第七章功能应用.docx
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第七章功能应用
第七章功能应用
HIVERT通用高压变频器有本地控制、远程控制、上位控制三种控制方式，在给定方式上有本地给定、模拟给定、开关给定和上位给定四种方式。
控制方式、给定方式可以相互组合，使得HIVERT变频器的操作方便而灵活。
7.1本地控制
本地控制就是在变频器本体上进行操作，包括柜门按钮操作和触摸键盘操作。
给定方式
给定频率
本地启动
本地停机
远程电平正启
/脉冲启动
远程电平反停
/脉冲停机
上位启动
上位停机
本地给定
±
∨
∨
×/×
×/×
×
×
模拟给定
+
∨
∨
×/×
×/×
×
×
开关给定
+
∨
∨
×/×
×/×
×
×
上位给定
±
∨
∨
×/×
×/×
×
×
单元柜前柜门上，在监视器下方从左到右分别是系统复位和高压分断按钮，高压分断级别最高，任何时候都起作用。
●高压分断：
用于分断变频器高压电源，是具有带自锁功能的按钮。
当变频器或现场发生紧急状态，需要切断变频器高压电源的时候，用单手手背拍下高压分断按钮，分断高压电源。
此按钮自锁后，顺时针转45℃后自锁失效。
高压分断按钮拍下后，故障显示和记录为外部故障，并使合闸允许断开，分闸闭合。
注意！
●在变频器检修或维护期间，必须拍下此按钮，以防高压电源误操作。
●当系统配有自动旁路柜，且自动旁路允许状态下，拍下此按钮将使电机投入到工频电网运行。
●系统复位：
复位监视器、清除系统故障锁存。
在变频器无重故障状态下，仅复位监视器，不会对系统产生其他影响，如在运行状态下复位不会造成停机。
在监视器黑屏状态下，可以按系统复位使监视器恢复工作。
当变频器发生重故障时，系统进入故障锁存状态，分闸信号闭合，通过高压开关柜或自动旁路柜分断高压电源；同时合闸允许信号断开，使合闸操作无效；这时必须在排除故障后通过系统复位按钮解除故障锁存，复位控制系统（包括控制器、监视器），使变频器恢复到正常状态。
通过触摸键盘可以进行参数设置、功能设置、故障查询及本地控制和本地给定，启动和停机。
●启动（
键）：
控制方式选择本地控制时有效。
●停机（
键）：
本地停机在任何控制方式下均有效。
注意！
●远程控制时采用本地停机无效
本地给定只有在给定方式为本地给定时有效，可以调节给定频率或给定参量：
●给定频率：
开环运行时为给定频率，在系统状态屏状态下，通过
键和
键增减频率。
在反转允许状态下，频率值可以为负，将使变频器反转。
给定频率值还受最高频率限制，当给定频率增加到最高频率后，按
键也无法再使给定频率增加。
●给定参量：
闭环运行时为给定参量，即被控参量的期望值，在主页面状态下通过
键和
键增减给定参量。
给定参量的范围为0～100%，分辨率0.01%。
7.2远程操作
I/O接口板可以接收来自现场或上位系统的开关量和模拟量等远程操作信号，用以实现对变频器的控制和调速。
给定方式
给定频率
本地启动
本地停机
远程电平正启
/脉冲启动
远程电平反停
/脉冲停机
上位启动
上位停机
本地给定
±
×
×
∨/∨
×/∨
×
×
模拟给定
+
×
×
∨/∨
∨/∨
×
×
开关给定
+
×
×
∨/∨
∨/∨
×
×
上位给定
±
×
×
∨/∨
×/∨
×
×
远程控制即由远方来的开关量控制变频器的启动、停机、复位等控制：
●启动/停机：
选择远程控制时有效，由XT1的9、10端子接入，电平信号，闭合时启动运行，断开时停机，由功能项停机方式选择自由停机或减速停机。
可以选择任意给定方式，正转运行；在反转允许、开环运行方式下采用本地给定或上位给定，将频率设定为负时，电机反转运行。
●复位：
由XT1的25、26端子接入，脉冲信号。
其功能同柜门上的系统复位按钮。
●紧急停机：
由XT1的13、14端子接入，电平信号，断开时变频器立即封锁输出，电机自由停机。
一般情况下，将这两个端子短接。
任何控制方式下均有效。
●模拟给定：
反转启动／停机：
远程控制、模拟给定、开环运行时有效。
由XT1的11、12端子接入，电平信号，闭合时启动反转，断开时停机。
●高压分断：
由XT1的27、28或29、39两对点接入，闭合有效，脉冲信号，其功能同柜门上的高压分断按钮，用于现场紧急情况的处理，任何控制方式下均有效。
该点闭合后，变频器立即封锁输出并分断高压进线电源，电机自由停机。
高压分断作为故障处理，故障记录为外部故障。
