談?wù)勛冾l控制柜的設(shè)計事項
關(guān)系系數(shù) 國外變頻器容量 國產(chǎn)變頻器容量
國外電機 相等相當電機容量 1.3-1.5電機容量
國產(chǎn)電機 1.2電機容量 1.5-2電機容量
3． 恒功率負載。如卷揚機， 機床主軸。 公式：P=T*N/975=CONT。
一般達到特定速度段時，按恒轉(zhuǎn)矩，超過特定速度時，按恒功率運轉(zhuǎn)。 恒功率機械特性較復雜。
對于每個變頻控制柜，設(shè)計是整個系統(tǒng)重點，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于變頻控制柜，
電氣設(shè)計工程師應在如下設(shè)計方面入手。
1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計 2. 電路主路設(shè)計。 3. 電路控制路設(shè)計。包括常規(guī)控制電路，4. PLC控制接口電路，5. 變頻器聯(lián)網(wǎng)等。 6. 變頻控制柜的工藝設(shè)計。包括電氣工藝設(shè)計，7. 柜體板金工藝設(shè)計。
一.原理圖設(shè)計 根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻控制柜的原理圖，根據(jù)實際需要，畫出原理圖。
二.電路主路設(shè)計。按如下順序選擇主回路電器件。
（1） 確定機械負載特性，（2） 功率，（3） 扭矩，（4） 轉(zhuǎn)速
（5） 確定電機特性，（6） 額定電壓，（7） 額定功率，（8） 額定電流，（9）
（10） 根據(jù)以上條件，（11） 和實際客戶的需要，（12） 對下列電器元件取舍（13） TR-變壓器為可選項，根據(jù)電壓等級標準，選配。 FU-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。 QA-空開，一般要，選擇為1.2倍額定變頻器電流 KM-接觸器，必須要，選擇為額定變頻器電流 LY-防雷浪涌器，最好要，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場合，保護變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。 DK-電抗器 電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾，即電波噪聲。 有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù)，可由下面公式計算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-額定電壓 V
I-額定電流 A
F-最大頻率 HZ
LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應根據(jù)頻率進行配置
R-制動電阻 計算較復雜，應在變頻器柜制造商指導下配置。
三.電路控制回路設(shè)計，按電氣工程師知識及變頻器要求設(shè)計。但應注意
（1） 輸入/輸出的弱電信號，（2） 與PLC，（3） 儀表，（4） 傳感變送器，（5） 一定采取信號隔離，（6） 否則，（7） 控制系統(tǒng)信號混亂，（8）系統(tǒng)不（9） 正常。
（10） 與PLC，（11） 常規(guī)控制系統(tǒng)接口，（12） 一定加裝浪涌吸收器。
（13） 控制電源應采用隔離變壓器，（14） 進行電氣隔離。
四.變頻控制柜的工藝設(shè)計。
（1） 電氣工藝設(shè)計
電氣工程師變頻電路設(shè)計出來，下一步就是電氣工藝設(shè)計，包括：
1. 多大功率變頻器，2. 配什么類型電纜，3. 多大的線徑，4. 配多遠。一般可以查表格或計算。
5. 接地配線。
6. 抗干擾布線。是非常重要的。一般強電電纜用帶屏蔽電纜，7. 電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，8. 也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，9. 抗干擾。
10. 進出線的電纜管接頭配置。
五.柜體板金工藝設(shè)計
應根據(jù)以下原則設(shè)計
1． 變頻器的環(huán)境
溫度：變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風散熱。
濕度：
震動：
氣體：有無暴炸，腐蝕性氣體
2． 柜體承載重量。
3． 運輸方便性。加裝吊裝掛鉤，4． 搬運安全。
5． 柜體的銘牌，6． 制造商的CI標識。
結(jié)論：一個質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設(shè)計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實際要求較高的產(chǎn)品，要求各個環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。
２. 諧波對供電線路的影響
變頻器屬于非線性負荷，它從電網(wǎng)吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，它既是一個諧波源，又是一個諧波接收者。作為諧波源，它對各種電氣設(shè)備，自動裝置、計算機、計量儀器以及通信系統(tǒng)均有不同程度的影響。對于供電線路來說，由于諧波的作用，惡化了電網(wǎng)質(zhì)量指標，降低了電網(wǎng)的可靠性，增加了電網(wǎng)損失，縮短了電氣設(shè)備的壽命。其產(chǎn)生的主要危害有：
(1)增加了電網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能性，從而造成很高的過電流或過電壓而引發(fā)事故的危險性。
(2)增加附加損耗，輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率。
(3)使電氣設(shè)備(旋轉(zhuǎn)電機、電容器、變壓器等)運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命。
