0前言變頻器在生產(chǎn)過(guò)程中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。變頻器的參數(shù)種類不少，雖然生產(chǎn)廠家的使用說(shuō)明書也簡(jiǎn)要說(shuō)明了一些參數(shù)的含義，但對(duì)于如何設(shè)置參數(shù)及設(shè)置參數(shù)的原理卻未詳細(xì)說(shuō)明。因此，如何適當(dāng)?shù)卦O(shè)置變頻器的各個(gè)參數(shù)，是擺在用戶面前的重要問(wèn)題。參數(shù)設(shè)置得合理、恰當(dāng)，能夠很好地改善電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能。反之，則有可能對(duì)電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能造成不良影響。在變頻器的多個(gè)參數(shù)中，有些參數(shù)的設(shè)置是沒(méi)有多大選擇余地的，如頻率控制方式、額定電壓、電機(jī)極數(shù)等而另外一些參數(shù)卻具有較大的選擇余地，如加速時(shí)間、減速時(shí)間、偏置頻率、轉(zhuǎn)矩提升、加速/減速曲線類型等。這部分參數(shù)的選擇對(duì)電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能具有重大的影響?，F(xiàn)以日本富士的G9S系列變頻器為例，說(shuō)明部分參數(shù)的設(shè)置對(duì)電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行性能的影響及合理設(shè)置方法。

　　轉(zhuǎn)矩提升功能的作用及參數(shù)的合理設(shè)定當(dāng)變頻器采用U/f恒定控制方式時(shí)，存在的主要問(wèn)題是電機(jī)低速運(yùn)行性能較差。由電動(dòng)機(jī)的T型等效電路可知，電動(dòng)機(jī)定子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：式中：K???電動(dòng)機(jī)繞組系數(shù)Υ???每極磁通???電源頻率???電動(dòng)機(jī)繞組匝數(shù)。

　　而電動(dòng)機(jī)端電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系式為：式中：R???定子繞組的電阻???定子繞組的漏抗???定子電流。

　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定條件下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電阻和漏電抗的壓降較小，電動(dòng)機(jī)端電壓和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)近似相等。而在低速狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)定子電阻壓降所占比重增大，已不能忽略。此時(shí)若仍然按U/f恒定方式控制，已不能保持E/f為恒定，不能維持電動(dòng)機(jī)的磁通恒定。電機(jī)磁通的減小，必然導(dǎo)致電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩減小。對(duì)于較大的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)荷，若配套的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的裕量不夠大，則可能導(dǎo)致系統(tǒng)起動(dòng)困難或起動(dòng)不了。G9S系列變頻器提供的轉(zhuǎn)矩提升功能就是為解決這一問(wèn)題而設(shè)置的。轉(zhuǎn)矩提升功能的實(shí)質(zhì)如下。

　?。?）在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，采用補(bǔ)償端電壓的方法，適當(dāng)提升端電壓U 1，以補(bǔ)償定子電阻壓降從而保持E/f為恒定來(lái)提升低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性。

　　（2）電機(jī)在額定頻率以下運(yùn)行時(shí)，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的情況，對(duì)電機(jī)的端電壓進(jìn)行補(bǔ)償而得到相應(yīng)的E/合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行性能龍小燕（江西銅業(yè)公司德興銅礦，江西德興334224）根據(jù)變頻器設(shè)置參數(shù)的原理，通過(guò)理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐，闡述了變頻器部分參數(shù)設(shè)置的涵義及其對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的影響，為改善電機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行性能，提出了合理設(shè)置變頻器部分參數(shù)的方法，對(duì)變頻器的使用和維護(hù)具有借鑒和參考作用。

