部分参考自《变频器与步进/伺服驱动技术完全精通教程》 化学工业出版社图源部分引自《台达 VFD-M变频器 使用手册》其余引自互联网。学习笔记记录一下新变频器到手后需要进行的配置工作。说起来变频器属于传动控制的范畴而非运动控制。1接线说明变频器配线部分分为主回路和控制回路图中使用双圆和单圆区分其接线框图见下图。变频器控制端子通常可划分为控制回路输入信号无电源输入、频率设定信号模拟量、内置选件连接用接口、继电器输出、集电极开路输出、模拟电压输出和RS-485端子但并非所有型号的变频器都可被以上标准划分。图中被包裹在虚线中的信号线应在同一线缆中RS-485通信接口标准为RJ-11而非常见的DB9。1.1主回路主回路接线主回路接线端子分为电源侧和负载侧前者用于连接三相供电电源后者连接电动机。制动电阻是波纹电阻的一种主要用于变频器控制电机快速停车的机械系统中帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。一拖多SINAMICS S120变频器可否在V/F控制方式下实现一拖多一台变频器不一定只拖动一台电机在功率允许的情况下变频器可实现一拖多。一拖多有同时启动和分时启动两种类型。同时启动多台电机全程同时通电、同速运转。分时启动同一时间仅一台电机挂在变频器输出其余电机断开靠接触器停机切换轮流投入工作。需要注意的是电机最好是同一型号的异步电机电机工作电流和必须小于变频器输出电流。变频器通常具备电子热保护功能当一台变频器控制一台电动机时可以不用热继电器直接使用变频器的电子热保护功能。当变频器连接多台电动机时变频器和单台电动机容量相差过大电子过流保护功能不起作用需要安装外部热继电器。应使用U/f控制使用矢量控制功能时只能拖动一台电机。总的线缆长度不能超过变频器的建议值。变频器同时起、停不允许在运行过程中进行电机的投切。关于参数设置待补充交流电抗器的选用交流电抗器分为电源输入侧交流电抗器ACL1和变频器输出侧交流电抗器ACL2。电源输入侧交流电抗器可减少变频器、整流回路和回馈单元的谐波。于以下4种情况下需要考虑在输入侧接入交流电抗器多台变频器接同一电源同一电源上接有大容量晶闸管设备变压器容量超过变频器容量10倍以上电源电压不平衡度大于或等于3%1.2控制回路控制回路接线端子用于连接变频器控制信号。变频器提供0~10V的模拟电压输出可通过读取该值利用公式得出变频器实时频率。借助PLC读取该值时需要安装模拟量模块。并非所有端子都需要被接上根据不同的频率给定方式可选配不同的端子。2控制面板说明2.1面板说明注意不同变频器在操作上有所差异。使用操作面板可以进行运行方式、频率的设定运行指令监视、参数设定、错误表示等。注意图中的状态指示灯。单位显示Hz显示频率时灯亮V显示电压时灯亮A显示电流时灯亮运行模式显示PUPU运行模式时灯亮EXT外部运行模式时灯亮NET网络运行模式时灯亮显示转动方向FWD正转时灯亮REV反转时灯亮2.2面板操作面板参数设定方式如下3参数设定基本的参数设定流程为电机基本参数设定电机精确参数设定运行命令设定频率命令设定控制模式设定加减速时间设定3.1电机参数设定电机基本参数设定试运行前需要由用户自行设定的必要参数有电机类型电机额定功率电机额定电压电机额定电流电机额定频率电机额定转速以上参数值可由电机铭牌处获取。变频器参数的出厂设定值被设置为完成简单的变频运行。如需按照负载和操作要求设定参数则应进入参数设定模式先选定参数号然后设置其参数值。并非全部参数支持在运行时设定。电机精确参数设定使用矢量控制模式必须获得电机的精确参数。用户可以通过执行调谐来获取精确电机参数如定子电阻、转子电阻、漏感等。有完整调谐和静止调谐两种调谐方式●完整调谐电机可与负载完全分开。调谐时电机处于运动状态。该调谐效果最佳。●静止调谐电机不可和负载完全分开。调谐时电机处于静止状态。用户也可以选择手动输入电机参数。注意调谐用于获取电机参数而非进行速度环PID自整定。