(4)使測量和計量儀器、儀表、自動裝置、計算機系統(tǒng)，以及許多用電設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常或者不能正常動作或操作。
(5)干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。
(6)某些情況下，它不僅產(chǎn)生諧波，而且還引起供電電壓波動和閃變，甚至引起三相電壓不平衡，會危及電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，并影響電氣設(shè)備的正常用電和周邊用戶。
要降低諧波的影響程度，可以采取各種措施，但對于變頻器來說，主要是在其回路中加裝交流電抗器。
３.接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。
電容式接近開關(guān)系列
電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數(shù)ε的物體時，可以順時針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增加感應靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動作。
霍爾開關(guān)工作原理
原理簡介
當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為
U=K•I•B/d
其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。
由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關(guān)系。
我廠生產(chǎn)的霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應用中的電信號，同時又具備工業(yè)場合實際應用易操作和可靠性的要求。
霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分。
４.PID控制簡介
目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)﹐其傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破?PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能。
1、開環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統(tǒng)的準確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統(tǒng)響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。
5、PID控制器的參數(shù)整定
PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作﹔(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。
５.變頻器基本參數(shù)的調(diào)試
變頻器功能參數(shù)很多，一般都有數(shù)十甚至上百個參數(shù)供用戶選擇。實際應用中，沒必要對每一參數(shù)都進行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實際使用情況有很大關(guān)系，且有的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實際進行設(shè)定和調(diào)試。
因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以富士變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。
一 加減速時間
加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。
加速時間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設(shè)定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。
二 轉(zhuǎn)矩提升
又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍f/V增大的方法。設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn)矩，使電動機加速順利進行。如采用手動補償時，根據(jù)負載特性，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負載，如選擇不當會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機帶負載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。
三 電子熱過載保護
本功能為保護電動機過熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi)CPU根據(jù)運轉(zhuǎn)電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用于“一拖一”場合，而在“一拖多”時，則應在各臺電動機上加裝熱繼電器。
電子熱保護設(shè)定值(%)=[電動機額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)]×100%。
四 頻率限制
即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護功能。在應用中按實際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機，由于輸送物料不太多，為減少機械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。
五 偏置頻率
