中低壓變頻器的安裝與調試分析
中低壓變頻器的安裝與調試分析
1 引言
隨著變頻器在工業(yè)生產中的日益普及，變頻器作為一種調速節(jié)能的產品，已日益受到工礦企業(yè)的重視，成為工業(yè)生產及生活中不可或缺的工具。在石油、化工、建材、電力、礦山、塑料、冶金、水利等關系國計民生的各行業(yè)，變頻器正發(fā)揮著強大的作用。據統(tǒng)計，在當前及今后的幾年，變頻器將以10%～15%的銷售速度增長，即每年大約為500～900萬kw，各種功率等級、各種性能、各種用途的變頻器都將為用戶使用。所以如何讓用戶用好變頻器，真正發(fā)揮變頻器在調速方便、節(jié)能及提高生產工藝方面的優(yōu)勢，作為變頻器的生產廠家，是首先應考慮的問題。
本文以變頻器在用戶當中的使用為例，結合筆者在用戶安裝調試過程中所遇到的一些問題，粗略的談一下變頻器的安裝與調試問題，以供廣大的變頻器用戶在使用時參考。
2 變頻器的安裝及使用條件
正象其他的電器設備或裝置一樣，變頻器作為一種電力電子設備，同樣有其嚴格的使用條件和應用場合，任何違反產品使用規(guī)范的安裝及使用，都將是非法的，不可避免的會帶來設備及人、財、物的損失。
2.1 變頻器的使用環(huán)境及注意事項
2.1.1 變頻器要求的工作環(huán)境
(1)工作環(huán)境溫度-10℃～+40℃，工作環(huán)境的變化應不大于±5℃/h。
(2)相對濕度：空氣的最大相對濕度不超過90%，每小時相對濕度的變化率不超過5%且不得出現凝露。
(3)運行地點無導電或爆炸塵埃，無腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽。
(4)變頻器安裝地點所允許的振動條件：
振動頻率10～150hz，振動加速度不大于5m/s2，當變頻器由于安裝臺基振動可能產生共振時，應對變頻器采取減振措施，以避開共振頻率。
(5)交流輸入電源
電壓持續(xù)波動不超過±20%。
頻率波動不超過±2%，頻率變化每秒不超過±1%。
三相電壓的不平衡度：負序分量不超過正序分量的5%;
電源諧波成分：電壓相對諧波含量的均方根值不超過10%。
(6)海拔高度：不超過1000m。
2.1.2 注意事項
(1)非專業(yè)人員不可開蓋開柜門使用或檢測;
(2)變頻器出廠前已作過耐壓試驗，用戶不可也沒有必要再對變頻器進行耐壓試驗;
(3)電動機上不可并接改善功率因數用的大電容;
(4)外殼可靠接地;
(5)不可將三相輸入改成兩相輸入，否則會出現缺相保護;
(6)低頻運行時要考慮電動機自帶風扇效果，潤滑效果情況，高頻運行時要考慮軸承的承受能力。
這些闡述了變頻器安裝的最基本的規(guī)則。要深刻理解和熟悉這些規(guī)則。
2.2 安裝前的準備工作
要安裝好一臺變頻器，使它能正常的運行，達到技術及工藝要求，除了滿足上述基本規(guī)則外，還應注意以下幾點：
(1)安裝前首先要熟悉和掌握生產工藝及技術要求，弄清楚其負載狀況，了解變頻器在系統(tǒng)中的作用和地位，是要求節(jié)能，還是改進生產工藝，還是二者兼之。某些場合并沒有節(jié)能空間，而硬要求變頻器節(jié)能，這是不妥當的。
(2)變頻器帶的負載從電氣方面而言首先是電機，因此安裝前首先要對現場的電機有比較清楚的理解，包括額定電壓、額定電流、電機極數、額定功率等，安裝的變頻器必須與之相匹配，有些特殊場合，如負荷較重、海拔超過1000m(即超過標準海拔高度)、煤礦提升機變頻器等，變頻器要比負載電機高出一個甚至兩個功率等級，一般不允許變頻器比負載電機功率等級低，以免變頻器超負荷運行而帶不動或經常過載保護，造成不必要的麻煩。
