变频器控制电动机起动和停止
时间：2023-03-08作者：佚名
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正确控制电动机起动和停止的参考电中，接触器用于控制变频器接通和断开电源；继电器用于接通正转（或反转）的控制电路。控制过程应该满足两个要求： 该功能用于设置外部控制EXT1／EXT2信号的启动和停止信号、选择EXT1／EXT2信号、转向控制、启动停止控制方式、设置运行允许控制等参数。 表1 EXT1／EXT2的选择
 iv．启动控制。
通常，变频器允许运行和禁止运行是由外部信号控制的。例如，ABB公司的ACS550系列变频器提供DI1～DI6的数字量输入信号，也提供经现场总线适配器来的通信信号控制模式。变频器不仅可接收接通信号作为允许运行信号，也可接收断开信号作为允许运行信号。
为防止误操作，变频器通常设置密码参数，只有正确输入密码的操作人员才有权修改参数。一些变频器设置控制盘参数修改的允许参数，只有设置允许控制盘修改时，才可在控制盘对参数进行修改。
故障复位功能用于当故障消除后使系统能够恢复到可重新接收故障的状态，故障复位功能可以由控制盘或外部数字信号输入实现。
参数的修改可以从控制盘或外部输入信号实现，因此，采用用户参数切换参数定义修改参数的输入信号源，并设置锁定方式等。
自动启动模式：矢量控制模式时，启动功能提供优化启动，在零速启动时，对电动机轴正在转动的电动机采用跟踪启动；标量控制模式时，从零速直接启动。
直流励磁启动模式：即使电动机没有完全磁化，变频器仍可在预磁时间过后启动电动机。预磁时间设置在能使电动机完全磁化即可的数值，因过长的磁化时间导致电动机过热。
跟踪启动模式：这种启动模式只适用于标量控制模式（参数P9904需设置为3）。即变频器启动前，电动机已经运转，跟踪启动模式使变频器自动跟踪电动机当前转速平稳启动。
转矩提升启动模式：这种启动模式只适用于标量控制模式（参数P9904需设置为3）。它能够在启动阶段通过直流电流在励磁时间内磁化电动机而自动提升转矩，当输出频率大于20Hz或设定值时，转矩提升功能解除。因此，在需要大的启动转矩时，应设置该模式。
跟踪十转矩提升启动模式：这种启动模式只适用于标量控制模式（参数P9904需设置为3）。它先跟踪启动，电动机开始磁化，如果电动机仍为零速，则启动转矩提升功能。
直流磁化时间由参数P2103设置。电动机在所设置的预磁化时间内直流磁化电动机，然后启动电动机。过长预磁化时间导致电动机发热，因此，设置该值应正好使电动机完全磁化。常见预磁化时间见表2。
表2 预磁化时间
 V．停止控制。
参数P2102设置停车功能。其值为1表示自由停车，即直接切断电动机电源，电动机自由停车。其值为2表示积分停车。即由P2203（减速时间1）或P2206（减速时间2）确定减速的斜率。可参见加速和减速时间设置的有关内容。
vi．正转和反转。
根据不同应用要求，电动机正转、反转和转向控制信号由控制盘或外部信号输入。
两线控制启停和转向：用一个开关输入信号控制电动机的启停。一个开关输入信号控制转向。见标准宏的应用。
三线控制启停和转向：用两个按钮输入信号（脉冲）控制电动机的启停。一个开关输入信号控制转向。其中，两个按钮信号可以都是常开或一个常开（启动）另一个常闭（停止）。见三线宏的应用。
反相实现：上述控制方式中，信号取反后实现电动机的启动、停止和转向。
通信信号实现：根据通信信号位确定启动、停止和转向。
vii．运行允许。
信号源只有允许运行才能有效。用参数P1601设置运行允许或禁止。表3显示P1601参数的允许运行功能。
表3 运行允许功能的参数说明
 viii．禁止启动控制。
该参数用于对启动控制设置允许或禁止功能。当P2108参数为0表示禁止启动控制无效，其值为1表示禁止启动控制有效，这时，不能对启动控制功能进行操作。
在下列条件下，发出的启动控制命令无效。
故障复位时。
·允许运行信号发出时，接到启动命令时。
·控制模式切换时（远程与就地之间切换，EXT1和EXT2之间切换时）。
ix．急停选择。
当接收到紧急停车命令(P2109)或运行允许信号无效时，电动机按紧急停车（用参数2208设置）减速时间，从最高频率以线性减速曲线下降到0Hz。紧急停车选择信号来自外部开关量输入信号或总线通信信号。
x．输出信号选择。
该系列变频器提供两路模拟量输出信号。模拟输出可以是组01的任何参数。可设置输出信号的上、下限，并进行量程换算。
·模拟信号赋值。参数P15 01和P1507用于对模拟输出信号赋值。其值为99表示变频器为电动机温度检测的PTC传感器供电，供电电流1.6mA。其值为100表示变频器为电动机温度检测的Pt100传感器供电，供电电流9.1mA。其值为101～145表示运行数据中的某个参数，见组01。例如，其值为102表示模拟输出信号是组1的P0102参数，即电动机转速。