有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是當頻率由外部模擬信號(電壓或電流)進行設(shè)定時，可用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號最低時輸出頻率的高低，如圖1。有的變頻器當頻率設(shè)定信號為0%時，偏差值可作用在0～fmax范圍內(nèi)，有的變頻器(如明電舍、三墾)還可對偏置極性進行設(shè)定。如在調(diào)試中當頻率設(shè)定信號為0%時，變頻器輸出頻率不為0Hz，而為xHz，則此時將偏置頻率設(shè)定為負的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。
六 頻率設(shè)定信號增益
此功能僅在用外部模擬信號設(shè)定頻率時才有效。它是用來彌補外部設(shè)定信號電壓與變頻器內(nèi)電壓(+10v)的不一致問題；同時方便模擬設(shè)定信號電壓的選擇，設(shè)定時，當模擬輸入信號為最大時(如10v、5v或20mA)，求出可輸出f/V圖形的頻率百分數(shù)并以此為參數(shù)進行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號為0～5v時，若變頻器輸出頻率為0～50Hz，則將增益信號設(shè)定為200%即可。
七 轉(zhuǎn)矩限制
可分為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩限制和制動轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值，經(jīng)CPU進行轉(zhuǎn)矩計算，其可對加減速和恒速運行時的沖擊負載恢復特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功能可實現(xiàn)自動加速和減速控制。假設(shè)加減速時間小于負載慣量時間時，也能保證電動機按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動加速和減速。
驅(qū)動轉(zhuǎn)矩功能提供了強大的起動轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)矩功能將控制電動機轉(zhuǎn)差，而將電動機轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當負載轉(zhuǎn)矩突然增大時，甚至在加速時間設(shè)定過短時，也不會引起變頻器跳閘。在加速時間設(shè)定過短時，電動機轉(zhuǎn)矩也不會超過最大設(shè)定值。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大對起動有利，以設(shè)置為80～100%較妥。
制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動力越大，適合急加減速的場合，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過大會出現(xiàn)過壓報警現(xiàn)象。如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%，可使加到主電容器的再生總量接近于0，從而使電動機在減速時，不使用制動電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會跳閘。但在有的負載上，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時，減速時會出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成變頻器反復起動，電流大幅度波動，嚴重時會使變頻器跳閘，應引起注意。
八 加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和S三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲線適用于變轉(zhuǎn)矩負載，如風機等；S曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負載，其加減速變化較為緩慢。設(shè)定時可根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性，選擇相應曲線，但也有例外，筆者在調(diào)試一臺鍋爐引風機的變頻器時，先將加減速曲線選擇非線性曲線，一起動運轉(zhuǎn)變頻器就跳閘，調(diào)整改變許多參數(shù)無效果，后改為S曲線后就正常了。究其原因是：起動前引風機由于煙道煙氣流動而自行轉(zhuǎn)動，且反轉(zhuǎn)而成為負向負載，這樣選取了S曲線，使剛起動時的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生，當然這是針對沒有起動直流制動功能的變頻器所采用的方法。
九 轉(zhuǎn)矩矢量控制
矢量控制是基于理論上認為：異步電動機與直流電動機具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理。矢量控制方式就是將定子電流分解成規(guī)定的磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進行控制，同時將兩者合成后的定子電流輸出給電動機。因此，從原理上可得到與直流電動機相同的控制性能。采用轉(zhuǎn)矩矢量控制功能，電動機在各種運行條件下都能輸出最大轉(zhuǎn)矩，尤其是電動機在低速運行區(qū)域。
現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無反饋矢量控制，由于變頻器能根據(jù)負載電流大小和相位進行轉(zhuǎn)差補償，使電動機具有很硬的力學特性，對于多數(shù)場合已能滿足要求，不需在變頻器的外部設(shè)置速度反饋電路。這一功能的設(shè)定，可根據(jù)實際情況在有效和無效中選擇一項即可。
與之有關(guān)的功能是轉(zhuǎn)差補償控制，其作用是為補償由負載波動而引起的速度偏差，可加上對應于負載電流的轉(zhuǎn)差頻率。這一功能主要用于定位控制。
十 節(jié)能控制