(3)電機的電氣絕緣安裝前必須進行檢測。絕緣不好的電機不能安裝變頻器。因為變頻器雖然設有短路保護，但瞬間的接地也可能造成某些變頻器的損壞。
(4)安裝前應仔細閱讀變頻器的使用說明書，結合現場工藝要設置哪幾個參數，參數的設置方法等，要熟練掌握。
(5)對于某些場合，特別是要求自動控制的而需要附屬配件的，如供水用的壓力表、傳感器、壓力變送器及一些配套設施，如pid調節(jié)儀、溫控儀、定時鐘等，有些還需要遠控裝置，也要熟練掌握。以期能快速的安裝、調試到位。
(6)要嚴格按照變頻器的使用說明書進行配線，包括主線和控制線，某些情況只能高于說明書要求的規(guī)格而不能低于。需要壓接接線鼻的地方，要嚴格按要求壓接，規(guī)格和工藝要符合標準。
(7)在現代工業(yè)控制比較復雜的情況下，還要考慮電磁兼容性問題，要考慮變頻器的干擾與抗干擾，必要時加裝電磁濾波裝置。有些場合電機距離變頻器可能較遠，要考慮加裝輸出電抗器及濾波器。
(8)對于位能負載，如煤礦主井絞車、提升機、電梯類，由于存在再生發(fā)電狀態(tài)，要考慮加裝制動單元和配套的制動電阻，防止變頻器過壓保護或損壞。
以上這些問題都是我們在安裝變頻器之前要了解和掌握的，不熟悉這些內容，就可能造成變頻器的安裝或調試不順利或根本不成功，造成設備損壞或不能正常使用，這是我們要切記的。
3 中壓變頻器的安裝與調試
這里所說的中壓變頻器，是指電壓等級從750v～2300v的變頻器，分為兩個電壓級別，1140v和2300v兩種類型的變頻器。這種類型的變頻器負載一般都是油田上用的潛油電泵，1140v的還有用于抽油機的。我們簡要說一下安裝調試方法。
3.1 安裝步驟
(1)接控制線
確認原工頻工作時的工作狀態(tài)，首先要了解潛油電泵的工作過程。
潛油電泵是一種深置于井下1000m—3000m的電泵，由于電纜線較長，地面上的供電設備要能補償這部分電纜損耗，因此原工頻裝置要提供比電機額定電壓高出100—300v的供電電壓。
電泵及電纜都是高溫、高壓的設備，在安裝前都要進行絕緣測試。用2500v的兆歐表測試，絕緣電阻不應低于50mω。
要檢測原來的工頻供電的電壓及工作電流，以便調試時參考。
由于油田上潛油電泵下泵的深度不同，潛油電泵供電的電壓就有所不同。因此對應于同一電壓等級的變頻器而言，就有不同的電壓輸入，變頻器的控制電壓就有所不同。為了解決這一問題，筆者在變頻器內部安裝了一個變壓器，對應于不同的電壓輸入，電壓輸出都是一樣的。對于這類變頻器，其輸出都只有220v、110v、380v三組電壓。220v是給控制電路供電的，110v是給電機保護儀供電的，380v是給電壓表供電的。
因此要根據原來的供電電壓選擇合適的控制電源接線端子，將原出廠時空出的兩根接線或接在電壓最高端(出廠時按最高電壓試驗)的兩根線接在原電壓等級的端子上，因有兩個變壓器，都要進行改接。
(2)接主線
按配線規(guī)格，將電源線接在變頻器的三相輸入(或標記r、s、t)端子上，電機線接在變頻器的三相輸出(或標記u、v、w)端子上，地線接在變頻器上標有“⊥”的端子上。并將相應的羅栓擰緊。
3.2 調試
(1)將柜門上的隔離開關拉下，并將柜門上的“變頻啟動”按扭旋開，使其呈斷開狀態(tài)。提示送電后，用mf—47型或500型萬用表的高壓擋“2500v”檔測量三相輸入電壓(一定注意安全)，應在規(guī)定的范圍內，并三相相互平衡，若不正確，應停電檢查供電電源。
