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一．ABB?ACS400變頻器的原理

通用普通U/F控制的原理
異步電動機的同步轉速，即旋轉磁場的轉速為
????n1=60f/p
????式中?n1—同步轉速（r/min）
????f—電源頻率（Hz）
????p—磁極對數
????而異步電動機的軸轉速為n=60f＊（1-s）/p
????式中?s—異步電動機的轉差率，s=（?n1-n）/?n1.

????可以看出，改變異步電動機的供電頻率，可以改變其同步轉速，實現調速運行。

????對異步電動機進行調速控制時，希望電動機的主磁通保持額定值不變，磁通太弱，鐵心利用不充分，在同樣的轉子電流下，電磁轉矩小，電動機的負載能力下降；磁通太強，則處于過勵磁狀態，勵磁電流過大，已有擾動，調速將非線性化。為此應保證電動機調速過程中氣隙磁通保持不變。
????三相異步電動機定子每相電動勢的有效值為
????E1=4.44f1N1?m
????式中?E1—定子每相由氣隙磁通感應的電動勢值
????f1—定子頻率（Hz）
????N1—定子相繞組匝數
?????m—每極磁通量（Wb）

????由上式可見，?m的值由E1和f1共同決定的，對E1和f1進行適當的控制，就可以使氣隙磁通?m保持額定值不變。有兩種情況：

1.?基頻以下的恒磁通變頻調速

????這是考慮從基頻（電動機額定頻率）向下調速的情況。為了保持電動機的氣隙主磁通不變，這就要求降低供電頻率的同時降低感應電動勢，保持E1/f1=常數，即保持電動勢與頻率之比為常數進行控制，這種控制又稱為恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩調速方式一。但是，E1難于直接檢測和直接控制。當E1和f1的值較高時，定子的漏阻抗壓降相對比較小，如忽略不計，則可以近似的保持定子相電壓U1和頻率f1的比值為常數，即認為U1=E1，保持U1/f1=常數即可。但當頻率較低時，U1和E1都變小，定子漏阻抗壓降（主要是定子電阻壓降）不能再忽略。這種情況下，可以人為地提高定子電壓以補償定子電阻壓降的影響，上氣隙磁通基本保持不變。如圖1所示，其中1為U1/f1=C時的電壓、頻率關系，2為有電壓補償時（近似的E1/f1=C）的電壓、頻率關系。這就是恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制。

2.?基頻以上的弱磁變頻調速

????這是考慮從基頻開始向上調速的情況。頻率由額定值逐漸增大，但電壓U1受額定電壓的限制不能再升高，只能保持額定值不變，必然會使主磁通隨著f1的上升而減小，相當于直流電動機弱磁調速的情況，屬于近似的恒功率調速方式。見圖1。

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????由上面的討論可知，異步電動機的變頻調速必須按照一定的規律同時改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻裝置獲得電壓頻率均可調節的供電電源，實現所謂的VVVF（Variable?Voltage?Variable?Frequency）調速控制。這就是變頻器通用普通U/F控制的原理。

二．?ABB?ACS400變頻器在造粒配電室的應用

????三聚PM501電機采用ABB?ACS400變頻器進行控制。要求開、停電動機時由現場操作柱發出起/停信號，此信號通過儀表的中間繼電器后，由中間繼電器的常開接點輸入到變頻器，然后由變頻器的輸出來控制電動機的起/停。根據實際要求，電機的速度給定模仿電動電位器控制，而不是采用一般的4-20mA模擬信號輸入方式，因此ACS400采用電動電位器控制方式，由兩個數字量開關的開合來模擬電動電位器控制。

（1）變頻器硬件接線

????變頻器運行控制信號及速度信號可由兩個位置控制，一是直接的變頻器鍵盤控制，另一個是由外部信號加入到變頻器的輸入端來實現外部控制。對于PM501電機轉速控制由于要求外部控制，所以硬件的外部接線是非常重要的，它直接控制影響著變頻器的運行情況。外部接線的輸入端如下圖所示。

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????由圖上可以看出，對于控制變頻器運行的輸入信號和加減速控制信號，這些點在實際運行中起到的具體作用是由設定的變頻器參數決定。

（2）?變頻器參數的設置

????硬件接線連接好以后，還要正確設置參數變頻器才能正常工作。ACS400在控制途徑上有很多種可以選擇。包括：工廠宏：適用于一般工業應用，除了可在鍵盤上控制變頻器以外，還可通過一個外部輸入控制變頻器的運行；手/自動宏：用與本地和遠程操作，除了可在鍵盤上控制變頻器以外，還可通過兩個外部輸入（近程、遠程）控制變頻器的運行；PID宏：用于閉環控制的過程；轉矩控制：用于需要**轉矩控制的過程等。不同宏的參數設置將會有一些差別。參數設置包括以下幾個部分：啟動數據的設置，運行數據的設置及保護設置等。在實際應用中，*主要的便是啟動數據設置和運行數據設置。在啟動數據設置中將給定控制的應用宏及電機的額定電壓、功率因數等數值。運行數據設置尤為重要，需要在此項中給定起、停、方向的控制輸入點，模擬輸入量的范圍、比例和加減速時間等等。下面將P501電機的一些重要參數設置列表如下并加以說明。