　　變頻器參數(shù)設(shè)置電機(jī)運(yùn)行性能中國(guó)鎢業(yè)在圖1所示的手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升的三種類型中，類型1適合于風(fēng)機(jī)、泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性是：空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與轉(zhuǎn)速的2次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的增加，負(fù)載轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2次方增加。在類型1的輸出頻率和輸出電壓的關(guān)系曲線中：低速段的U/ f較小，電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較小隨著轉(zhuǎn)速的升高， U/f相應(yīng)地增大，電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也增大，且整條曲線呈現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系U=f（f）近似為2次方的關(guān)系，與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性相吻合。類型2適合于比例轉(zhuǎn)矩負(fù)載。類型3適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載如皮帶運(yùn)輸機(jī)、提升機(jī)等。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的負(fù)載特性就是在整個(gè)頻率段，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩基本維持不變。在類型3的輸出頻率和輸出電壓的關(guān)系曲線中：U/f為線性關(guān)系，是一恒定值。因而電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也保持恒定，與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性相吻合。

　　在設(shè)置變頻器的轉(zhuǎn)矩提升功能時(shí)，為使電機(jī)合理運(yùn)行，在頻率為0時(shí)，輸出電壓應(yīng)為某一確定的大于零的值，如圖1中的A點(diǎn)。A點(diǎn)選取的合理與否對(duì)電機(jī)的運(yùn)行影響很大。例如，對(duì)于類型3的輸出頻率和輸出電壓關(guān)系曲線來(lái)說(shuō)， A點(diǎn)的選取直接影響到的斜率，從而影響勵(lì)磁磁通的大小和電磁轉(zhuǎn)矩。如果A點(diǎn)選擇過(guò)高，可能導(dǎo)致過(guò)勵(lì)磁而使勵(lì)磁回路飽和，系統(tǒng)效率降低，電機(jī)容易發(fā)熱。如果A點(diǎn)選擇偏低，將導(dǎo)致低頻時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩變小。某廠有一臺(tái)鐵板給礦機(jī)采用富士變頻器進(jìn)行調(diào)速控制給礦量，在設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升（功能碼07）參數(shù)時(shí)，先采用工廠缺省值即設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升為0 .0.運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)給礦機(jī)有時(shí)起動(dòng)不了，而在加裝變頻器之前的恒速控制方式時(shí)從未出現(xiàn)該現(xiàn)象。分析原因可能是由于采用變頻調(diào)速后，轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)按工廠缺省值設(shè)置導(dǎo)致電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低接近負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩，電機(jī)有時(shí)無(wú)法克服負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩而造成起動(dòng)失敗。根據(jù)鐵板給礦機(jī)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)，后采用類型3的轉(zhuǎn)矩提升特性。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，比較后確定設(shè)置功能碼07為8.0，提高了電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，解決了有時(shí)起動(dòng)失敗的故障。對(duì)于大馬拉小車的驅(qū)動(dòng)方式，按工廠缺省值設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)一般來(lái)說(shuō)也不會(huì)出現(xiàn)上述故障。

　　但對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)及變頻器相對(duì)負(fù)載裕量較小的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就必需合理選擇轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)。

　　2加速時(shí)間和減速時(shí)間的選擇加速時(shí)間和減速時(shí)間選擇的合理與否對(duì)電機(jī)的起動(dòng)和停止運(yùn)行及調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度都有重大的影響。電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械及傳動(dòng)裝置組成的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律可由以下的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)描述：也可以寫成：式中：T???拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩???阻轉(zhuǎn)矩???飛輪矩。

　　由該運(yùn)動(dòng)方程可知：電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由負(fù)載的靜轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩共同決定。在靜轉(zhuǎn)矩一定的情況下，若加速時(shí)間短，則電磁轉(zhuǎn)矩大，相應(yīng)地變頻器的驅(qū)動(dòng)電流也大。加速時(shí)間設(shè)置的約束是將電流限制在過(guò)電流范圍內(nèi)，不應(yīng)使過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作。電機(jī)在減速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，變頻器將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀曲線并以此獲得相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性。

　　G9S系列變頻器提供了自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升和手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升兩種方式供用戶選擇。圖1是手動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升的三種類型。