(2)電源正常后，合上隔離開關閘刀，用萬用表檢測控制電源的220v電壓(測量里面的接線插盒即可)是否在規(guī)定的范圍內，按其±20%的波動，應在220v±20v范圍內，若超出此范圍，應拉下高壓隔離開關的閘刀，調整控制變壓器的接頭，直至滿足要求為止。
(3)用一個單相插頭取一根線接�
控制端子排的“c”端子上，另一頭的兩相插在接線盒上(老機型一根線接在“c”上，另一根線接在“d”上)，合上隔離開關閘刀，變頻器應能送上控制電，面板上顯示“43.21”過幾秒鐘“pro”燈亮(新機型)，或只有“pro”燈亮(老機型)，若不顯示可將插頭反過來重新插一下即可。 (4)面板顯示正常后，可檢查變頻器的控制功能是否正常。用萬用表檢測延時可控硅兩端的電壓(即延時電阻上的電壓)，應在1.00v左右。將變頻器的“開/停機”開關打在“開機”位置，變頻器應能開機，調節(jié)“頻率調節(jié)”旋扭，變頻器頻率應從“2.00”升至“50.00”。用萬用表測量變頻器的三相輸出端子(這時應從變頻器一側測量，因柜子并沒有接通主電，變頻器的主接觸器沒有吸合)，三相電壓應相互平衡，對中線也應相互平衡。電壓大致是2300v等級的三相電壓為15v左右，對中線為10v左右;1140v等級的三相電壓為9v左右，對中線為5v左右。若不平衡，應檢查柜子在運輸過程中有無掉線或其他問題，直至電壓完全平衡為止。
(5)運行參數的設定。這包括變頻器參數和電機保護儀參數的設定兩步。
變頻器參數的設定。因變頻器出廠時一般是按2300v/125kw或1140v/75kw而設計的，因此應根據現場負載的要求重新設定，包括額定電流、過載保護電流，其他參數一般不需要修改。
電機保護儀的參數設定。電機保護儀的參數包括欠載電流、過載電流、欠壓設定、過壓設定等。這里說明一下。因潛油電泵是深置于油井下油層里的電泵，在運行中靠油的循環(huán)來散熱。一旦井供液不足，電機將脫離油層運轉，電機將干轉，這樣就很容易燒毀電泵。因此應設定欠載保護，當運行電流低于額定電流的80%時，就停止電機的運行，起到保護電機的作用。
參數的設定方法可參照相應的說明書進行，主要有兩種，bk-3型和bk—j1型。
bk—3型的方法是：在顯示器顯示“p”(剛送電或按四次“上檔”鍵)時，可對參數值進行修改。根據需要的數值，按相應的數字鍵，再按“上檔”或“下檔”鍵，最后按相應的功能鍵，即可完成參數值的修改。
bk—ji形的方法是：在就緒畫面(剛送電或按四次“上檔”鍵)狀態(tài)下，按一次“上檔”鍵，再按一次“整定值”鍵，屏幕顯示整定值操作畫面。畫面上有光標閃爍，在光標閃爍位置可輸入相應的數據。按“移動”鍵，光標可上下移動，屏幕右上角的箭頭(“↑”或“↓”)指出當前的移動方向。按“上檔”、“方向”鍵可以改變箭頭的方向。輸入完畢后，應按四次“上擋”鍵保存修改結果。
有些井可能本身供液不足，需要降低頻率運行，因此可根據具體情況，在泵運行起來后，再根據實際運行電流重新設定參數。
(6)帶載運行
參數設定好后，就可將插盒上的插頭拔下，并將外接的“c”(或者“c”、“d”兩點)點上的線拆掉，就可以帶載運行了。
將柜門上的“變頻啟動”按扭按下，待設定的延時時間到后，機內接觸器吸合，變頻器顯示“43.21”并且“pro”亮(新機型)或只有“pro”亮(老機型)，將變頻器上的“開停機”開關打在“開機”位置，變頻器即可從最低頻率逐漸上升，調節(jié)“頻率調節(jié)”旋扭，使頻率先升至30hz，用卡流表測量三相輸出電流，應基本平衡，不平衡度不應超過20%。然后再升至用戶要求的頻率。再用卡流表測量輸入、輸出電流，三相都應基本平衡。
