0前言變頻器在生產(chǎn)過程中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。變頻器的參數(shù)種類不少，雖然生產(chǎn)廠家的使用說明書也簡要說明了一些參數(shù)的含義，但對于如何設(shè)置參數(shù)及設(shè)置參數(shù)的原理卻未詳細(xì)說明。因此，如何適當(dāng)?shù)卦O(shè)置變頻器的各個參數(shù)，是擺在用戶面前的重要問題。參數(shù)設(shè)置得合理、恰當(dāng)，能夠很好地改善電機的起動和運行性能。反之，則有可能對電機的起動和運行性能造成不良影響。在變頻器的多個參數(shù)中，有些參數(shù)的設(shè)置是沒有多大選擇余地的，如頻率控制方式、額定電壓、電機極數(shù)等而另外一些參數(shù)卻具有較大的選擇余地，如加速時間、減速時間、偏置頻率、轉(zhuǎn)矩提升、加速/減速曲線類型等。這部分參數(shù)的選擇對電機的起動和運行性能具有重大的影響。現(xiàn)以日本富士的G9S系列變頻器為例，說明部分參數(shù)的設(shè)置對電機起動和運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，存在的主要問題是電機低速運行性能較差。由電動機的T型等效電路可知，電動機定子的感應(yīng)電動勢為：式中：K???電動機繞組系數(shù)Υ???每極磁通???電源頻率???電動機繞組匝數(shù)。

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

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

　　（2）電機在額定頻率以下運行時，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的情況，對電機的端電壓進(jìn)行補償而得到相應(yīng)的E/合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機起動和運行性能龍小燕（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，通過理論分析和生產(chǎn)實踐，闡述了變頻器部分參數(shù)設(shè)置的涵義及其對電機運行性能的影響，為改善電機的起動和運行性能，提出了合理設(shè)置變頻器部分參數(shù)的方法，對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)置電機運行性能中國鎢業(yè)在圖1所示的手動轉(zhuǎn)矩提升的三種類型中，類型1適合于風(fēng)機、泵等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。風(fēng)機、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)載如皮帶運輸機、提升機等。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的負(fù)載特性就是在整個頻率段，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，為使電機合理運行，在頻率為0時，輸出電壓應(yīng)為某一確定的大于零的值，如圖1中的A點。A點選取的合理與否對電機的運行影響很大。例如，對于類型3的輸出頻率和輸出電壓關(guān)系曲線來說， A點的選取直接影響到的斜率，從而影響勵磁磁通的大小和電磁轉(zhuǎn)矩。如果A點選擇過高，可能導(dǎo)致過勵磁而使勵磁回路飽和，系統(tǒng)效率降低，電機容易發(fā)熱。如果A點選擇偏低，將導(dǎo)致低頻時電機轉(zhuǎn)矩變小。某廠有一臺鐵板給礦機采用富士變頻器進(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，先采用工廠缺省值即設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升為0 .0.運行期間發(fā)現(xiàn)給礦機有時起動不了，而在加裝變頻器之前的恒速控制方式時從未出現(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)致電機起動轉(zhuǎn)矩降低接近負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩，電機有時無法克服負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩而造成起動失敗。根據(jù)鐵板給礦機屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點，后采用類型3的轉(zhuǎn)矩提升特性。經(jīng)反復(fù)試驗，比較后確定設(shè)置功能碼07為8.0，提高了電機的起動轉(zhuǎn)矩，解決了有時起動失敗的故障。對于大馬拉小車的驅(qū)動方式，按工廠缺省值設(shè)置轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)一般來說也不會出現(xiàn)上述故障。

　　但對于驅(qū)動電機及變頻器相對負(fù)載裕量較小的驅(qū)動系統(tǒng)來說，就必需合理選擇轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)。

　　2加速時間和減速時間的選擇加速時間和減速時間選擇的合理與否對電機的起動和停止運行及調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度都有重大的影響。電機和生產(chǎn)機械及傳動裝置組成的機械運動系統(tǒng)的運行規(guī)律可由以下的運動方程來描述：也可以寫成：式中：T???拖動轉(zhuǎn)矩???阻轉(zhuǎn)矩???飛輪矩。

　　由該運動方程可知：電機的電磁轉(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，若加速時間短，則電磁轉(zhuǎn)矩大，相應(yīng)地變頻器的驅(qū)動電流也大。加速時間設(shè)置的約束是將電流限制在過電流范圍內(nèi)，不應(yīng)使過電流保護(hù)裝置動作。電機在減速運轉(zhuǎn)期間，變頻器將處于再生發(fā)電制動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轉(zhuǎn)矩提升和手動轉(zhuǎn)矩提升兩種方式供用戶選擇。圖1是手動轉(zhuǎn)矩提升的三種類型。