远程给定有开关给定和模拟给定两种方式：
●开关给定：
开环运行、开关给定时有效。
共设置有5个开关量，对应5个频率值。
当某一开关闭合时，变频器自动将给定频率设置为这5个值中相对应的频率值。
当无开关闭合时，给定频率将自动设置为最低频率，当有两个或以上开关闭合时，给定频率将设置为高档位对应的频率值。
●模拟给定：
通过4～20mA模拟信号的方式给定。
选择电流信号或电压信号所对应的接线端子不同。
开环运行时，4-20mA对应0-最高频率。
闭环运行时，4～20mA对应给定参量的0～100%。
通过调整参数电压最小给定和电压最大给定可以调节对应关系，调节精度1.5%。
注意！
●开关给定的最大值不要超过最高频率。
7.3上位控制
上位机通过通讯方式操作变频器称为上位操作，包括上位控制和上位给定。
变频器与上位机通过通讯电缆连接，对HIVERT通用高压变频器进行监控，变频器标配RS485接口，标准MODBUSRTU通讯规约，一台上位机最多可连接32台变频器。
给定方式
给定频率
本地启动
本地停机
远程电平正启
/脉冲启动
远程电平反停
/脉冲停机
上位启动
上位停机
本地给定
±
×
×
×/×
×/×
∨
∨
模拟给定
+
×
×
×/×
×/×
∨
∨
开关给定
+
×
×
×/×
×/×
∨
∨
上位给定
±
×
×
×/×
×/×
∨
∨
上位控制方式下启动信号只能来自上位控制系统，停机信号任何控制方式下均有效。
注意！
●远程控制方式下上位控制停机无效
上位给定信号只能来自上位控制系统。
开环运行时为给定频率，当给定频率为负值时，电机反转。
闭环运行时为给定参量。
上位控制和上位给定的具体实现方法参见附录D《MODBUS通讯规约》。
7.4同步投切
同步投切功能实现电网工频运行与变频器调频运行之间的相互切换，即频工投切和工频投切。
在同步投切允许状态下，变频器接收到投切激活信号后，将自动加速到电网频率，控制系统可以通过对锁相成功信号的判断进行投切操作。
需要有同步投切柜、电抗器柜、同步切换采样板硬件配合。
监视器参数设置：
控制方式设为远程控制、停机方式设为自由停机、远程启停方式设为脉冲（脉冲宽度300-500ms）有效、反转设为禁止，变频器无故障。
图7.1变频到工频切换原理图
图7.2频工投切流程图
图7.3工频投切流程图
注意！
●必须保证电机在工频和变频两种运行方式下的转向一致，即此功能不支持反转。
●变频器主回路的相序与电网的一致，否则引起大电流，
●输出电阻检测板高压侧接到变频器的出线室，相序对应
●低压控制回路线缆分为开关信号和检测信号，为防止意外干扰，切换柜电网电压检测点至同步切换采样板R、S、T的接线必须要使用屏蔽电缆，
7.5转速（飞车）启动
转速（飞车）启动即在电机旋转状态下启动。
当启动方式设为转速启动时，在启动前，变频器一直检测电机的转速，一旦接到启动命令，变频器立即输出该转速下对应的频率，并在此频率基础上加减速,到达给定频率运行。
转速（飞车）启动主要用于停电再启动或电机从工频定速运行转换到变频调速运行。
停电再启动情况下，设置为自由停机的停机方式，此功能才能生效。
工频切换到变频运行时，为了缩短切换时间，仍需配置自动旁路柜。
图7.4为工频切换到变频运行的时序图。
图7.4转速跟踪时序图
注意！
●必须保证电机在工频和变频两种运行方式下的转向一致，即此功能不支持反转。
7.6转矩提升
工频状态下，电机阻抗压降很小。
变频运行时，随着频率的降低，电机阻抗的压降比例增大，从而使V与E的相对差值增大。
因此，采用V/f=常数调节时，随着频率的下降，电机磁通减小，电机最大力矩减小，当频率降到很低时，这个问题变得非常突出。
对于恒转矩负载，可能出现启动困难，因此需要适当提升低频运行时的输出电压。
图7.5转矩提升与输出电压的关系
注意！
●低速时，电机阻抗压降比例升高，电机处于弱磁状态，启动转矩降低，对于大转矩负载（如压缩机、渣浆泵、皮带机等），将出现启动困难，需要适当提高启动电压。
转矩提升每提高一个百分点，0转速时的输出电压相应提高额定电压的1%。
注意，转矩提升设置过大可能导致启动时变频器过流。
转矩提升一般不要超过2%。
7.7瞬时停电功能
瞬时停电功能主要用于变频器供电出现瞬时跌落或断电的情况下，能保证给定频率带载正常运行，时间最大不超过1000ms。
现场实际运行中，由于电网质量不佳或其它工况，会出现供电瞬时跌落或断电的情况，变频器采用双向控制逆变技术，在检测到电网无电供应时，逆变充电，以保证变频器在100ms甚至1000ms的时间内，正常运行，满足可靠性要求更高的工况。