3.4输出频率曲线规划通常采用T型曲线规划。部分变频器支持S型曲线规划。用户通过设定加减速基准频率来决定加减速时间。反转时电机首先减速至0然后再反向加速至设定频率。用户可以设定死区正反转时间来决定变频器正反转过程中在输出0Hz处的过渡时间。对启停设置做出改动时曲线规划将变动。3.3运行命令设定运行命令设定指对启动、停止、正转、反转、点动运行等运行命令来源的指定。变频器在不同的运行命令下各种按键、M旋钮的功能各异。使用控制电路端子、在外部设置电位器和开关来进行操作的是端子命令通道使用操作面板或参数单元输入启动指令、设定频率的是操作面板命令通道通过PU接口进行RS-485通信或使用通信元件的是通讯命令通道3.4频率指令设定变频器频率给定有如下几种频率给定方法手动键盘频率给定控制面板模拟量频率给定多段频率给定通信频率给定脉冲频率给定3.5点动指令设定同伺服一样变频器也支持点动控制但是点动键通常需要用户自行更改相应参数激活一些机型默认点动功能不关联面板按钮即不启用。点动控制相关参数如下正向点动频率反向点动频率点动斜坡上升时间4频率指令设定方法4.0频率与速度换算关于电机速度与频率的关系频率设定f电机设定转速/电机额定转速*额定频率例电机输出转速240r/min额定转速1440r/min则f240/1440*508.6Hz使用变频器频率给定后一般不需要减速机但长期工作频率在低频时加减速机后效果更好可以显著提高输出转矩。4.1控制面板频率给定通过UP键和Down键进行频率的修正。4.2多段频率给定多段频率给定可以实现自动控制。变频器在外部操作模式或组合操作模式下通过外接开关器件的组合通断改变输入端子的状态来实现变频这种控制频率的方式称为多段速控制功能。本例中变频器的频率控制端子是M3、M4、M5通过这些开关的组合可以实现3段、7段的控制。转速的切换由于转速的档次是按二进制的顺序排列的故三个输入端可以组合成3档至7档转速其中3段速由三个输入端的单个通断实现7段速由三个输入端通断的组合来实现。7段速的各自运行频率通过参数设定实现。4.3模拟量频率给定模拟量频率给定可以实现自动控制和无级调速。4.4通信频率给定通信频率给定可以实现自动控制和无级调速。4.5脉冲频率给定通过DI端子高速脉冲输入实现频率给定。5控制性能5.1电流环矢量控制电流环PI调节参数分为励磁和转矩两组该参数在异步机完整调谐后会自动获得一般不需要修改。5.2速度环注意在U/f控制中并未构建速度环因此该功能仅矢量控制模式下有效。变频器的速度环出厂参数适用于大部分情况因而通常不需要进行修改这可能也是大部分机型不会像伺服那样搭载PID自整定功能的原因。6 PID功能6.2过程PID控制一些变频器支持对过程量进行PID控制此时需要构建闭环。7注意事项变频器频率给定系统中由于高频和高次谐波干扰的原因漏电断路器易跳闸。可以适当调高设定值或更换具有防干扰功能的断路器。在实际生产实践中常采用无漏保的断路器。矢量控制方式下变频器获取不到电动机的相关信息无法运算作出判断无法发出输出信息因此不带电动机的情况下不能启动。附录 变频器的选型知名国产变频器有汇川变频器、英威腾变频器、伟创变频器等。1.根据负载的机械特性选择变频器恒转矩负载、平方降负载、恒功率负载2.根据负载的工艺特性选择变频器生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩要求3.变频器的容量选择依据电流原则、依据效率原则、依据计算功率原则变频器容量选择的原则是变频器的额定电流一定要大于拖动系统在运行过程中的最大电流。在选择变频器容量时需考虑的情况1变频器驱动的电机数2电动机时直接在额定电压、额定频率下直接启动还是软启动3驱动多个电动机时是同时启动还是分别启动4.变频器的箱体结构选择变频器的箱体结构要与环境条件相适应即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。