在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)從較低轉(zhuǎn)速升至較高轉(zhuǎn)速的過程稱為電動(dòng)機(jī)的加速過程，電動(dòng)機(jī)加速過程的極限狀態(tài)是電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。變頻器的控制命令包括控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向：
①啟動(dòng)、停止。當(dāng)變頻調(diào)速系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后(通電)，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)并沒有運(yùn)行。要使系統(tǒng)運(yùn)行需給變頻器一個(gè)啟動(dòng)命令。變頻器有三種啟動(dòng)方式：操作面板；外部端子，可以是固定電平也可是脈沖信號(hào)或通信方式�？梢愿鶕�(jù)實(shí)際情況，選擇其中的任一種方式。變頻器按正常方式啟動(dòng)后，變頻器開環(huán)運(yùn)行于設(shè)置頻率，或閉環(huán)運(yùn)行于被控量的期望值。變頻器停止時(shí)和啟動(dòng)完全一樣，只不過動(dòng)作相反。
②電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向。交流電動(dòng)機(jī)是通過改變其輸入三相電源任意兩相的相序來改變其旋轉(zhuǎn)方向的，在變頻中只需給它一個(gè)電平信號(hào)自動(dòng)調(diào)整三相電源任意兩相的相序，從而改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，采用模擬量給定的正、反轉(zhuǎn)控制方式主要有兩種：
l 由雙極性給定信號(hào)控制，給定信號(hào)可“－”可“＋”，正信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，負(fù)信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，如圖6-8(a)所示。
l 由單極性給定信號(hào)控制，給定信號(hào)只有“＋”值，由給定信號(hào)中間值作為電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的分界點(diǎn)，如圖6-8(b)所示。
（1）工頻啟動(dòng)
電動(dòng)機(jī)工頻啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)直接采用工頻電源啟動(dòng)，也叫直接啟動(dòng)或全壓?jiǎn)?dòng)。在電動(dòng)機(jī)接通電源瞬間，電源頻率為額定頻率(50Hz)，如圖6-9(a)所示，電源電壓為額定電壓(380V)，如圖6-9(b)所示。由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度很高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和電流都很大，從而定子電流也很大，一般可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定電流的(4～7)倍，如圖6-9(c)所示。電動(dòng)機(jī)工頻啟動(dòng)存在的主要問題有：
①啟動(dòng)電流大。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的容量較大時(shí)，其啟動(dòng)電流將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)。
②對(duì)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的沖擊很大，影響機(jī)械設(shè)備的使用壽命。
（2）變頻啟動(dòng)
電動(dòng)機(jī)采用變頻啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)電源的頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時(shí)間逐漸上升，如圖6-10(a)所示。以4極電動(dòng)機(jī)為例，假設(shè)在接通電源瞬間，將啟動(dòng)頻率降至0.5Hz，則同步轉(zhuǎn)速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度只有工頻啟動(dòng)時(shí)的百分之一。電動(dòng)機(jī)的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖6-10(b)所示。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度很低，故啟動(dòng)瞬間的沖擊電流很小。因電動(dòng)機(jī)電源的頻率逐漸增大，電壓開始逐漸上升，如在整個(gè)啟動(dòng)過程中，使同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nM間的轉(zhuǎn)差Δn限制在一定范圍內(nèi)，則啟動(dòng)電流也將限制在一定范圍內(nèi)，如圖6-10(c)所示。因減小了啟動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。
6.2.2 啟動(dòng)頻率
電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)時(shí)，并不從變頻器輸出為零開始加速，而是直接從某一頻率下開始加速。電動(dòng)機(jī)在開始加速瞬間，變頻器的輸出頻率便是啟動(dòng)頻率。啟動(dòng)頻率是指變頻器開始有電壓輸出時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率。在變頻器啟動(dòng)過程中,當(dāng)變頻器的輸出頻率還沒達(dá)到啟動(dòng)頻率設(shè)置值時(shí)，變頻器就不會(huì)輸出電壓。通常，為確保電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可通過設(shè)置合適的啟動(dòng)頻率來實(shí)現(xiàn)。變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置啟動(dòng)頻率是為了滿足部分生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備實(shí)際工作的需要，有些生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備在靜止?fàn)顟B(tài)下的靜摩擦力較大，電動(dòng)機(jī)難以從從變頻器輸出為零開始啟動(dòng)，而在設(shè)置的啟動(dòng)頻率下啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)瞬間有一定的沖力，使其拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備較易啟動(dòng)起來，系統(tǒng)設(shè)置了啟動(dòng)頻率，電動(dòng)機(jī)可以在啟動(dòng)時(shí)很快建立起足夠的磁通，使轉(zhuǎn)子與定子間保持一定的空氣隙等。