1.?啟動數據參數表

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????在參數表的9902、9905、9906、9907、9908、9909、9910項中我們可以得知電動機的額定值，這些數值是根據電動機銘牌上的數值手工輸入到變頻器中的。電機的這些額定參數對變頻器的正常運行有著非常重要的作用，因此在錄入這些數據的時候應確保同電動機銘牌上的數值相一致。

2.?運行數據參數表

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各項的意義如下：

????—EXT1?COMMANDS?2?參數2表示電機的起停和方向由DI1,2控制。當DI1=1時，電機運行，DI1=0時，電機停止，其中DI1由儀表的中間繼電器K2控制。DI2=1時，電機反轉，DI2=0時，電機正轉。由于實際中DI2未接線，所以DI2一直為零，電機在遠程控制時只能正轉。
????—EXT1/EXT2?SEL?6?參數6表示選擇由EXT1控制，EXT1的控制信號由參數1001和1103決定。?
????—EXT?REF1?SELECT?6?參數6=?DI3U,4D（R），此信號模擬電動電位器，作為速度給定。DI3合=升速，“U”表示升速。DI4合=降速，“D”表示降速。（R）則表示接到停車信號時，給定值復位為0。給定速度變化的快慢由參數2204?ACCELER?TIME?2控制。
????—RELAY?OUTPUT?1?3?參數3=FAULT（-1）（故障），設備正常時吸合，故障時分斷。
????—RELAY?OUTPUT?2?2?參數2=RUN（運行），ACS400?運行時繼電器動作
????—AO?CONTENT?102?顯示變頻器的輸出速度。
????—FAULT?RESET?SEL?0?參數0=KEYPAD（只用鍵盤），在鍵盤上復位故障。

由上面的參數設置及硬件連接可以分析如下：

????由手/自動宏的特性可知，DI1=1表示變頻器運行在外部控制1控制下，此時起/停信號由DI1決定方向。由于P501電機不需要改變方向，故在硬件連接中DI2未接。電機速度大小由EXT?REF1?SELECT?決定，在參數設置中，EXT?REF1?SELECT?由DI3U,4D（R）表示，DI3U,4D（R）的大小來決定電機的轉速，?總之，PM501電機運行在EXT1作用下，起/停由DI1控制，速度由DI3,DI4控制，在實際的運行中運行正常且具有很好的調速效果。

三．?存在的缺陷及改進建議

????變頻器應用了兩個開關量輸出點，繼電器1用來給儀表“變頻器故障”信號，繼電器2用來給儀表“變頻器運行”信號，這兩個信號輸入到儀表PLC的輸入模塊中。現在我們給出的變頻器故障信號是一個常開接點，在參數設置中，1401（RELAY?OUTPUT?1）參數設置成了3。此參數的意義是：當變頻器正常時，繼電器1得電，它的常開接點閉合；而當變頻器存在故障時，繼電器1失電，它的常開接點打開。因此當變頻器正常時，我們給儀表的是一個常閉接點，儀表PLC輸入模塊的“變頻器故障”輸入點的指示燈常亮；當變頻器故障時，我們給儀表的是一個常開接點，儀表PLC輸入模塊的“變頻器故障”輸入點的指示燈熄滅。而且儀表編制PLC程序時也必須對“變頻器故障”信號取非才能獲得正確的邏輯。因此無論在編程還是在直觀表示上，此信號的給出都存在一定缺陷。

????根據變頻器的說明書中可以得知，參數1401為4時表示：當變頻器正常時，繼電器1失電，它的常開接點打開，故障指示燈不顯示；而當變頻器存在故障時，繼電器1帶電，它的常開接點閉合，故障指示燈顯示有故障。與參數1401為3時剛好相反，可以彌補上述所說的缺陷。而且改正的過程非常簡單，不需要進行硬件接線的修改，只需更改一下參數的設置，因此此改進完全可以實施。

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????其次，為防止變頻器輸出故障，影響裝置的運行，建議在主回路和二次控制回路上進行改造，當變頻器發生故障時，使之通過工頻、變頻轉換開關，使主回路轉換至工頻甩開變頻器，為電機的持續運行提供保障，使主回路轉換至工頻甩開變頻器，以便檢測變頻器，確認其正常后，再轉換至變頻器控制。確保裝置的持續、安穩運行。