4.4 ACS800变频器的操作与应用
4.4.1 ACS800变频器的DTC技术指标
目前应用DTC技术的主要是ABB公司的ACS800等系列变频器，因此这里主要介绍ACS800变频器的参数设置。
参数99.04为电动机控制模式选择，可以选择“0”为DTC方式和“1”为SCALAR标量控制。标量控制即第1讲所叙述的U/f控制方式，为了描述上的统一，本书亦称为U/f控制方式。
在大部分ACS800的使用场合选择DTC方式，而U/f控制方式则适合于不能使用直接转矩控制的一些特殊场合，在下述情况下推荐使用U/f控制方式：
1）用在电动机数可变的和多台电动机的场合，如负载不是由两台电动机均衡负担的、电动机功率不同。
2）当电动机的额定电流小于ACS800变频器额定输出电流的1/6。
3）变频器无电动机连接，用于测试目的时。
4）变频器驱动变频器负载时，即变频器的输出侧接升压或降压变压器，而变压器后再接电动机的。
5）在电动机进行识别之后准备更换电动机的。
直接转矩控制需基于在电动机起动期间所建立的精确电动机模型。在首次起动电动机时，变频器会自动进行电动机励磁识别，期间，电动机在零速时励磁数秒钟以建立电动机模型，这种识别方法适用于大多数应用场合。在要求严格的应用场合，还要执行一次单独的识别运行。
1.直接转矩控制的速度控制性能
ABB的ACS800能够对速度进行精确地控制，根据不同的速度精度可以选择无脉冲编码器和有脉冲编码器两种，表4-11给出了在使用直接转矩控制时的典型速度性能指标。
表4-11 直接转矩控制速度性能指标
其中动态速度误差依赖于速度控制器的参数整定，图4-25为动态速度响应曲线。
在参数组23中可以对速度控制器进行PID变量设定，速度控制器的原理见图4-26a，该控制器包含了比例、微分、积分和微分加速度补偿，其经过PID作用后的输出作为转矩控制器的给定信号。
速度控制器的参数内容包括以下几方面：
1）增益参数：定义速度控制器的比例增益，如增益过大可能引起速度波动。
2）积分时间参数：定义速度控制器的积分时间，即在偏差阶跃信号下，控制器输出信号的变化率。积分时间越短，连续偏差值的校正就越快，但是如果太短就会造成控制不稳定。
3）微分时间参数：定义速度控制器的微分时间，即在偏差值发生改变的情况下增加控制器的输出。微分时间越长，在偏差改变的过程中，控制器的输出速度就越快。微分作用使控制对扰动的敏感度增加。
4）加速补偿的微分时间：在加速过程中为了补偿惯性，将给定变化量的微分加到速度控制器的输出中。
5）滑差增益：定义了电动机滑差补偿控制的滑差增益，100%表示完全滑差补偿，0%表示零滑差补偿。
图4-25 DTC时的动态速度响应曲线
TN：电动机额定转矩nN：电动机额定速度
nact：实际速度nref：设定速度
速度控制器的参数值能在电动机辨识（与矢量控制的电动机辨识相同）整定期间进行自动调节，当然也可以手动整定控制器的相关参数，或是让变频器单独执行一次速度控制器自动整定运行。要注意的是，最终速度控制器的控制效果取决于各个参数的综合作用，因此电动机带载运行进行自整定才是最合适的，同时可以在电动机额定转速的1/3作用进行恒速度运行。
图4-26 直接转矩控制
a）直接转矩控制时的速度控制器 b）直接转矩控制时的转矩响应曲线
TN：电动机额定转矩Tref：设定转矩Tact：实际转矩
2.直接转矩控制的转矩控制性能
直接转矩控制技术对于转矩的控制非常出色，即使不使用任何来自电动机轴上的速度反馈，变频器也能进行精确的转矩控制。当然，由于在无脉冲编码器情况下的直接转矩控制，在零频附近运行时，线性误差和可重复性误差可能会较大，对于需用在此频段内的负载，建议采用有脉冲编码器的直接转矩控制。表4-12显示了ABB变频器ACS800在使用直接转矩控制时的典型转矩控制性能指标。图4-26b为直接转矩控制方式下的转矩响应曲线。
