变频器应用技术教学教案课件

第三节U/f控制与转矩补偿、转差补偿控制教学内容•§2-3U/f控制与转矩补偿、转差补偿控制；§2-4矢量控制功能•§2-5运行控制与制动功能；§2-6其他控制功能教学目的•1．深刻理解转矩补偿、转差补偿、制动功能、瞬停再起功能的意义及设置方法；•2．了解变频器矢量控制功能的实质，掌握设置矢量控制功能应符合的条件重点：转矩补偿、瞬停再起功能的意义；难点：矢量控制功能的实质。复习提问•1.控制变频器运行频率的方法有哪几种？•2.加速曲线有几种？各适用于什么样的负载？•3.设置回避频率、频率增益、频率偏置各有何作用？•第三节U/f控制与转矩补偿、转差补偿控制•交流异步电动机是按照额定电压、额定电流、额定频率进行设计的，在任何频率下运行时不能过流，否则将引起磁饱和。•一、U/f控制方式•U/f控制方式是指在变频调速过程中为了保持主磁通的恒定，而使U/f=常数的控制方式，这是变频器的基本控制方式。•二、转矩补偿功能•转矩补偿：在U/f控制方式下，变频器利用增加输出电压来提高电动机转矩的方法。•转矩补偿的作用：输出频率较低时，输出电压下降，定子绕组电流减小，电动机转矩不足，提高变频器的输出电压即可补偿转矩不足；不同工作场合对变频器的输出转矩要求不同，需要转矩补偿。•常用的补偿方法：•1．在额定电压和基本频率下线性补偿•起动电压从0提升到最大值的20%，通过步进的方法设置。•2．在额定电压和基本频率下分段补偿•起动过程中分段补偿，有正补偿、负补偿两种。•正补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的上方，适用于高转矩起动运行的场合。•负补偿：补偿曲线在标准U/f曲线的下方，适用于低转矩起动运行的场合。•使用时通过预置调用。•3．平方率补偿•补偿曲线为抛物线，低频时在标准U/f曲线的下方，高频时在标准U/f曲线的上方，多用于风机和泵类负载的补偿，达到节能•运行的目的。通过步进的方法设置。••三、电压自动调整功能（AVR）•电压自动调整功能是指电网电压波动时，为了保持电动机的转矩不变而自动调整变频器输出电压和频率的功能。•此功能可根据需要设置为“有”或“无”。•四、节能运行控制功能•1．节能运行控制功能是指变频器将检测到的电动机运行状态与变频器中储存的标准电动机的参数进行比较，从而自动给出最佳工作电压的过程。•2．变频器预置为节能运行时，必须满足的条件：•(1)变频器中已储存有标准电动机参数，且配用的电动机与标准电动机参数相吻合。若两者相差较大，必须根据实际电动机的参数重新预置。•(2)变频器节能运行时，动态性能较差，因此多用于转矩较稳定的负载中。•(3)节能运行只能用于U/f控制方式下，不能用于矢量控制方式。•3.节能运行的预置方法：“有”或“无”；有的还需预置搜索范围、搜索周期、搜索电压增量等参数。•五、转差补偿功能•1．转差补偿：当电动机转速随着负载转矩增加(降低)而下降(升高)时，变频器的输出频率自动升高(降低)，以补偿电动机转速变化的过程。•2．转差补偿的目的：提高电动机的转速控制精度。•3．转差补偿的设定范围一般为0～10Hz。•第四节矢量控制功能•矢量控制功能是变频器的一种高性能的控制方式，其依据是直流电动机控制理论。•一、他励直流电动机的调速•1．直流电动机的转矩表达式•T=CTΦIa•2．他励直流电动机调速的优点•对于他励电动机来说，式中的Φ、Ia为相互独立的变量，分别由励磁绕组、电枢绕组控制，电动机的转矩(调速)控制方便，调速动、静态特性好，精度高。•3．他励直流电动机调速的缺点•直流电动机结构复杂、换向过程复杂，且电动机的容量、最高转速受到限制，换向器和电刷装置的事故率较高，需要定期维护和更换，维护费用高。•二、变频调速的矢量控制功能•1．三相异步电动机变频调速矢量控制功能的实质•三相异步电动机的转矩表达式•T=CTΦmI2cosφ2•式中的Φm、I2、cosφ2都影响转矩T，且Φm与I2都由定子电流控制，两者既不正交也不独立，电动机难于直接实现连续的转矩(调速)控制。•若将定子电流人为的分解为两个相互垂直的矢量，并解释为励磁电流和转子电流，交流异步电动机的控制就会变得很方便。因此，矢量控制实质上就是将定子电流人为分解为两个相互垂直的矢量，再用他励直流电动机的控制方式去控制交流异步电动机。•2．变频调速矢量控制的大致过程•通过变频器内部的检测电流测出三相输出电压和电流值矢量，通过变换电路得到两个相互垂直的电流信号，再用这两个信号通过运算调节器控制逆变电路的输出。整个过程全部在变频器内完成，工程上称为无PG反馈的矢量变频器。••3．变频器矢量控制功能的设置只设置“用”或“不用”即可。•4．设置矢量控制功能时应符合的条件•(1)变频器只能连接一台电动机；•(2)电动机应使用变频器厂家的原配电动机，若不是原配电动机，应先进行自整定操作；•(3)所配备电动机的容量比应配备电动机的容量最多小一个等级；•(4)变频器与电动机之间的电缆长度应不大于50m。•(5)变频器与电动机之间接有电抗器时，应使用变频器的自整定功能改写数据。•第五节运行控制与制动功能•一、正反转控制功能•1．交流异步电动机的转向与交流电的相序有关，正转与反转控制只是相对而言。•2．正反转控制方法：由操作面板上的正转键(FWD)、反转键(REV)控制；或由外端子FWD端子、REV端子与COM端子的闭合控制。•二、点动控制（寸动控制）•1．点动控制点一下按键或按钮，电动机在某一频率下运行的控制方式。•2．点动控制功能的设定先设置点动频率，每次点动时电动机都在这个频率下运行。•三、制动控制•1．制动控制功能用于电动机运行过程中迅速停止或准确定位。•2．制动控制功能分类•起动后发电制动：电动机工作结束后的制动，一般采用直流制动。需设置制动频率、制动时间、制动力等•起动前制动：在电动机起动时转速不为零的情况下对电动机进行的制动，制动后才能再起动。一般采用直流制动，需设置直流制动及制动时间。•第六节其他控制功能•一、过载保护功能•1．对变频器自身的保护功能•过流、过压、过功率、断电、其他故障等均可进行自动保护，并发出报警信号，甚至自动跳闸断电。变频器在出现过载及故障时，一方面由显示屏发出文字报警信号，一方面由接点开关输出报警信号；当故障排除后，要由专用的复位控制指令复位，变频器方可重新工作。•2．对电动机的保护功能•(1)电子热继电器监视变频器的输出电流，只能接一台电动机。•(2)应用时可以设置功能是否有效，再设置具体参数。•二、瞬时停电再起动功能•瞬时停电再起动功能是指电源瞬间停电又很快恢复供电的情况下，变频器是继续停止输出，还是自动重起。•(1)瞬时停电后不起动瞬时停电后继续停止输出，并发出报警信号。电源正常输入复位信号才会重新起动。•(2)瞬时停电后再起动瞬间停电又很快恢复供电后，变频器自动重起。