中低压变频器的安装与调试分析

4.1.2.2开关量

如启停、点动、多档转速控制等的控制线，都是开关量控制线。

一般说来，模拟量控制线的接线原则也都适用于开关量控制线。但开关量的抗干扰能力强，故在距离不很远时，允许使用非屏蔽线，但同一信号的两根线必须互相绞在一起。

4.2调试

变频器的调试并没有固定的模式，大体上可分为“先空载，继轻载，再重载”几个步骤。

4.2.1空载检查及参数预置

风光变频器可以在不接通主电源，而只接控制电源的情况下，检查变频器。而其他类变频器则没有这个方便。

小功率变频器可以把主接线端子排上的短路片去掉，给三相输入送380v的电源，大功率变频器一般都有控制电压输入端子，可从这儿用一两芯电缆接人380v单相电源检查变频器(注意：接之前应将两端子上与三相输入相连的两根线去掉)，参照说明书，熟悉各个键盘的使用及参数的设置方法。

熟悉完后，变频器开机，频率升至50hz，用万用表(最好用指针式)测量三相输出，电压应该完全平衡。

检查完后，停电，小功率的将拆下的短路片上回原处(注意上之前主回路上短路片的两个端子要放电)。大功率的应将控制端子的两根外接线去掉，并将原来的接线恢复。

变频器的三相输出先不接电机线，给变频器的三相输入通入380v的电源，观察变频器空载运行情况。其他类变频器也可按这个步骤进行。

(1)熟悉键盘，即了解键盘上各键的功能，进行试操作，并观察显示的变化情况。

(2)按说明书要求进行“启动”、“停止”等基本操作，观察变频器的工作情况是否正常，同时进一步熟悉键盘的操作。

(3)进行参数予置。按照说明书介绍的方法对主要参数进行予置。就几个较易观察的项目如升速和降速时间、点动频率、多档转速时的各档频率等检查变频器的执行情况是否与予置的相符合。

(4)将外接输入控制线接好，逐项检查各外接控制功能的执行情况。

(5)用万用表(最好是指针式)检查三相输出电压是否完全平衡。

4.2.2带载运行

经以上测试，证明变频器是正常的，即可以带负载运行了。变频器的负载运行包括轻载试运行和重载运行，即正常运行。若有条件，还可以先带空电机试运转，但一般情况都是直接带载运行。

试运行前一般都应检测一下电机的绝缘。对于低压380—660v的电机，用1500v的兆欧表测试，绝缘电阻一般不能低于50兆欧。水泵类负载绝缘可能低一些，但也不能低于2兆欧。

还要了解一下负载的运行情况，以作到心中有数。低压负载种类繁多，如风机、水泵、搅拌机、拉丝机、塑料机械、提升机、空压机、皮带输送机、化纤机、机床机械等许多许多。不同的负载其工作状态也有很大的不同，因此要根据不同的情况区别对待。有些特殊的机械，必须采用某类专用变频器。如提升机，属于位能负载，具有再生电能的处理问题，必须采用提升机专用变频器。还有化纤及机床类，有的也要采用专用变频器。这类变频器都在硬件，特别是软件上针对特殊负载作了特殊的处理，从而保证了变频器的可靠运行。离心类负载，如离心风机、离心机等，运行惯性比较大，其升速和降速时间较长，若设置短了，变频器升速时会过电流，降速时会过电压，甚至可能会损坏。因此在不要求快速停机的情况下，可将时间适当放长，一般与设备的自由停机时间相当(根据经验，一般在300s)。若要求快速停机，则应加制动回路。

