變頻器在調速節能及提高生產工藝方面的優勢介紹
過載試驗可按負載可能出現的過載情況及持續時間進行試驗,觀察拖動系統能否繼續工作。
調整完后,變頻器正式負載運行,一般應觀察兩小時以上,保證可靠工作。
以上這些是變頻器調試的最基本的步驟。在變頻器調試過程中,還可能遇到各種各樣的情況。如變頻器的干擾和抗干擾,功率因數的補償,閉環的運行等,都要通過具體的實踐來逐步掌握。
4.2.3 閉環運行
這里再談談閉環運行。它是變頻器的最主要的一個功能。許多場合只有通過閉環運行才能體現出自動控制的優點。
(1)閉環系統的原理
閉環運行就是選取拖動系統的某一個物理量(如溫度、壓力、張力、液位等),在某一點(該點對整個系統的運行應具有關鍵作用或帶有普遍性)用相應的傳感器或變送器(如熱電偶、遠傳式壓力表、溫度變送器、壓力變送器、張力傳感器等)檢測后送到pid調節儀上,與系統的期望值(可在pid上設定)進行比例、積分、微分的運算處理,然后送到變頻器的頻率輸入端子,來調節變頻器的頻率,進而調節電機的轉速,使整個拖動系統處于自動調節、穩定運行的狀態。
系統的檢測值稱為反饋信號,期望值稱為給定信號,或目標信號,系統的調節過程就是這兩個信號反復地比較、運算,使其盡量接近的過程。這里以恒壓供水為例介紹一下。如下圖13所示。
圖中水泵電機由變頻器vvvf供電。sp是壓力傳感器,檢測管道上的壓力,也可以用壓力變送器,遠傳式壓力表等,由變頻器供給其電源+24v或+5v。它檢測到管道壓力后變換成4—20ma電流或0—5v的電壓信號反送給變頻器。
將變頻器設定為pid有效后,變頻器有兩個模擬信號輸入端子:
目標信號輸入端。即給定端vrf。是一個與壓力的控制目標相對應的值。有變頻器上的電位器進行設定。也可以由鍵盤直接給定。當采用專用的pid控制儀時,由專用的sv設定窗口設定。它除了和所要求的壓力的控制目標有關外,還與壓力變送器sp的量程有關,設定時要與相關的量程相當。
反饋信號輸入端。即輔助給定端vpf。它接受從壓力傳感器sp反饋回來的信號。
(2)控制的過程
設:xt為目標信號,其大小與所要求的管道壓力相對應。xf為壓力變送器的反饋信號。則變頻器輸出頻率fx的大小有合成信號(xt—xf)決定。
如管道壓力p超過了目標值,則xf》xt→(xt—xf)《0→變頻器的輸出頻率fx↓→電動機轉速nx↓→管道壓力p↓→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
反之,如管道壓力p低于目標值,則xf《xt→(xt—xf)》0→變頻器的輸出頻率fx↑→電動機轉速nx↑→管道壓力p↑→直至與所要求的目標壓力相符(xt≈xf)為止。
上述過程存在著一個矛盾:一方面,我們要求管道的實際壓力(其大小與xf成正比)應無限接近于目標壓力(其大小與xt成正比),就是說,要求(xt—xf)→0;另一方面,變頻器的輸出頻率fx又是由xt和xf相減的結果來決定的,可以想象,如果把(xt—xf)直接作為給定信號xg的話,系統將是無法工作的。
如何解決上述問題,這就引出了pid的用法。
(1)比例(p)環節解決上述問題的方法是:將(xt—xf)進行放大后再作為頻率給定信號,即:
xg=kp(xt-xf)
式中kp——比例增益(即放大倍數)。
上述關系如14圖所示。由于xg是(xt--xf)成比例地放大的結果,故稱此環節為比例環節。顯然,kp越大,則:
(xt-xf)=xg/kp
越小,xf越接近于xt。這里,xf只能是無限接近于xt,卻不能等于xt。就是說,xf和xt之間總會有一個差值,通常稱為靜差,用ε表示,靜差值應該越小越好。
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