表4-12 直接转矩控制转矩性能指标
对于参数的设置，首先必须在参数99.02选择应用程序宏设定为T—CTRL转矩控制宏和参数99.04定义为直接转矩控制，然后在参数组24中可以对转矩控制进行设定，参数内容包括：
1）转矩给定的斜坡上升时间：从零增加到额定电动机转矩的时间。
2）转矩给定的斜坡下降时间：从额定电动机转矩下降到零的时间。
转矩控制宏一般应用于需要控制电动机转矩的场合，如啮合辊控制、张力控制等。其默认的接线方式是：转矩给定值由模拟量输入口以电流信号提供，0mA对应0%、20mA对应100%的电动机额定转矩。
4.4.2 ACS800变频器的电动机辨识
1.读取电动机数据
合格的电动机都应该在明显的位置装有铭牌，上面逐项列出电动机的基本使用数据。比如电动机的额定电压、额定电流、额定功率、额定转速、额定频率、功率因数、冷却方式、防护等级、工作方式、绕组连接等。
在ACS800中常常需要电动机的额定电压、额定电流、额定功率、额定转速、额定频率这5个基本参数，有的时候还会需要功率因数、工作方式作为参考数据。
2.在参数99组进行操作
参数99.10MOTOR ID RUN MODE，有两种模式：ID MAGN、STANDARD。ACS800在调试的时候，一般选择ID MAGN就可以满足要求。但是对于提升机等负载，推荐选择STAND- ARD。辨识可以做几次，求得最好的结果。
3.影响辨识的因素
电动机辨识的影响因素很多，常包括：电动机铭牌的准确性、铭牌与电动机自身的一致性、电动机是否与机械脱离、电动机的冷却风扇运行是否正常、电动机安装是否牢固、编码器是否投入（辨识不需要使用编码器）等。
4.辨识结果好坏的判断
在选型正确的情况下，辨识结果不好会影响带载能力。另外，可以通过观察电动机运行的数据做简单判断。经常用来观测的数据有电动机速度、电动机电流、DC电压，在固定给定速度下，这3个数值应该是比较稳定的，波动不大。
4.4.3 ACS800常见的控制方式例举
1.DI起动，AI给定（操纵杆）
硬件接线如图4-27所示。
参数设定为
10.01 EXT1 START/STP/DIR=DI1F，DI2R。
11.03 EXT1 REF=AI1。
2.DI起动，DI加减速（电动电位器）
硬件接线如图4-28所示。
参数设定为
10.01 EXT1 START/STP/DIR=DI1F，DI2R。
11.03 EXT1 REF=DI3U，4D（R）。
图4-27 DI起动与AI给定的硬件接线
图4-28 DI起动与DI加减速的硬件接线
3.多段速（小于等于四档速度）
硬件接线如图4-29所示。
参数设定为
10.01 EXT1 START/STP/DIR=DI1F，DI2R。
12.01 STEP REF SEL=DI3，4，5。
12.02～12.05设置速度。
4.多段速（大于四档速度）
硬件接线如图4-30所示，其对应的频率见表4-13。
图4-29 多段速（小于等于四档速度）的硬件接线
图4-30 多段速（大于四档速度）的硬件接线
表4-13 多段速对应的频率
图4-31所示为6档速度设置流程，实际可以更多。
图4-316 档速度设置流程
参数设置的时候，先把83.01置为EDIT，编程结束，把83.01置为RUN。起动命令10.01=DI1F，DI2R，给定11.03=PARAM11.10。DI1/DI2不能决定方向，旋转方向由给定值决定。
此时可以增加一个功能块实现，具体为：84.30=SWITCH-I，84.31=+.001.017.01，84.32=-.084.009.00，84.33=+.084.009.00，11.10=+.084.034.00（见图4-32）。
图4-32 功能块