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变频器常见的抗干扰措施,输出侧不能安装接触器
作者:天博体育app 发表时间: 浏览人气:60

    (1)变频器的e端应连接至控制柜和电动机壳体,并且必须连接至安全接地。 接地电阻应小于100ω以吸收突然的干扰;


  (2)在变频器的输入或输出处安装感应式磁环滤波器。以台达的kg系列逆变器为例(也有很多逆变器品牌的用户手册有规格),并联和3匝至4匝有助于抑制高次谐波(此方法简便易行,价格低廉)。如果需要进一步增强抗干扰效果,可以选择符合emc标准的台达变频器专用滤波器设备(台达变频器手册中提供了规格)。


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  (3)上述电磁环滤波器也可以根据现场情况缠绕在变频器控制信号端子或模拟信号给定端子的输入线上;


 


  (4)在装有变频器的电气控制柜中,电源线和信号线应分开走线,金属软管应正确接地;


 


  (5)模拟信号线应使用屏蔽线,并且单端应连接到逆变器的模拟地;


 


  (6)也可以通过调整逆变器的载波频率来改善干扰。频率越低,干扰越小,但电磁噪声越大。


 


  (7)必须使用光电隔离传输方法将rs-485通信端口连接到主机,以提高通信系统的抗干扰性能;


 


  (8)外部计算机或仪器的电源应与变频器电源单元的电源分开,并尽量避免共用内部变压器;


 


  (9)还必须对受干扰的仪器设备进行独立屏蔽。 市场上的恒温器,PID调节器,PLC,传感器或变送器必须配备金属屏蔽壳,并连接到安全接地。如果需要,可以将上述感应式磁环滤波器安装在此类仪器的电源入口上。



  几乎所有的变频器使用手册都指出,接触器不能安装在变频器的输出侧。例如,日本安川变频器的手册规定“请勿将电磁开关和电磁接触器连接到输出电路”。


  制造商的规定是为了防止接触器在变频器输出时起作用。当变频器在运行过程中连接到负载时,过电流保护电路将因漏电流而工作。然后,只要在变频器的输出和接触器之间施加必要的控制互锁以确保接触器仅在变频器没有输出时才可操作,则变频器的输出侧可以配备 contactDevice。对于只有1个变频器和2台电动机(1台电动机运行,1台电动机备用)的情况,此方案具有重要意义。当运行中的电动机发生故障时,可以很容易地将逆变器切换到备用电动机,经过一段时间的延迟后,逆变器将运行,以实现备用电动机自动进入变频运行。并且还可以轻松实现两个电机的相互备份。


        


       

1引言 


  使用逆变器时,其目的是通过改变逆变器的输出频率来改变电动机的频率,即改变逆变器的电源频率以驱动电动机。如何调整变频器的输出频率?关键是首先向变频器提供改变频率的信号。 该信号称为“给定频率信号”。所谓的频率参考方法是用于调节逆变器的输出频率的特定方法,即用于提供给定信号的方法。 


  变频器常见的频率设置方法有:操作员键盘设置,接触信号设置,模拟信号设置,脉冲信号设置和通讯方法设置。这些频率参考方法各有优缺点,必须根据实际需要进行选择和设置。 同时,还可以根据叠加和在不同频率参考方法之间切换的功能要求来选择它们。 


2提供操作员键盘 


  操作员键盘给定是变频器最简单的频率给定方法。 用户可以通过电位器,数字键或逆变器操作员键盘上的上下键直接更改逆变器的设定频率。 


  操作员键盘的最大优点是简单,方便和醒目(可选的LED数字显示屏和中文LCD LCD显示屏),还具有监视功能,即电流,电压,实际速度,总线电压等。 实时显示。如果选择给定的键盘数字键或上,下键,因为它们是数字给出的,所以精度和分辨率很高,其中精度可以达到最高频率×±0。01%,分辨率为0。01hz。如果选择了操作员上的电位计设置,则它属于模拟设置,并且精度稍低,但是由于不需要像外部电位计的模拟输入之类的额外接线,因此实用性很高。 


通常可以卸下或另外选择逆变器的操作员键盘,然后将其放置在用户可以通过延长电缆方便地操作和使用它的地方。通常情况下,延长线可以选择在5m以下。 对于更长的距离,不能简单地延长延长电缆,但是必须使用远程操作员键盘。 


 


