【正文】 func。PIDcontrolsthepaper反饋信號自動調(diào)節(jié)控制程序步并對PID調(diào)節(jié)的基本原理進行了深入淺出的講解。theFunctionSystem圖1即通過面板上的鍵盤輸入操作指令。和頻率給定方式類似, 變頻器操作指令的輸入方式也有: (1) 鍵盤操作 變頻器的控制功能 基礎(chǔ)概念arrivedfunctionUP/DOWNoutputterminalsAnalogoutputAlarmcontrolcontrol terminalsterminalsOutputcontrolwithinsomeintroducedcontrol.foroutputterminalsthefunctionintroducedAbstract:This多檔速功能開關(guān)量輸出端報警輸出端基本控制端關(guān) 鍵 詞: 輸入控制端子theTerminalsandControl講座四 變頻調(diào)速應(yīng)用實踐(主編，機械工業(yè)出版社2001年1月出版)。著作: SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)(編著，機械工業(yè)出版社1997年12月初版。 退休前在宜昌市自動化研究所工作，曾任自動化研究所副所長、宜昌市科委駐深圳聯(lián)絡(luò)處主任。 男在異常停機期間，其操作信號都將無效。 當生產(chǎn)機械發(fā)生緊急情況時，將發(fā)出緊急停機信號。(3) 異常停機功能在加速過程中，使加速電流保持在變頻器額定電流的120%(IA≯120%IN)，使加速過程最優(yōu)化。(c) 最優(yōu)加速方式 在加速過程中，使加速電流保持在變頻器允許的極限狀態(tài)(IA≯150%IN，IA是加速電流，IN是變頻器的額定電流)下，從而使加速過程最小化。其基本含義是:(a) 最快加速方式 某些生產(chǎn)機械，出于特殊的需要，要求加、減速時間越短越好。 (2) 加、減速時間的最小極限功能曲線②和曲線③是在加速過程尚未完成，而運行指令已經(jīng)結(jié)束時的減速曲線。 圖14(a)是運行指令，圖14(b)是加、減速曲線。 加減速的銜接功能圖14這時，就出現(xiàn)了加速過程和減速過程的銜接問題。5 當電動機從停住狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)時，預(yù)先向電動機繞組內(nèi)輸入足夠大的勵磁電流，使電動機產(chǎn)生足夠強的零速轉(zhuǎn)矩的功能。 (1) 預(yù)勵磁功能在制動電磁鐵YB逐漸抱緊的過程中，電動機也必將處于過載狀態(tài)。 同樣，當重物從上升或下降的運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為停止狀態(tài)時，如果使電動機和制動電磁鐵YB同時斷電，則因為抱閘從斷電到完全抱緊，需要時間，在抱閘尚未完全抱緊的過程中，重物也必將下滑，形成“溜鉤”。 起重機械由于重物本身具有重力加速度，當重物從空中的停止狀態(tài)轉(zhuǎn)為上升或下降的運動狀態(tài)時，如果使制動電磁鐵YB先通電，等抱閘松開后再接通電動機，則在抱閘逐漸松開，而電動機尚未通電的過程中，重物必將下滑，形成“溜鉤”。 (2) 起重機械的溜鉤問題在逐漸松開和逐漸抱緊的過程中，希望在抱閘和閘輥之間，盡量減少滑動磨擦。壓敏電阻RVRV2用于當ＫＭ斷開時，防止線圈YB因反電動勢過大而擊穿。 圖13中，二極管VD1用于進行半波整流。 當接觸器ＫＭ接通時，YB經(jīng)ＫＭ的輔助接點而得電，所得電壓是經(jīng)半波整流的相電壓(DC99Ｖ)。(a) 電磁制動電動機簡介4 即施加直流制動的時間長短。預(yù)置直流制動電壓UDB(或制動電流IDB)的主要依據(jù)是負載慣性的大小，慣性越大者，UDB也應(yīng)越大。 即在定子繞組上施加直流電壓UDB或直流電流IDB的大小，它決定了直流制動的強度。 (b) 直流制動強度 直流制動原理和預(yù)置其轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的頻率即為直流制動的起始頻率fDB, 如圖12(b)所示。 