8个常被忽视的VFD参数进行优化

在过去的一个世纪里，电动机已经变得无处不在，为各种工业设备提供动力，包括泵、风扇和压缩机。在过去的几十年里，变频驱动器(vfd)已经成为一种强大的，现在普遍的工具，用于降低能源消耗和优化电动机的控制。

在为工业自动化设置VFD时，其可能的工程师与电气承包商合作，以确保每个VFD在调试期间能够充分控制各自的电机。也就是说，电气承包商通常不是优化特定电机和应用需求的驱动的专家。大多数现代变频器是复杂的控制设备，包括许多可以微调的参数，为应用程序带来更多的好处。

工业自动化8个变频驱动参数

有8个VFD参数通常在安装过程中没有解决，通常可以通过优化来对电机进行一些改进。

对于本系列中讨论的所有设置，首先验证参数是否与制造商文档中列出的参数匹配，并特别注意工程单元。

VFD参数1:热电流

热电流是表示最大允许电流的参数，与满载安培(full load amps, FLA)不同。虽然FLA是额定功率，表明电机长期允许的最大安培，但热电流表明可以短暂应用的更高安培，允许VFD安全地应用超过电机的标准额定功率。

热电流设置告知VFD电机可以处理多少“额外”功率，并且仍然可以在没有热故障的情况下运行。当超过此限制时，VFD可以在电机过载发生之前触发故障，保护电机免受热故障。在配置电机电流的驱动参数时，用户可以在电机铭牌上找到FLA和电机使用因子(SF)。将这两个值相乘，以安培为单位计算热电流。

VFD参数2:脉宽调制(PWM)

每个为交流电机供电的VFD都是通过将线路交流电源转换为直流电源，然后VFD将其调制成交流波形。这种调制是通过快速脉冲直流电源来完成的——打开和关闭——以产生交流波。VFD调节波的振幅和频率，以使电机以所需的速度旋转。脉宽调制(PWM)开关频率参数调节这些脉冲，并可以通过改变用于创建交流电源电机的脉冲数量进行调整。

当PWM没有针对电机和应用进行优化时，电机和驱动器产生的热量的耗散是不平衡的。如果PWM过低，电机将发热更快，这是由电机尖叫表示。最终，这可能导致绝缘击穿和/或轴承点蚀问题。高PWM要求驱动器更加努力地工作，最终导致驱动器过热并缩短VFD寿命。

升高的PWM还会增加电机和驱动器之间反射波的发展，这可能会导致电机轴中的电流感应增加，从而导致电机中的轴承点蚀和驱动器中的接地故障。通过正确微调PWM，用户可以平衡热位移，延长电机和驱动器的寿命。

VFD参数3:减速时间

减速时间是决定VFD需要多长时间才能使电机减速的参数。较长的减速时间将导致较长的斜坡下完全停止电机。虽然许多安装人员都知道优化加速时间以防止启动时的过流问题，但减速时间往往被忽视了。

调整减速时间对于防止过电压故障是很重要的，当电源从电机中移除，负载的惯性继续旋转电机时，可能会产生过电压故障。这种旋转导致电机产生电能，电能被反馈到驱动器中，导致驱动器故障。在这种情况下，适当的减速时间将减少由减速负载产生的电量，并防止故障。例如，如果用户有一个电机控制风扇，需要10秒的时间来减速和停止风扇，那么驱动器应该按照这个减速时间来编程，以延长电机的寿命。但请注意，如果由于过程或安全原因需要快速停止，可能需要额外的硬件，并应咨询适当的专家。

VFD参数4:最小运行速度

最小运行速度是一个速度设定值，通常以最大速度的百分比计算，低于该值VFD将告诉电机不运行。由于大多数电机由内部风扇冷却，其速度与电机速度直接相关，设置最低运行速度对于防止电机在低速时过热是很重要的。例如，如果将最低运行速度设置为10%，有人提供了VFD 5%的速度参考，则VFD将不会旋转电机。请记住，控制积分器应确保在任何接口可编程逻辑控制器(PLC)配置的实现中考虑到这一点，例如由控制变量(CV)控制驱动器的比例-积分-导数(PID)算法。

VFD参数5:跳频

频率跳变函数通常由几个参数组成。频率跳变参数表示VFD不运行负载的频率。许多机械系统都有一个或多个频率，在这个频率上，系统会过度振动，可能是破坏性的振动。例如，如果一个系统的谐振频率为40hz，那么如果电机以40hz运行，它就会过度振动，可能会使部件松动。通过正确设置频率跳变，VFD将跳过40 Hz，并防止这些振动。虽然一些设备制造商可以识别谐振频率，但它们更常见的是通过经验发现的。可能会有额外的相关参数指示频带，因此有一个VFD不会停留的范围。