啟動(dòng)頻率的設(shè)置是為確保由變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，避免電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)或在啟動(dòng)過程中過流跳閘。在一般情況下，啟動(dòng)頻率要根據(jù)變頻器所驅(qū)動(dòng)負(fù)載的特性及大小進(jìn)行設(shè)置，在變頻器過載能力允許的范圍內(nèi)既要避開低頻欠激磁區(qū)域，保證足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又不能將啟動(dòng)頻率設(shè)置太高，啟動(dòng)頻率設(shè)置太高在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成較大的電流沖擊甚至過流跳閘。變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置啟動(dòng)頻率的方式有：
①給定的信號(hào)略大于零(X=0+)，此時(shí)變頻器的輸出頻率即為啟動(dòng)頻率fS，如圖6-11(a)所示。
②設(shè)置一個(gè)死區(qū)區(qū)間XS，在給定信號(hào)X小于設(shè)置的死區(qū)區(qū)間XS時(shí)，變頻器的輸出頻率為零，當(dāng)給定信號(hào)X等于設(shè)置的死區(qū)區(qū)間XS時(shí)，變頻器輸出與死區(qū)區(qū)間XS對(duì)應(yīng)的頻率，如圖6-11(b)所示。
啟動(dòng)頻率的設(shè)置既要符合工藝要求，又要充分發(fā)揮變頻器的潛力。在設(shè)置啟動(dòng)頻率時(shí)要相應(yīng)設(shè)置啟動(dòng)頻率的保持時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速能夠在啟動(dòng)頻率的保持時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定的數(shù)值后再開始隨變頻器輸出頻率的增加而加速，這樣可以避免電動(dòng)機(jī)因加速過快而跳閘。在一般情況下只要能合理設(shè)置啟動(dòng)頻率和啟動(dòng)頻率保持時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)即可滿足電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求。
在實(shí)際調(diào)試過程中，常有這樣的情況，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難或電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中過流跳閘時(shí)，采取的措施是重新設(shè)置在低頻段有更大轉(zhuǎn)矩提升的轉(zhuǎn)矩提升曲線，甚至是將變頻器的允許過載能力調(diào)大，來解決電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中存在的問題。這樣電動(dòng)機(jī)雖然能比較好的啟動(dòng)，但所選擇的轉(zhuǎn)矩提升曲線不能工作在相對(duì)最佳的狀態(tài)，可能使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在過激磁狀態(tài)，從而使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、無功損耗增加，功率因數(shù)降低，而調(diào)大變頻器所允許的過載能力，則可能使變頻器或電動(dòng)機(jī)失去應(yīng)有的保護(hù)。在啟動(dòng)過程中存在的難啟動(dòng)或過流跳閘的問題，可采用合理設(shè)置啟動(dòng)頻率參數(shù)來解決。
不同啟動(dòng)方式的速度上升曲線如圖6-12所示，可根據(jù)實(shí)際啟動(dòng)要求選擇。圖6-12中曲線①適合于需要維持一段低速運(yùn)轉(zhuǎn)的啟動(dòng)場(chǎng)合；圖4-16中曲線②適合于需要有一定沖擊的啟動(dòng)場(chǎng)合。對(duì)于大慣性負(fù)載，要求零速啟動(dòng)，例如風(fēng)機(jī)有可能啟動(dòng)的瞬間正在旋轉(zhuǎn)，會(huì)有大的沖擊啟動(dòng)電流，因此，先要直流制動(dòng)，在啟動(dòng)程序設(shè)置時(shí)應(yīng)注意，否則有可能損壞變頻器。當(dāng)啟動(dòng)和停止過程中變頻器電流偏大，甚至發(fā)生過流保護(hù)，可延長(zhǎng)升降速時(shí)間，但一般只要不過流，升降速時(shí)間應(yīng)盡量短以提高效率。
6.2.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的停機(jī)方式
變頻調(diào)速系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)可以設(shè)置的停機(jī)方式有：
①減速停機(jī)。即按預(yù)置的減速時(shí)間和減速方式停機(jī)，在減速過程中，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)。
②自由制動(dòng)。變頻器通過停止輸出來停機(jī)，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電源被切斷，拖動(dòng)系統(tǒng)處于自由制動(dòng)狀態(tài)。由于停機(jī)時(shí)間的長(zhǎng)短由拖動(dòng)系統(tǒng)的慣性決定，故稱為慣性停機(jī)。在慣性停機(jī)時(shí)應(yīng)注意不應(yīng)在電動(dòng)機(jī)未真正停止時(shí)就啟動(dòng)，如要啟動(dòng)應(yīng)先制動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)停穩(wěn)后再啟動(dòng)。這是因啟動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(頻率)與變頻器輸出頻率差距太大，會(huì)使變頻器電流過大而損壞變頻器的功率管。
③減速加直流制動(dòng)。首先按預(yù)置的減速時(shí)間減速，然后轉(zhuǎn)為直流制動(dòng)，直至停機(jī)。
④異常停機(jī)功能。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械發(fā)生緊急情況時(shí)，將發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)。對(duì)此，有的變頻器設(shè)置了專門用于處理異常情況的功能。在異常停機(jī)過程，變頻器的操作信號(hào)都將無效。