在大多數(shù)情況下, 直流制動都是和再生制動配合使用的。此外, 停止后, 定子的直流磁場對轉(zhuǎn)子鐵心還有一定的“吸住”作用, 以克服機械的“爬行”。這時, 轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線后產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反, 是制動轉(zhuǎn)矩。 直流制動就是向定子繞組內(nèi)通入直流電流, 使異步電動機處于能耗制動狀態(tài)。采用直流制動, 可以實現(xiàn)快速停機, 并消除爬行現(xiàn)象。有的負載要求能夠迅速停機，但減速時間太短將引起電動機實際轉(zhuǎn)速的下降跟不上頻率的下降，產(chǎn)生較大的泵升電壓，使直流回路的電壓超過允許值。(2) 設(shè)置暫停減速的方式和暫停加速相同，需要預(yù)置的參數(shù)有:(a) 暫停減速的頻率fDD。 對于需要準確行車的場合，如卷揚機，為準確停車，即在低速短時運行即爬行后，再減至0Hz，即可達到準確停車的目的。 慣性大的負載從高速直接減速至0Hz時，有可能因停不住而出現(xiàn)滑行的現(xiàn)象。在下列情況下, 應(yīng)考慮預(yù)置暫停減速功能: 首先按預(yù)置的減速時間減速，然后轉(zhuǎn)為直流制動，直至停機，如圖11(c)所示。 (c) 減速加直流制動 變頻器通過停止輸出來停機, 這時, 電動機的電源被切斷, 拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài)。 變頻器的停機功能 (b) 自由制動圖11 起動前的直流制動3如圖10(b)所示。 (2) 功能設(shè)置例如:拖動系統(tǒng)以自由制動的方式停機，在尚未停住前又重新起動。 起動前先在電動機的定子繞組內(nèi)通入直流電流，以保證電動機在零速的狀態(tài)下開始起動?！∽冾l器直接輸出起動頻率fS后暫停加速，停留tDR后再加速，如圖9(b)所示。變頻器輸出頻率從0Hz開始上升至?xí)和ｎl率fDR，停留tDR后再加速，如圖9(a)所示。對于附有機械制動裝置的電磁制動電動機，在磁抱閘松開過程中，為了減小閘皮和閘輥之間的磨擦，要求先在低頻下運行，待磁抱閘完全松開后再升速，等等。有些機械在環(huán)境溫度較低的情況下，潤滑油容易凝固，故要求先在低速下運行一個短時間，使?jié)櫥拖♂尯笤偌铀?。起重機械在起吊重物前，吊鉤的鋼絲繩通常是處于松弛狀態(tài)的，預(yù)置了暫停加速功能后，可首先使鋼絲繩拉緊后再上升。對于慣性較大的負載，起動后先在較低頻率下持續(xù)一個短時間tDR，然后再加速；電動機起動后，先在較低頻率fDR下運行一個短時間，然后再繼續(xù)加速的功能。(a) 功能含義 (2) 暫停加速功能設(shè)置一個死區(qū)XS%，在給定信號XXS%的范圍內(nèi)，變頻器的輸出頻率為0Hz。圖8　主要有兩種方式:所以, 設(shè)置了起動頻率, 可以在起動時很快建立起足夠的磁通, 使轉(zhuǎn)子與定子間保持一定的空氣隙等等。 設(shè)置起動頻率是部分生產(chǎn)機械的實際需要，例如: 電動機開始起動時，并不從0Hz開始加速，而是直接從某一頻率下開始加速。2 而在終了階段或初始階段，按S形方式減速，如圖7(c)和7(d)所示。 減速方式圖7 變頻器的輸出頻率隨時間成正比地下降，如圖7(a)所示。線性方式和加速過程類似，變頻器的減速方式也分線性方式、S形方式和半S形方式。 (b) 減速方式 高速時負荷較重，加速過程應(yīng)減緩，以減小加速電流。而在終了階段或初始階段，按S形方式加速，如圖6(c)和6(d)所示。 在加速的起始和終了階段，頻率的上升較緩，加速過程呈S形，如圖6(b)所示。S形方式圖6 變頻器的輸出頻率隨時間成正比地上升，如圖6(a)所示。線性方式 加速過程中，變頻器的輸出頻率隨時間上升的關(guān)系曲線，稱為加速方式。 (2) 加、減速方式(a) 加速方式 變頻器的輸出頻率從最高頻率下降到0Hz所需要的時間。