　　龍小燕：合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行性能中國(guó)鎢業(yè)態(tài)。傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并通過(guò)逆變器的6個(gè)回饋二極管將電能回饋到直流側(cè)。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)?；仞伒碾娔軐?dǎo)致中間回路的儲(chǔ)能電容器兩端電壓上升。當(dāng)電機(jī)的制動(dòng)時(shí)間較短時(shí)，電容器端電壓升得過(guò)高，則造成變頻器的制動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)功能動(dòng)作而引起跳閘。因此，減速時(shí)間設(shè)置的約束是防止直流回路電壓過(guò)高，不應(yīng)使過(guò)電壓保護(hù)裝置動(dòng)作。選擇較短的加速時(shí)間和減速時(shí)間，可縮短起動(dòng)和停止時(shí)間并加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是，如選擇的加速時(shí)間太短，可能引起過(guò)電流跳閘如選擇的減速時(shí)間太短，頻率下降太快，電機(jī)會(huì)進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)，可能發(fā)生過(guò)電壓跳閘現(xiàn)象。由以上的分析可知，加速/減速時(shí)間的選擇與電機(jī)所帶的負(fù)載大小和飛輪力矩GD有關(guān)。選擇加速/減速時(shí)間的方法有兩種：一種是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，在滿足工藝流程要求的條件下，以變頻器不發(fā)生跳閘為依據(jù)進(jìn)行設(shè)置。在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該注意，不僅要試驗(yàn)從零速加速到比較大速度及從比較大速度減速到零速的情況，還需試驗(yàn)動(dòng)態(tài)加減速時(shí)的情況另一種是通過(guò)計(jì)算的方法來(lái)進(jìn)行加速/減速時(shí)間的設(shè)置。

　　下面著重介紹通過(guò)計(jì)算的參數(shù)設(shè)置方法。圖2是用于計(jì)算加速/減速時(shí)間的示意圖。

　　計(jì)算加速/減速時(shí)間的公式為：減速時(shí)間：t式中：J???電機(jī)的慣量???負(fù)載慣量n???額定轉(zhuǎn)速???電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩（T???電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（T？動(dòng)態(tài)制動(dòng)功率/電機(jī)功率）???負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

　　某廠的砂泵采用變頻調(diào)速。由于工藝上的原因，如設(shè)置加速時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致礦漿在開(kāi)車時(shí)溢出泵池，原來(lái)將加速時(shí)間設(shè)置為3s ，減速時(shí)間設(shè)置為20s.這樣雖然滿足了工藝上的要求，但給系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行留下了隱患，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)起動(dòng)或運(yùn)行時(shí)過(guò)電流跳閘的現(xiàn)象。分析原因可能是由于設(shè)置的加速時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致起動(dòng)加速時(shí)或運(yùn)行中由低速區(qū)向高速區(qū)加速時(shí)引起變頻器過(guò)流故障而跳閘。后將加速時(shí)間設(shè)置為15s而解決了這一問(wèn)題。

　　3直流制動(dòng)功能及其參數(shù)選擇G9S系列變頻器提供了直流制動(dòng)功能。當(dāng)變頻器向電機(jī)的定子通直流電時(shí)，電機(jī)便處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。在這種情況下，變頻器的輸出頻率為零，即輸出直流電壓。電機(jī)的磁場(chǎng)不再是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，是由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子切割靜止磁場(chǎng)而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電機(jī)儲(chǔ)存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能消耗在電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中。這種變頻器輸出直流的制動(dòng)方式即為直流制動(dòng)（DC制動(dòng)）。G9S系列變頻器的功能碼17、18、19用于設(shè)定直流制動(dòng)功能。圖3是直流制動(dòng)功能的參數(shù)示意圖。

