為适應大多數工業應用對變頻器進行設置，隻需要最基本的設置來操作電機。了解這5個變頻器參數變化，優化變頻器設置，就可以适應大多數電機驅動應用。

學習目标

• 設置五個參數可以解決大多數變頻器的應用問題。
• 變頻器控制方法、電機FLA、加速度和減速時間。
• 速度和運行命令以及故障複位。

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變頻器是使用快速作用的開關或絕緣栅雙極型晶體管（IGBT）的電子設備，将三相輸入功率轉換為可變頻率和電壓輸出，用于電機速度控制。變頻器設置這五個參數占大多數應用。

通過變頻器，電動機可以用于運行廣泛的應用，實現跨線操作或機械手段無法實現的控制。通過變頻器控制的電機，用戶可以通過匹配電機速度來維持準确的系統需求，優化系統效率。大多數變頻器應用提高了系統效率，通常在不到一年的時間内節約能源回報。

與所有的電子産品一樣，變頻器功能上有了很大的進步，提供了更多的系統控制，有助于減少外部設備和可編程邏輯控制器（PLC）。變頻器的設計和工程是為了使複雜的事情變得簡單，大多數應用隻需要最基本的設置來操作電機。

在大多數情況下，變頻器的默認設置足以滿足應用需要，不需要任何調整。通常情況下，為一個應用調整的設置不超過10個。下面詳細列出了安裝變頻器的人員設置五大參數，來解釋這些設置是什麼以及為什麼需要它們。

控制方法對變頻器設置的影響

1 變頻器的控制方法

安裝變頻器的人員通常第一個設置是控制方法。控制方法決定了變頻器調節電機速度的能力。這些控制能力可分為三組：

• 伏-每赫茲電壓控制
• 自感應矢量控制
• 閉環矢量控制

伏-每赫茲（V/f）控制是最常用的電機控制方法。它是三種拓撲結構中最基本的一種。

V/f控制将變頻器的輸出固定在預定的電壓和頻率曲線上，當變頻器的速度指令被調整時，電機就會跟随。這些V/f模式可以被調整提供高的啟動扭矩，或減少優化不需要恒定電壓與頻率關系的可變扭矩負載的效率。

自感應矢量控制是一種控制方法，可以對電機的速度進行更精細的控制。變頻器可以使用各種不同的、複雜的控制方案實現這種控制。從本質上講，複雜的算法被用來監測、解釋和響應電流反饋，提供精确的電機控制。查看這種控制方法的最簡單方法是将其視為不需要編碼器的精确電機控制。

閉環矢量控制是目前最先進的電機控制方法。閉環矢量控制使用電機編碼器來提供精确的速度反饋，消除變頻器控制中因響應電流反饋而産生的任何誤差。添加編碼器可以告訴VFD電機正在做什麼，以及它是如何對負載做出反應的。

為什麼要調整控制方式？

調整控制方法是為了滿足電機驅動應用的需要。有些應用很簡單，隻需要在一個近似的速度下運行，而其他應用則需要精确和動态的電機控制。每種控制方案都能實現應用需求，限制是為了使系統啟動和運行而進行的設置。

V/f控制通常用于不需要精确速度控制的系統，如風扇或泵。在最基本的V/f控制方法中，電機被允許從指令速度中漂移。速度的輕微變化對整個系統的性能影響不大，因為其他驅動程序會調整速度以維持系統需求。

例如，如果一個風扇被要求半速運行而不能維持需求，那麼大多數系統配置，通過VFD的PI回路或外部設備，将提高速度指令，提供滿足需求的電機速度。V/f控制是最常用的控制方法，因為它幾乎不需要設置就能實現。

大多數變頻器制造商，通過多年的應用經驗，已經為大多數泵和風扇應用配置了他們的默認設置。這些默認值提供了最佳的節能效果，幾乎不需要設置。甚至可變扭矩的應用，如壓縮機，也可以利用V/f控制易于設置的優勢。

自感應矢量控制方法改善了過程控制減少了維護。例如，自感應矢量控制可将電機速度調節到電機額定速度的1/200以内，提供動态速度控制，在低速時提供高啟動扭矩，并且無需外部設備就可以可限制電流和扭矩。為了提供這些先進的電機控制能力，變頻器需要電機特性信息，如電機空載電流、電阻和電感。