明确了以上问题，就可以带载运行了。将变频器的输出接上电动机线。送电。

(1)点动或在低频下试运转。观察电机的正反转方向。若是反转，可利用变频器的正反转端子调整，或停电后调整变频器的输出接线进行调整。

有的机械可能不允许反转，这时就应当先将电机与机械的联轴器拆开，先电机空转，调整好转向后再将联轴器联结好。

对潜水泵之类的负载，在井上看不到转向，可依据经验，正转时电流小，压力表指示增大，上水量大。反转时压力表指示低，上水量小，电流大。即依据经验判别。

(2)起转试验。使工作频率从0hz开始漫漫增大，观察拖动系统能否起转。在多大频率下起转，如起转比较困难，应设法加大启动转矩。具体方法有：加大启动频率，加大u/f比，以及采用矢量控制等。

有些负载，如潜水泵等电机引线较长的，可能存在长线效应，即由于变频器输出的谐波成分较大，到电机端电压可能增大，因此调节时要注意观察电机电流的变化，当发现电机电流有持续增大的情况时，应及时停机，这时应考虑加装输出电抗器。

(3)起动试验。将给定信号加至最大，观察：

起动电流的变化;

整个拖动系统在升速系统中，运行是否平稳。

如因起动电流过大而跳闸，则应适当延长升速时间。如在某一速度段起动电流偏大，则设法通过改变起动方式(s形、半s形等)来解决。

(4)停机试验。将运行频率调至最高工作频率，按停止键，观察拖动系统的停机过程。

停机过程中是否出现因过电压或过电流而跳闸，如有。则应适当延长降速时间。

当输出频率为0hz时，拖动系统是否有爬行现象，如有，则应适当加入直流制动。

(5)拖动系统的负载试验

负载试验的主要内容有：

如fmax》fn，则应进行最高频率时的带载能力试验。也就是在正常负载下能否带得动。

在负载的最低工作频率下，应考察电机的发热情况。使拖动系统工作在负载所要求的最低转速下，施加该转速下的最大负载，按负载所要求的连续运行时间进行低速运行试验，观察电机的发热情况。

过载试验可按负载可能出现的过载情况及持续时间进行试验，观察拖动系统能否继续工作。

调整完后，变频器正式负载运行，一般应观察两小时以上，保证可靠工作。

以上这些是变频器调试的最基本的步骤。在变频器调试过程中，还可能遇到各种各样的情况。如变频器的干扰和抗干扰，功因数的补偿，闭环的运行等，都要通过具体的实践来逐步掌握。

4.2.3闭环运行

这里再谈谈闭环运行。它是变频器的最主要的一个功能。许多场合只有通过闭环运行才能体现出自动控制的优点。

(1)闭环系统的原理

闭环运行就是选取拖动系统的某一个物理量(如温度、压力、张力、液位等)，在某一点(该点对整个系统的运行应具有关键作用或带有普遍性)用相应的传感器或变送器(如热电偶、远传式压力表、温度变送器、压力变送器、张力传感器等)检测后送到pid调节仪上，与系统的期望值(可在pid上设定)进行比例、积分、微分的运算处理，然后送到变频器的频率输入端子，来调节变频器的频率，进而调节电机的转速，使整个拖动系统处于自动调节、稳定运行的状态。

系统的检测值称为反馈信号，期望值称为给定信号，或目标信号，系统的调节过程就是这两个信号反复地比较、运算，使其尽量接近的过程。这里以恒压供水为例介绍一下。如下图13所示。

图中水泵电机由变频器vvvf供电。sp是压力传感器，检测管道上的压力，也可以用压力变送器，远传式压力表等，由变频器供给其电源+24v或+5v。它检测到管道压力后变换成4—20ma电流或0—5v的电压信号反送给变频器。

将变频器设定为pid有效后，变频器有两个模拟信号输入端子：

目标信号输入端。即给定端vrf。是一个与压力的控制目标相对应的值。有变频器上的电位器进行设定。也可以由键盘直接给定。当采用专用的pid控制仪时，由专用的sv设定窗口设定。它除了和所要求的压力的控制目标有关外，还与压力变送器sp的量程有关，设定时要与相关的量程相当。

