【正文】 輸出電壓范圍： DC 0V～ 10V，最大輸出電流10mA 輸出 電流 范圍： DC 0～ 20mA，最大輸出電流 輸出 信 號(hào)可通過設(shè)置參數(shù)選擇 輸出 增益 調(diào)整：可通過設(shè)置參數(shù)調(diào)整 數(shù)字輸出 SP1— 24V 數(shù)字輸出 1 輸出電壓范圍： DC 0V～ 24V，最大輸出電流50mA 可編程多功能輸出 繼 電器輸出 SP2— 24V 數(shù)字輸出 2 TATBTC 常開端子 (常閉常開端子 ) 觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力： AC 250V， 3A， COSφ= DC 30V， 1A 可編程多功能輸出 RS485 通訊組件控制回路端子 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 32 類別 端子符號(hào) 端子名稱 功能說明 通訊接口 485+ RS485 通訊正 RS485 通訊信號(hào)正 485 RS485 通訊負(fù) RS485 通訊信號(hào)負(fù) 表 控制端子說明 三相變頻器主回路端子說明 端子標(biāo)記 名稱 說明 R S T 三相電源輸入端 交流三相 380V電源連接 點(diǎn) (+) () 直流母線正、負(fù)端子 共直流母線輸入點(diǎn) (+) PB 制動(dòng)電阻接線端子 15KW 及以下接制動(dòng)電阻連接點(diǎn) P (+) 外置電抗器接線端子 外置電抗器連接點(diǎn) U V W 變頻器輸出端子 連接三相電動(dòng)機(jī) 接地端子 接地端子 表 變頻器主回路端子說明 變頻器操作與顯示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 33 圖 操作面板示意圖 按鍵功能說明 變頻器 操作面板上有 8個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵的功能定義如下表所示 按鍵符號(hào) 名稱 功能說明 MODE 編程鍵 一級(jí)菜單進(jìn)入或退出， 快捷參數(shù)刪除 ENTER 確定鍵 逐級(jí)進(jìn)入菜單畫面、設(shè)定參數(shù)確認(rèn) ▲ UP 遞增鍵 數(shù)據(jù)或功能碼的遞增 。 跳到 “ 10V” 位置， 輸入范圍為： 0V～10V 跳到 “20mA” 位置，輸入范圍為： 4～ 20mA 輸入阻抗：電壓輸入時(shí) 100KΩ ，電流輸入時(shí) 250Ω 。 模擬 輸入 V1— GND 頻率源模擬 輸入端子 1 (設(shè)置 =1) 輸入電壓范圍： DC 0V～ 10V 可通過主控板跳線 “ JP1” 選擇。根據(jù)電機(jī)功率的大小所選擇的變頻器型號(hào)如下表所示： 電機(jī)功率 KW 變頻器型號(hào) 電源容量 KVA 輸入電流 A 輸出電流 A 引風(fēng)機(jī) 75KW SVFEVP75T4 165 鼓風(fēng)機(jī) 37KW SVFEVP37T4 80 補(bǔ)水泵 22KW SVFEVP22T4 52 爐排 4KW 9 上煤機(jī) 4KW 9 出渣機(jī) 3KW 14 表 變頻器型號(hào)選擇 上表中變頻器型號(hào)有 G 型和 P 型及之分， G 型變頻器適用于通用機(jī)型的控制， P 型適用于風(fēng)機(jī)泵類的控制。變頻器自身具有非常強(qiáng)大的控制功能，如 PID 控制功能、多段速運(yùn)行控制功能、遠(yuǎn)程通訊控制功能等，同時(shí)，變頻器還對(duì)電機(jī)起到過載和過電流保護(hù)作用，在電機(jī)控制主回路中可以不加裝熱繼電器，使設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象 ,比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前” ,即在誤差接近零時(shí) ,抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì) 出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。因此 ,比例 +積分 (PI)控制器 ,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分 ,隨著時(shí)間的增加 ,積分項(xiàng)會(huì)增大。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài) 誤差。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史 ,它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 27 工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 （ 4）給定信號(hào)的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通 訊方式給定，當(dāng)然對(duì)于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行： （ 1）確認(rèn) 電機(jī) 參數(shù)， 變頻器 在參數(shù)中設(shè)定 電機(jī) 的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大 頻率，這些參數(shù)可以從 電機(jī) 銘牌中直接得到。制動(dòng)單元 VB由大功率晶體管 GTR 及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其功能是控制流經(jīng) RB的放電電流 IB。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使 UD保持在允許范圍內(nèi)，制動(dòng)電阻 RB就是用來消耗這部分能量的。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 26 3）制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元 （ 1）制動(dòng)電阻 RB。 R01～ R06 的接入又會(huì)影響 C01～ C06 在 V1～ V6 關(guān)斷時(shí)降低電壓增長率的效果。此放電電流的初始值將是很大的，并且將疊加到負(fù)載電流上，導(dǎo)致 V1～V6的損壞。