VFD参数6:编程图形界面设置

每个主要制造商都提供了一个小型可编程LCD人机界面模块(HIM)与他们的驱动器。虽然默认设置可能适用于某些应用程序，但模块通常是可编程的，可以在显示器上显示不同的值或自定义用户体验。三个最有价值的设置，显示值，显示单位和密码，下面介绍，尽管参数名称可能因VFD制造商而异。

1.显示值

大多数VFD HIMs都有一个默认的出厂设置来显示电机速度。有些应用程序通过显示另一个值更好。例如，在许多混合应用中，随着粘度的变化，电机功率将发生变化。在HIM上显示功率将允许操作员确定产品的混合程度，而无需在控制室打开监控和数据采集(SCADA)显示。确定理想显示值的最佳方法是通过了解工艺、选项和工厂操作员的偏好。根据制造商的不同，操作员还可以查看频率、当前、自定义消息或计算值。

2.显示单位

只有以正确的单位显示正确的进程信息，HIM的值才能优化。在某些情况下，这只是更改显示以公制单位显示值，例如用升/分代替gal/分。在其他情况下，它可能会调整值以匹配SCADA和HMI屏幕，以显示速度百分比而不是RPM。

3.密码

密码和相关设置可用于限制HIM对VFD的操作。虽然限制VFD操作可能是出于安全原因，但也有操作原因限制电机的控制。例如，可能不希望通过在现场打开he的电机来让控制室的操作人员感到惊讶。许多制造商的密码设置可以锁定任何未经授权的用户，同时保持显示参数的可见性。确定这些安全措施的最佳使用，最好是与负责安全、安保和操作的工厂和工程人员合作完成。

VFD参数7:控制特性，四种常用控制设置

控制特性是一组参数，有助于定义VFD如何改变频率和功率，以满足高端驱动器中的编程设定值。这对于确保在适当的时间应用正确的扭矩是必不可少的。不要将此设置与调试期间总是设置的那些设定值的设置混淆。大多数制造商提供几种不同的控制特性设置，以帮助特定的应用，其中最常见的四种:

1. 每赫兹伏特(V/Hz):控制电压和电流的大小关系。适用于流量比压力更重要的风机和泵的应用。将保持完整的扭矩范围内约1 / 2的电机滑移(基本上定子滞后转子)，但可能无法保持扭矩低于2hz。

2. 无传感器矢量(SV):提供更高的启动扭矩和在电机滑移¼内的速度控制。适用于深井泵和高恒转矩应用(使用此控制方法时应使用自动调谐)。

3. 通量矢量(开环):通过提供幅度和角度控制，改进了V\Hz。该方法通过对电机磁链和方向的感知，提供了更精确的电机转速和转矩控制。

4. 闭环矢量:该方法利用电机安装编码器提供轴的位置和速度回驱动器。通过使用这种方法，电机可以在零转速时产生全转矩。理想的起重机和提升机应用。

其中一些参数会相互作用，而另一些参数则不能使用不同的参数。例如，设置转矩控制设置将取消自动调优的能力。

VFD参数8:制造商特定的“智能”参数

如今，许多vfd包括各种“智能”功能，可以帮助进一步提高电机的效率和寿命。然而，由于这些功能因驱动器而异，我们经常看到许多功能没有得到充分利用。例如，一些驱动器包括传感器，以监测需要多少功率才能产生一定的速度。当驱动器第一次安装时，可以建立一个基线功率曲线，并用于编程维护警告，如果轴承磨损，需要更多的功率来产生相同的速度。

一些驱动器还可能具有基于触发器条件执行某些操作的能力。例如，连接到泵的驱动器可能会根据流体通过管道所需的功率来感知管道开始发生堵塞。“智能”驱动器可以被编程为暂时增加功率，以试图清除管道。

当这些特定于制造商的智能功能被正确理解和实现时，能源效率的提高和主动执行一些维护任务的能力是可能的。当这些特性与上面讨论的控制特性一起设置时，用户甚至可以从驱动器中获得更多的功率，无论它是在低端还是高端运行。

库尔特Niehaus是销售部经理吗将年轻是一名工程师应用控制工程他是CFE媒体和技术内容合作伙伴。本文分两部分出现在应用控制工程的网站上。由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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关键词:变频驱动器，离散制造

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