風機、水泵都屬于減轉(zhuǎn)矩負載，即隨著轉(zhuǎn)速的下降，負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例減小，而具有節(jié)能控制功能的變頻器設(shè)計有專用V/f模式，這種模式可改善電動機和變頻器的效率，其可根據(jù)負載電流自動降低變頻器輸出電壓，從而達到節(jié)能目的，可根據(jù)具體情況設(shè)置為有效或無效。
要說明的是，九、十這兩個參數(shù)是很先進的，但有一些用戶在設(shè)備改造中，根本無法啟用這兩個參數(shù)，即啟用后變頻器跳閘頻繁，停用后一切正常。究其原因有：(1)原用電動機參數(shù)與變頻器要求配用的電動機參數(shù)相差太大。(2)對設(shè)定參數(shù)功能了解不夠，如節(jié)能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控制方式中。(3)啟用了矢量控制方式，但沒有進行電動機參數(shù)的手動設(shè)定和自動讀取工作，或讀取方法不當。
眾所周知，變頻器已經(jīng)廣泛應用各行各業(yè)。但變頻控制系統(tǒng)如何設(shè)計，變頻控制柜設(shè)計與制造對實際應用具體要求，是許多電氣工程師及制造商，客戶想明確了解的。本章從實際設(shè)計及應用案例中，總結(jié)設(shè)計要點，寫出拙見，供同行參考。
根據(jù)實際及客戶要求進行設(shè)計
在變頻控制系統(tǒng)設(shè)計前，一定要了解系統(tǒng)配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客戶具體要求。
具體系統(tǒng)分新設(shè)計系統(tǒng)還是就設(shè)備改造系統(tǒng)。
對舊設(shè)備改造，電氣工程師應該確切知道如下技術(shù)參數(shù)及要求： 1．電機具體參數(shù)，2． 出廠日期，3． 廠商（國產(chǎn)， 進口） 4． 電機的額定電壓，5． 額定電流，6．相數(shù)。 7． 電機的負載特性類型，8． 工作制式。 9． 電機起動方式。 10． 工作環(huán)境。如現(xiàn)場的溫度，11． 防護等級，12． 電磁輻射等級，13．防爆等級。 14． 配電具體參數(shù)。 15． 變頻柜安裝位置到電機位置實際距離。（變頻柜到電機距離是非常重要的參數(shù)） 16． 變頻柜拖動電機的數(shù)量及方式。 17． 變頻柜與舊的電氣系統(tǒng)的切換關(guān)系。一般為Δ-Y啟動與變頻工作互為備用， 切換保護。 18.變頻柜的外圍傳感變送器的選用參數(shù)及采樣地點。 19.變頻控制柜的控制方式，如手動/自動，本地/遠程，控制信號的量程，是否通訊組網(wǎng)。20.強電回路與弱電回路的隔離。采集及控制信號的隔離。 21．工作場合的供電質(zhì)量，如防雷，浪涌，電磁輻射。
對新變頻系統(tǒng)，電氣工程師應該與機械工程師對傳動機械負載特性，深入了解，才能確電機類型，容量。根據(jù)電機機械負載特性，容量，選用變頻器的類型，容量。
目前，機械負載與電機轉(zhuǎn)矩特性有許多種類，常用有三種。
1． 恒轉(zhuǎn)矩負載。如傳送帶，升降機等。 用公式表式為 P="T"*N/975 P-電機的功率 T-電機轉(zhuǎn)矩 N-電機轉(zhuǎn)速 。對恒轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)設(shè)計應注意： （1） 電機應選變頻器專用電機（2） 變頻柜應加裝專用冷卻風扇 （3） 增大電機容量，（4） 降低負載特性 （5） 增大變頻器的容量 （6） 變頻器的容量與電機的容量關(guān)系應根據(jù)品牌，（7） 一般為1.1~1.5電機的容量。
2． 平方轉(zhuǎn)矩負載。如風機， 水泵類 。用公式表式為 T="K1"*N2 ，P=K2*N3 P-電機的功率 T-電機轉(zhuǎn)矩 N-電機轉(zhuǎn)速 。一般，風機，水泵，采用變頻節(jié)能，理論與實際證明節(jié)能為40~50%左右，此類應用占變頻器應用30~40%左右。
對平方轉(zhuǎn)矩負載，系統(tǒng)設(shè)計應注意： （1） 電機通常選異步交流電機。（2）根據(jù)環(huán)境需要， 選電機防護等級和方式。 （3） 大于7.5KW變頻柜,應加裝通風散熱設(shè)施 。（4） 電機， 變頻器容量關(guān)系。
關(guān)系系數(shù) 國外變頻器容量 國產(chǎn)變頻器容量
國外電機 相等相當電機容量 1.3-1.5電機容量
國產(chǎn)電機 1.2電機容量 1.5-2電機容量
3． 恒功率負載。如卷揚機， 機床主軸。 公式：P=T*N/975=CONT。
一般達到特定速度段時，按恒轉(zhuǎn)矩，超過特定速度時，按恒功率運轉(zhuǎn)。 恒功率機械特性較復雜。
對于每個變頻控制柜，設(shè)計是整個系統(tǒng)重點，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于變頻控制柜，
電氣設(shè)計工程師應在如下設(shè)計方面入手。
1. 變頻控制系統(tǒng)的原理圖設(shè)計 2. 電路主路設(shè)計。 3. 電路控制路設(shè)計。包括常規(guī)控制電路，4. PLC控制接口電路，5. 變頻器聯(lián)網(wǎng)等。 6. 變頻控制柜的工藝設(shè)計。包括電氣工藝設(shè)計，7. 柜體板金工藝設(shè)計。
一.原理圖設(shè)計 根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻控制柜的原理圖，根據(jù)實際需要，畫出原理圖。
二.電路主路設(shè)計。按如下順序選擇主回路電器件。
（1） 確定機械負載特性，（2） 功率，（3） 扭矩，（4） 轉(zhuǎn)速
（5） 確定電機特性，（6） 額定電壓，（7） 額定功率，（8） 額定電流，（9）
