变频器的发展史 变频器参数都有哪些?变频器参数大全
时间:2017-03-27 11:11 来源:未知 作者:admin 点击:次
| 20世纪60年代后半期变频器问世，变频器的发展是随着电力电子器件发展而发展的，电力电子器件从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制品闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)，器件的耐压、功率密度越来越大，电力电子器件的更新促使变频技术的不断发展。 20世纪80年代，主要工业发达国家已经普遍应用。 20世纪90年代以后， 随着人们的节能环保意识增强， 变频器工业应用更加普及。 变频器的发展除了与功率器件密不可分之外，计算机软件的发展也直接促进了变频技术的发展，由最初的线性V/F算法，到后来的矢量算法等等，直接影响着变频器的快速发展。  变频器参数都有哪些?变频器参数大全 大多数变频器的产品说明书中都给出了额定电流、可配用电动机功率和额定容量三个主要参数，变频器厂商通常根据本国或本公司生产的标准电动机给出后两项参数，不能确切表达变频器实际的带负载能力，只有额定电流是能反映通用变频器负载能力的关键参数。因此，以电动机的额定电流不超过通用变频器的额定电流为依据是选择变频器容量的基本原则，电动机的额定功率只能作为参考。 变频器生产厂商所提供的产品样本，是向用户介绍其产品的杀列型号、功能特点以及性能指标。应该学习掌握并利用所提供的信息进行比较、筛选，选择出最适用的变频器。这些信息应该包括以下的内容： 1.型号。变频器的型号都是生产厂商自定的产品系列名称，无特定意义，一般包括电压级别和标准可适配电动机容量，可作为选择变频器的参考。 2.电压级别。根据各国的工业标准或不同用途，其电压级别也各不相同，选择变频器时首先应该注意其电压级别是否与输入电源和所驱动的电动机的电压级别相适应。通用变频器的电压级别分为200V和400V级两种，用于特殊用途的还有500、600、3000V级等。一般是以适用电压范围给出，例如200V级给出180～220V[200×(1±10%)V]，400V级给出360～440V[400×(1±10%)V]等，在这一技术数据中均对电源电压的波动范围作出规定。如果电源电压过高，会对变频器中的部件如整流模块、电解电容、逆变模块、开关电源等造成损害；若电源电压过低，容易引起CPU工作异常，逆变器驱动功率不足，管压降增加，损耗加大而造成逆变模块永久性损坏。因此电压过高、过低对变频器均是有害的。 3.最大适配电动机功率。通用变频器的最大适配电动机功率(kW)殁对应的额定输出电流( A)是以4极普通异步电动机为对象制订的。6极以上电动机和变极电动机等特殊电动机的额定电流大于4极普通异步电动机，因此，在驱动4极以上电动机及特殊电动机时，不能仅依据功率指标选择变频器，要考虑通用变频器的额定输出电流是否满足所选用的电动机的额定电流。 4.额定输出指标。通用变频器的额定输出指标有额定功率，额定输入、输出电压，额定输出电流，额定输出频率和短时过载能力等。其中额定功率为通用变频器在额定输出电流下的三相视在输出功率；额定输出电压是变频器在额定输入条件下，以额定容量输出时，可连续输出的电压；额定输出电流则是通用变频器在额定输入条件下，变频器可承受的最大电流。 5.瞬时过载能力。通用变频器的电流瞬时过载能力常设计成150%额定电流1min或1.2倍额定电流1min。与异步电动机相比，变频器过载能力较小，这主要是由于主回路半导体器件过载能力小。例如，400V、10kW、4极异步电动机的额定输出电流为32A，若用通用变频器拖动，通用变频器可允许短时最大输出电流为32A×1.5=48A (150%，Imin)，如果瞬时负载超过了变频器的过载耐量，即使变频器与电动杌的额定容量相符，也应该选择大一档的通用变频器。 6.电源。通用变频器对电源的要求主要有输入电源电压、频率、允许电压波动范围、允许电压不平衡度和允许频率波动范围等。其中输入电源电压指标包括输入电源的相数，如三相、380V、+10%～15%，相间不平衡度≤2%、50×(1±5%)Hz；允许电压波动范围和允许频率波动范围为额定输入电压幅值和频率的允许波动的范围。也有的变频器对电源电压指标给出的是一个允许输入电压的范围，如200～240V和380～480V等。 7.效率。变频器效率是指综合效率，即变频器本身的效率与电动机的效率的乘积，也即电动机的输出功率与电网输入的有功功率之比。变频器的综合效率与负载及运行频率有关，在电动机负载超过75%且运行频率在40Hz以上时，变频器本身的效率可达到95%以上，综合效率也可达85%以上，对于高压大功率变频器，其系统效率可达96%以上。 8.功率因数。变频器的功率因数是指整个系统的功率因数，它不仅与电压和电流之间的相位差有关，还与电流基波含量有关，在基频和满载下运行时的功率因数一般不会小于电动机满载工频运行的功率因数，所以一般可不予考虑。电动机本身的功率因数一般在0.7～0. 96之间，容量大、极对数少些的电动机，功率因数大；容量小、极对数多的电动机，功率因数也小。整个系统昀功率因数又与系统的负载情况有关，轻载时小，满载时大；低速时小，高速时大。通常为改善功率因数要加装直流电抗器，实际上是为了降低网侧输入电流的畸变率，减小谐波无功功率，因而也提高了整个系统的功率因数。 9.变频器的主要控制特性。变频器控制特性的参数比较多，通常包括以下内容。 1)变频器运行控制方式。变频器运行控制方式非常重要，它是根据生产工艺的要求，针对被拖动电动机的自身特性、负载特性以及运转速度的要求，控制变频器输出电压（电流）和频率的方式。