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1、,2023/5/31,1,变频器技术及应用,七 变频器的给定功能,2023/5/31,2,变频器运行前需要执行三个步骤：功能参数预置，运行方式的选择，给出起动信号。1.功能参数预置：1)查功能码表，找出需要预置参数的功能码。2)在参数设定模式(编程模式)下，读出该功能码中原有的数据3)修改数据，送入新数据。2.运行模式的选择：运行模式是指变频器运行时，给定频率和起动信号从哪里给出。根据给出地方的不同，运行方式主要可分为：面板操作，外部(端子)操作，通信控制(上位机给定)。3.给出起动信号：经过以上两步，变频器巳做好了运行的准备，只要起动信号一到，变频器就按照预置的参数运转。,7.1 变频器频率
2、给定功能,3,7.1.1 频率给定方式,使用一台变频器目的，是希望通过改变变频器的输出频率，即改变变频器驱动电动机的供电频率从而改变电动机的转速。那么，如何调节变频器的输出频率呢？关键之一是必须先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，就称之为“频率给定信号”。所谓频率给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法，也就是提供给定信号的方式。变频器常见的频率给定方式主要有：操作器键盘（面板）给定、接点信号给定、模拟信号（外部）给定、脉冲信号给定和通讯方式给定等。这些频率给定方式各有优缺点，必须按照实际的需要进行选择设置，同时也可以根据功能需要选择不同频率给定方式之间的叠加和切换。,2023/5/31
3、,给定频率设定方法1、面板给定：利用操作面板上的数字增加键（或键）和数字减小键（或键）进行频率的数字量给定或调整 2、预置给定：通过程序预置的方法预置给定频率。起动时，按运行键（RUN或FWD 或REV键），变频器即自行升速至预置的给定频率为止。3、外接给定：从控制接线端上，引入外部的模拟信号，如电压或电流信号，进行频率给定。这种方法常用于远程控制的情况。4、通讯给定：从变频器的通讯接口端上，引入外部的通讯信号，进行频率给定。这种方法常用于微机控制或远程控制的情况。,7.1.1 频率给定方式,5,7.1.2 面板给定,2023/5/31,（1）键盘给定：操作器键盘给定是变频器最简单的频率给定方
4、式，用户可以通过变频器的操作器键盘上的电位器、数字键或上升下降键来直接改变变频器的设定频率。精度较高。,6,7.1.2 面板给定,2023/5/31,（2）电位器给定：部分变频器在面板上设置了电位器，频率的大小可以通过电位器来调节，若没有电位器，则面板给定就是键盘给定。电位器给定属于模拟量给定方式，精度较低。,7,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,所有的变频器都为用户提供了可以进行外接给定的控制信号输入端。外接给定控制信号分数字给定和模拟给定两大类，模拟给定又分电压控制和电流控制两种。,8,（1）外部模拟量给定：模拟量给定方式即通过变频器的模拟量端子从外部输入模拟量信号（电流或电压
5、）进行给定，并通过调节模拟量的大小来改变变频器的输出频率。模拟量给定中通常采用电流或电压信号，常见于电位器、仪表、PLC和DCS等控制回路,2023/5/31,7.1.3 外部给定方式,（1）外部模拟量给定：1）电压信号外接电压给定信号控制端：外接电压给定信号又有两种给定方式：a 直接输入电压信号，通常用于和计算机、PLC、PID调节器或其他控制装置配用的情况；b 利用变频器内部提供的给定信号控制电压，由外接电位器取出电压给定信号，送入变频器的相应控制端子。给定的电压信号一般指010V、210V、010V、05V、15V、05V等。,9,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,三菱A70
6、0变频器,（1）外部模拟量给定：1）电压信号如果外接电位器在工作过程中损坏，用户一时买不到与使用说明书上所要求的电位器时可按以下两条原则选择电位器：1）电位器的阻值只可增大而不宜减小：如果电位器的电源采用变频器内部控制电源时，阻值不能小于使用说明书上所要求的阻值。因为阻值小了，将增加变频器内部控制电源的电流。但是阻值太大，电位器取用的电流就太小，在控制距离较远时，会使抗干扰能力变差。因此，这里存在一个和变频器内部电路参数的匹配问题。2）电位器的功率宜大不宜小：当外接电位器调节比较频繁时，必须考虑其内部触点的耐磨性。一般电位器的功率越大耐磨性就越高，所以电位器的功率宜大不宜小。一般应按实际消耗功
7、率的1050倍以上来选择。,10,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,（1）外部模拟量给定：2）电流信号接电流给定信号控制端：当外接给定信号为电流信号时，需将外接信号线接到外接电流给定信号。电流给定信号一般用于远距离控制或用于变频器控制柜内PID调节器的输出控制变频器时，因为电流给定信号具有较强的抗干扰能力且不受线路压降影响。一般变频器对外接电流给定信号的取值范围都是420mA，也有的变频器可以选用020mA的取值范围。电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等影响，抗干扰能力较电压信号强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍
8、以选用电压给定为模拟量信号居多。,11,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,12,2023/5/31,7.1.3 外部给定方式-三菱之模拟量给定图示,（2）外部数字量给定：外接数字量的给定是通过外接开关量输入开关信号来实现，有两种方法：1）将开关做成频率增大和减小键，以连续增大或减小的方式来控制或获得不同的频率段。2）用开关做成数字组合来表示设置好了的不同固有频率，实现多段位控制。,13,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,14,2023/5/31,7.1.3 外部给定方式-外部数字量给定多段频率设置,给定信号就是通过变频器的多功能输入端子的UP和DOWN接点来改变变频器的
9、设定频率值。该接点可以外接按钮或其他类似于按钮的开关信号，如PLC或DCS的继电器输出模块、常规中间继电器给出的信号。（DCS：分布式控制系统）,15,7.1.3 外部给定方式,2023/5/31,16,（3）外部脉冲给定：在外接输入端口外接输入脉冲序列进行给定。脉冲给定方式即通过变频器的特定的高速开关端子从外部输入脉冲序列信号进行频率给定，并通过调节脉冲频率来改变变频器的输出频率。,2023/5/31,7.1.3 外部给定方式,17,（4）通讯给定 通讯给定方式就是指上位机通过通讯口按照特定的通讯协议、特定的通讯介质进行数据传输到变频器以改变变频器设定频率的方式。上位机一般指计算机（或工控机
10、）、PLC、DCS、人机界面等主控制设备，如图所示。,2023/5/31,7.1.3 外部给定方式,外接给定端接线图示,19,当变频器有多个模拟量给定信号同时从不同端子输入时，其中必有一个为主给定信号，其它为辅助给定信号，这就构成了给定方式的叠加。叠加是指在主给定通道频率的基础上再加上辅助给定通道频率作为变频器的设定频率。其叠加方式不是简单的加法运算，可以融合多种叠加运算公式。图所示为典型给定方式的叠加原理。,2023/5/31,7.1.4 辅助给定方式,2023/5/31,20,1）基本概念 当变频器有两个或多个模拟量给定信号同时从不同的端子输入时，其中必有一个为主给定信号，其他为辅助给定信
11、号。大多数变频器的辅助给定信号都是叠加到主给定信号（相加或相减）上去的。叠加后在频率给定线如图中的曲线和曲线所示。,7.1.4 辅助给定方式,（2）应用举例：多单元拖动系统的同步运行。在造纸、印染等机械中，整台机器具有若干个单元，每个单元都有各自独立的拖动系统,如图所示：第单元由电动机拖动，第二单元由电动机拖动。通常，把第单元称为主令单元，后面的各单元称为从动单元。在这种情况下，总是要求被加工物在各单元的线速度一致，显然，如果后面的速度低于前面，将导致被加工物的堆积；反之，如果后面的速度高于前面，将导致被加工物的撕裂。因此，对于多单元拖动系统的要求是：在调速时，各单元必须同时调节，各单元的运行
12、线速度必须步调一致，即实现同步运行。,2023/5/31,22,小结：选择给定方式的一般原则1、面板给定和外接给定优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏，而显示屏的显示功能十分齐全。例如，可显示运行过程中的各种参数，以及故障代码等。但由于受联接线长度的限制，控制面板与变频器之间的距离不能过长。如果控制距离过长需选用外部给定。,2023/5/31,23,小结：选择给定方式的一般原则2、数字量给定与模拟量给定优先选择数字量给定。因为:(a)数字量给定时频率精度较高;(b)数字量给定通常用触点操作，非但不易损坏，且抗干扰能力强。3、电压信号与电流信号优先选择电流信号。因为电流信号在传
13、输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等等的影响，抗干扰能力较强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。,24,7.2 频率给定曲线,2023/5/31,所谓频率给定曲线，就是指在模拟量给定方式下，变频器的给定信号P与对应的变频器输出频率f（x）之间的关系曲线f（x）=f（P）。这里的给定信号P，既可以是电压信号，也可以是电流信号，其取值范围在10V或20mA之内。,2023/5/31,25,1）基本频率给定线在给定信号x从0增大至最大值xmax的过程中，给定频率fx线性地从0增大到fmax的频率给定线称为基本频率给定线。,
14、7.2 频率给定曲线,26,7.2 频率给定曲线,2023/5/31,一般的电动机调速都是线性关系，因此频率给定曲线可以简单地通过定义首尾两点的坐标（模拟量，频率）即可确定该曲线。如图a所示，定义首坐标为（Pmin，fmin）和尾坐标（Pmax，fmax），可以得到设定频率与模拟量给定值之间的正比关系。,27,例如：模拟量给定的正反转控制：一般情况下，变频器的正反转功能都可以通过正转命令端子或反转命令端子来实现。在模拟量给定方式下，可以通过模拟量的正负值来控制电动机的正反转，即正信号（010V）时电动机正转、负信号（10V0）时电动机反转。如图示：10V对应的频率值为fmax，10V对应的频率