（10） 根據(jù)以上條件，（11） 和實際客戶的需要，（12） 對下列電器元件取舍（13） TR-變壓器為可選項，根據(jù)電壓等級標準，選配。 FU-熔斷絲，一般要，選擇為2.5-4倍額定變頻器電流。注意熔斷絲選速熔類。 QA-空開，一般要，選擇為1.2倍額定變頻器電流 KM-接觸器，必須要，選擇為額定變頻器電流 LY-防雷浪涌器，最好要，特別雷暴多發(fā)區(qū)，以及交流電源尖峰浪涌多發(fā)場合，保護變頻系統(tǒng)免遭意外破壞。一般配40KVA浪涌器。 DK-電抗器 電抗器的作用是抑制變頻器輸入輸出電流重高次諧波成份帶來的不良影響，而濾波器的作用是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾，即電波噪聲。 有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。一般，多大功率變頻器配多大電抗器，變頻器廠商提供參數(shù)。選擇電抗器的參數(shù)，可由下面公式計算
L=(2%~5%)V/6.18*F*I
V-額定電壓 V
I-額定電流 A
F-最大頻率 HZ
LBI/ LBO 輸入輸出濾波器，一般應根據(jù)頻率進行配置
R-制動電阻 計算較復雜，應在變頻器柜制造商指導下配置。
三.電路控制回路設(shè)計，按電氣工程師知識及變頻器要求設(shè)計。但應注意
（1） 輸入/輸出的弱電信號，（2） 與PLC，（3） 儀表，（4） 傳感變送器，（5） 一定采取信號隔離，（6） 否則，（7） 控制系統(tǒng)信號混亂，（8）系統(tǒng)不（9） 正常。
（10） 與PLC，（11） 常規(guī)控制系統(tǒng)接口，（12） 一定加裝浪涌吸收器。
（13） 控制電源應采用隔離變壓器，（14） 進行電氣隔離。
四.變頻控制柜的工藝設(shè)計。
（1） 電氣工藝設(shè)計
電氣工程師變頻電路設(shè)計出來，下一步就是電氣工藝設(shè)計，包括：
1. 多大功率變頻器，2. 配什么類型電纜，3. 多大的線徑，4. 配多遠。一般可以查表格或計算。
5. 接地配線。
6. 抗干擾布線。是非常重要的。一般強電電纜用帶屏蔽電纜，7. 電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，8. 也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，9. 抗干擾。
10. 進出線的電纜管接頭配置。
五.柜體板金工藝設(shè)計
應根據(jù)以下原則設(shè)計
1． 變頻器的環(huán)境
溫度：變頻器環(huán)境溫度為-10度-50度，一定要考慮通風散熱。
濕度：
震動：
氣體：有無暴炸，腐蝕性氣體
2． 柜體承載重量。
3． 運輸方便性。加裝吊裝掛鉤，4． 搬運安全。
5． 柜體的銘牌，6． 制造商的CI標識。
結(jié)論：一個質(zhì)量較高的變頻控制柜，從設(shè)計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實際要求較高的產(chǎn)品，要求各個環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。
２. 諧波對供電線路的影響
變頻器屬于非線性負荷，它從電網(wǎng)吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，它既是一個諧波源，又是一個諧波接收者。作為諧波源，它對各種電氣設(shè)備，自動裝置、計算機、計量儀器以及通信系統(tǒng)均有不同程度的影響。對于供電線路來說，由于諧波的作用，惡化了電網(wǎng)質(zhì)量指標，降低了電網(wǎng)的可靠性，增加了電網(wǎng)損失，縮短了電氣設(shè)備的壽命。其產(chǎn)生的主要危害有：
(1)增加了電網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能性，從而造成很高的過電流或過電壓而引發(fā)事故的危險性。
(2)增加附加損耗，輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率。
(3)使電氣設(shè)備(旋轉(zhuǎn)電機、電容器、變壓器等)運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命。
(4)使測量和計量儀器、儀表、自動裝置、計算機系統(tǒng)，以及許多用電設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常或者不能正常動作或操作。
(5)干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。
(6)某些情況下，它不僅產(chǎn)生諧波，而且還引起供電電壓波動和閃變，甚至引起三相電壓不平衡，會危及電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，并影響電氣設(shè)備的正常用電和周邊用戶。
要降低諧波的影響程度，可以采取各種措施，但對于變頻器來說，主要是在其回路中加裝交流電抗器。
３.接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)工作原理
電感式接近開關(guān)屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是金屬物體。
電容式接近開關(guān)系列
電容式接近開關(guān)亦屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測物體，并不限于金屬導體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體,在檢測較低介電常數(shù)ε的物體時，可以順時針調(diào)節(jié)多圈電位器（位于開關(guān)后部）來增加感應靈敏度，一般調(diào)節(jié)電位器使電容式的接近開關(guān)在0.7-0.8Sn的位置動作。
霍爾開關(guān)工作原理
原理簡介
當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為
U=K•I•B/d
其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。
由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關(guān)系。
我廠生產(chǎn)的霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應用中的電信號，同時又具備工業(yè)場合實際應用易操作和可靠性的要求。
霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分。
４.PID控制簡介
目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)﹐其傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破?PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現(xiàn)PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)其遠程控制功能。
1、開環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差?？刂葡到y(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統(tǒng)的準確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統(tǒng)響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術(shù)最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。
5、PID控制器的參數(shù)整定
PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作﹔(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。
５.變頻器基本參數(shù)的調(diào)試
變頻器功能參數(shù)很多，一般都有數(shù)十甚至上百個參數(shù)供用戶選擇。實際應用中，沒必要對每一參數(shù)都進行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實際使用情況有很大關(guān)系，且有的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實際進行設(shè)定和調(diào)試。
因各類型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以富士變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。
一 加減速時間
加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。
加速時間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時間設(shè)定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時間可根據(jù)負載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時間，通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。
二 轉(zhuǎn)矩提升
又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為補償因電動機定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍f/V增大的方法。設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn)矩，使電動機加速順利進行。如采用手動補償時，根據(jù)負載特性，尤其是負載的起動特性，通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負載，如選擇不當會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機帶負載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。
三 電子熱過載保護
本功能為保護電動機過熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi)CPU根據(jù)運轉(zhuǎn)電流值和頻率計算出電動機的溫升，從而進行過熱保護。本功能只適用于“一拖一”場合，而在“一拖多”時，則應在各臺電動機上加裝熱繼電器。
電子熱保護設(shè)定值(%)=[電動機額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)]×100%。
四 頻率限制
即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護功能。在應用中按實際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機，由于輸送物料不太多，為減少機械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機運行在一個固定、較低的工作速度上。
五 偏置頻率
有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是當頻率由外部模擬信號(電壓或電流)進行設(shè)定時，可用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號最低時輸出頻率的高低，如圖1。有的變頻器當頻率設(shè)定信號為0%時，偏差值可作用在0～fmax范圍內(nèi)，有的變頻器(如明電舍、三墾)還可對偏置極性進行設(shè)定。如在調(diào)試中當頻率設(shè)定信號為0%時，變頻器輸出頻率不為0Hz，而為xHz，則此時將偏置頻率設(shè)定為負的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。
六 頻率設(shè)定信號增益
此功能僅在用外部模擬信號設(shè)定頻率時才有效。它是用來彌補外部設(shè)定信號電壓與變頻器內(nèi)電壓(+10v)的不一致問題；同時方便模擬設(shè)定信號電壓的選擇，設(shè)定時，當模擬輸入信號為最大時(如10v、5v或20mA)，求出可輸出f/V圖形的頻率百分數(shù)并以此為參數(shù)進行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號為0～5v時，若變頻器輸出頻率為0～50Hz，則將增益信號設(shè)定為200%即可。
