V7AA41P50變頻器控制原理與應(yīng)用
摘要：論述V7AA41P50變頻器控制原理與應(yīng)用，包括主回路和控制回路，PID控制原理，V/f曲線(xiàn)設(shè)置，以及各參數(shù)的意義和故障處理。
關(guān)鍵詞：變頻器；V7AA41P50
中圖分類(lèi)號(hào)：TP273、TK39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
概述
V7AA41P50型變頻器屬于VS606V系列，帶操作器（有電位器），符合國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，三相電源，電機(jī)最大容量1.5kW，給煤機(jī)控制柜內(nèi)安裝，給煤機(jī)的變頻器接受CFC-300控制器4～20mA.DC信號(hào)，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，如圖1所示。
圖1 給煤機(jī)驅(qū)動(dòng)框圖
電機(jī)由YASKAWA電器公司生產(chǎn)，其銘牌參數(shù)如下：3-PHASE INDUCTION MOTOR，TYPE：FEVK-5IOU，POLES 4 INS，AMB.TEMP：-20.9～42℃，BRG NO 6205 VVNCX03。其它參數(shù)如表1。 表1
|
KW |
V |
Hz |
RATING |
A |
R/min |
|
1.5 |
400 |
61.2 |
CONT |
3.2 |
1750 |
1主回路與控制回路
主回路輸入側(cè)與電源之間接入空氣開(kāi)關(guān)MCCB，分別接端子R、S、T，電機(jī)線(xiàn)接入U(xiǎn)、V、W，端子，如果接顛倒，將損壞變頻器，如圖2所示。
為了防止過(guò)載，在變頻器輸出端設(shè)有熱繼電器保護(hù)，并在電源側(cè)設(shè)置有熱繼電器斷路觸點(diǎn)。
CFC-300控制器4～20mA.DC指令由FR、FC端子接入，MA、AC端子經(jīng)給煤機(jī)電流隔離監(jiān)視器送出給煤機(jī)電流信號(hào)，S1、S4、SC接收啟動(dòng)/復(fù)位指令，由P1、MC端子送出變頻器運(yùn)行/跳閘信號(hào)。
從控制回路端子FR選擇頻率指令，一定要根據(jù)CFC-300控制器輸出的電流信號(hào)，對(duì)基板上的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW2的V/I進(jìn)行切換選擇，切為“I”側(cè)，當(dāng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW2在“I”狀態(tài)時(shí)，不要在控制回路端子FR上輸入電壓指令，不然，會(huì)造成變頻器損壞；撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW2的V/I切換開(kāi)關(guān)在“I”側(cè)后，用面板的PRGM選擇參數(shù)n004=3。
圖2 主回路與控制回路連接
2面板操作
V7AA41P50型變頻器操作面板如圖3所示，送電后，頻率指令設(shè)定/監(jiān)視FREF綠燈亮，表示運(yùn)行速度設(shè)定，按下DSPL鍵，輸出頻率監(jiān)視FOUT綠燈亮，表示現(xiàn)在輸出頻率（Hz），再按下DSPL鍵，輸出電流監(jiān)視IOUT綠燈亮，表示現(xiàn)在輸出電流，在FOUT和IOUT兩種狀態(tài)下切斷電源，若再接通電源，將會(huì)從按各種方式開(kāi)始。
再按下DSPL鍵，多功能監(jiān)視MNTR綠燈亮，表示監(jiān)視編號(hào)U-01～U-18的內(nèi)容，分別為頻率指令FREF、輸出頻率FOUT、輸出電流IOUT、輸出電壓指令（IV電位）、直流電壓（IV電位）、輸入端子狀態(tài)、輸入端子狀態(tài)、力矩監(jiān)視、故障記錄、軟件號(hào)、輸出功率、受信數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、PID反饋量、PID輸入量、PID輸出量。
再按下DSPL鍵，RUN指令的正反選擇F/R綠燈亮，設(shè)定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，按下∧或∨鍵可改變正反轉(zhuǎn)方向，F(xiàn)or表示正轉(zhuǎn)，rEv表示反轉(zhuǎn)。
圖3 變頻器面板
再按下DSPL鍵，就地/遙控選擇LO/RE綠燈亮，按下∧或∨鍵改變方式，Lo表示就地操作，rE表示遙控方式。
再按下DSPL鍵，參數(shù)No./數(shù)據(jù)PRGM紅燈亮，用參數(shù)No.進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定和改變，如圖4所示。
[NextPage]
圖4 參數(shù)設(shè)定
3 PID控制與參數(shù)設(shè)置
PID控制如圖5所示，各參數(shù)設(shè)置如表1所示。
