变频器的运行方式（一）

变频器的运行方式是指变频器应该选择如何负载的工作方式。本节内容就是介绍了变频器的一些运行方式。

1　普通运行

    普通运行，是最常用的运行方式，它是在变频器最初设置的频率给定方式和运转指令方式下的运行方式。

2　点动运行

　　所谓点动运行，就是变频器在停机状态时，接到点动运转指令（如操作器键盘点动jog键、定义为点动的多功能端子信号接通、通讯命令为点动）后按点动频率和点动加减速时间运行。

图1　点动运行说明

    点动的参数设置包括点动运行频率、点动间隔时间、点动加速时间和点动减速时间4个。如图1所示，t1、t3为实际运行的点动加速和点动减速时间，t2为点动时间，t4为点动间隔时间，f1为点动运行频率。点动间隔时间是从上次点动命令取消时刻起到下次点动命令有效必须等待的时间间隔。在间隔时间内的点动命令不会使变频器运转，变频器以无输出的零频状态运行，如果点动命令一直存在，则间隔时间结束后开始执行点动命令。

    如无特别指明，点动运行均按照从起动频率起动的方式和减速停车的方式进行起停。

3　多段速运行

　　多段速运行，是指通过多功能输入端子的逻辑组合，可以选择多段频率进行多段速运行。最多可以达到16段速运行。

　　在多段速运行下，变频器能连续、断续，保持最终值，可以方便在如下情况使用:风机或鼓风机根据季节进行风量切换;涂装设备根据需漆的零件切换等等。

图2　多段速运行

　　如图2所示为多段速示意，通过多功能输入端子x1、x2、x3的不同逻辑组合，可以按照表1选择普通运行频率和1～7段速进行多段速运行。

表1　多段速运行

4　pid闭环运行

4.1　基本概念

　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称pid控制，又称pid调节。pid控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握时，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用pid控制技术最为方便。即当不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用pid控制技术。pid控制，实际中也有pi和pd控制。pid控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

（1） 比例（p）控制
　　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（steady-state error）。

（2） 积分（i）控制
　　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（system with steady-state error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（pi）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

（3） 微分（d）控制
　　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（pd）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

　　综上所述，pid控制器是由比例单元（p）、积分单元（i）和微分单元（d）组成，其输入e （t）与输出u （t）的关系为:
     

　　它的传递函数为: 
    

（4） pid闭环控制的特点
　　首先，pid应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样pid就可控制了。
　　其次，pid参数较易整定。也就是说，pid参数kp，ki和kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，pid参数就可以重新整定。
　　第三，pid控制器在实践中也不断的得到改进，如结合人工智能神经元系统、模糊控制和鲁棒控制等。

4.2　内置pid功能
　　正由于pid功能用途广泛、使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了pid，简称“内置pid”，使用中只需设定3个参数（kp， ki和kd）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。如被控量属于流量、压力和张力等过程控制的，只需pi功能，d功能基本不用，所以为方便起见，很多变频器其实只有pi功能。

    pid闭环运行，必须首先选择pid闭环选择功能有效的情况下，变频器按照给定量和反馈量进行pid调节。pid调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的基本手段。

　　在pid调节中，必须至少有两种控制信号:
　　给定量。它是与被控物理量的控制目标对应的信号。
　　反馈量。它是通过现场传感器测量的与被控物理量的实际值对应的信号。
　　pid调节功能将随时对给定量和反馈量进行比较，以判断是否已经达到预定的控制目的。具体地说，它将根据两者的差值，利用比例p、积分i、微分d的手段对被控物理量进行调整，直至反馈量和给定量基本相等，达到预定的控制目标为止。
　　反馈正调节与正作用的概念是不一样的。

4.3　pid闭环参数设置
    pid闭环的参数调节p、i、d的三个参数调节是个难点，下面给出了一个调节口诀，以方便记忆:
    参数整定找最佳，从小到大顺序查;
    先是比例后积分，最后再把微分加;
    曲线振荡很频繁，比例度盘要放大;
    曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳;
    曲线偏离回复慢，积分时间往下降;
    曲线波动周期长，积分时间再加长;
    曲线振荡频率快，先把微分降下来;
    动差大来波动慢，微分时间应加长;
    理想曲线两个波，前高后低四比一;
    一看二调多分析，调节质量不会低。

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