為了獲得這些關鍵信息，變頻器将通過一個簡單的電機調整運行，要求通過鍵盤輸入基本的電機銘牌數據，如額定電流、電壓和速度。從這種控制中應用最多包括攪拌機、洗衣機、沖床和沖壓機等。

閉環矢量控制增加了速度反饋信号，最大限度地提高過程控制和減少維護。閉環矢量控制可以實現精确的速度控制，低至一個轉速，零速時的高啟動扭矩，零速控制，以及扭矩調節。這些功能用于那些偏差不能超過幾個轉速的應用，否則産品輸出将不符合其設計規格。

例如，許多擠出機使用編碼器反饋，将電機速度保持在精确的要求，确保産品符合規格。編碼器反饋還能确保精确的扭矩監測，使變頻器對可能堵塞或損壞機器的高扭矩情況作出反應。在自感應矢量控制中提出的相同的電機調整要求，在閉環矢量控制中也需要，優化電機控制，減少編碼器反饋所需的補償。

VFD越是了解電機的特性，它就越能更好地運行電機。無論是否有電機反饋，都是如此。擠出機、高速主軸和恒定張力開卷機等應用可以利用閉環矢量控制的優勢。

變頻器的電機額定電流設置

2. 什麼是電機額定電流設置？

由于大多數變頻器的控制方法設置已經默認為最常見的應用，變頻器安裝人員真正的第一個設置是電機額定電流設置。電機的設計是允許在額定功率和額定電壓下運行，在銘牌上的額定電流下連續運行。用電機的額定電流對變頻器進行設置，為正在運行的電機配置變頻器的電子熱過載。

為什麼要設置電機額定電流設置？

盡管變頻器是天然的軟啟動器，但電機在短暫的時間内會超過額定電流，如在啟動、沖擊加載、快速減速或過度的應用循環中。長時間的高電流會導緻電機發熱過大，會導緻使用壽命降低和過早失效。負載或聯軸器的機械損壞，也可能出現鎖定轉子的情況。随着時間的推移，負載的磨損也會導緻電流的增加，可能超過電機的額定電流。

為了避免電機故障，變頻器的電機額定電流設置為電機的銘牌額定電流。在變頻器内實施電子熱過載，可以對電機過載進行保護。使用變頻器的電子熱過載允許用戶不用機械式電機過載，從而減少了成本、潛在的故障點以及與維護過載觸點的完整性有關的任何維護要求。

變頻器的電子過載保護功能根據輸出電流、輸出頻率、電機熱特性和時間來估計電機過載水平。當變頻器檢測到電機過載時，就會觸發故障，變頻器輸出關閉，保護電機免受熱故障。

這些過載曲線可以根據電機的能力來設置。許多泵風扇電機是為可變扭矩負載設計的，這意味着它們不是為降低速度時的額定電流設計的。

提供降低的連續過載是為了減少維護，确保電機運行壽命最大化。變頻器有預先配置的過載，考慮到許多不同的電機類型，包括40:1速度範圍的可變扭矩負載，100:1速度範圍的恒定扭矩負載和非常規的電機，如永磁電機（見圖1）。

加速和減速時間

3. 什麼是電機驅動系統的加速和減速時間？

變頻器是天然的軟啟動器。它們在改變速度時可以減少浪湧電流。為了實現這一目标，變頻器根據設置的加速和減速時間來啟動和停止電機。這些時間或斜率定義了驅動器從零速度到最大頻率所需的時間。可以有固定的速率或多套速率，根據操作條件或通過發送到變頻器的命令進行調整（見圖2）。

為什麼要設置加速/減速時間？

使用适當的加速和減速時間将大大減少啟動時的浪湧電流和改變速度時的電流激增。這使電機發熱更少和動力系統的壽命增加（更少的動态高扭矩變化）。變頻器還将這些電流與線路隔離。因此，沒有大的浪湧需要由變壓器提供，這可能會導緻不必要的加熱或影響供應電壓，從而可能影響變頻器的性能或系統中的其他負載。