若在調節(jié)過程中出現頻率不上升的情況，即調整頻率調節(jié)旋扭時，頻率不上升，輸出電流持續(xù)增大，呈限速保護狀態(tài)，直至過流保護，這可能是低頻補償不足造成，可調節(jié)主控板上的補償電位器(老機型)或通過設定變頻器的參數“低頻補償”(新機型)予以解決。調整時注意只要輸出電流下來，頻率能升上去即可，也不可調整過大，以免過補償，在運行過程中電流過大而使電機及變頻器超電流而不正常運行。
正常運行后，可根據運行電流對電機保護儀的參數重新調整一下，以達到可靠保護又能正常運行的狀態(tài)。
對電機的正反轉要確認。根據經驗，一般情況下，正轉比反轉電流大，井口的壓力指示高。反轉一般壓力表指針不起。有的井上油慢，要等一段時間才能確定。
由于本變頻柜還設有工頻備用，以便在變頻出問題時能臨時投入工頻，不耽誤生產的進行，因此變頻正常后還應試一下工頻運行，其正反轉也應調試正常。正反轉調整時，變頻調輸出，工頻調輸入，即可使工變頻都正常運行。
調整完后，用變頻運行，正常后，啟動電機保護儀，保護儀顯示正常后，旋開“變頻啟動”旋扭(投入電機保護儀保護，不旋開不起作用)，柜子上的各種儀表指示都正常，調試即完畢。
4 低壓變頻器的安裝調試
低壓變頻器由于所帶的負載種類繁多，類型千差萬別。因此安裝調試相應的也有較大的區(qū)別。
低壓負載從使用變頻器的角度來說大體可分為有慣量和無慣量兩種，有慣量負載最顯著的特征就是在快速停機時存在發(fā)電狀態(tài)，如何處理這部分能量將是關乎變頻器是否正常運行的關鍵。
4.1 安裝
變頻器初次安裝或長期放置后使用，應先對其進行全面的檢查。方法如下：
(1)外觀檢查，檢查有無碰傷損壞，金屬部分有無銹蝕，有無結霜凝露。若有結霜凝露，則應烘干4小時(60℃)，或在室溫下通風放置24小時。
(2)對于小功率變頻器，輕輕翻動機箱，注意機箱內有無異常聲音，若有異常聲音，則應打開機箱，尋找并排除其中的異物。
(3)功率比較大的變頻器，則應打開外殼，檢查一下在運輸或儲存過程中有無掉下的線頭或顛簸松動的螺栓，若有應重新焊接或緊固。
這里要注意幾點：
變頻器的安裝應符合前面要求的工作環(huán)境。
變頻器有壁掛式的，有柜式的，一定要安裝穩(wěn)固，保證工作過程中的安全性。為了通風散熱的需要，變頻器一定要垂直安裝。如圖6、7所示。
對于柜式結構，為了工作人員便于操作和散熱的要求，周邊要留有足夠的空間：前面間距不小于1.5m，后面和側面不小于1m。
對于壁掛式的，變頻器周圍也應留有足夠的散熱空間，變頻器的上部距離房間頂部至少1m，下部距地面也至少要1m的距離，才能使變頻器通風順暢，保證可靠的運行。
有的房間密封比較嚴，要配合用戶安裝排風扇或空調。有些場合環(huán)境比較臟、潮濕，要注意采取隔離措施，防塵、防潮。
當一臺控制柜內裝有兩臺或兩臺以上變頻器時，應盡量并排安裝(橫向排列)。如必須采用縱向排列時，則應在兩臺變頻器間加一塊擱板，以避免下面變頻器出來的熱風進入到上面的變頻器內。
4.1.1 主電路的接線
4.1.1.1 基本接線
主線的安裝比較簡單。將電源線接在變頻器的輸入(或標記有r、s、t的)端子上，將電機線接在變頻器的輸出(或標記有u、v、w的)端子上，并將變頻器的接地端子通過地線可靠接地。
注意：