這過高的電壓增長率將導(dǎo)致逆變管的損壞，因此， C01～ C06的功能便是降低 V1～ V6在每次關(guān)斷時(shí)的電壓增長率。圖 23所示是比較典型的一種，其功能如下所示。 （ 3）緩沖電路。 ②當(dāng)頻率下降、電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，再生電流將通過 VD7～ VD12返回直流電路。 （ 2）續(xù)流二極管 VD7～ VD12。這是變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的執(zhí)行環(huán)節(jié)，因而是變頻器的核心部分。 2）直 交部分 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 （ 1）逆變管 V1～ V6。 由于 CF的容量較大，而切斷電源又必須在逆變電路停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行，所以 CF沒有快速放電的回路，其放電時(shí)間往往長達(dá)數(shù)分鐘。 （ 4）電源指示燈 HL。為了保護(hù)整流橋，在變頻器剛接通電源后的一段時(shí)間里，電路內(nèi)串入限流電阻，其作用是將電容器 CF的充電電流限制到允 許的范圍以內(nèi)。由于儲(chǔ)能電容大，同時(shí)在接入電源時(shí)電容器兩端的電壓為零，故當(dāng)變頻器剛合上電源的瞬間，濾波電容器 CF的充電電流是很大的。因而，中間直流電路電容器的電容量必須較大，起到儲(chǔ)能作用，所以中間直流電路的電容器又稱儲(chǔ)能電容器。整流電路輸出的整流電壓是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波。 設(shè)電源的線電壓為 UL，那么三相全波整流后平均直流電壓 UD==380V=513V。整流電路因變頻器輸出功率大小不同而異。 圖 電壓型交 直 交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu) 1）交 直部分 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 24 （ 1）整流電路。 變頻器的工作原理圖 1．交 直 交變頻器 交 直 交電壓型變頻器是通用變頻器的主要形式。 4） 外接控制回路 外接控制回路可實(shí)現(xiàn)由電位器 主令電器 繼電器及其他自控設(shè)備對(duì)變頻器的運(yùn)行控制，并輸出其運(yùn)行狀態(tài) 故障報(bào)警 運(yùn)行數(shù)據(jù)信號(hào)等。 （ 2） 驅(qū)動(dòng)電源：逆變電路中上橋壁的三只逆變驅(qū)動(dòng)電路的電源是相互隔離的三組嘟嚕電源，下橋壁三只逆變管驅(qū)動(dòng)電源 則可共地，但驅(qū)動(dòng)電源與主控板電源必須可靠接地。它主要提供如下直流電源。電源輸入為變頻器主回路直流母線電壓或?qū)⒔涣?380V 整流。 2） 鍵盤與顯 示板 鍵盤與顯示板總是組合在一起，鍵盤向主控制板發(fā)出各種信號(hào)或指令，主要用于向變頻器發(fā)出運(yùn)行控制指令或修改運(yùn)行數(shù)據(jù)等。 （ 2） 接受并處理內(nèi)部的各種采樣信號(hào)，如主電路中電壓與電流的采樣信號(hào) 各部分溫度的采用信號(hào)等。通用變頻器控 制回路主要由主控板 鍵盤與顯示板 電源板與驅(qū)動(dòng)板 外接控制電路等構(gòu)成。 2 控制回路部分 變頻器的控制回路主要是向主電路提供控制信號(hào)，其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器開關(guān)器件的開關(guān)控制和提供多種保護(hù)功能。在電動(dòng)機(jī)減速過程中，逆變器輸出的交流電頻率下降，由于慣性原因，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)短時(shí)間高于同步轉(zhuǎn)速，處于再生制動(dòng)狀態(tài)，它會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢通過逆變電路對(duì)濾波電容反向充電，使電容兩端電壓升高，達(dá)到危險(xiǎn)的地步。逆變器是變頻器的核心部件之一，它的基本作用是在控制回路的作用內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 下將平波回路輸出的直 流電變成頻率 電壓可調(diào)的交流電源。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容來吸收脈動(dòng)電壓（電流）。 （ 2） 平波電路。 （ 1） 整流器。其主電路由三部分組成：將工頻電源變換成直流功率的”整流器 “，吸收在整流和逆變時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 變頻器的基本構(gòu)成 如下圖所示為通用變頻器控制原理框圖，它通常由主電路和控制回路倆部分組成。 (14) 減速時(shí)間的設(shè)定 變頻器減速時(shí)間有倆種：一種是工作頻率從基本頻率降到內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 21 0Hz 所需的時(shí)間；另一種是工作頻率從最高頻率降低到 0Hz 所需的時(shí)間。使用變頻器后，由于其輸出頻率可以從很低時(shí)開始，頻率上升的快慢可以任意設(shè)定，從而可以有效地將啟動(dòng)電流限制在一定范圍內(nèi)。變頻器可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)和要求，預(yù)先一次性的設(shè)定一個(gè)點(diǎn)動(dòng)頻率，每次點(diǎn)動(dòng)時(shí)都在該頻率下運(yùn)行，而不必變動(dòng)已經(jīng)設(shè)定好的給定頻率。 (11) 上限頻率和下限頻率 上限頻率與下限頻率是調(diào)速系統(tǒng)所要的變頻器工作 范圍，根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)的工作需要進(jìn)行設(shè)定。 (10) 基本頻率和最高頻率 電動(dòng)機(jī)的額定頻率稱為變頻器的基本頻率。