反馈信号输入端。即辅助给定端vpf。它接受从压力传感器sp反馈回来的信号。

(2)控制的过程

设：xt为目标信号，其大小与所要求的管道压力相对应。xf为压力变送器的反馈信号。则变频器输出频率fx的大小有合成信号(xt—xf)决定。

如管道压力p超过了目标值，则xf》xt→(xt—xf)《0→变频器的输出频率fx↓→电动机转速nx↓→管道压力p↓→直至与所要求的目标压力相符(xt≈xf)为止。

反之，如管道压力p低于目标值，则xf《xt→(xt—xf)》0→变频器的输出频率fx↑→电动机转速nx↑→管道压力p↑→直至与所要求的目标压力相符(xt≈xf)为止。

上述过程存在着一个矛盾：一方面，我们要求管道的实际压力(其大小与xf成正比)应无限接近于目标压力(其大小与xt成正比)，就是说，要求(xt—xf)→0;另一方面，变频器的输出频率fx又是由xt和xf相减的结果来决定的，可以想象，如果把(xt—xf)直接作为给定信号xg的话，系统将是无法工作的。

如何解决上述问题，这就引出了pid的用法。

(1)比例(p)环节解决上述问题的方法是：将(xt—xf)进行放大后再作为频率给定信号，即：

xg=kp(xt-xf)

式中kp——比例增益(即放大倍数)。

上述关系如14图所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的结果，故称此环节为比例环节。显然，kp越大，则：

(xt-xf)=xg/kp

越小，xf越接近于xt。这里，xf只能是无限接近于xt，却不能等于xt。就是说，xf和xt之间总会有一个差值，通常称为静差，用ε表示，静差值应该越小越好。

比例增益环节的引入，又出现了新的矛盾：为了减小静差，应尽量增大比例增益，但由于系统有惯性，因此，kp太大了，又容易引起被控量(压力)忽大忽小，形成振荡。如图15所示。

(2)积分(i)环节引入积分环节的目的是

使给定信号xg的变化与乘积kp(xt-xf)对时间的积分成正比。就是说，尽管kp(xt-xf)一下子增大(或减小)了很多，但xg只能在“积分时间”内逐渐的增大(或减小)，从而减缓了xg的变化速度，防止了振荡。积分时间越长，xg的变化越慢。

只要偏差不消除，(xt-xf≠0)，积分就不停止，从而能有效的消除静差。如图15所示。

但积分时间太长，又会发生在被控量(压力)急剧变化时，被控量(压力)难以迅速恢复的情况。

(3)微分(d)环节微分环节的作用是：可根据偏差的变化趋势，提前给出较大的调节动作，从而缩短调节时间，克服了因积分时间太长而使恢复滞后的缺点。如图15所示。

变频器一般在内部都设定了简单的pi调节器。这对于较简单的闭环控制，如供水、简单的风压控制，可以满足要求。但对于较复杂的控制场合，如空压机、空调、离心风机闭环，温度，液位等，一般都要加专用的pid调节仪才能得到较好的控制。pid调试时，要参照对应的说明书，仔细的调整各个参数，以期达到最佳的运行效果，使系统能自动的、稳定的运行。

5结束语

本文在自己多年从事变频器安装调试的基础上，粗略的谈了下变频器最基本的安装调试方法，以及在安装调试过程中一些简单问题的处理方法。目的是总结自己的经验，并与业界同仁相互交流，共同探讨变频器的使用方法，以期更好的发挥变频器的强大作用，更好的服务于广大的工矿企业用户。同时也为变频器的使用者提供一份不太成熟的手册似的工具。当然，随着控制系统的复杂，越来越多的先进的控制方法正不断应用于工控系统，如plc、dcs控制、工控机等，因篇幅有限，这里不能一一陈述，还望读者海涵。因本人能力有限，文章中的缺点和错误也在所难免，望广大的同行不吝指教。现在随着我国国民经济的发展，节能降耗已成为殛待解决的问题，相信我们所从事的行业必将成为国家节能降耗的最直接的手段，为国民经济的发展付出自己的努力。