定義２ 變頻器的輸出頻率從基本頻率下降到0Hz所需要的時間。定義１ 加速時間的定義如圖5(a)所示。 變頻器的輸出頻率從0Hz上升到最高頻率所需要的時間。定義２ 變頻器的輸出頻率從0Hz上升到基本頻率所需要的時間。定義1 變頻器中，針對電動機在升、降速過程中的特點，以及生產(chǎn)實際對拖動系統(tǒng)的各種要求，設(shè)置了許多相關(guān)的功能，供用戶進行選擇。 加、減速的功能設(shè)置 所以，減速過程必須解決好的主要問題是在防止減速電流過大和直流電壓過高的前提下，盡可能地縮短減速過程?！?和加速過程相同，在生產(chǎn)實踐中，拖動系統(tǒng)的減速過程也屬于不進行生產(chǎn)的過渡過程，故減速過程應(yīng)該越短越好。　 其大小將影響直流回路電壓的上升幅度。泵升電壓 就是電動機處于發(fā)電機狀態(tài)時向直流回路輸送電流的大小。制動電流　如上述，頻率下降時，電動機處于再生制動狀態(tài)。所以，當UD上升到一定限值時，須通過能耗電路(制動電阻和制動單元)放電，把直流回路內(nèi)多余的電能消耗掉。 (c) 多余能量的消耗由于所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向相反，能夠促使電動機的轉(zhuǎn)速迅速地降下來，故也稱為再生制動狀態(tài)。于是，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組切割磁場的方向和原來相反了。圖4在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，是通過降低變頻器的輸出頻率來實現(xiàn)減速的，如圖4(b)所示。 (3) 變頻調(diào)速系統(tǒng)的減速(a) 減速過程中的電動機狀態(tài)另一方面，由于拖動系統(tǒng)存在著慣性，頻率上升得太快了，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起加速電流的增大，甚至可能超過一定限值而導(dǎo)致變頻器跳閘。 加速過程中，必須處理好加速的快慢與拖動系統(tǒng)慣性之間的矛盾。 (b) 加速過程的主要矛盾比較圖3(a)和圖3(c)可以看出:當頻率fX上升時，同步轉(zhuǎn)速n0隨即也上升，但電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM因為有慣性而不能立即跟上。 假設(shè)變頻器的輸出頻率從fX1上升至fX2，如圖3(b)所示。 加速過程　圖3 另一方面，也減小了起動過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對生產(chǎn)機械的沖擊。轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很低，故起動瞬間的沖擊電流很小。電動機的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖2(b)的下部所示。仍以4極電動機為例，假設(shè)在接通電源瞬間，則同步轉(zhuǎn)速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度只有工頻起動時的百分之一。 變頻起動 采用變頻調(diào)速的電路如圖2(a)所示, 起動過程的特點有:圖2 　 (b) 變頻起動起動電流大。由于轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很高，故轉(zhuǎn)子電動勢和電流都很大，從而定子電流也很大，可達額定電流的(4～7)倍，如圖1(c)所示。電源頻率為額定頻率(50Hz)，如圖1(b)的上部所示。圖1 這里所說的工頻起動，是指電動機直接接上工頻電源時的起動，也叫直接起動或全壓起動，如圖1(a)所示。　　電動機從較低轉(zhuǎn)速升至較高轉(zhuǎn)速的過程稱為加速過程，加速過程的極限狀態(tài)便是電動機的起動。 加、減速的時間與方式(1) 工頻起動和變頻起動StartingDecelerationpatterntimestop.Keywords:Accelerationstartmotor39。