原创 变频器应用技术（1）

—  频率的给定与相关功能

1  频率给定的方式与选择
1.1 基础概念
(1) 给定方式的基本含义
     要调节变频器的输出频率，必须首先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，称为频率给定信号，也有称为频率指令信号或频率参考信号的。所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法, 也就是提供给定信号的方式。
(2) 面板给定方式
     通过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调节频率)的方式，称为面板给定方式，面板给定又有两种情况如图1所示:
(a) 键盘给定频率的大小通过键盘上的升键(▲键)和降键(q键)来进行给定。键盘给定属于数字量给定，精度较高。
(b) 电位器给定部分变频器在面板上设置了电位器，如图1(a)所示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模拟量给定，精度稍低。

图1      频率的面板给定方式

     多数变频器在面板上并无电位器，故说明书中所说的“面板给定”，实际就是键盘给定。

     变频器的面板通常可以取下，通过延长线安置在用户操作方便的地方，如图2所示。

图2     面板遥控给定

     此外, 采用哪一种给定方式, 须通过功能预置来事先决定。
(3) 外部给定方式
     从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定，或远控给定。主要的外部给定方式有:
(a) 外接模拟量给定
     通过外接给定端子从变频器外部输入模拟量信号(电压或电流)进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。
     模拟量给定信号的种类有:
·电压信号
     以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~10V、2~10V、0~±10V、0~5V、1~5V、0~±5V等。
·电流信号
     以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~20mA、4~20mA等。
(b) 外接数字量给定
     通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。
(c) 外接脉冲给定
     通过外接端子输入脉冲序列进行给定。
(d) 通讯给定
     由PLC或计算机通过通讯接口进行频率给定。

1.2 选择给定方式的一般原则
(1) 面板给定和外接给定
     优先选择面板给定。因为变频器的操作面板包括键盘和显示屏，而显示屏的显示功能十分齐全。例如，可显示运行过程中的各种参数，以及故障代码等。
     但由于受联接线长度的限制，控制面板与变频器之间的距离不能过长。
(2) 数字量给定与模拟量给定
     优先选择数字量给定。因为:
(a) 数字量给定时频率精度较高;
(b) 数字量给定通常用触点操作，非但不易损坏，且抗干扰能力强。
(3) 电压信号与电流信号
     优先选择电流信号。因为电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等等的影响，抗干扰能力较强。
     但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定方式居多。

2  模拟量给定的调整功能
2.1 基础概念
(1) 频率给定线的定义
     由模拟量进行频率给定时，变频器的给定信号X(X是给定信号的统称，既可以是电压信号UG，也可以是电流信号IG与对应的给定频率fX之间的关系曲线fX＝f(Ｘ)，称为频率给定线。
(2) 基本频率给定线  
(a) 定义  
     在给定信号X从0增大至最大值Xmax的过程中，给定频率fX线性地从0增大到最大频率fmax的频率给定线   称为基本频率给定线。其起点为(X＝0，fX＝0); 终点为  (X＝Xmax，fX＝fmax)，如图3(a)和(b)所示。

图3     基本频率给定线

     例如，给定信号为UG＝0～10V，要求对应的输出频率为fX＝0～50Hz。
     则:UG＝0V与fX＝0Hz相对应;UG＝10V与fX＝50Hz相对应。
(2) 最大频率fmax
     在数字量给定(包括键盘给定、外接升速/降速给定、外接多档转速给定等)时，是变频器允许输出的最高频率;在模拟量给定时，是与最大给定信号对应的频率。
(3) 频率给定线的调整  
     在生产实践中，生产机械所要求的最低频率及最高频率常常不是0Hz和额定频率，或者说，实际要求的频率给定线与基本频率给定线并不一致。所以，需要对频率给定线进行适当的调整，使之符合生产实际的需要。
因为频率给定线是直线，所以，调整的着眼点便是:
(a) 频率给定线的起点
     即当给定信号为最小值时对应的频率;
(b) 频率给定线的终点 　
     即当给定信号为最大值时对应的频率。

2.2 偏置频率和频率增益设定方式
(1) 偏置频率  
     部分变频器把与给定信号为“0”时的对应频率称为偏置频率，用fBI表示，如图4所示。偏置频率的表示方式主要有:

图4     偏置频率

(a) 频率表示
     即直接用频率值fBI值表示;
(b) 百分数表示  
     用百分数fBI％表示:
    

(2) 频率增益  
当给定信号为最大值Xmax时，对应的最大给定频率fXM与变频器预置的最大输出频率fmax之比的百分数，用G％表示:
     
式中，Ｇ％─频率增益，％;
fmax─变频器预置的最大频率，Hz;
fXM─虚拟的最大给定频率，Hz。在这里，变频器的最大给定频率fXM不一定与最大频率fmax相等。
当Ｇ％＜100％时，变频器实际输出的最大频率就等于fXM，如图5中之曲线②所示(曲线①是基本频率给定线);
当Ｇ％＞100％时，变频器实际输出的最大频率等于fmax，如图5中的曲线③所示。

图5     频率增益

2.3 坐标设定方式
     部分变频器的频率给定线是通过预置其起点和终点坐标来进行调整的。不同变频器的具体方法又略有差异，介绍如下:
(1) 直接坐标预置
     通过直接预置起点坐标(Xmin，fmin)与坐标(Xmax，fmax)来预置频率给定线，如图6(a)所示。如果要求频率与给定信号成反比的话，则起点为(Xmin，fmax)，坐标为(Xmax，fmin)，如图6(b)所示。

图6     直接预置坐标调整频率给定线

(2) 上、下限值预置
     有的变频器并不直接预置坐标点，而是通过预置给定信号或给定频率的上、下限值来间接地进行坐标预置。具体地说，又有:
(a) 预置给定信号的上、下限值
     给定信号的最大限值用Xmax表示; 最小限值用Xmin表示，也可以用百分数Xmin％来表示，如图7(a)所示。

图7     频率给定线的起点与终点

(b) 预置给定频率的上、下限值
     即给定频率的最大值fmax和最小值fmin, 如图7(b)所示。