(1)變頻器的輸入端和輸出端絕對不允許接錯。萬一將電源進線錯誤的接到了輸出端上，則不論哪個逆變管導通，都將引起兩相間的短路而將逆變管迅速燒壞。如圖10所示。
(2)前面的斷路器一般是需要安裝的，主要是分斷電路用。當變頻器出現故障時，尤其是整流電路或主電路損壞時，大電流能及時使斷路器跳閘，與網電的其他電路脫開，避免影響其他電路。
(3)線頭壓接要可靠。一般使用容量相當的接線鼻壓接。一定要壓緊，避免大電流長期運行出現過熱而燒毀接線或端子。
4.1.1.2 線徑的選擇
一般按電動機的接線要求的線徑選擇，特殊場合要選大一規(guī)格的，尤其是電機距離變頻器較遠的，本著宜大不宜小的原則選配。
4.1.1.3 接地
每臺變頻器都有一個專門的接地端子“e”或“⊥”，用戶應將此端子與大地可靠連接。
當變頻器和其他設備，或有多臺變頻器一起接地時，每臺設備都必須分別和地線相接，不允許將一臺設備的接地端與另一臺設備的接地端相接后再接地。如圖11所示。
4.1.2 控制電路的接線
變頻器主接線完成后，變頻器可以運行。但一般情況下，由于控制及監(jiān)測的方便，都需要將變頻器的操作及顯示部分引到方便的地方。有的是現場環(huán)境較差，變頻器不宜安裝，而安裝于環(huán)境較好的配電室內，而將控制部分引到現場。有的如提升機變頻器，控制部分需要與原系統(tǒng)對接，也需要將控制線引出。
控制線分模擬量和數字量。
4.1.2.1 模擬量
主要包括：輸入側的給定信號線和反饋信號線;輸出側的頻率信號線和電流信號線。
模擬量信號線的抗干擾能力差，必須使用屏蔽線。屏蔽層的靠近變頻器的一端，應接控制電路的公共端，但不要接到變頻器的地端(e)或大地，屏蔽層的另一端應該懸空，如圖12所示。
布線的原則應當遵守：
(1)盡量遠離主電路100mm以上。
(2)盡量不和主電路交叉。必須交叉時，應采取垂直交叉的方式。
4.1.2.2 開關量。
如啟停、點動、多檔轉速控制等的控制線，都是開關量控制線。
一般說來，模擬量控制線的接線原則也都適用于開關量控制線。但開關量的抗干擾能力強，故在距離不很遠時，允許使用非屏蔽線，但同一信號的兩根線必須互相絞在一起。
4.2 調試
變頻器的調試并沒有固定的模式，大體上可分為“先空載，繼輕載，再重載”幾個步驟。
4.2.1 空載檢查及參數預置
風光變頻器可以在不接通主電源，而只接控制電源的情況下，檢查變頻器。而其他類變頻器則沒有這個方便。
小功率變頻器可以把主接線端子排上的短路片去掉，給三相輸入送380v的電源，大功率變頻器一般都有控制電壓輸入端子，可從這兒用一兩芯電纜接人380v單相電源檢查變頻器(注意：接之前應將兩端子上與三相輸入相連的兩根線去掉)，參照說明書，熟悉各個鍵盤的使用及參數的設置方法。
熟悉完后，變頻器開機，頻率升至50hz，用萬用表(最好用指針式)測量三相輸出，電壓應該完全平衡。
檢查完后，停電，小功率的將拆下的短路片上回原處(注意上之前主回路上短路片的兩個端子要放電)。大功率的應將控制端子的兩根外接線去掉，并將原來的接線恢復。
變頻器的三相輸出先不接電機線，給變頻器的三相輸入通入380v的電源，觀察變頻器空載運行情況。其他類變頻器也可按這個步驟進行。
(1)熟悉鍵盤，即了解鍵盤上各鍵的功能，進行試操作，并觀察顯示的變化情況。
(2)按說明書要求進行“啟動”、“停止”等基本操作，觀察變頻器的工作情況是否正常，同時進一步熟悉鍵盤的操作。
(3)進行參數予置。按照說明書介紹的方法對主要參數進行予置。就幾個較易觀察的項目如升速和降速時間、點動頻率、多檔轉速時的各檔頻率等檢查變頻器的執(zhí)行情況是否與予置的相符合。