用比例增益（P）、積分時(shí)間（I）、微分時(shí)間（D）調(diào)整變頻器的響應(yīng)特性，通過(guò)給煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整到合適為止，設(shè)定為0，則PID控制不動(dòng)作，積分（I）的上限值控制PID的積分演算值不超過(guò)一定量的參數(shù)。
[NextPage]
圖5 PID控制方框圖
PID的偏值調(diào)整是PID控制的偏值參數(shù)，指令與反饋都為0時(shí)，調(diào)整變頻器的輸出頻率趨近于0，一次延遲時(shí)間參數(shù)用相對(duì)PID控制輸出低通濾波時(shí)間設(shè)定，給煤機(jī)出現(xiàn)機(jī)械共振，增大設(shè)定值，使其遠(yuǎn)離共振頻率的周期。
PID輸出的增益是調(diào)整PID輸出的增益的參數(shù)，反饋值的調(diào)整用增益是PID反饋值的微調(diào)整用增益。PID控制后的上限值固定在100%，即最高輸出頻率，反轉(zhuǎn)禁止指PID輸出為負(fù)時(shí)，以0為極限，不反轉(zhuǎn)。
圖5中各功能參數(shù)的意義與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置見(jiàn)表2。
表2
|
No. |
傳輸號(hào) |
名稱(chēng) |
設(shè)定范圍 |
設(shè)定單位 |
初始值 |
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定 | |
|
001 |
0101H |
Password |
參數(shù)寫(xiě)入禁止選擇/初始化 |
0～4.6.8.9 |
1 |
1 |
1 |
|
004 |
0104 |
Control mode selection |
頻率指令選擇 |
0～3 |
1 |
5 |
3 |
|
008 |
0108 |
selecting Frequency reference in local mode |
操作器方式時(shí)的頻率指令選擇 |
0.1 |
1 |
5 |
0 |
|
024 |
0118 |
Frequency reference 1(Master speed Frequency reference) |
頻率指令1（主速頻率指令） |
0.00～400.00Hz |
0.01 Hz(100 Hz不足)
0.1 Hz(100 Hz以上) |
0.00Hz |
6 |
|
032 |
0120 |
Jog frequency |
點(diǎn)動(dòng)頻率指令 |
0.00～400.00Hz |
0.01 Hz(100 Hz不足)
0.1 Hz(100 Hz以上) |
6.00Hz |
0.00 |
|
164 |
01A4 |
PID feedback value selection |
PID反饋值的選擇 |
0～5 |
1 |
0 |
0 |
|
129 |
0181 |
PID feedback gain |
PID反饋值調(diào)整用增益 |
0.00～10.00 |
0.01 |
1.00 |
1.00 |
|
130 |
0182 |
Proportional gain(P) |
比例增益（P） |
0.1 |
0.1 |
1.0 |
1.0 |
|
131 |
0183 |
Integral time(I) |
積分時(shí)間（I） |
0.0～360.0 |
0.1S |
1.0 |
1.0 |
|
134 |
0186 |
Upper limit of Integral values |
積分（I）上限值 |
0～100% |
1% |
100% |
100 |
|
132 |
0184 |
Differential time(D) |
微分時(shí)間（D） |
0.0～2.50 |
0.01S |
0.00 |
0.00 |
|
135 |
0187 |
Primary delay time constant of PID output |
PID輸出的1次延遲時(shí)間參數(shù) |
0.0～10.0 |
0.1S |
0.0 |
0.0 |
|
128 |
0180 |
PID control selection |
PID控制的選擇 |
0～8 |
1 |
0 |
0 |
|
133 |
0185 |
PID offset adjustment |
PID的偏量調(diào)整 |
-100～100% |
1% |
0% |
0 |
|
163 |
01A3 |
PID output gain |
PID輸出的增益 |
0.0～25.0 |
0.1 |
1.0 |
1.0 |
|
025～031 |
0119～011F |
Frequency reference 2～8 |
頻率指令1～8 |
0.00～400.00Hz |
0.01 Hz(100 Hz不足)
0.1 Hz(100 Hz以上) |
0.00Hz |
0.00～0.00 |
|
120～127 |
0178～017F |
Frequency reference 9～16 |
頻率指令9～16 |
0.00～400.00Hz |
0.01 Hz(100 Hz不足)
0.1 Hz(100 Hz以上) |
0.00Hz |
0.00～0.00 |
