变频器技术应用与实践 教学课件 三菱、西门子 高职 教学课件 袁勇 全书_ 第3章.pdf

情景三 变频器在典型控制系统中的应用 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 项目一 变频恒压供水 项目二 数控机床的变频器控制 项目三 传送带的变速控制电路 项目四 提升机控制系统 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 项目一 变频恒压供水 　一、项目背景及要求 　　近年来，随着变频调速技术的日益成熟，变频恒压供水 以其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中 得到广泛应用。变频恒压供水系统是指在供水管网中用水量 发生变化时，出口压力保持不变的供水方式，可以满足城市 规模不断扩大，高层建筑高度不断增高，对城市供水公用管 网出口压力越来越高的要求。变频恒压供水系统对水泵电动 机实行无级调速，依据用水量及水压变化，通过计算机检测、 运算，自动改变水泵转速以保持水压恒定，从而满足用水要 求，它是目前比较先进、合理的节能供水系统。 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　二、知识讲座 　　(一) 变频恒压供水原理 　　变频恒压供水系统以管网水压(或用户用水流量)为设定 参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电 动机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统 自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水 泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低， 水泵转速减慢，供水量亦相应减小。这样就保证了用户对水 压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目 的。 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　(二)  PID控制 　　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( 比例、积分、微分)控制，又称 为PID调节，其控制原理图如图3-1-1所示。 图3-1-1 PID控制原理图 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　1. 比例(P)控制 　　比例控制是一种最简单的控制方式，其输出与输入误差 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) 。 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　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。对于一个自动控制系统，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(Systemwith Steady-state Error) 。为了消除稳态误差，在控 制器中必须引入“积分项” 。积分项对稳态误差的清除取决于 时间，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。 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　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，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(PD)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+微分控制器能改善系统在调节过程中 的动态特性。 情景三 变频器在典型控制系统中的应用 　　闭环控制系统的振荡甚至不稳定的根本原因在于有较大 的滞后因素。因为微分项能预测误差变化的趋势，这种“超 前” 的作用可以抵消滞后因素的影响。适当的微分控制作用 可以使超调量减小，增加系统的稳定性。 对于有较大的滞 后特性的被控对象，如果PI控制的效果不理想，可以考虑增 加微分控制，以改善系统在调节过程中的动态