图1艾默生逆变器远程操作员接线 


  图1显示了艾默生TD系列变频器远程操作员的接线图。远程操作员的型号为tdo-rc02,与变频器的td2000 / 2100系列操作员键盘的外观,基本操作方法和显示风格基本一致。它使用内置的rs-485通讯方法来实现远程操作控制。 工作电压为DC 24v。 在几十米的范围内,可以使用逆变器的内部直流电源。 如果超过50m或逆变器的内部直流电源有另一个供他使用,则可以选择10w左右的标准DC 24v电源。由于远程操作控制是通过通讯实现的,因此操作员的安装距离可以在数百米内正常工作,并且可以使用不同的通讯地址对多达32台逆变器进行远程控制操作。这些操作包括正向和反向操作,电气操作,关机,功能代码设置,功能代码参数查看,操作参数查看,故障复位等。 


3接点信号设定 


  接点信号设定是通过变频器的多功能输入端子的上下触点改变变频器的设定频率值。触点可以连接到按钮或其他类似按钮的开关信号(例如PLC或DCS继电器输出模块,常规中间继电器)。具体接线如图2所示。 


 


图2给出的接触信号 


请注意以下几点: 


(1)多功能输入端子必须分别设置为上指令或下指令之一。 不能重复设置或只能设置一个,也不能同时分配上/下命令和保持加/减速停止命令。 


(2)必须正确设置终端的上/下速率,速率单位为hz / s。如果设置了正确的速率,即使已经接通了上升触点,变频器的频率也不会立即上升到最高输出频率,而是会以其上升速率上升。 


(3)必须设置是否必须在断电时保持频率功能,如果设置为“断电保持有效”,则在切断变频器电源时,将存储频率指令,以及输入电源运行指令时 再次,变频器自动加速到内存频率。例如,设定为“断电保持无效”时,切断变频器电源后,不会存储频率指令。 再次输入电源运行命令时,变频器将以固定频率(根据参数值0hz或其他频率)运行。取决于逆变器型号)。图3是给定触点的时序图。 


图3给定触点的时序示意图 


 


4模拟参考 


4。1基本概念 


  模拟量设定方法是指通过变频器的模拟量端子从外部输入模拟量信号(电流或电压)进行设定,并通过调整模拟量来改变变频器的输出频率。 


  电流或电压信号通常用于模拟量设置中,而模拟量设置通常用于控制回路中,例如电位计,仪表,plc和dcs。电流信号一般指0-20ma或4-20ma。电压信号通常指的是0到10v,2到10v,0到±10v,0到5v,1到5v,0到±5v等。 


  电流信号不受线路电压降,接触电阻及其电压降,杂散热电效应和传输期间的感应噪声的影响。 抗干扰能力强于电压信号。但是,由于电流信号电路的复杂性,当距离不远时,大多数模拟信号仍然是选定的电压。 


  变频器通常具有2个或更多的模拟端子(或扩展的模拟端子),某些端子可以同时输入电压和电流信号(但必须通过跳线或短路块来区分),因此已选择变频器 给定数量后,还必须按照以下步骤设置参数: 


(1)选择模拟量给定的输入通道; 


(2)选择电压或电流模式以及模拟量给定的调节范围,并同时设置电压/电流跳线。 请注意,必须在关闭电源的情况下执行该操作。 


(3)在模拟端子的多个通道之间选择组合模式(叠加或切换); 


(4)选择模拟端子通道的滤波器参数,增益参数和线性调整参数。 


4。2频率给定曲线 


  所谓频率给定曲线是指模拟给定模式下逆变器给定信号p与逆变器对应输出频率f(x)之间的关系曲线f(x)= f(p)。此处给定的信号p可以是电压信号或电流信号,其值范围在10v或20ma之内。 


  一般的电动机速度调节是线性的,因此可以简单地通过定义前两个点的坐标(模拟,频率)来确定给定频率的曲线。如图。 如图4(a)所示,将第一坐标定义为(pmin,fmin),将尾坐标定义为(pmax,fmax),可以获得设定频率与模拟量的给定值之间的比例关系。如果某些逆变器的运行条件要求频率与模拟量成反比,则第一个坐标也可以定义为(pmin,fmax)和尾坐标(pmax,fmin),如图4(b)所示。 


 


(A)比例关系(b)逆关系 


图。 4频率给定曲线 

        


       


  在此必须注意以下几点: 


(1)如果根据给定频率曲线计算出的设定频率超过了上下频率限制,则只能获取上下频率值。 因此,频率上限和下限优先。 


(2)在某些变频器参数的定义中,模拟给定信号p或设定频率f由百分比分配,该百分比定义为模拟给定百分比p%= p / pmax×100%和设定频率Percentage f%= f / fmax×100%; 


