。上一页下一页返回课题二交流调速系统③对于低速时要求有较硬的机械特性，并要求有一定的调速精度，但在动态性能方面无较高要求的负载，可选用不带速度反馈的矢量控制型。④对于某些对调速精度和动态性能方面都有较高要求，以及要求高精度同步运行等负载，可选用带速度反馈的矢量控制型变频器。上一页下一页返回课题二交流调速系统(一)变频器的安装与调试在变频器安装使用前，必须认真阅读产品说明书等有关资料，熟悉各输入端子、输出端子的作用及接线时必须注意的事项;了解键盘上各键的功能并进行试操作;掌握功能预置的方法和步骤。1.变频器的安装(1)变频器对安装环境的要求。变频器是全晶体管设备，所以它对周围环境的要求也和其他晶体管设备一样。例如，环境温度一般要求为一100C-400C，周围环境的相对湿度在90%以下，安装位置应无直射阳光，无腐蚀性及易燃气体，无剧烈振动、粉尘，油雾少等。上一页下一页返回课题二交流调速系统

(2)应考虑变频器的发热与散热。变频器的内部存在着功率损耗，因而在工作过程中变频器会发热。在正常工作时，每1kWVA变频器容量的损耗功率为40-50W。为了不使变频器内部的温升过大，变频器必须将产生的热量散发出去。通常采用的办法是用冷却风扇将热量吹走，因此安装变频器时，必须保证其散热途径畅通，以不易被堵塞。(3)安装变频器的具体方法。①墙挂式安装。由于变频器本身具有较好的外壳，因此在一般情况下允许直接靠墙安装，这被称为墙挂式安装。为保持良好的通风以改善冷却效果，变频器应垂直安装，并与周围阻挡物留有足够的距离。上一页下一页返回课题二交流调速系统②柜式安装。当周围环境的尘埃较多，或和变频器配用其他电器较多且需要和变频器安装在一起时，一般采用柜式安装。柜式安装同样需要注意变频器的冷却。当一个电气柜装有两台或两台以上变频器时，应尽量并排安装;如果必须采用上下排列方式，那么应在两台变频器间加一块隔板，以免下面变频器中的热风进入上面变频器内，如图5-2一11所示。

(4)变频器的接线①变频器的输入安装。a.主电路的接线。主电路的基板接线为:R,S，T是变频器的输入端，即电源进线。U,V,W是变频器的输出端，并与电动机相接，如图5-2一12所示。输出端与输入端绝对不允许接错，否则会发生电源短路故障。上一页下一页返回课题二交流调速系统

h.控制电路的接线。变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。模拟量控制主要包括:输入侧的给定信号线和反馈线;输出侧的频率信号线和电流信号线。由于模拟信号的抗干扰能力较低，因此模拟量控制线必须使用屏蔽线。屏蔽层靠近变频器的一段应接控制电路的公共端(COM)，而不应接变频器的地端(E)或大地;屏蔽层的另一端应悬空。在布模拟量控制线时，还应注意;一是控制线要尽量远离主电路100mm以上;二是尽量不和主电路交叉。必须交叉时，应采取垂直交叉方式。变频器的启动、点动、多挡转速控制等的控制线属于数字量控制线。在一般情况下，模拟量控制线的接线原则也都适用于数字量控制线。因数字量的抗干扰能力较强，故传世距离不远时，允许不使用屏蔽线，但同一信号的两根线必须绞合在一起，且绞合间距应尽可能小。上一页下一页返回课题二交流调速系统②变频器的接地。所有变频器都设有专门的接地端子“E"。使用时应将此端子与大地相接。

(5)变频器的抗干扰措施。①抗外来干扰措施。由于变频器采用了高性能微处理器等集成电路，因此对外来电磁干扰较敏感，且会因电磁干扰的影响而产生错误，并对运转造成恶劣影响。外来干扰多通过以变频器控制电缆为媒介的途径入侵，所以铺设控制电缆时，必须采取充分的抗干扰措施。如果采用前述控制电路接线所采取的措施，即可提高变频器的抗干扰能力。上一页下一页返回课题二交流调速系统(2)消除变频器产生的干扰。变频器的输入电流和输出电流的波形都不是标准正弦波，且含有很多高次谐波分量。它们将以空中辐射、线路传播等方式，把自己的能量传播出去，并对周围的电子设备、通信设备、无线电设备和自身的工作形成干扰。因此在装设变频器时，应考虑采取各种抗干扰措施，以削弱干扰信号的强度。例如，对于通过辐射转播的无线电干扰信号，可采用屏蔽、装设抗干扰滤波器等措施，来削弱干扰信号，如图5一2一16所示。上一页下一页返回课题二交流调速系统

2.变频调速系统的调试变频调速系统的调试工作并没有规定的具体步骤，但有一条应遵循的“先空载、继轻载、后重载”的规律。(1)通电前的检查。在变频器安装、接线完成后，用电前应进行下列检查。①外观、构造的检查。外观、构造的检查包括:检查变频器的型号是否有误、安装环境有无问题、装置有无脱落或破损、电缆直径和种类是否合适、电气连接有无松动、接线有无错误、接地是否可靠等。②绝缘电阻的检查。在测量变频器主电路的绝缘电阻时，必须将所有输入端(R,S,T)和输出端(U,V,W)都连接起来后，再用500V兆欧表测量绝缘电阻，且其值应在10MSL以上。但是，控制电路的绝缘电阻应该使用万用表的高阻挡测量，而不能用兆欧表或其他有高电压的仪表测量。上一页下一页返回课题二交流调速系统③电源电压的检查。检查主电路的电源电压是否在容许的电源电压值以内。(2)变频器的功能预置。当变频器在和具体的生产机械配用时，需要根据该机械的特性与要求，预先进行一系列的功能设定(例如基本频率、最高频率、升降速时间等)，这被称为预置设定，简称预置。功能预置的方法主要有以下两种。手动设定:它也叫模拟设定，是通过电位器和多级开关设定。程序设定:它也叫数字设定，是通过编程的方式进行设定。多数变频器的功能预置采用程序设定，即通过编程的方式进行设定。上一页下一页返回课题二交流调速系统

