| 现今，随着晶体管及整流、逆变技术的提高，用变频器控制交流电动机速度已经十分普遍。变频器在实际应用中十分可靠准确，可使用于不同场合的不同准确度等*的电机调速,变频调速将逐步代替直流机调速。在变频器发展的过程中经历了直接U/F控制阶段，高性能U/F控制阶段及矢量控制、直接转矩控制阶段。 *．ABB ACS400变频器的原理 通用普通U/F控制的原理 可以看出，改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。 对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变，磁通太弱，铁*利用不充分，在同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，励磁电流过大，已有扰动，调速将非线性化。为此应保证电动机调速过程中气隙磁通保持不变。 由上式可见，øm的值由E1和f1共同决定的，对E1和f1进行适当的控制，就可以使气隙磁通øm保持额定值不变。有两种情况： 1. 基频以下的恒磁通变频调速 这是考虑从基频（电动机额定频率）向下调速的情况。为了保持电动机的气隙主磁通不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制，这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式*。但是，E1难于直接*测和直接控制。当E1和f1的值较高时，定子的漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，则可以近似的保持定子相电压U1和频率f1的比值为常数，即认为U1=E1，保持U1/f1=常数即可。但当频率较低时，U1和E1都变小，定子漏阻抗压降（主要是定子电阻压降）不能再忽略。这种情况下，可以人为地提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响，上气隙磁通基本保持不变。如图1所示，其中1为U1/f1=C时的电压、频率关系，2为有电压补偿时（近似的E1/f1=C）的电压、频率关系。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。 2. 基频以上的弱磁变频调速 这是考虑从基频开始向上调速的情况。频率由额定值逐渐增大，但电压U1受额定电压的限制不能再升高，只能保持额定值不变，必然会使主磁通随着f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，属于近似的恒功率调速方式。见图1。  由上面的讨论可知，异步电动机的变频调速必须按照*定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压频率均可调节的供电电源，实现所谓的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）调速控制。这就是变频器通用普通U/F控制的原理。 二． ABB ACS400变频器在造粒配电室的应用 三聚PM501电机采用ABB ACS400变频器进行控制。要求开、停电动机时由现场操作柱发出起/停信号，此信号通过仪表的中间继电器后，由中间继电器的常开接点输入到变频器，然后由变频器的输出来控制电动机的起/停。根据实际要求，电机的速度给定模仿电动电位器控制，而不是采用*般的4-20mA模拟信号输入方式，因此ACS400采用电动电位器控制方式，由两个数字量开关的开合来模拟电动电位器控制。 （1）变频器硬件接线 变频器运行控制信号及速度信号可由两个位置控制，*是直接的变频器键盘控制，另*个是由外部信号加入到变频器的输入端来实现外部控制。对于PM501电机转速控制由于要求外部控制，所以硬件的外部接线是非常重要的，它直接控制影响着变频器的运行情况。外部接线的输入端如下图所示。  由图上可以看出，对于控制变频器运行的输入信号和加减速控制信号，这些点在实际运行中起到的具体作用是由设定的变频器参数决定。 （2） 变频器参数的设置 硬件接线连接好以后，还要正确设置参数变频器才能正常工作。ACS400在控制途径上有很多种可以选择。