ABB ACS400变频器原理、应用及改进建议(一)
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ABB ACS400变频器原理、应用及改进建议
变频器在实际应用中十分可靠准确，可使用于不同场合的不同准确度等级的电机调速,变频调速将逐步代替直流机调速。在变频器发展的过程中经历了直接U/F控制阶段，高性能U/F控制阶段及矢量控制、直接转矩控制阶段。
一．ABB ACS400变频器的原理
通用普通U/F控制的原理
异步电动机的同步转速，即旋转磁场的转速为
n1=60f/p
式中 n1—同步转速（r/min）
f—电源频率（Hz）
p—磁极对数
而异步电动机的轴转速为n=60f＊（1-s）/p
式中 s—异步电动机的转差率，s=（ n1-n）/ n1.
可以看出，改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。
对异步电动机进行调速控制时，希望电动机的主磁通保持额定值不变，磁通太弱，铁心利用不充分，在同样的转子电流下，电磁转矩小，电动机的负载能力下降；磁通太强，则处于过励磁状态，励磁电流过大，已有扰动，调速将非线性化。为此应保证电动机调速过程中气隙磁通保持不变。
三相异步电动机定子每相电动势的有效值为
E1=4.44f1N1øm
式中 E1—定子每相由气隙磁通感应的电动势值
f1—定子频率（Hz）
N1—定子相绕组匝数
øm—每极磁通量（Wb）
由上式可见，øm的值由E1和f1共同决定的，对E1和f1进行适当的控制，就可以使气隙磁通øm保持额定值不变。有两种情况：
1. 基频以下的恒磁通变频调速
这是考虑从基频（电动机额定频率）向下调速的情况。为了保持电动机的气隙主磁通不变，这就要求降低供电频率的同时降低感应电动势，保持E1/f1=常数，即保持电动势与频率之比为常数进行控制，这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式一。但是，E1难于直接检测和直接控制。当E1和f1的值较高时，定子的漏阻抗压降相对比较小，如忽略不计，则可以近似的保持定子相电压U1和频率f1的比值为常数，即认为U1=E1，保持U1/f1=常数即可。但当频率较低时，U1和E1都变小，定子漏阻抗压降（主要是定子电阻压降）不能再忽略。这种情况下，可以人为地提高定子电压以补偿定子电阻压降的影响，上气隙磁通基本保持不变。如图1所示，其中1为U1/f1=C时的电压、频率关系，2为有电压补偿时（近似的E1/f1=C）的电压、频率关系。这就是恒压频比控制方式，是近似的恒磁通控制。
2. 基频以上的弱磁变频调速
这是考虑从基频开始向上调速的情况。频率由额定值逐渐增大，但电压U1受额定电压的限制不能再升高，只能保持额定值不变，必然会使主磁通随着f1的上升而减小，相当于直流电动机弱磁调速的情况，属于近似的恒功率调速方式。见图1。
由上面的讨论可知，异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压频率均可调节的供电电源，实现所谓的VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）调速控制。这就是变频器通用普通U/F控制的原理。
二． ABB ACS400变频器在造粒配电室的应用
三聚PM501电机采用ABB ACS400变频器进行控制。要求开、停电动机时由现场操作柱发出起/停信号，此信号通过仪表的中间继电器后，由中间继电器的常开接点输入到变频器，然后由变频器的输出来控制电动机的起/停。根据实际要求，电机的速度给定模仿电动电位器控制，而不是采用一般的4-20mA模拟信号输入方式，因此ACS400采用电动电位器控制方式，由两个数字量开关的开合来模拟电动电位器控制。
（1）变频器硬件接线
变频器运行控制信号及速度信号可由两个位置控制，一是直接的变频器键盘控制，另一个是由外部信号加入到变频器的输入端来实现外部控制。对于PM501电机转速控制由于要求外部控制，所以硬件的外部接线是非常重要的，它直接控制影响着变频器的运行情况。外部接线的输入端如下图所示。
由图上可以看出，对于控制变频器运行的输入信号和加减速控制信号，这些点在实际运行中起到的具体作用是由设定的变频器参数决定。
（2） 变频器参数的设置
硬件接线连接好以后，还要正确设置参数变频器才能正常工作。ACS400在控制途径上有很多种可以选择。包括：工厂宏：适用于一般工业应用，除了可在键盘上控制变频器以外，还可通过一个外部输入控制变频器的运行；手/自动宏：用与本地和远程操作，除了可在键盘上控制变频器以外，还可通过两个外部输入（近程、远程）控制变频器的运行；PID宏：用于闭环控制的过程；转矩控制：用于需要精确转矩控制的过程等。不同宏的参数设置将会有一些差别。参数设置包括以下几个部分：启动数据的设置，运行数据的设置及保护设置等。在实际应用中，最主要的便是启动数据设置和运行数据设置。在启动数据设置中将给定控制的应用宏及电机的额定电压、功率因数等数值。运行数据设置尤为重要，需要在此项中给定起、停、方向的控制输入点，模拟输入量的范围、比例和加减速时间等等。下面将P501电机的一些重要参数设置列表如下并加以说明。