(3)在定义某些变频器参数时,没有直接描述频率参考曲线,而是由最大频率,偏移频率和频率增益表示。 


4。3模拟量给定滤波器和增益参数 


  模拟滤波器是为了确保逆变器获得的电压或电流信号能够真实反映实际值,并消除干扰信号对给定频率信号的影响。滤波的工作原理是数字信号处理,即数字滤波。滤波器时间常数专门指模拟给定信号上升到稳定值的63%所需的时间(以秒为单位)。 


  过滤时间的长短必须根据不同的数学模型和工作条件进行设置。 过滤时间太短。 当逆变器显示“给定频率”时,它可能不够稳定并闪烁;否则,可能会闪烁。 过滤时间过长。 调整给定信号时,跟随给定信号的给定频率的响应速度将降低。一般而言,考虑到抗干扰能力,需要增加滤波时间常数。 考虑到快速响应速度,需要减少滤波时间常数。 


  模拟通道的增益参数与上述频率增益不同。 后者主要用于定义给定曲线的频率的坐标值。 前者是在给定频率给定曲线的前提下降低或增加模拟通道的电压值。或当前值。 


4。4模拟参考正反控制 


  通常情况下,可以通过正转指令端子或反转指令端子来实现变频器的正反转功能。在模拟给定模式下,模拟量的正负值也可用于控制电动机的正向和负向旋转,即当正信号(0?+ 10v)时电动机的正向旋转, 并且当电动机反向旋转时产生负信号(-10v?0)。如图1所示。 在图5中,与10v相对应的频率值为fmax,与-10v相对应的频率值为-fmax。 


 


图5模拟正反转控制及死区功能 


  当使用模拟量控制正向和反向时,零边界点(即0v)应为0hz,但实际上很难实现真正的0hz,并且频率值非常不稳定。 当频率接近0hz时,正向指令和反向指令并存现象,并且是“重复的”。为了克服此问题并防止重复切换现象,在零速附近定义了一个死区。 


  对于死区,不同类型的逆变器的定义将有所不同。通常有两种类型: 


(1)线段类型。如图所示,如果将(-1v,+ 1v)定义为死区,则当范围为(-1v,+ 1v),(+ 1v,+ 10v)对应时,模拟信号将作为零输入处理。 (0hz,最大频率),(-1v,-10v)对应于(0hz,负最大频率)。 


(2)磁滞回线类型。在逆变器的输出频率上定义了一个频率死区(-fdead,+ fdead),因此与电压死区(-udead,+ udead)一起形成了一个滞环。 


  在模拟非双极性功能(即具有非负电压的单极性模拟)的情况下,也可以使用模拟正负控制功能,该功能在给定信号的中间定义任何值都用作零边界点 (等效于原点)正向和反向旋转。 那些在原点上方的是正向旋转,而那些在原点下方的是反向旋转。同样,也可以相应设置死区功能,以实现死区跳跃。但是,在这种情况下存在一个特殊的问题,即如果给定的信号由于电路接触问题或其他原因而丢失,则在逆变器输入端获得的信号为0v,其输出频率将跳至最大 反转频率高时,电动机将从正常工作状态转换为高速反转状态。显然,在生产过程中,这种情况将非常有害,甚至可能损坏生产机械。作为响应,逆变器设置了有效的“零”功能。也就是说,让变频器的实际最小参考信号不等于0,并且当参考信号等于0时,变频器的输出频率会自动降低为0速度。 


5脉冲 


  脉冲设定方法是从外部通过变频器的特定高速开关端子输入脉冲序列信号,以给出频率,然后调节脉冲频率以改变变频器的输出频率。 


  不同的变频器对脉冲序列输入有不同的定义。 以安川vs g7为例:脉冲频率为0?32kkhz,低电平电压为0。0?0。8v,高电平电压为3。5?13。2v,占空比为30%?70%。 


  这是一个说明脉冲设置的参数设置的示例。现在有一个具有以下要求的变频系统: 


(1)用端子输入的脉冲信号设定给定频率; 


(2)输入信号范围为1khz?20khz; 


(3)要求1 khz输入信号对应于50 Hz的设定频率,而20 khz输入信号对应于5 Hz的设定频率。 


根据以上要求,参数设置的要点如下: 


(1)将频率设置模式设置为脉冲设置; 


(2)选择多功能输入端子作为脉冲信号输入(如果脉冲信号端子固定,则无需选择,如安川的rp端子vs g7); 


(3)将脉冲最大输入频率设置为20khz; 


(4)定义频率给定曲线的第一个坐标点的值,即最小脉冲给定值的百分比为1 khz÷20 khz×100%= 5%,对应于最小脉冲的频率值 数字是50hz; 


