張平

摘要：本文首先強(qiáng)調(diào)了變頻器參數(shù)設(shè)定的重要性，然后分析了變頻器幾個(gè)重要參數(shù)的設(shè)定方法，最后分析了某船電力推進(jìn)系統(tǒng)SIMOVERT MASTERDRIVES系列變頻器電機(jī)參數(shù)設(shè)定問題。

關(guān)鍵詞：變頻器；參數(shù)；重要性；設(shè)定方法

中圖分類號(hào)：U665.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Important Parameters Setting of Frequency Converter

ZHANG Ping

( Navel Representatives Office of Jiangnan shipyard (group) Co.,Ltd., Shanghai 201913 )

Abstract: This article firstly introduces the importance of frequency converter's parameters setting,then several parameters setting ways of the frequency converter are analyzed in detailed,finally analyzes the parameter setting problem of a certain ship electric propulsion system SIMOVERT MASTERDRIVES series inverter motor.

Key words: Frequency converter;Parameters;importance;Setter method

1引言

變頻器是利用交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電壓頻率變化而變化的特性，來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行的裝置。給所使用的電機(jī)裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制的，稱為“閉環(huán) ”；不設(shè)PG運(yùn)轉(zhuǎn)的，就稱為“開環(huán)”。通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機(jī)種利用選件可進(jìn)行PG反饋。目前，變頻交流調(diào)速已遍布冶金、電力、鐵路、運(yùn)輸、化工、民用等各個(gè)領(lǐng)域。在船舶行業(yè)，廣泛應(yīng)用于各類工程船舶,變頻器參數(shù)設(shè)定的正確與否，將直接影響它的合理使用。

2幾個(gè)重要參數(shù)的設(shè)定

2.1V/f 類型的選擇

V/f 類型的選擇，包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等。最高頻率是變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí)，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定；基本頻率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電流電壓設(shè)定；轉(zhuǎn)矩類型指的是負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的V/f類型圖和負(fù)載的特點(diǎn)，選擇其中的一種類型。我們根據(jù)電機(jī)的實(shí)際情況和實(shí)際要求，最高頻率設(shè)定為83.4 Hz；基本頻率設(shè)定為工頻50 Hz；負(fù)載類型：50 Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，50 Hz～83.4 Hz為恒功率負(fù)載。

2.2如何調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是為了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能,使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動(dòng)的要求。

在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜。在低頻段,由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持V/f為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。但是，漏阻抗的影響不僅與頻率有關(guān)，還和電機(jī)電流的大小有關(guān)，準(zhǔn)確補(bǔ)償是很困難的。近年來國(guó)外開發(fā)了一些能自行補(bǔ)償?shù)淖冾l器，但所需計(jì)算量大，硬件、軟件都較復(fù)雜，因此一般變頻器均由用戶進(jìn)行人工設(shè)定補(bǔ)償。

2.3如何設(shè)定加、減速時(shí)間

電機(jī)加速度dw/dt取決于加速轉(zhuǎn)矩（Tt、T1），而變頻器在啟、制動(dòng)過程中的頻率變化率則由用戶設(shè)定。若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、電機(jī)負(fù)載變化按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過電流或過電壓。因此，需要根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法，是按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間設(shè)定。若在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間；若在制動(dòng)過程中出現(xiàn)過流，則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間；另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動(dòng)時(shí)。

2.4頻率跨跳

V/f控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率段電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無法運(yùn)行，甚至在加速過程中出現(xiàn)過電流保護(hù)，使得電機(jī)不能正常啟動(dòng)，在電機(jī)輕載或轉(zhuǎn)動(dòng)量較小時(shí)更為嚴(yán)重。因此，變通變頻器均備有頻率跨跳功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩的頻率點(diǎn)，在V/f曲線上設(shè)置跨跳點(diǎn)及跨跳點(diǎn)寬度，當(dāng)電機(jī)加速時(shí)可以自動(dòng)跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.5過負(fù)載率設(shè)置

該設(shè)置用于變頻器和電動(dòng)機(jī)過負(fù)載保護(hù)。當(dāng)變頻器的輸出電流大于過負(fù)載率設(shè)置值和電動(dòng)機(jī)額定電流確定的OL設(shè)定值時(shí)，變頻器則以反時(shí)限特性進(jìn)行過負(fù)載保護(hù)（OL），過負(fù)載保護(hù)動(dòng)作時(shí)變頻器停止輸出。

2.6電機(jī)參數(shù)的輸入

變頻器的參數(shù)輸入項(xiàng)目中有一些是電機(jī)基本參數(shù)的輸入，如電機(jī)的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護(hù)功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際參數(shù)正確輸入，以確保變頻器的正常使用。

3某船SIMOVERT MASTERDRIVES系列變頻器電機(jī)參數(shù)設(shè)定

下面以某船電力系統(tǒng)變頻器電機(jī)參數(shù)設(shè)定為例，說明變頻器參數(shù)設(shè)定的重要性。

某船電力推進(jìn)系統(tǒng)選用了西門子公司生產(chǎn)的SIMOVERT MASTERDRIVES系列全數(shù)字矢量控制變頻器，其額定輸入電壓690 V，額定輸出電流860 A，額定頻率16 Hz。該變頻器為交－直－交電壓型，功率單元采用IGBT模塊。

在試驗(yàn)過程中曾出現(xiàn)過這樣的問題：按照“專家應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置”步驟設(shè)置完必需參數(shù)后，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行?？蛰d時(shí)電機(jī)運(yùn)行正常，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)；當(dāng)逐漸增加負(fù)載后，隨著負(fù)載的增大，電機(jī)電流越來越不穩(wěn)定，出現(xiàn)了劇烈振蕩，400 A的電流值振幅達(dá)到80 A左右。原先我們以為是閉環(huán)控制的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，反復(fù)修改調(diào)節(jié)器參數(shù)卻效果不明顯，經(jīng)過仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的額定勵(lì)磁電流值設(shè)置錯(cuò)誤，誤將電機(jī)手冊(cè)中的空載電流值當(dāng)作額定勵(lì)磁電流輸入了變頻器，使得系統(tǒng)在機(jī)械額定工作點(diǎn)上所需的產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量定標(biāo)錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致上述電流振蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生。后將此參數(shù)正確設(shè)置后，負(fù)載電流不再出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，電流波形非常平滑。

4結(jié)語

綜上所述，雖然制造商在開發(fā)、制造變頻器時(shí)充分考慮了用戶的需要，設(shè)計(jì)了多種可供用戶選擇的設(shè)定、保護(hù)和顯示功能，但如何充分發(fā)揮這些功能，合理使用變頻器，仍是用戶需要注意的問題，一些項(xiàng)目的設(shè)定值仍需摸索，以便用好變頻器，充分發(fā)揮其在生產(chǎn)中的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]SIMOVERT MASTERDRIVES使用大全[M]．西門子電氣傳動(dòng)有限公司

(SEDL). 2004.

作者簡(jiǎn)介：張 平（1981-），男，工程師。主要從事電氣工程監(jiān)造工作。

收稿日期：2013-08-02