　　龍小燕：合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機起動和運行性能中國鎢業(yè)態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能轉(zhuǎn)換為電能并通過逆變器的6個回饋二極管將電能回饋到直流側(cè)。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。回饋的電能將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器兩端電壓上升。當(dāng)電機的制動時間較短時，電容器端電壓升得過高，則造成變頻器的制動過電壓保護(hù)功能動作而引起跳閘。因此，減速時間設(shè)置的約束是防止直流回路電壓過高，不應(yīng)使過電壓保護(hù)裝置動作。選擇較短的加速時間和減速時間，可縮短起動和停止時間并加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是，如選擇的加速時間太短，可能引起過電流跳閘如選擇的減速時間太短，頻率下降太快，電機會進(jìn)入再生制動狀態(tài)，可能發(fā)生過電壓跳閘現(xiàn)象。由以上的分析可知，加速/減速時間的選擇與電機所帶的負(fù)載大小和飛輪力矩GD有關(guān)。選擇加速/減速時間的方法有兩種：一種是通過實驗的方法，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。在試驗時應(yīng)該注意，不僅要試驗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，還需試驗動態(tài)加減速時的情況另一種是通過計算的方法來進(jìn)行加速/減速時間的設(shè)置。

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

　　計算加速/減速時間的公式為：減速時間：t式中：J???電機的慣量???負(fù)載慣量n???額定轉(zhuǎn)速???電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩（T???電機制動轉(zhuǎn)矩（T？動態(tài)制動功率/電機功率）???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)置加速時間較長導(dǎo)致礦漿在開車時溢出泵池，原來將加速時間設(shè)置為3s ，減速時間設(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)定運行留下了隱患，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)起動或運行時過電流跳閘的現(xiàn)象。分析原因可能是由于設(shè)置的加速時間過短，導(dǎo)致起動加速時或運行中由低速區(qū)向高速區(qū)加速時引起變頻器過流故障而跳閘。后將加速時間設(shè)置為15s而解決了這一問題。

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

　　直流制動功能的參數(shù)設(shè)置主要是設(shè)置直流制動的起始頻率、制動電壓U和制動時間t通常情況下，直流制動的起始頻率f不宜設(shè)置得太高。若設(shè)置得太高，由于此時轉(zhuǎn)子電流的頻率和幅值都很高，且直流制動是一種能耗制動工作方式，系統(tǒng)所儲存的機械能都將轉(zhuǎn)化為電能且損耗掉，比較終導(dǎo)致電機發(fā)熱嚴(yán)重。而且，直流制動的制動時間t的長度是有限制的，若經(jīng)過直流制動過程后電機仍然未能停下，電機可能會進(jìn)入自由停車的滑行狀態(tài)。再者，由電機的轉(zhuǎn)矩特性曲線可知：當(dāng)轉(zhuǎn)差率很小時，電機的電磁轉(zhuǎn)矩也較小。這樣，在較高的起始頻率下，所得到的制動轉(zhuǎn)矩并不太大。直流制動的起始頻率也不宜設(shè)置得太低。因為設(shè)置得太低，電機經(jīng)歷的再生發(fā)電制動過程過長，直流制動將失去意義。

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

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

　　4跳變頻率的意義及設(shè)置電機拖動控制系統(tǒng)存在固有頻率，當(dāng)外部驅(qū)動能量的振蕩頻率與拖動系統(tǒng)的固有頻率相同時，拖動控制系統(tǒng)將發(fā)生共振現(xiàn)象。共振的結(jié)果是：機械振幅加大，變頻器過電流保護(hù)或引起系統(tǒng)跳閘。另一種振蕩純粹由電氣電路引起，如由功率開關(guān)管的死區(qū)控制時間、中間直流回路電容電壓的波動及電機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)載或沒有負(fù)載。②系統(tǒng)的機械慣量較小。③變頻器的載波頻率高。④電機與負(fù)載的連接松動。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)置主要是通過試驗的方法進(jìn)行。

　　5結(jié)語目前，變頻器已經(jīng)在各個行業(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。各個變頻器廠家所提供的說明書只提供了各個功能碼的設(shè)置選擇項，而對各選擇項的功能和意義卻未作出詳細(xì)的說明，使用戶不能盡可能合理地設(shè)置各項參數(shù)，對變頻控制系統(tǒng)的運行造成一些不利的影響。通過對上述部分較難理解的參數(shù)設(shè)置項進(jìn)行分析與實踐，更加合理地設(shè)置變頻器的參數(shù)，改善了電機起動和運行性能。

　　龍小燕：合理設(shè)置變頻器參數(shù)改善電機起動和運行性能