變頻器被默認為預期應用的最常用的加速和減速時間。風機/水泵驅動器将有較長的斜坡時間，而通用工業變頻器将有較短的斜坡時間。這有助于簡化安裝過程，并非所有的默認值都适用于每一種應用。需要調整這些斜坡時間，保持電流在變頻器和電機的限制範圍内。

根據負載的慣性，啟動/停止負載的速度有可能比變頻器和電機的電流能力所允許的要快。加速/減速過快會導緻更高的電流，可能會給變頻器和電機帶來負擔，導緻過載或過流故障。設定正确的加速和減速時間可以确保系統的正常性能，同時确保無故障運行。

加速/減速曲線的關鍵點發生在每個斜坡的開始和停止處。這是需要最大扭矩或電流來實現所需電機運動的地方。因此，在整個斜坡時間需要保持較低的情況下，可以對這些點進行調整減少總的斜坡時間。這些點被稱為抽動或S曲線計時調整。這些設置延長了加速或減速坡道的高應力點的時間，減少對整個啟動/停止時間的影響（見圖3）。

電機控制需要速度和運行命令

4. 什麼是速度和運行命令？

變頻器在運行的每一刻都需要兩樣東西：運行命令和速度參考。運行命令告訴驅動器它應該運行電機，而速度參考告訴變頻器應該運行什麼頻率。這兩個輸入都是提供電機控制所必需的。否則，電機将處于空轉狀态。設置或不設置是變頻器安裝人員最常見的技術支持故障排除之一。

為什麼我需要設置速度和運行指令？

設置變頻器的速度和運行指令更多的是關于如何選擇電機的運行，而不是關于他們是否希望電機運行。大多數制造商默認他們的變頻器是由數字和模拟輸入操作的。觸點和繼電器被送入變頻器，以制定變頻器的運行指令。然後，模拟輸入被用來提供速度參考。這些模拟量可以是0-10 V dc、 /-10 V dc、0-20 mA或4-20 mA信号。每種參考源都有自己的好處。電壓信号産生簡單，容易理解，電流信号傳播距離較長，不容易受到附近電氣噪聲的影響。其他控制途徑是通過直接的鍵盤控制或通過網絡通信完成的。

每一個參考都為變頻器提供了電機運行所需的準确速度。電機速度控制基準越精确，變頻器在滿足系統需求方面就越精确。準确地滿足系統需求意味可以實現更高的節能效益。任何命令接口的目标都是實現系統所需的控制，使效率、質量和安全最大化。

故障複位

5. 什麼是變頻器的故障複位？

變頻器的外部有許多條件，可能導緻工作條件超出其規格。為了保持産品的使用壽命和防止故障，加入觸發故障保護自己。可能導緻變頻器故障條件的例子包括激進啟動時間、激進停止時間、失去電源和鎖定轉子條件。

為什麼在配置變頻器時要設置故障複位？

許多變頻器具有自動故障複位功能。該功能允許檢測到其設置範圍之外的條件，觸發故障，保護自身、電機和機械系統的其他部分。故障複位功能允許用戶檢測事件，如果被消除，則複位到正常運行。自動複位的目的是為了克服故障，保持連續運行。停機要花錢，自動複位功能允許系統在經認證的工作人員檢查之前，對那些被認為沒有必要停止生産的事件保持運行。

這方面的一個例子是由雷雨引起的電壓尖峰。這些都是很少發生的情況，不應該需要進一步分析。在這種情況下，硬盤會自行停止運行，保護自己。自動複位功能允許在沒有用戶幹預的情況下啟動備份，節省時間和金錢。

一定要設置5個變頻器參數

有很多方法可以實現變頻器技術，使電機控制需求自動化。變頻器的設置可能很複雜，但大多數應用隻需要很少的設置就能啟動和運行。此外，已經簡化了安裝過程。一種方法是通過應用程序的啟動程序或向導。

這些程序引導安裝人員通過使用問答菜單對他們的變頻器進行設置，确保應用被設置為所需的操作。變頻器的設計是為了便于使用，并通過優化效率、質量和安全，使其投資回報率最大化。

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