(4)將外接輸入控制線接好，逐項檢查各外接控制功能的執(zhí)行情況。
(5)用萬用表(最好是指針式)檢查三相輸出電壓是否完全平衡。
4.2.2 帶載運行
經以上測試，證明變頻器是正常的，即可以帶負載運行了。變頻器的負載運行包括輕載試運行和重載運行，即正常運行。若有條件，還可以先帶空電機試運轉，但一般情況都是直接帶載運行。
試運行前一般都應檢測一下電機的絕緣。對于低壓380—660v的電機，用1500v的兆歐表測試，絕緣電阻一般不能低于50兆歐。水泵類負載絕緣可能低一些，但也不能低于2兆歐。
還要了解一下負載的運行情況，以作到心中有數。低壓負載種類繁多，如風機、水泵、攪拌機、拉絲機、塑料機械、提升機、空壓機、皮帶輸送機、化纖機、機床機械等許多許多。不同的負載其工作狀態(tài)也有很大的不同，因此要根據不同的情況區(qū)別對待。有些特殊的機械，必須采用某類專用變頻器。如提升機，屬于位能負載，具有再生電能的處理問題，必須采用提升機專用變頻器。還有化纖及機床類，有的也要采用專用變頻器。這類變頻器都在硬件，特別是軟件上針對特殊負載作了特殊的處理，從而保證了變頻器的可靠運行。離心類負載，如離心風機、離心機等，運行慣性比較大，其升速和降速時間較長，若設置短了，變頻器升速時會過電流，降速時會過電壓，甚至可能會損壞。因此在不要求快速停機的情況下，可將時間適當放長，一般與設備的自由停機時間相當(根據經驗，一般在300s)。若要求快速停機，則應加制動回路。
明確了以上問題，就可以帶載運行了。將變頻器的輸出接上電動機線。送電。
(1)點動或在低頻下試運轉。觀察電機的正反轉方向。若是反轉，可利用變頻器的正反轉端子調整，或停電后調整變頻器的輸出接線進行調整。
有的機械可能不允許反轉，這時就應當先將電機與機械的聯軸器拆開，先電機空轉，調整好轉向后再將聯軸器聯結好。
對潛水泵之類的負載，在井上看不到轉向，可依據經驗，正轉時電流小，壓力表指示增大，上水量大。反轉時壓力表指示低，上水量小，電流大。即依據經驗判別。
(2)起轉試驗。使工作頻率從0hz開始漫漫增大，觀察拖動系統(tǒng)能否起轉。在多大頻率下起轉，如起轉比較困難，應設法加大啟動轉矩。具體方法有：加大啟動頻率，加大u/f比，以及采用矢量控制等。
有些負載，如潛水泵等電機引線較長的，可能存在長線效應，即由于變頻器輸出的諧波成分較大，到電機端電壓可能增大，因此調節(jié)時要注意觀察電機電流的變化，當發(fā)現電機電流有持續(xù)增大的情況時，應及時停機，這時應考慮加裝輸出電抗器。
(3)起動試驗。將給定信號加至最大，觀察：
起動電流的變化;
整個拖動系統(tǒng)在升速系統(tǒng)中，運行是否平穩(wěn)。
如因起動電流過大而跳閘，則應適當延長升速時間。如在某一速度段起動電流偏大，則設法通過改變起動方式(s形、半s形等)來解決。
(4)停機試驗。將運行頻率調至最高工作頻率，按停止鍵，觀察拖動系統(tǒng)的停機過程。
停機過程中是否出現因過電壓或過電流而跳閘，如有。則應適當延長降速時間。
當輸出頻率為0hz時，拖動系統(tǒng)是否有爬行現象，如有，則應適當加入直流制動。
(5)拖動系統(tǒng)的負載試驗
負載試驗的主要內容有：
如fmax》fn，則應進行最高頻率時的帶載能力試驗。也就是在正常負載下能否帶得動。
在負載的最低工作頻率下，應考察電機的發(fā)熱情況。使拖動系統(tǒng)工作在負載所要求的最低轉速下，施加該轉速下的最大負載，按負載所要求的連續(xù)運行時間進行低速運行試驗，觀察電機的發(fā)熱情況。
