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变频器的基本应用（五） The Basic Application of AC Inverter 浙江工商职业技术学院 李方园 Li Fangyuan 第5讲 变频工艺控制系统的工程应用（-2） 摘 要：由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。因此，变频工艺控制在纺织、食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业的应用前景和发展潜力都不可小觑。 Abstract: With the following advantages, such as speed width, high precision and good response , AC inverters are widely used in many applications. And they are improving the process quality and production efficiency in these fields. So the process control with AC inverter will be a bright future in the textile, food, beverage, package, papermaking, machine tools and elevators industry. 关键词： 工艺控制； 软起软停； 转矩极限； 矢量控制 Key words: Process control Soft-start and soft-stop Torque limitation Vector control 1 变频工艺控制系统的应用背景 目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和效率都不高。但随着中国加入WTO，产品质量和生产效率都需要面临国际竞争，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在许多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用。 应用变频器可以提高工艺要求、提升产品质量，同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率，可以说，变频器在纺织、食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业的应用前景和发展潜力都不可小觑。 比如下面一个例子是应用在传送带上的变频工艺控制系统，如图1所示 ， 它采用一台变频器驱动生产线上的多台传送带电机，根据所生产的产品，通过调整传送带的速度来提高生产率。 图1 传送带的变频器工艺控制 由此可以看出，在传送带上应用变频工艺控制系统具有以下三个优点： （1）提高生产率 通过设定变频器的频率，可控制传送带生产线的速度，从而达到了提高生产率的目的。 （2）可利用现有设备 可利用现有传送带上的齿轮马达和现有的传送带进行改动。 （3）可用一台变频器来控制多数电动机的驱动 这些电动机均并接到一台变频器上，通过变频器的频率设定可以保证多台电动机的同步运行。 2 变频工艺控制系统的表现特征 变频工艺控制系统的优点在于它能大大地提高工艺的高效性，因为其变速不依赖于机械部分，具体表现特征如下： （1）控制电机的启动电流。 当电机通过工频直接启动时，它将会产生7到8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低、电机的寿命则相应增加。 图2所示为某设备传动电机在星－三角和变频起动两种方式下的电流比较值，很显然变频起动造成的电流冲击非常小，通过一段时间的运行发现，变频电动机起动时对配电系统的压降基本没有影响，这对车间的设备扩容提供了良好的背景。 图2 变频控制对传动电机起动电流的影响 （2）可控的加速功能。 变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行平滑地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或者自动加速)。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。 （3）可调的运行速度。 运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。 （4）可调的转矩极限。 通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从