七 轉(zhuǎn)矩限制
可分為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩限制和制動轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值，經(jīng)CPU進行轉(zhuǎn)矩計算，其可對加減速和恒速運行時的沖擊負載恢復特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功能可實現(xiàn)自動加速和減速控制。假設(shè)加減速時間小于負載慣量時間時，也能保證電動機按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動加速和減速。
驅(qū)動轉(zhuǎn)矩功能提供了強大的起動轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)矩功能將控制電動機轉(zhuǎn)差，而將電動機轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當負載轉(zhuǎn)矩突然增大時，甚至在加速時間設(shè)定過短時，也不會引起變頻器跳閘。在加速時間設(shè)定過短時，電動機轉(zhuǎn)矩也不會超過最大設(shè)定值。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大對起動有利，以設(shè)置為80～100%較妥。
制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動力越大，適合急加減速的場合，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過大會出現(xiàn)過壓報警現(xiàn)象。如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%，可使加到主電容器的再生總量接近于0，從而使電動機在減速時，不使用制動電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會跳閘。但在有的負載上，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時，減速時會出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成變頻器反復起動，電流大幅度波動，嚴重時會使變頻器跳閘，應引起注意。
八 加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和S三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲線適用于變轉(zhuǎn)矩負載，如風機等；S曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負載，其加減速變化較為緩慢。設(shè)定時可根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩特性，選擇相應曲線，但也有例外，筆者在調(diào)試一臺鍋爐引風機的變頻器時，先將加減速曲線選擇非線性曲線，一起動運轉(zhuǎn)變頻器就跳閘，調(diào)整改變許多參數(shù)無效果，后改為S曲線后就正常了。究其原因是：起動前引風機由于煙道煙氣流動而自行轉(zhuǎn)動，且反轉(zhuǎn)而成為負向負載，這樣選取了S曲線，使剛起動時的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生，當然這是針對沒有起動直流制動功能的變頻器所采用的方法。
九 轉(zhuǎn)矩矢量控制
矢量控制是基于理論上認為：異步電動機與直流電動機具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理。矢量控制方式就是將定子電流分解成規(guī)定的磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進行控制，同時將兩者合成后的定子電流輸出給電動機。因此，從原理上可得到與直流電動機相同的控制性能。采用轉(zhuǎn)矩矢量控制功能，電動機在各種運行條件下都能輸出最大轉(zhuǎn)矩，尤其是電動機在低速運行區(qū)域。
現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無反饋矢量控制，由于變頻器能根據(jù)負載電流大小和相位進行轉(zhuǎn)差補償，使電動機具有很硬的力學特性，對于多數(shù)場合已能滿足要求，不需在變頻器的外部設(shè)置速度反饋電路。這一功能的設(shè)定，可根據(jù)實際情況在有效和無效中選擇一項即可。
與之有關(guān)的功能是轉(zhuǎn)差補償控制，其作用是為補償由負載波動而引起的速度偏差，可加上對應于負載電流的轉(zhuǎn)差頻率。這一功能主要用于定位控制。
十 節(jié)能控制
風機、水泵都屬于減轉(zhuǎn)矩負載，即隨著轉(zhuǎn)速的下降，負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例減小，而具有節(jié)能控制功能的變頻器設(shè)計有專用V/f模式，這種模式可改善電動機和變頻器的效率，其可根據(jù)負載電流自動降低變頻器輸出電壓，從而達到節(jié)能目的，可根據(jù)具體情況設(shè)置為有效或無效。
要說明的是，九、十這兩個參數(shù)是很先進的，但有一些用戶在設(shè)備改造中，根本無法啟用這兩個參數(shù)，即啟用后變頻器跳閘頻繁，停用后一切正常。究其原因有：(1)原用電動機參數(shù)與變頻器要求配用的電動機參數(shù)相差太大。(2)對設(shè)定參數(shù)功能了解不夠，如節(jié)能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控制方式中。(3)啟用了矢量控制方式，但沒有進行電動機參數(shù)的手動設(shè)定和自動讀取工作，或讀取方法不當