　　直流制動(dòng)功能的參數(shù)設(shè)置主要是設(shè)置直流制動(dòng)的起始頻率、制動(dòng)電壓U和制動(dòng)時(shí)間t通常情況下，直流制動(dòng)的起始頻率f不宜設(shè)置得太高。若設(shè)置得太高，由于此時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率和幅值都很高，且直流制動(dòng)是一種能耗制動(dòng)工作方式，系統(tǒng)所儲(chǔ)存的機(jī)械能都將轉(zhuǎn)化為電能且損耗掉，比較終導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。而且，直流制動(dòng)的制動(dòng)時(shí)間t的長(zhǎng)度是有限制的，若經(jīng)過(guò)直流制動(dòng)過(guò)程后電機(jī)仍然未能停下，電機(jī)可能會(huì)進(jìn)入自由停車的滑行狀態(tài)。再者，由電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線可知：當(dāng)轉(zhuǎn)差率很小時(shí)，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也較小。這樣，在較高的起始頻率下，所得到的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不太大。直流制動(dòng)的起始頻率也不宜設(shè)置得太低。因?yàn)樵O(shè)置得太低，電機(jī)經(jīng)歷的再生發(fā)電制動(dòng)過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，直流制動(dòng)將失去意義。

　　制動(dòng)電壓U的設(shè)置時(shí)需考慮的限制因素是：必須使變頻器在進(jìn)入直流制動(dòng)狀態(tài)后的輸出電流被限制在允許的范圍內(nèi)。制動(dòng)電壓U越大，則制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。

　　制動(dòng)時(shí)間t的設(shè)置時(shí)需考慮的限制因素是：旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的GD、生產(chǎn)機(jī)械的靜阻力轉(zhuǎn)矩和變頻器的制動(dòng)電壓U共同決定了電機(jī)由起始頻率所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速減速到零所用的時(shí)間。設(shè)置制動(dòng)時(shí)間t時(shí)，不應(yīng)使t小于電機(jī)由起始頻率所對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速減速到零所用的時(shí)間。否則，電機(jī)在經(jīng)歷了直流制動(dòng)后，又會(huì)進(jìn)入自由停車狀態(tài)。

　　4跳變頻率的意義及設(shè)置電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)存在固有頻率，當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)能量的振蕩頻率與拖動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率相同時(shí)，拖動(dòng)控制系統(tǒng)將發(fā)生共振現(xiàn)象。共振的結(jié)果是：機(jī)械振幅加大，變頻器過(guò)電流保護(hù)或引起系統(tǒng)跳閘。另一種振蕩純粹由電氣電路引起，如由功率開(kāi)關(guān)管的死區(qū)控制時(shí)間、中間直流回路電容電壓的波動(dòng)及電機(jī)滯后電流的影響等因素引起。振蕩現(xiàn)象容易在以下情況下發(fā)生：①輕負(fù)載或沒(méi)有負(fù)載。②系統(tǒng)的機(jī)械慣量較小。③變頻器的載波頻率高。④電機(jī)與負(fù)載的連接松動(dòng)。振蕩現(xiàn)象一般發(fā)生在某些頻率范圍內(nèi)，為避免振蕩現(xiàn)象發(fā)生，通用的變頻器均提供了跳變頻率供用戶設(shè)置，用以避開(kāi)那些振蕩頻率。G9S系列變頻器提供了三組跳變頻率供用戶設(shè)置。跳變頻率的寬度是以設(shè)定值為中心，上下各占50.跳變頻率的設(shè)置主要是通過(guò)試驗(yàn)的方法進(jìn)行。

　　5結(jié)語(yǔ)目前，變頻器已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，如何更好、更合理地使用變頻器是變頻器使用和維護(hù)人員必須了解和掌握的。各個(gè)變頻器廠家所提供的說(shuō)明書只提供了各個(gè)功能碼的設(shè)置選擇項(xiàng)，而對(duì)各選擇項(xiàng)的功能和意義卻未作出詳細(xì)的說(shuō)明，使用戶不能盡可能合理地設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)變頻控制系統(tǒng)的運(yùn)行造成一些不利的影響。通過(guò)對(duì)上述部分較難理解的參數(shù)設(shè)置項(xiàng)進(jìn)行分析與實(shí)踐，更加合理地設(shè)置變頻器的參數(shù)，改善了電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行性能。

　　龍小燕：合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機(jī)起動(dòng)和運(yùn)行性能