电动机温度可用PTC或1个到3个Pt100（串联连接）检测。用参数P3501定义温度检测传感器类型和连接。P35 01的值为0表示不使用温度检测；1～3表示连接1个到3个Pt100热电阻检测电动机温度，热电阻采用串联连接。4表示采用PTC温度检测元件。
·模拟输出信号滤波时间常数。用P1506和P1512参数设置模拟输出信号的滤波时间常数。这是一阶低通滤波器。其传递函数如下。
 当滤波器输入阶跃变化时，滤波器输出响应曲线变化到最终稳态的63.2%时，所需时间称为该滤波器的滤波时间常数。
·输出信号量程换算。用参数P1502/P1503和P15 04/P1505实现模拟输出信号AO1的量程换算。用参数P1508/P1509和P1510/P1511实现模拟输出信号A02的量程换算，见图1。
 图1 模拟输出和AO信号的关系
·开关量输出信号的延时。6组继电器输出的开关量信号可设置延时通和延时断功能。用参数P1404/P140 6/P140 8/P1413/P1415/P1417设置延时通的时间，用参数P14054/P1407/P1409/P1414/P1416/P1418设置延时断的时间。当采用PFC宏时，输出延时功能无效。
xi．直流制动。
可采用直流制动（参数P2104设置）来缩短电动机的停止时间。自动停车方式执行命令解除后开始直流制动。积分停车方式执行结束后开始直流制动。直流制动时间由参数P2107设置。图2显示了直流制动的过程。参数P2105用于设置直流制动时的转速。
 图2 直流制动过程
标量控制模式下，不能使用直流制动功能。直流制动是在制动过程中注入直流，强制停车。即当给定值下降到P2105参数设置的值以下时，变频器停止生成正弦波电流，直接将直流注入电动机（电流值由P2106设置），使电动机直流制动停车。一旦设定值大于P2105设置的值，变频器停止直流供电，。恢复到由变频器输出供电给电动机的正常运行状态。
为防止直流制动时电动机过热，对需要长时间直流制动的应用，应选用强制风冷的电动机。此外，电动机带恒负载时，直流制动不能保证电动机转轴不转动。
xii．磁通制动。
对小功率的电动机，可采用增加电动机的磁通量来加快电动机的减速过程，即增加电动机磁通量，在制动过程中将产生的电能转化为热能。图3是磁通制动时电动机的转速和转矩曲线的比较。
 图3 磁通制动时的转速和转矩曲线
图中，TBr是制动转矩，TN是额定转矩。
采用磁通制动可在发出停车指令后，不必等待磁通衰减就可用磁通制动实现停车，缩短停车时间。此外，采用磁通制动，电动机定子电流增加，而转子电流不增加，而定子冷却要比转子冷却有效，因此，可有效对电动机进行散热。ACS800系列变频器中用P2602参数设置磁通制动功能。用P2601参数设置磁通优化功能。磁通优化功能能降低总能耗和电动机噪声，提高电动机和变频器的效率。在标量控制模式时，磁通制动功能失效。
xiii．转差补偿。
笼型电动机在带负载运转时，随负载的增大，转速下降，为此，可通过提高变频器的输出频率，使电动机转速得到补偿。转差补偿也称为滑差补偿。输出频率补偿值可用参数P2608设置。0表示不补偿，1表示输出频率补偿（增大）1%，类似地，50表示输出频率增大50%，100表示输出频率增大100%，即满补偿等。
图4显示转差补偿的原理。负载转矩TL1时，转速n1，工作点Q1。如果没有转差补偿，当负载转矩增大到TL2时，转速下降到n2，工作点Q2。转差补偿是预先增加变频器输出频率，使同步转速从n0增加到n02，即转矩特性曲线上移，这时，转矩为TL2时的转速为n1，保持不变，工作点Q2，实现了转差补偿。可见，随负载转矩的增加，同步转速不断增加，转矩特性曲线不断上升，实现了转差补偿。
 图4 转差补偿原理
XlV．IR补偿。
采用标量控制时，变频器根据设定的频率进行控制，这时需进行IR补偿。在低速时它通过提供额外电动机电压，进行补偿。用参数P2603设置补偿电压。采用直接转矩控制时不能也不必进行IR补偿。表4提供典型额外补偿电压数值。
表4 典型IR补偿电压数值
 标量控制适用于下列情况。
·多电动机传动。例如，负载不是由两台电动机均衡负担；电动机功率不等；电动机辨识后需要更换电动机。
·电动机额定电流小于变频器额定电流的六分之一。
·变频器在使用时未与电动机连接（例如，对变频器进行测试）。
·变频器通过升压变压器驱动中压电动机。
图5显示IR补偿时电动机电压的变化。IR补偿频率指在大于该频率后，IR补偿为零。用P2604参数设置IR补偿频率。即在该频率时，IR补偿电压降为零。
 图5 IR补偿时电动机的电压
XV．故障复位选择
故障发生后，经故障处理使故障消除，这时，可选择故障复位允许功能来复位变频器，以便变频器能够接受下一次故障。故障复位选择的信号可由外部开关量输入信号或现场总线信号设置。 |