包括：工厂宏：适用于*般工业应用，除了可在键盘上控制变频器以外，还可通过*个外部输入控制变频器的运行；手/自动宏：用与本地和远程操作，除了可在键盘上控制变频器以外，还可通过两个外部输入（近程、远程）控制变频器的运行；PID宏：用于闭环控制的过程；转矩控制：用于需要精确转矩控制的过程等。不同宏的参数设置将会有*些差别。参数设置包括以下几个部分：启动数据的设置，运行数据的设置及保护设置等。在实际应用中，*主要的便是启动数据设置和运行数据设置。在启动数据设置中将给定控制的应用宏及电机的额定电压、功率因数等数值。运行数据设置尤为重要，需要在此项中给定起、停、方向的控制输入点，模拟输入量的范围、比例和加减速时间等等。下面将P501电机的*些重要参数设置列表如下并加以说明。 1. 启动数据参数表  在参数表的9902、9905、9906、9907、9908、9909、9910项中我们可以得知电动机的额定值，这些数值是根据电动机铭牌上的数值手工输入到变频器中的。电机的这些额定参数对变频器的正常运行有着非常重要的作用，因此在录入这些数据的时候应确保同电动机铭牌上的数值相*致。 2. 运行数据参数表  各项的意义如下： ―EXT1 COMMANDS 2 参数2表示电机的起停和方向由DI1,2控制。当DI1=1时，电机运行，DI1=0时，电机停止，其中DI1由仪表的中间继电器K2控制。DI2=1时，电机反转，DI2=0时，电机正转。由于实际中DI2未接线，所以DI2*直为零，电机在远程控制时只能正转。 由上面的参数设置及硬件连接可以分析如下： 由手/自动宏的特性可知，DI1=1表示变频器运行在外部控制1控制下，此时起/停信号由DI1决定方向。由于P501电机不需要改变方向，故在硬件连接中DI2未接。电机速度大小由EXT REF1 SELECT 决定，在参数设置中，EXT REF1 SELECT 由DI3U,4D（R）表示，DI3U,4D（R）的大小来决定电机的转速， 总之，PM501电机运行在EXT1作用下，起/停由DI1控制，速度由DI3,DI4控制，在实际的运行中运行正常且具有很好的调速效果。 三． 存在的缺陷及改进建议 变频器应用了两个开关量输出点，继电器1�*锤潜怼氨淦灯鞴收稀毙藕牛痰缙�2�*锤潜怼氨淦灯髟诵小毙藕牛饬礁鲂藕攀淙氲揭潜�PLC的输入模块中。现在我们给出的变频器故障信号是*个常开接点，在参数设置中，1401（RELAY OUTPUT 1）参数设置成了3。此参数的意义是：当变频器正常时，继电器1得电，它的常开接点闭合；而当变频器存在故障时，继电器1失电，它的常开接点打开。因此当变频器正常时，我们给仪表的是*个常闭接点，仪表PLC输入模块的“变频器故障”输入点的指示灯常亮；当变频器故障时，我们给仪表的是*个常开接点，仪表PLC输入模块的“变频器故障”输入点的指示灯熄灭。而且仪表编制PLC程序时也必须对“变频器故障”信号取非才能获得正确的逻辑。因此*论在编程还是在直观表示上，此信号的给出都存在*定缺陷。 根据变频器的说明书中可以得知，参数1401为4时表示：当变频器正常时，继电器1失电，它的常开接点打开，故障指示灯不显示；而当变频器存在故障时，继电器1带电，它的常开接点闭合，故障指示灯显示有故障。与参数1401为3时刚好相反，可以弥补上述所说的缺陷。而且改正的过程非常简单，不需要进行硬件接线的修改，只需更改*下参数的设置，因此此改进*可以实施。  其次，为防止变频器输出故障，影响装置的运行，建议在主回路和二次控制回路上进行改造，当变频器发生故障时，使之通过工频、变频转换开关，使主回路转换至工频甩开变频器，为电机的持续运行提供保障，使主回路转换至工频甩开变频器，以便*测变频器，确认其正常后，再转换至变频器控制。确保装置的持续、安稳运行。 四． 小结 随着变频器的发展，用变频器对交流电动机也越来越普遍，而且它的调速效果也越来越好，**预测，交流变频调速将逐步替代直流调速。因此，在今后变频器将被大量使用，正确掌握变频器的原理及使用方法是非常重要的。在三聚很多电机的调速采用了变频器调速。其中ACS400系列变频器，调速效果很好，但在参数的设置上有*些复杂，*可以简化参数设置而且能够完成控制要求。在上面的论述中也提出了*些建议，希望各位*导批评指正。 |
工程案例
ABB ACS400变频器原理、应用及改进建议