(5)定义频率给定曲线的尾坐标点的值,即最大脉冲给定值的百分比为100%,对应于最大脉冲数的频率值为5hz。 


6给予通讯 


6。1基本概念 


  给定的通信方法是指主机计算机根据特定的通信协议和特定的通信介质通过通信端口将数据发送到逆变器以改变逆变器设置的频率的方式。 


  主机通常是指主要控制设备,例如计算机(或工业控制计算机),plc,dc,人机界面等。 


  在主机和变频器之间传输数据的主要方法有两种: 


(1)串行模式。它一次只发送一个二进制位,主要优点是连接很少,一般只有2或3个,缺点是传输速度较低。 


(2)并行模式。它可以一次传输一个完整的字符,传输速度很快,但是所需的连接更多,通常需要8或16个连接,因此成本要高得多。由于主机和逆变器之间的距离通常不太远,并且传输速度不是很高,因此通常使用串行传输。 


主机和逆变器之间还有两种主要的通信方式: 


(1)异步模式。每个字符前面都有一个起始位,表示该字符已经开始; 数据传输完成后,设置一个奇偶校验位进行奇偶校验; 最后,设置一个停止位,指示字符已结束。异步传输的优点是灵活性好,易于处理串行数据,实时性强; 缺点是传输速度慢。 


(2)同步模式。它可以同时发送包含许多字符的“数据块”,只需在每个数据块的前面设置由双方指定的同步符号“ syn character 1”和“ syn character 2”。同步方法的优点是不必在每个字符的前后设置符号符号(起始位和停止位),从而节省了时间并提高了传输速度。 缺点是必须使用同步脉冲进行协调,因此灵活性较差。 

        


       


  主机和变频器之间还有两种传输方式: 


(1)全双工模式。主机和变频器之间可以同时发送和接收数据。 


(2)半双工模式。每个设备只能做一件事情,或者只能接收或发送,而不能同时发送或接收。每次发送或接收时,都需要在发送和接收之间切换。 


主机和变频器之间的传输速度通常用“波特率”表示,定义如下:每秒以二进制位传输的位数,单位为bit / s。 


6。2通讯参数设置 


  仅设置正确的通讯参数,才能保证上位机与变频器之间的正常通讯,也可以保证给定方法通讯的准确性。通信参数通常包括以下主要内容: 


(1)波特率选择。一般变频器通讯波特率可以选择300bps,600bps,1200bps,2400bps,4800bps,9600bps,19200bps,38400bps等。 


(2)数据格式。公共数据位包括起始位,八个数据位和停止位。 奇偶校验位可以设置为三种类型:奇校验,偶校验和无校验。 


(3)接线方法。包括直接电缆连接rs-232 / rs-485和调制解调器调制解调器(rs-232),当设置为调制解调器调制解调器(rs-232)时,每当逆变器加电时,它将通过逆变器的通信端口(rs-232)232)在调制解调器上进行初始化操作,以便调制解调器在电话线上收到3次振铃后自动响应,以实现由拨号线路组成的远程控制线路。 


(4)通讯地址。它用于标记逆变器本体的地址,其中之一是广播地址,它可以接受并执行主机的广播命令,而无需应答主机。 


(5)通讯超时检测时间。当通信端口的信号消失并且持续时间超过通信超时设置时,变频器将其判断为通信故障。 


(6)变频器响应延迟。它是指变频器通信端口接收和解释主机发送的命令直到将响应帧返回到主机所需的延迟时间。 


6。3通讯故障及处理 


  检测到通讯超时故障后,变频器将按照预设的动作模式运行。常见的运行模式包括故障跳闸和停机,报警并维持现有的频率运行,报警和在有限的频率下运行。 


7以给定方式叠加 


7。1基本概念 


  给定模式的叠加是指在主给定通道频率的基础上,将辅助给定通道频率添加为逆变器的设定频率。叠加方法不是简单的加法运算,还可以集成多个叠加运算公式。 


7。2叠加公式 


  不同参考模式的叠加是指在主参考通道频率的基础上将辅助参考通道频率添加为逆变器设定频率。 


8给定方法的切换 


  给定模式的切换是指通过多功能端子的不同组合在不同给定模式之间进行切换。在以下列表1的显示中,通过多功能输入端子x1,多功能输入端子x2,多功能输入端子x3,不同的输入状态可以实现多达7种给定的切换方式(亮表示信号为 开启,关闭表示信号已断开)。 


表1频率给定模式切换 


 


表1中的操作员键盘参考号1是键盘电位器,操作员键盘参考号2是数字键盘。 模拟参考1是模拟通道1信号,模拟参考2是模拟通道2信号。当然,表1仅给出了一种开关类型。 必须根据不同逆变器的型号和特定参数来确定特定的开关类型。


        


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