變頻器參數(shù)調(diào)整的運(yùn)用

摘 要：通過調(diào)整變頻器的參數(shù)，能提高電動機(jī)的使用壽命，還能節(jié)能，也能給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，因此通過合理的調(diào)整變頻器的參數(shù)使變頻器產(chǎn)生最大效率，減少投資、減少機(jī)械損耗。

關(guān)鍵詞：變頻器 矢量控制 參數(shù)調(diào)整

一、變頻器

變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電動機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電動機(jī)的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。

二、矢量控制

變頻器矢量控制方法是通過修改參數(shù)來實現(xiàn)，主要是修改（選擇控制模式）為“矢量控制模式”。

1.通過修改變頻器控制模式為矢量控制的方法

下面以某企業(yè)使用的自動化立體倉庫堆垛機(jī)進(jìn)行實例分析。在堆垛機(jī)調(diào)試運(yùn)行期間出現(xiàn)以下故障現(xiàn)象：變頻器有電動機(jī)過熱、風(fēng)扇過熱報警，查看堆垛機(jī)在水平方向、垂直方向、貨叉方向電動機(jī)有緊急抱閘情況，電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，同時對機(jī)械的損耗很大，經(jīng)常需要更換側(cè)邊導(dǎo)向軸承，貨叉軸承。也因此產(chǎn)生鐵屑，影響了產(chǎn)品的品質(zhì)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)這種變頻器控制方式有缺陷，制動生硬，控制精度不高，主要原因是變頻器在低速運(yùn)行時不穩(wěn)定，力矩小、確診后將變頻器A1-02參數(shù)0（無PG V/F控制）修改為2（無PG矢量控制），使用后變頻器報警消失、各方向動作平穩(wěn)、柔和。

2.變頻器矢量控制模式的正確運(yùn)用

變頻器矢量控制能解決在低速運(yùn)行時力矩小的問題和提高控制精度，但必須在合適的場合使用。如果矢量控制方式應(yīng)用不當(dāng)，反而使電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速誤差。

案例：一臺日立SJ100變頻器同時控制兩臺0.75kW的計量泵同步電動機(jī)，一直運(yùn)行良好。但在今年開始做的高收縮FDY原料絲時，發(fā)現(xiàn)纖度不準(zhǔn)，檢查發(fā)現(xiàn)工藝沒有問題，分析是否由于計量泵轉(zhuǎn)速不準(zhǔn)而導(dǎo)致的，查閱發(fā)現(xiàn)變頻器A44（V/F特性曲線）設(shè)置為02（無傳感器矢量控制），無速度傳感器矢量控制在實際情況下不允許一拖幾，只能一對一定向控制。我們懷疑會不會電動機(jī)運(yùn)行時間久了，引起參數(shù)（電感、電阻等）的變化，變頻器不能識別？我們把A44設(shè)置為01（恒轉(zhuǎn)矩）運(yùn)行，再測量纖度，一切正常，問題解決。

三、參數(shù)調(diào)整

變頻器的基本頻率是不宜隨意調(diào)整的，但是某些特殊情況下，調(diào)整基本頻率是必須的，可以起到意想不到的效果，案例如下。

1.變頻器與電動機(jī)的額定電壓不符時的處理

有一個三相220V的同步永磁電動機(jī)，用富士FRN3.7G11S-4變頻器控制，設(shè)定額定電壓時，變頻器設(shè)定最小只能到320V，不能達(dá)到220V的要求，電動機(jī)無法啟動。在這種情況下，只能通過提高基本頻率的方法來解決。把基本頻率設(shè)置為86Hz即可。問題迎刃解決，電動機(jī)正常運(yùn)行。在低頻運(yùn)行的情況下，由于變頻器的u/f線是可以任意調(diào)整的，要降低電壓，只需正確設(shè)置u/f線即可。但是在額定頻率的情況下，我們是不可能通過改變u/f線來調(diào)整電壓的，只有通過加大基本頻率來調(diào)整與額定頻率對應(yīng)的電壓。這里的改變頻率是指基本頻率，因為變頻器采用了V/F控制模式，改變了頻率就改變了相應(yīng)的電壓，而與實際運(yùn)行頻率無關(guān)。

2.變頻器輸出頻率及各單元時間的調(diào)整

對異步電動機(jī)的變頻調(diào)速控制時，理想的電動機(jī)狀態(tài)是電動機(jī)的主磁通保持額定不變。

磁通太弱，鐵芯利用不充分，在相同的轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩小，電動機(jī)的負(fù)載能力下降；磁通太強(qiáng)，則處于過勵磁狀態(tài)，勵磁電流大，限制了定子電流的負(fù)載分量，為使電動機(jī)不發(fā)熱，負(fù)載能力也要下降。