功能参数中瞬时停电时间用户可以根据实际需要，选择100ms或是1000ms。
同时参数设置：
高压失电速断为禁止，启动方式为转速（飞车）启动，此功能有效。
7.8闭环运行
在闭环运行模式下，用户可以设定并调节被控量（比如压力、温度等）的期望值，变频器将根据被控量的实际值，自动调节变频器的输出频率，控制电机的转速，使被控量的实际值自动逼近期望值。
自动调节时进行PID调节，D取0时，称为PI调节。
PI计算公式如下：
Mn（输出）=MPn（比例项）+MIn（积分项）+0（微分项）
其中：
MPn=kC*（SPn–PVn）
MIn=kC*TS/TI*（SPn–PVn）+MX
式中：
Mn:
第n采样时刻的计算输出值，
MPn:
第n采样时刻的比例项值，
MIn:
第n采样时刻的积分项值，
MX:
第n-1采样时刻的积分项（积分项前值），是所有积分项前值之和。
每次计算出MIn后，都要用它去更新MX。
SPn:
第n采样时刻的被控量给定值。
PVn:
第n采样时刻的过程变量，即被控量的实际值。
kC比例系数：
决定输出对偏差（即被控量给定值与期望值之差（SPn–PVn））的灵敏度。
该系数绝对值加大，可以加快调节速度，但如果过大，系统容易因超调而震荡。
比例系数可为正、负或0。
在积分系数为正的情况下，比例系数为正时，变频器作正向调节。
即：
如果给定值大于反馈值，则增加运行频率，如果给定值小于反馈值，则减小运行频率。
比例系数为负时，变频器作反向的调节。
即：
如果给定值大于反馈值，则减小运行频率，如果给定值小于反馈值，则增加运行频率。
在不需要比例调节时，应将比例系数置为零值。
比例系数等于零时，将默认比例系数为1进行计算。
TS采样时间：
PI调节器的计算周期，单位为秒。
必须为正数，不能为负数或0。
该值在这里无需设置。
TI积分时间：
PI调节器的积分时间常数，单位为秒。
可为正值、负值，但不能为0，一般情况下设定为正数值。
该系数绝对值加大，调节器响应速度变慢。
在不需要积分调节时，应将积分系数置为无穷大。
对于比例系数为0的积分控制来说，如果积分时间为正，则变频器作正向调节；如果为负值，则变频器作负向调节。
图7.6闭环运行流程图
调节过程中，若变频器反应速度慢，则需适当增加比例系数或减小积分时间常数；若被控参量出现超调、波动范围大，则需适当减小比例系数或增加积分时间常数。
给定参量是以百分比表示的，范围为0到100%，分辨率0.01%。
闭环运行的PI系数可以在线调节，并且只有在实际负载下才能调节。
注意！
●在运行前，一定要清楚变送器的量程，以及给定参量期望值的实际值与百分比之间的对应关系，避免超量程操作，引起设备损坏！
●闭环运行模式下，开关给定无效，反转无效。
7.9点动对接
当系统初装时，需要电机与轴进行对接。
由于电机负载较大，人工不易操作。
此时，可采用点动对接功能。
变频器启动方式设为：
定位启动。
点动
键则电机以最低频率的速度正向转动，按键松开停止转动。
点动
键则电机以最低频率的速度反向转。
7.10高压失电速断与自启动
●高压失电速断设置为允许，系统待机或运行发生高压失电时，变频器报高压失电重故障。
图7.7高压失电速断允许的时序图
●高压失电速断设置为禁止，系统运行状态下发生高压失电时，
当高压失电时间大于失电屏蔽延时时间，报高压失电重故障。
图7.9高压失电大于失电屏蔽延时
当高压失电时间小于失电屏蔽延时时间，变频器显示高压不就绪；失电屏蔽延时时间内再次上电，当高压失电自启动设置为禁止的情况下，变频器显示系统待机；
图7.10高压失电时序图4
当高压失电时间小于失电屏蔽延时时间，高压失电自启动设置为允许的情况下，变频器先系统待机，再自启动显示正常运行。
图7.11高压失电时序图
ti——表示功能项设置的“瞬时停电时间”
td——表示参数项设置的“失电屏蔽延时”
7.10系统旁路功能（推荐选用）
当变频器发生故障，不能保证电机正常运行时，而现场工况不允许停机发生，可选旁路柜实现旁路功能，将电机投入到工频电网运行。
旁路柜分为手动和自动两种。
当系统可以短暂停机时，采用手动旁路柜，通过操作人员进行切换；当系统要求系统不允许停机时，则必须采用自动旁路柜，投切过程自动实现。
电机工频运行后，可以将变频器从高压电源中隔离出来，便于变频器的维护和修理。
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