一般可分为U/f、控制方式、转差频率控制方式、矢量控制方式和直接转矩控制方式。新型的通用变频器还派生了多种用途的U/f控制方式，如西门子MM440变频器就有多种运行控制方式，用户可以根据需要进行设定，现以MM440变频器为典型，将各种控制方式简要说明如下。 a)线性U/f控制方式。设定时，P1300=0。线性U/f控制方式可用于降转矩和恒转矩负载。 b)带磁通电流控制(FCC)的线性U/f控制方式。设定时，P1300=1。该控制方式可用于提高电动机的效率和改善动态响应特性。 c)抛物线二次方特性U/f控制方式。设定时，P1300=2。该方式可用于平方降转矩员载，获得较理想的工作特性，如风机、水泵控制等。 d)带节能运行方式的线性U/F控制方式。设定时，P1300=4。该控制方式的特点是变频器可以自动搜寻并运行在电动机功率损耗最小点，达到节能的目的。 e)纺织机械的U/f控制方式。设定时，P1300=5。该控制方式设有转差补偿或谐振阻尼功能。电流最大值随电压变化而变化，而不跟随频率变化。 f)用于纺织机械的带FCC功能的U/f控制方式。设定时P1300=6。该控制方式是带磁通电流控制(FCC)的线性U/f控制方式和纺织机械的U/f控制方式的组合控制方式，设有转差补偿或谐振阻尼功能，可提高电动机的效率，改善动态响应特性。 g)与电压设定值无关的U/f控制方式。设定时，P1300=19。电压设定值可以由参数P1330给定，此时与斜坡函数发生器频率无关。 h)无传感器矢量控制。设定时，P1300=20。该控制方式的特点是，用固有的转差补偿对电动机速度进行控制，低频运行转矩大、瞬态响应快、速度控制稳定。 i)无传感器矢量转矩控制。设定时，P1300=22。该控制方式的特点是变频器可以控制电动机的转矩。可以通过设定转矩给定值，使变频器输出转矩维持在设定值。 j)转差补偿控制。在异步电动机运行过程中，当负载发生变化时，转差也会同时发生变化，电动机的转速也随之变化。所谓转差补偿控制，指不需要速度反馈而在负载大小发生变化时，电动机依然保持原恒定的转速，若负载增大而使转速降低，设定的转差补偿频率加上原设定的运行频率，使电动机恢复原先的转速；若负载减小，则与上述动作相反，使增大的转速降低，保持电动机转速的恒定。 2)频率特性，变频器的频率特性通常包括以下内容。 a)输出频率范围。指通用变频器可控制的输出频率范围，最低的起动频率一般为0. IHz，最高频率则因变频器性能指标不同而不同，一般为400Hz，有的机型是650Hz。输出频率再高就属于高频变频器的范围。 b)设定频率分辨率。频率分辨率即可分辨的最小频率值。在数字化通用变频器中，若通过外部模拟信号0-10V或4～20mA对频率进行设定，其分辨率由内部A/D转换器决定，若以数字信号进行设定，其分辨率由输入信号的数字位数决定。模拟设定分辨率可达到1/3000，面板操作设定分辨率可达到0.01Hz。有的变频器还有对外部信号进行偏置调整、增益调整、上下限调整等功能。对需要较高控制精度的场合，还可通过可选件解浃。有的变频器可选用数字(BCD码、二进制码)输入及RS232C/RS485串行通信信号输入模块。 c)输出频率精度。输出频率精度为输出频率根据运行条件改变而变化的程度。输出频率精度一频率变动值／最高频率×100%，通常这种变动都是由于温度变化或漂移引起的。当模拟设定时，输出频率精度为±0. 2%以下；当数字设定时，输出频率精度为±0.01%以下。 3) U/f特性。U/f特性是在频率可变化范围内，通用变频器输出电压与频率的比。一般的通用变频器可以在基本频率和最高频率时分别设定输出电压，通常给出电压范围，如400V级输入，160～480V。 4)转矩特性。由变频器驱动电动机时，其温升比使用工频电源时略高。在低速运行时，电动机冷却效果下降，允许的输出转矩相应下降。变频器的转矩特性通常包括以下内容。 a)起动转矩。对应于0Hz时的最大输出转矩，通常给出0.5Hz时最大输出转矩的百分数，如0. 5Hz、200%。 b)转矩提升。由变频器驱动电动机时，在低频区会欠励磁，为了顺利起动电动机，应补偿电动机的欠励磁，使低频运行时减小的转矩增强，转矩提升功能通常是可设定或自整定。 c)转矩限制。通常在产品说明书中说明转短限制功能的特性，如当电动机转矩达到设定值时，转矩限制功能将自动调整输出频率，防止变频器过电流跳闸。转矩限制功能通常可设定，并可用触点输入信号选择。 5) PID控制。通常在产品说明书中说明PID控制功能的控制信号及反馈信号的类型及设定值，如键盘面板设定，电压输入DC O～IOV，电流输入DC 4～20mA，多段速设定，串行通信接口链接设定RS485，设定频率／最高频率×100%，反馈信号O～IOV、4—20 mA或20～4mA等。 6)调速比。调速比是上限频率(如50Hz)与可以达到的最低运行频率(如0.5 Hz)之比。最低频率所对应的标称值，如转矩性能、温速精度、速度响应等应能满足运行要求。如最低频率是0. 5Hz，上限频率为50Hz，则调速比为100：1。调速比间接表达了通用变频器的低频、性能和速度控制精度。 7)制动方式。采用通用变频器控制电动机时，可以进行电气制动。通用变频器的电气制动分为内部制动和外部制动，内部制动一般有交流制动和直流制动，外部制动有制动电阻制动和电源回馈制动。 变频器功能参数很多，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择。实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行设定和调试。 