15、值为fmax。,2023/5/31,7.2 频率给定曲线,28,7.2 频率给定曲线,2023/5/31,2）死区设置在用模拟量控制正反转时，零界点即0V时应该为0Hz，但实际上真正做到0Hz（零速）很难，且频率值很不稳定，在频率0Hz附近，常常出现正转命令和反转命令共存的现象，并呈“反反复复”“蠕动”状态。为克服这个和预防反复切换现象，定义在零速附近为死区，如图所示。,在死区内，给定信号从-X到X的区间内，输出频率为0Hz。,29,2023/5/31,7.2 频率给定曲线,对于死区，不同类型的变频器定义都会有所不同。一般有以下两种：（1）线段型。如图所示，如定义（1V，1V）为死区，则模拟量
16、信号在（1V，1V）范围时按零输入处理，（1V，10V）对应（0Hz，最大频率），（1V，10V）对应（0Hz，负的最大频率）。（2）滞环回线型。在变频器的输出频率定义一个频率死区（fdead，fdead），这样一来配合着电压死区（Udead，Udead）就围成了滞环回线。,30,7.2 频率给定曲线,2023/5/31,3）有效“0”设置在给定信号为单极性的正、反转控制方式中，存在着一个特殊的问题。即，万一给定信号因电路接触不良或其他原因而“丢失”，则变频器的给定输入端得到的信号为“0”，其输出频率将跳变为反转的最大频率，电动机将从正常工作状态转入高速反转状态。,3）有效“0”设置在生产过程
17、中出现这种情况的将是十分有害的，甚至有可能损坏生产机械。对此，变频器设置了一个有效“0”功能。就是说，变频器的最小给定信号不等于0(Xmin0)。如果给定信号X0，变频器将认为是故障状态而把输出频率降至0Hz。例如，将有效“”预置为0.3V。则:当给定信号X0.3V时,变频器的输出频率为fmin;,7.2 频率给定曲线,当给定信号X0.3V时,变频器的输出频率降为0Hz。,32,7.3 频率给定线的调整方法,2023/5/31,在实际的生产过程中，电动机的实际频率变化情况和基本频率给定线是不一致的，所以，为适应生产过程的实际需要，对频率给定线必须做适当的调整，使之符合生产实际的需求。调整的要点
18、是：频率给定的起点，即给定信号为最小值所对应的频率；频率给定的终点，即给定信号最大值所对应的频率。,1）频率偏置指输入模拟控制信号和输出频率不同时为0的现象，分为正向偏置和反向偏置两种情况。正向偏置：输入模拟信号为0时输出频率大于0；反向偏置:输入模拟信号大于某一值时才有输出频率。设置频率偏置的目的：配合频率增益调整多台变频器联动的比例精度，也可作为防止噪声的措施。,频率相关功能,7.3.1 设置偏置频率和频率增益方式,1）频率偏置 fBI：对应于给定信号x=0时的给定频率，称为起点偏置频率；fXM：对应与给定信号x=xmax时的给定频率，称为最大给定频率。fBI%=（fBI fXM）100%
19、称为偏置频率的百分比偏置频率是直接设定的频率值，而最大给定频率常常是通过预置频率增益来设定。,频率相关功能,7.3.1 设置偏置频率和频率增益方式,2）频率增益G%频率增益：给定信号为最大值Xmax时所对应的最大给定频率fxm，与实际最大输出频率fmax的比值之百分数，即G%=（fxm fmax）100%G%100%，则fxm fmax这里的fxm为理想值，而对于其中fxm fmax的频段部分，变频器的实际输出频率为fmax。G%100%，则变频器实际输出最大频率就是fxm。,7.3.1 设置偏置频率和频率增益方式,2）频率增益频率增益：指上限输出频率所对应的输入值（如电压）与最大外输入模拟控
20、制信号的比率，即Uimax/Xmax 外输入模拟控制信号指由模拟控制端子输入的信号，电压05V，010V；电流420mA。（也有-10V+10V的）设置频率增益功能的目的：使在相同输入信号作用下，各个变频器的输出频率不同，主要用于控制多台变频器的比例运行。,7.3.1 设置偏置频率和频率增益方式,2）频率增益例：第一台频率增益为10/10，第二台频率增益为5/10；则：在相同的输入信号作用下，两台变频器输入电压与两台变频器的输出频率比为2：1.如Ui=2.5V时，第一台输出频率为12.5Hz，第二台输出频率为25Hz。,7.3.1 设置偏置频率和频率增益方式,1）直接坐标方式直接设置坐标的起点
21、坐标与终点坐标来预置频率给定线。一：成正比给定二：成反比给定,7.3.2 设定坐标的方式,2）预置上、下限方式有的变频器不直接预置坐标点，而是通过预置给定信号或给定频率的上限与下限值的方式间接地进行坐标预置。预置给定信号的上、下限值。如Xmax、Xmin的 具体数值。预置给定频率的上、下限值。即给定频率的fmax 和fmin,7.3.2 设定坐标的方式,搅拌机预置上限频率和下限频率,a）搅拌机 b）上、下限频率,7.3.2 设定坐标的方式,举例：设给定信号为420mA，要求对应输出频率050Hz。则：IG=4mA与x=0想对应，IG=20mA与x=xmax相对应，作出频率给定线如图所示。,7.3.2 设定坐标的方式,2023/5/31,42,布置作业,