過載試驗可按負載可能出現的過載情況及持續(xù)時間進行試驗，觀察拖動系統(tǒng)能否繼續(xù)工作。
調整完后，變頻器正式負載運行，一般應觀察兩小時以上，保證可靠工作。
以上這些是變頻器調試的最基本的步驟。在變頻器調試過程中，還可能遇到各種各樣的情況。如變頻器的干擾和抗干擾，功因數的補償，閉環(huán)的運行等，都要通過具體的實踐來逐步掌握。
4.2.3 閉環(huán)運行
這里再談談閉環(huán)運行。它是變頻器的最主要的一個功能。許多場合只有通過閉環(huán)運行才能體現出自動控制的優(yōu)點。
(1)閉環(huán)系統(tǒng)的原理
閉環(huán)運行就是選取拖動系統(tǒng)的某一個物理量(如溫度、壓力、張力、液位等)，在某一點(該點對整個系統(tǒng)的運行應具有關鍵作用或帶有普遍性)用相應的傳感器或變送器(如熱電偶、遠傳式壓力表、溫度變送器、壓力變送器、張力傳感器等)檢測后送到pid調節(jié)儀上，與系統(tǒng)的期望值(可在pid上設定)進行比例、積分、微分的運算處理，然后送到變頻器的頻率輸入端子，來調節(jié)變頻器的頻率，進而調節(jié)電機的轉速，使整個拖動系統(tǒng)處于自動調節(jié)、穩(wěn)定運行的狀態(tài)。
系統(tǒng)的檢測值稱為反饋信號，期望值稱為給定信號，或目標信號，系統(tǒng)的調節(jié)過程就是這兩個信號反復地比較、運算，使其盡量接近的過程。這里以恒壓供水為例介紹一下。
水泵電機由變頻器vvvf供電。sp是壓力傳感器，檢測管道上的壓力，也可以用壓力變送器，遠傳式壓力表等，由變頻器供給其電源+24v或+5v。它檢測到管道壓力后變換成4—20ma電流或0—5v的電壓信號反送給變頻器。
將變頻器設定為pid有效后，變頻器有兩個模擬信號輸入端子：
目標信號輸入端。即給定端vrf。是一個與壓力的控制目標相對應的值。有變頻器上的電位器進行設定。也可以由鍵盤直接給定。當采用專用的pid控制儀時，由專用的sv設定窗口設定。它除了和所要求的壓力的控制目標有關外，還與壓力變送器sp的量程有關，設定時要與相關的量程相當。
反饋信號輸入端。即輔助給定端vpf。它接受從壓力傳感器sp反饋回來的信號。
(2)控制的過程
設：xt為目標信號，其大小與所要求的管道壓力相對應。xf為壓力變送器的反饋信號。則變頻器輸出頻率fx的大小有合成信號(xt—xf)決定。
如管道壓力p超過了目標值，則xf》xt→(xt—xf)《0→變頻器的輸出頻率fx↓→電動機轉速nx↓→管道壓力p↓→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
反之，如管道壓力p低于目標值，則xf《xt→(xt—xf)》0→變頻器的輸出頻率fx↑→電動機轉速nx↑→管道壓力p↑→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
上述過程存在著一個矛盾：一方面，我們要求管道的實際壓力(其大小與xf成正比)應無限接近于目標壓力(其大小與xt成正比)，就是說，要求(xt—xf)→0;另一方面，變頻器的輸出頻率fx又是由xt和xf相減的結果來決定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作為給定信號xg的話，系統(tǒng)將是無法工作的。
如何解決上述問題，這就引出了pid的用法。