(3)电动机的空载试验。将变频器的输出端接上电动机，但将电动机与负载脱开，并进行通电试验以观察变频器配上电动机后的工作情况，且校准电动机的旋转方式，这被称为电动机的空载试验。可按以下步骤进行试验。①先将频率设置于0位。当合上电源后，稍微增大工作频率，以观察电动机的起转情况及旋转方向是否正确。②将频率上升至额定频率，再让电动机运转一段时间，并观察变频器的运行情况。如果一切正常，那么再选若干个常用的工作频率，也使电动机运行一段时间，以观察系统运行有无异常。③将给定频率信号突降至0(或按停止按钮)，以观察电动机的制动情况。上一页下一页返回课题二交流调速系统

(4)调速系统的负载试验。将电动机的输出轴与负载连接起来，然后进行试验。负载试验分为以下几个部分。①起转试验。使工作频率从0Hz开始缓慢增加，以观察拖动系统能否起转，在多大频率下起转。若起转较困难，则应设法加大启动转矩。②启动试验。将给定信号调至最大，并按下启动键，以观察启动电流的变化以及整个拖动系统在升速过程中是否运行平稳。若因启动电流过大而跳闸门，则应适当延长升速时间。③停机试验。将运行频率调至最高工作频率，并按停车键，以观察系统在停机过程中是否出现因过电压或过电流而跳闸。如出现，则应适当延长降速时间。当输出频率为0Hz时，观察系统是否有爬行现象?如有，则应适当加强直流制动。上一页下一页返回课题二交流调速系统3.测量变频器电路时仪表类型的选择在变频器的调试过程中，有时需要测量它的某些输入、输出量。由于通常使用的交流仪表都是以测量工频正弦波形为目的而设计制造的，而在变频器电路中的许多量并非标准的工频正弦波，因此，当测量变频器电路时如果仪表类型选择不当，那么测量结果会有较大误差，甚至根本无法进行测量。当测量变频器电路的电压、电流、功率时，可根据下列参数的要求选择所使用的仪表。上一页下一页返回课题二交流调速系统(1)测量输入电压。因输入电压是工频正弦电压，故各类仪表均可使用。(2)测量输出电压。输出电压以整流式仪表为宜。假如选用电磁式仪表，则读数偏低。(3)测量输入和输出电流。输入和输出电流均以选用电磁式仪表为宜。热电式仪表也可选用，但反应迟钝，因此不适用于负载变动的场合。(4)测量输入和输出功率。输入和输出功率均可用电动式仪表。上一页下一页返回课题二交流调速系统

1.变频器的日常维护与检查由于变频器是以半导体元件为核心所构成的静止装置，且在变频器中使用滤波电容器、冷却风扇等消耗性器件，因此日常检查和定期维护必不可少。若使用合理、维护得当，则能延长变频器的使用寿命，并可减少突发故障所造成的停产损失。(1)变频器的日常检查。变频器的日常检查包括以下方面。①电源电压是否在允许的范围内。②冷却系统是否运行正常。上一页下一页返回课题二交流调速系统③变频器、电动机等是否过热、变色，或有异味。④变频器、电动机是否有异常振动或声音。⑤安装地点的环境有无异常。(2)变频器的定期维护。为了防止出现因元器件老化或异常等造成故障，变频器在使用过程中必须定期进行保养、维护，并根据需要更换老化的元器件。定期维护应放在暂时停产期间，并在变频器停机后进行。定期维护的主要项口有:①对紧固件进行必要的紧固。②清扫冷却系统的积尘。上一页下一页返回课题二交流调速系统③检查绝缘电阻是否在允许范围内。④检查导体、绝缘体是否有腐蚀、变色或破损。⑤确认保护电路等的动作，并确认各部分的动作波形。⑥检查冷却风扇、滤波电容器、接触器等的工作情况。

(3)变频器维护时的注意事项。①在维护操作前必须切断电源，且必须等待在主电路的滤波电容器放电完成、电源指示灯HL熄灭后，再进行作业，以确保操作者的安全。②在出厂前，生产厂家都已对变频器进行了初始设定，且一般不能任意改变这些设定。在改变了初始设定后，希望恢复初始设定值时，一般需要进行初始化操作。上一页下一页返回课题二交流调速系统③在新型变频器的控制电路中，使用了许多CMOS芯片。若手指直接触摸电路板，则将会使这些芯片因静电作用而损坏。④在通电状态下，不允许进行改变接线或拔插连接件等操作。⑤在变频器工作过程中，不允许对电路信号进行检查。这是因为连接测量仪表时所出现的噪声以及误操作可能会使变频器出现故障。⑥当变频器发生故障而无故障显示时，不能再轻易通电，以免引起更大的故障。这时应断电后做电阻特性参数测试，以初步查找故障原因。上一页下一页返回课题二交流调速系统

2.变频器的故障检修新一代高性能的变频器具有比较完善的自诊断、保护、报警功能。熟悉这些功能对正确使用和维修变频器极其重要。当变频调速系统出现故障时，变频器都能自动停车保护，并给出提示信息，在检修时，应以这些显示信息为线索，并查找变频器的使用说明书中有关指示故障原因的内容;分析出现故障的范围，同时采用合理的测试