其基本原理是：通過逆變器的開關(guān)器件由變頻器的直流側(cè)電源在電動(dòng)機(jī)的繞組上施加脈沖直流電流，由于繞組的電感作用，在電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)流過直流電，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （ 7） 外部信號(hào)控制功能 變頻器通常都具有通過外部信號(hào)控制變頻器的啟 /停的功能。 （ 5） 自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行功能 該功能的作用是使變頻器能自動(dòng)選擇工作參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)在滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩要求的情內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 況下以最小電流運(yùn)行。利用該功能可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩極限進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，變頻器停止工作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。加速和恒速過程防失速功能的基本作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)由于加速過快或負(fù)載過大等原因出現(xiàn)過電流現(xiàn)象時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低輸出頻率，以避免出現(xiàn)過電流使保護(hù)電路動(dòng)作而停止工作。全范圍轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器在電機(jī)加減速和正常運(yùn)行的所有區(qū)域中可以根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)節(jié) U/F值，對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。 （ 5） 其他專業(yè)變頻器：如電梯專業(yè)變頻器 紡織專業(yè)變頻器 張力控制專業(yè)變頻器 中頻變器等。 （ 3） 高性能變頻器：通常指具有矢量控制，并能進(jìn)行四象限運(yùn)行的變頻器，主要用于對(duì)機(jī)械特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求較高的場合。 6. 按功能用途分類 （ 1）通用變頻器：通常指沒有特殊功能 要求不高的變頻器，由于分類的界限不是很分明，所以絕大多數(shù)變頻器都可以歸入這一類中。 其優(yōu)點(diǎn)是能扼制負(fù)載電流頻繁而急劇的變化，常用于負(fù)載電流變化較大的場合，其主電路下圖所示 圖 電壓型變頻器主電 路結(jié)構(gòu) 圖 電流型變頻器主電路結(jié)構(gòu) 4. 按供電電壓不同分類 可分為低壓變頻器（ 110V,220V,380V） ,中壓變頻器（ 500V,660V,1140V） ,高壓變頻器（ 3KV, 10KV） ,三種。目前普遍應(yīng)用的是占空比按正些波脈寬調(diào)制 方式（ SPWM） 3. 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分 （ 1） 電壓型變頻器：特點(diǎn)是中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件采用大電容，負(fù)載的無功功率將由它來緩沖，直流電壓比較平穩(wěn)，直流電源內(nèi)阻較小，相當(dāng)于電壓源，故稱為電壓型內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 變頻器，常用于負(fù)載電壓變化較大的場合。在中小容量變頻器中，這種方式幾近絕跡。目前迅速普及應(yīng)用的主要是這一種。 （ 2） 交 — 直 — 交變頻器 先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三項(xiàng)交流電。 （ 1） 交 交變頻器 把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。變頻器的問世，對(duì)電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域具有十分重要的意義。在操作臺(tái)上便可以控制每臺(tái)電機(jī)的起停。 鼓風(fēng)運(yùn)行引風(fēng)運(yùn)行引風(fēng)故障鼓風(fēng)故障 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 圖 引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)控制回來圖 出渣機(jī)運(yùn)行爐排運(yùn)行爐排故障出渣機(jī)故障圖 爐排、出渣機(jī)電氣控制回路圖 引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排、出渣機(jī)電氣控制回路如上圖所示，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置為聯(lián)鎖控制時(shí)，只有先起動(dòng)引風(fēng)機(jī)才能起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、爐排、出渣機(jī)，利用三個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)四臺(tái)電機(jī)的順序起動(dòng)。 爐排、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、出渣機(jī)、上煤機(jī)的變頻器基本參數(shù)設(shè)置見 第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，其中 頻率給定通道選擇 5： PID 控制設(shè)定，給定數(shù)值由鍵盤設(shè)定，反饋數(shù)值由模擬通道 V2 反饋。 爐膛溫 度控制系統(tǒng)一般可通過控制燃料量和送風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)，爐