因各类型变频器功能有差异，而相同功能参数的名称也不一致，为叙述方便，本文以富士变频器基本参数名称为例。由于基本参数是各类型变频器几乎都有的，完全可以做到触类旁通。 1.加减速时间 加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求：将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。 2.转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。 3.电子热过载保护 本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动机上加装热继电器。电子热保护设定值（%）=【电动机额定电流（A）/变频器额定输出电流（A）】×100%。 4.频率限制 即变频器输出频率的上、下限幅值。频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。在应用中按实际情况设定即可。此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。 5.偏置频率 有的又叫偏差频率或频率偏差设定。其用途是当频率由外部模拟信号（电压或电流）进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低， 有的变频器当频率设定信号为0%时，偏差值可作用在0～fmax范围内，有的变频器（如明电舍、三垦）还可对偏置极性进行设定。如在调试中当频率设定信号为0%时，变频器输出频率不为0Hz，而为xHz，则此时将偏置频率设定为负的xHz即可使变频器输出频率为0Hz。 6.频率设定信号增益 此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压（+10v）的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时（如10v、5v或20mA），求出可输出f/V图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为0～5v时，若变频器输出频率为0～50Hz，则将增益信号设定为200%即可。 7.转矩限制 可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。它是根据变频器输出电压和电流值，经CPU进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。 驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。驱动转矩大对起动有利，以设置为80～100%较妥。 制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。如制动转矩设定为0%，可使加到主电容器的再生总量接近于0，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。但在有的负载上，如制动转矩设定为0%时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。 8.加减速模式选择 又叫加减速曲线选择。 一般变频器有线性、非线性和S三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为S曲线后就正常了。究其原因是：起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样选取了S曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。 9.转矩矢量控制 矢量控制是基于理论上认为：异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。 现在的变频器几乎都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特性，对于多数场合已能满足要求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。这一功能的设定，可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。 与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。这一功能主要用于定位控制。 10.节能控制 风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。 要说明的是，九、十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中，根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。究其原因有：（1）原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。（2）对设定参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控制方式中。（3）启用了矢量控制方式，但没有进行电动机参数的手动设定和自动读取工作，或读取方法不当。 (责任编辑：admin) |