(1)比例(p)環(huán)節(jié)解決上述問題的方法是：將(xt—xf)進行放大后再作為頻率給定信號，即：
xg=kp(xt-xf)
式中kp——比例增益(即放大倍數)。
上述關系如14圖所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的結果，故稱此環(huán)節(jié)為比例環(huán)節(jié)。顯然，kp越大，則：
(xt-xf)=xg/kp
越小，xf越接近于xt。這里，xf只能是無限接近于xt，卻不能等于xt。就是說，xf和xt之間總會有一個差值，通常稱為靜差，用ε表示，靜差值應該越小越好。
比例增益環(huán)節(jié)的引入，又出現了新的矛盾：為了減小靜差，應盡量增大比例增益，但由于系統(tǒng)有慣性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(壓力)忽大忽小，形成振蕩。如圖15所示。
(2)積分(i)環(huán)節(jié)引入積分環(huán)節(jié)的目的是
使給定信號xg的變化與乘積kp(xt-xf)對時間的積分成正比。就是說，盡管kp(xt-xf)一下子增大(或減小)了很多，但xg只能在“積分時間”內逐漸的增大(或減小)，從而減緩了xg的變化速度，防止了振蕩。積分時間越長，xg的變化越慢。
只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，積分就不停止，從而能有效的消除靜差。
但積分時間太長，又會發(fā)生在被控量(壓力)急劇變化時，被控量(壓力)難以迅速恢復的情況。
(3)微分(d)環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié)的作用是：可根據偏差的變化趨勢，提前給出較大的調節(jié)動作，從而縮短調節(jié)時間，克服了因積分時間太長而使恢復滯后的缺點。如圖15所示。
變頻器一般在內部都設定了簡單的pi調節(jié)器。這對于較簡單的閉環(huán)控制，如供水、簡單的風壓控制，可以滿足要求。但對于較復雜的控制場合，如空壓機、空調、離心風機閉環(huán)，溫度，液位等，一般都要加專用的pid調節(jié)儀才能得到較好的控制。pid調試時，要參照對應的說明書，仔細的調整各個參數，以期達到最佳的運行效果，使系統(tǒng)能自動的、穩(wěn)定的運行。
5 結束語
本文在自己多年從事變頻器安裝調試的基礎上，粗略的談了下變頻器最基本的安裝調試方法，以及在安裝調試過程中一些簡單問題的處理方法。目的是總結自己的經驗，并與業(yè)界同仁相互交流，共同探討變頻器的使用方法，以期更好的發(fā)揮變頻器的強大作用，更好的服務于廣大的工礦企業(yè)用戶。同時也為變頻器的使用者提供一份不太成熟的手冊似的工具。當然，隨著控制系統(tǒng)的復雜，越來越多的先進的控制方法正不斷應用于工控系統(tǒng)，如plc、dcs控制、工控機等，因篇幅有限，這里不能一一陳述，還望讀者海涵。因本人能力有限，文章中的缺點和錯誤也在所難免，望廣大的同行不吝指教?，F在隨著我國國民經濟的發(fā)展，節(jié)能降耗已成為殛待解決的問題，相信我們所從事的行業(yè)必將成為國家節(jié)能降耗的最直接的手段，為國民經濟的發(fā)展付出自己的努力。
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