functiontobepattern.pattern,time,time,ofthepaper直流制動預(yù)勵磁功能斜坡停機起動頻率加速方式關(guān) 鍵 詞: 加速時間ofDecelerationAcceleration 變頻器應(yīng)用基礎(chǔ)(副主編，機械工業(yè)出版社2003年1月出版)。 2002年４月第二版)。 宜昌市自動化學(xué)會理事長、湖北省自動化學(xué)會常務(wù)理事。 高級工程師參考文獻(略)作者簡介張燕賓(1937)拖動系統(tǒng)將處于減速狀態(tài)，滿足圖19(c)所示的轉(zhuǎn)速變化規(guī)律。則電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM也將不變，如圖19(b)中之曲線①所示:如圖19(c)中之曲線④所示。如圖19(b)中之曲線②所示。 (21)l負載的阻轉(zhuǎn)矩隨被卷物卷徑的增大而增大: P＝F所以，卷繞功率是恒定的:在各種薄膜或線材的收卷或放卷過程中，通常要求:被卷物的張力F必須保持恒定: F＝C為此:(a) 卷繞機械的工作特點 (2) 用于恒張力控制由于轉(zhuǎn)矩控制方式不能控制轉(zhuǎn)速，所以，隨著動態(tài)轉(zhuǎn)矩的不斷增大，加速度也必然不斷增大，這又并非人們所希望的。在圖18中，圖(a)是負載較輕時的情形。圖18在預(yù)置起動轉(zhuǎn)矩時，只能按負載最重的情況進行設(shè)定，故在起動瞬間容易產(chǎn)生沖擊。TJ—動態(tài)轉(zhuǎn)矩，在忽略損耗轉(zhuǎn)矩的情況下，等于電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與負載的阻轉(zhuǎn)矩之差:根據(jù)電力拖動的知識，加速度的計算公式是: (b) 拖動系統(tǒng)的加速度例如，裝載液體的傳輸帶以及起重和運輸鋼水包時，其加、減速過程必須十分平穩(wěn)，起動時應(yīng)毫無沖擊，以保證液體不會溢出。對加、減速過程的要求很高負載的輕重是隨機的以電氣機車和電梯為例, 乘客時多時少, 無規(guī)律可循。 轉(zhuǎn)矩控制的應(yīng)用(1) 用于牽引和起重裝置的起動過程中牽引裝置主要有:電氣機車、電梯、起重裝置等。變頻器的運行指令結(jié)束，將在轉(zhuǎn)速控制模式下按預(yù)置的減速時間減速并停止。變頻器得到切換至轉(zhuǎn)速控制的信號, 回到轉(zhuǎn)速控制模式。同時，必須預(yù)置轉(zhuǎn)速上限。變頻器得到切換至轉(zhuǎn)矩控制的信號(通常從外接輸入電路輸入)，轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)矩控制模式。同時，可以預(yù)置轉(zhuǎn)矩上限。變頻器發(fā)出運行指令時，如未得到切換信號，則為轉(zhuǎn)速控制模式。 轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)速控制的時序圖 (a) t1時段切換的時序圖如圖17所示。 (2) 切換的時序圖由于轉(zhuǎn)矩控制時不能控制轉(zhuǎn)速的大小，所以，在某些轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩控制主要用于起動或停止的過渡過程中。 轉(zhuǎn)矩控制和轉(zhuǎn)速控制的切換(1) 切換的必要性如果負載轉(zhuǎn)矩不變，而給定的電動機轉(zhuǎn)矩變化(等于TL)，則系統(tǒng)的運行如圖16(b)中之曲線③所示:當電動機轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)速為0。當負載轉(zhuǎn)矩TL超過TMX時, 拖動系統(tǒng)將減速。 (b) 電動機的轉(zhuǎn)速大小取決于電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩比較