最火讲座五变频器功能解析

讲座(五)变频器功能解析

1 变频器的内置程序控制功能

1.1 基本概念

各种变频器都具有按时间控制的程序控制功能，在一个运行周期中，可以划分为若干个程序步。各程序步的工作频率、运行时间以及加、减速的快慢都由用户根据生产工艺的需要来进行预置。

(1) 程序步的划分

程序步是按运行频率的不同而划分的，如图1所示。一个周期内各程序步需要预置的内容如下:

图1 变频器的编程功能

l程序步1:工作频率为f1，运行时间为t1(包括加速过程所需的时间)，加速时间为tA1;

l程序步2:工作频率上升为f2，运行时间为t2(包括加速过程所需的时间)，加速时间为tA2;

l程序步3:工作频率下降并反转至f3，运行时间为t3(包括正转减速和反转加速过程所需时间)，减速时间和加速时间分别为tD3和tA3;

l程序步4:工作频率下降为f4(反转)，运行时间为t4(包括减速过程所需时间)，减速时间为tD4。

(2) 各程序段内加速过程时间的计算

变频器中，加速时间tA和减速时间tD分别定义为从0Hz上升至基本频率fBA(通常为额定频率fN)以及从基本频率fBA下降至0Hz所需的时间，如图2所示。

图2 加速时间和加速过程时间

在进行功能预置时，应该考虑到:由于各程序步的加速(或减速)过程常常不是在0Hz与fBA之间进行的。所以，每个程序步的实际加速(或减速)时间并不等于预置的加速(或减速)时间。

由图2知，各程序步在加速过程中，实际加速所需时间的计算方法如下:

程序步1的实际加速时间Δt1:

程序步2的实际加速时间Δt2:

1.2 变频器的功能设置

(1) 程序控制的选择功能

l有效选择 即选择程序控制功可根据国家标准能是否有效。

l循环选择 选择在一个运行周期结束后，是否需要周而复始地循环运行，或以何种状态运行。主要的方式有:

单循环:运行一个周期后停止;

连续循环:在无停机指令的情况下，循环不止;

循环一周后以最后程序步的转速运行。

(2) 变频器的功能设置举例

中国是世界最大的生产和消费国以富士G11S系列变频器为例, 其程序控制功能如表1所示。

1.3 程序控制的应用举例

以200mm/min的速度对垫片标记部位进行垂直穿刺某工业洗涤机的脱水机:在脱水过程中，为了加强脱水效果，要求随着衣物水分的减少，逐渐加快转速。最后，能在较高转速下甩干2min。

电动机的主要额定数据:PMN＝7.5kW，4极;

脱水机的传动比:λ＝4。

则根据操作人员的经验，确定脱水程序如下:

(1) 程序控制方式选择

由于脱水完毕后，不需要重复运行，故选择“运行1个周期后停止”。

(2) 第1程序步

由于所要求的计算精度不高，为简便起见，计算中将不考虑转差率的问题。

因为衣物已被浸透，负荷很重，不宜高速运行，加速过程也不宜太快。故:

l工作频率:fX1=25Hz，对应的电动机转速:

nM1≈750r/min，负载转速: nL1≈187.5r/min;

l工作时间:t1=3min;

l加速时间:tA1=60s，实际加速时间Δt1=30s。

(3) 第2程序步

经过低速运行，衣物中的大部分水分已经甩掉，负荷大为减轻，可提高转速，加速过程也可适当加快。故:

l工作频率:fX1=50Hz，对应的电动机转速:

nM2≈1500r/min，负载转速:nL2≈375r/min;

l工作时间:t2＝2min;

l加速时间:tA2＝40s，实际加速时间Δt2＝20s。

(4) 第3程序步

衣物已基本甩干，为了增强脱水效果，可再加速进行高速脱水，因负载已经较轻，故加速过程也可进一步加快。故:

l工作频率:fX3＝90Hz，对应的电动机转速:

nM3≈2700r/min，负载转速: nL3≈675r/min;

l工作时间:t3＝2min;

l加速时间:tA3＝30s, 实际加速时间Δt3＝24s。

(5) 程序结束

由于脱水滚筒的惯性较大，故减速时间可预置得和第1加速时间相同:减速时间:tD1=60s，实际减速时间 Δt4=108s。全部工作程序如图3所示。

图3 甩干机程序

2 PID控制的基础概念

2.1 自动调节的控制过程

本文的所谓自动调节控制，是指在生产过程中，对于某一个或若干个物理量进行自动调节的控制。在多数情况下，常常是恒值控制，如恒压控制、恒温控制等。

以空