公式1：E1=4.44f1N1Φm其中 f1為定子頻率（Hz）、E1為定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動勢、N1為定子相繞組有效匝數(shù)、Φm為每極磁通量（Wb）。由公式1可以看出，f和Φm成反比。

公式2：電動機(jī)轉(zhuǎn)矩T=KIΦ，其中K為常數(shù)、I為電流、Φ為磁通。由公式2可以看出，T和Φ成正比，當(dāng)Φ增大時，T增大。由此可見，要保持Φm恒定，就必須對E1和f1進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速。基頻即為電動機(jī)的額定頻率。基頻以下的調(diào)速，為了保持電動機(jī)的負(fù)載能力，應(yīng)保持氣隙磁通Φm不變，就要求降低供電頻率的同時降低感應(yīng)電動勢，保持E1/f1=常數(shù)。這種控制方式稱為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。一般地E1難于直接檢測和直接控制。當(dāng)E1和f1的值較高時，定子的漏阻抗壓降相對較小，可忽略不計，則可近似認(rèn)為U1=E1，保持U1/f1=常數(shù)，即為恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制方式。但當(dāng)頻率較低時，U1和E1都變小，定子的漏阻抗壓降不能忽略，此時應(yīng)人為地適當(dāng)提高定子電壓U1，補(bǔ)償定子電阻壓降的影響，使氣隙磁通基本保持不變。

基頻以上的弱磁變頻調(diào)速。頻率由額定值向上增大調(diào)速時，電壓U1受額定值限制不能升高而使主磁通減小，相當(dāng)于直流電動機(jī)弱磁調(diào)速，屬于近似的恒功率控制方式。

異步電動機(jī)變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時改變定子電壓和頻率，即必須通過變頻裝置獲得電壓頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源，實現(xiàn)調(diào)速控制。以下通過兩個案例說明。

第一，通過計算變頻器的輸出頻率對電動機(jī)正確選型。

容量相同，但額定轉(zhuǎn)速不同的電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩是不一樣的。TMN=9550PMN/nMN式中：TMN—電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，Nm；nMN—電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，r/min。由式中可以算出不同磁極對數(shù)的75kW電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩如下，①2p=2： nMN=2970r/min，TMN=241Nm；②2p=4：nMN=1480r/min， TMN=484Nm；③2p=6：nMN=980r/min， TMN=731Nm。

雖然不同磁極對數(shù)，電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩不相等，但它們在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時，在相同轉(zhuǎn)速時的有效轉(zhuǎn)矩卻是相同的。上述的特點(diǎn)在某些要求大啟動轉(zhuǎn)矩的舊設(shè)備改造中特別有用。例如，某企業(yè)一機(jī)械設(shè)備，靜態(tài)時摩擦系數(shù)最大，原來采用直流電動機(jī)，具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，改造成變頻調(diào)速時，選用額定容量和轉(zhuǎn)速都相同的異步電動機(jī)時，啟動較困難，甚至不能啟動，這時選用額定轉(zhuǎn)速較低的異步電動機(jī)，可得到滿意的解決。

第二，各參數(shù)單元時間修改。

下面以某企業(yè)堆垛機(jī)運(yùn)行遇到的堆垛機(jī)垂直自由落體故障問題進(jìn)行分析。

堆垛機(jī)載貨臺上下升降電動機(jī)采用的是SEW 型，額定功率是11kW，額定電流是13.6A，額定電壓380V，額定轉(zhuǎn)速是1440r/min。在試運(yùn)行階段，該設(shè)備處于正常的輸出頻率范圍內(nèi)運(yùn)行，由于經(jīng)常出現(xiàn)失速誤報警，懷疑是載貨臺超速運(yùn)行所致，把頻率降低后出現(xiàn)了載貨臺從15層直接下滑到地面的嚴(yán)重事故。分析下滑的原因是什么呢？應(yīng)該是由于頻率降低，在電動機(jī)還沒有完全達(dá)到轉(zhuǎn)速時、電動機(jī)的抱閘已打開，造成設(shè)備產(chǎn)生向下的力，造成載貨臺拽著電動機(jī)運(yùn)動，造成失速。查閱說明書，對S1-02（啟動時直流制動電流）、S1-04（啟動時直流制動時間）、S1-06（z制動器打開延遲時間，三個參數(shù)進(jìn)行了修改，堆垛機(jī)恢復(fù)正常工作。

（作者單位：江蘇省蘇州技師學(xué)院）