|
070 |
0146 |
Analog frequency reference filter time constant |
模擬量頻率指令的延遲時(shí)間參數(shù)（操作器電壓輸入） |
0.00～2.00S |
0.01S |
0.10S |
0.1 |
|
073 |
0149 |
Analog frequency reference filter time constant |
模擬量頻率指令的延遲時(shí)間參數(shù)（操作器電流輸入） |
0.00～2.00S |
0.01S |
0.10S |
0.1 |
|
068 |
0144 |
Analog frequency reference gain |
模擬量頻率指令增益（操作器電壓輸入） |
-255～255% |
1% |
100% |
100 |
|
071 |
0147 |
Analog frequency reference gain |
模擬量頻率指令增益（操作器電流輸入） |
-255～255% |
1% |
100% |
100 |
4 V/f曲線(xiàn)設(shè)置
[NextPage]
控制模式選擇n002=0為V/f控制方式，n002=1為矢量控制模式，V/f模式按圖6和表3對(duì)n011～n017設(shè)定，n011～n017的設(shè)定值必須符合如下要求：
n011≤n014＜n013≤n011。
如果設(shè)定n016=n014，則n015的設(shè)定值將被視作無(wú)效，400V級(jí)時(shí)，應(yīng)將電壓值（n012、n015、n017）按2倍設(shè)定，60Hz/50 Hz以上頻率運(yùn)行時(shí)，應(yīng)更改最高輸出頻率（n011），最高輸出頻率的設(shè)定，要符合電機(jī)特性。
圖6 V/f曲線(xiàn)
表3
|
No. |
傳輸號(hào) |
名稱(chēng) |
設(shè)定范圍 |
設(shè)定單位 |
初始值 |
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定 | |
|
n011 |
010B |
Max.output frequency |
最大輸出頻率 |
50～400.00Hz |
0.1 Hz |
60 Hz |
80 |
|
n012 |
010C |
Max.voltage |
最大電壓 |
0.1～255.0Vж2 |
0.1V |
200.0Vж2 |
400 |
|
n013 |
010D |
Max.voltage output frequency(base frequency) |
最大電壓輸出頻率 |
0.2～400.00Hz |
0.1 Hz |
60 Hz |
80 |
|
n014 |
010E |
Mid.output frequency |
中間輸出頻率 |
0.0～399.9 Hz |
0.1 Hz |
1.5 Hz |
3 |
|
n015 |
010F |
Mid.output frequency voltage |
中間輸出頻率電壓 |
0.1～255.0Vж2 |
0.1V |
12.0Vж2 |
30 |
|
n016 |
0110 |
Min.output frequency |
最低輸出頻率 |
0.1～10.0Hz |
0.1 Hz |
1.5 Hz |
1.5 |
5 電機(jī)參數(shù)及額定轉(zhuǎn)差計(jì)算
除銘牌參數(shù)外，經(jīng)過(guò)測(cè)量，電機(jī)線(xiàn)圈電阻值為5.04Ω。
電機(jī)的額定滑差（n106）=［（120×電機(jī)額定頻率）/電機(jī)極數(shù)-電機(jī)額定轉(zhuǎn)速］/（120/電機(jī)極數(shù)）=［（120×61.2）/4-1267］/（120/4）=2.9（Hz）
6 應(yīng)用情況
V7AA41P50變頻器根據(jù)加拿大電氣標(biāo)準(zhǔn)系Ⅰ部（Canadian Electric Code.PART Ⅰ）和美國(guó)電氣標(biāo)準(zhǔn)（National Electrical Code；NEC），對(duì)電機(jī)進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)，過(guò)負(fù)載保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，電機(jī)的過(guò)載保護(hù)由變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)進(jìn)行，電子熱保護(hù)基準(zhǔn)電流按電機(jī)的額定電流設(shè)定為2.5，模擬變頻器的輸出電流/頻率和時(shí)間，預(yù)測(cè)電機(jī)的發(fā)熱，動(dòng)作時(shí)發(fā)生“OL1”報(bào)警，切斷變頻器的輸出，防止電機(jī)燒毀，按RESET復(fù)位，或者重新上電。
本文摘自《中國(guó)工控展覽網(wǎng)》
本文標(biāo)簽：V7AA41P50變頻器控制原理與應(yīng)用
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