通用变频器的PID控制

变频器工作原理变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

1. 电机的旋转速度为什么能够自由地改变？*1: r/min电机旋转速度单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm.例如：2极电机50Hz 3000 [r/min]4极电机50Hz 1500 [r/min]结论：电机的旋转速度同频率成比例本文中所指的电机为感应式交流电机，在工业中所使用的大部分电机均为此类型电机。

感应式交流电机（以后简称为电机）的旋转速度近似地确决于电机的极数和频率。

由电机的工作原理决定电机的极数是固定不变的。

由于该极数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如极数为2，4，6），所以一般不适和通过改变该值来调整电机的速度。

另外，频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。

因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。

n = 60f/pn: 同步速度f: 电源频率p: 电机极对数结论：改变频率和电压是最优的电机控制方法如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。

因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。

输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。

例如：为了使电机的旋转速度减半，把变频器的输出频率从50Hz改变到25Hz，这时变频器的输出电压就需要从400V改变到约200V2. 当电机的旋转速度（频率）改变时，其输出转矩会怎样？*1: 工频电源由电网提供的动力电源（商用电源）*2: 起动电流当电机开始运转时，变频器的输出电流变频器驱动时的起动转矩和最大转矩要小于直接用工频电源驱动电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。

工频直接起动会产生一个大的起动起动电流。

而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。

运用PID与变频器实现恒压供水控制方案2008-01-20 19:58一：PID概念1. PID解释：即由比例（Proportion）+积分（Integral）+微分（Differential coefficient）组合而成。

2. 比例P控制：调节量按误差成比例输出，纯比例时误差不会为零。

即一对一的对应关系。

3. 积分I控制：调节量按误差的积分输出，误差为零时，输出恒定。

既有一定的延迟。

4. 微分D控制：调节量按误差的微分输出，误差突变时，能及时控制。

既快速反应。

5. PI控制动作：所谓PI控制就是将比例控制P和积分控制I结合起来，根据偏差及时间变化，产生一个操作变量。

二：运用PI控制系统方框图运用于PID可实现压力负反馈单闭环控制。

控制理论与算法。

1. PID配合变频器与压力传感器实现单泵闭环恒压供水控制系统。

2. 通常压力传感器分电流型与电压型两种。

PID有内置变频器与单独的外置两种。

三：设定任何一个控制系统都需要经过反复地调试后方可达到最佳性能，没有调试的系统是不能工作或不能良好地运行。

下面举例AMB-G7系列单泵恒压供水调试方法。

A. 首先必须知道控制对象的参数。

对象特征、需要的最大供水压力、需要给定用户的恒定压力、供水最小压力、上限压力、下限压力等。

B. 假设对一小区进行恒压供水改造，其要求管道最大供水压力为（A）11Kpa ，对应传感器输出电流为20mA , 要求最小供水压力为（B）1Kpa,对应输出的电流为4mA , 用户要求恒定的供水压力为（C）5Kpa 。

根据以上三个参数可以确定PID的设定值，既：（必须保证在最大供水压力时对应于压力传感器电流输出最大，反之亦然，可求出用户要求供水压力时的传感器电流）C. 传感器给定电流（Iset）正比于用户所需的恒定供水压力。

(假设压力传感器输出电流为4~20mA)既：Iset/(Imax-Imin)=C/(A-B)→Iset/(20mA-4mA)=5/(11-1)→Iset/16=5/10→Iset=16*0.5=8mA(5 0%电流)其中Imax=最大电流 Imin=最小电流 Iset=需要给定的电流值D. 而G7系列F84设定电压也正比与设定电流。

名称
代码
参数
备注
说明
命令和数字I/O[P0003=3,P0004=7]
数字输入1的功能
P0701
1
ON/OFF（接通正转/反转命令1）
注4
数字输出1的功能
P0731.0
注5
数字输出2的功能
P0732.0
数字输出3的功能
P0733.0
3．模拟量设置（变频器模拟量默认为0-10V，若系统反馈为4-20mA，将面板DIP拨到ON表示4-20mA）
0工厂的缺省设置
1 BOP(键盘)设置
2由端子排输入
4 BOP链路的USS设置
5 COM链路的USS设置
6 COM链路的通讯板（CB）设置
注2：
P1000(输入频率给定值源)
1MOP给定值
2模拟量给定值
3固定频率
4USS在BOP链路上
5USS在COM链路上(控制端子29和30)
注3：
P3900(结束快速调试，启动电机计算)的可能的设定值
变频器的PID给定控制
例：压力信号直接接入10端＋和11端－，即模拟量通道2（接3+和4-为模拟量通道1）两线制4-20mA(0-10公斤)输入AIN2
给定为MOP-PID内部设定：
端子18旁的AIN1，AIN2拔到ON选择0-20mA电流（拨码开关全为OFF选择0-10V电压）
1．快速调试
名称
代码
说明：下标
变址0：模拟量输入1（ADC1），端子3，4
变址1：模拟量输入2（ADC2），端子10，11
注7:
P2200（PID调节器使能）可能的设定值
1.0 PID调节器总是激活
722.x数字量输入x

FX5U和三菱F800系列变频器PID控制本次实验主要是测试FX5U PLC与三菱变频器，通过PID调节控制，进行流量，风量或者压力等的过程控制；PID 动作是P（比例）和I（积分）及D （微分）动作的总和，PID 动作是将PI 动作和PD 动作组合后的动作功能，可以实现充分吸取各项动作长处后的控制；由端子2 输入信号或参数设定值作为目标和端子4 输入信号作为反馈量组成PID 控制的反馈系统。

一、系统配置PLC: FX5U-32MT/ES变频器：FR-F840-00170(7.5K)-2(CA)-60电机：三相异步电机线缆：若干线缆二、接线1、PLC端：FX5U相关信号的发送接收变频器：接线对应：PLC 0V----COM0 PLC 24V----PC0V----SE 24V----S/SY0----STF Y1-----RTX0----SU X1----IPFX2----OL X3----FU这里主要设置基本控制，模拟量的测量反馈未设置，根据实际情况设置三、参数设置① Pr.128=20，设定PID动作，目标值输入以及测定值驶入，偏差值输入，参照下表PID动作，当进行PID控制时需要根据实际情况来判断是正作用或负作用，这里选择的是负作用，判断可参照下面；目标值可通过2号端子或参数Pr.133，这里是设参数为目标值② Pr.131=50（PID上限）这里设置的是百分比，如果反馈量超过此设定，就输出FUP 信号。

测定值的最大输入（20mA/5V/10V）等于100%，例如测定反馈的是压力，对于压力表最大量程为0-60Mpa，那么60对应的100%，上限设为50%对应实际上限就是30Mpa。

③ Pr.132=30（PID下限）如果检测值超过此设定，就输出FDN 信号。

④ Pr.133=40（PID 动作目标值）设定PID 控制时的设定值这三个参数根据实际情况设定下面为PID控制过程中输入输出信号的设定⑤ Pr.183=14（设定RT端子输入PID开始信号）⑥ Pr.191=47 （设定SU端子输出PID控制中信号）⑦ Pr.192=16 （设定IPF端子输出PID正反动作信号）⑧ Pr.193=14 （设定OL端子输出PID下限信号）⑨ Pr.194=15 （设定FU端子输出PID上限信号）⑩ Pr.129=PID 比例范围测量值的微小变化会引起执行量的很大改变，当执行量上下波动大，稳定性变差，修改此参数可提高稳定性，影响灵敏度，增益Kp ＝ 1/ 比例常数，值越大，灵敏度越高，稳定性变差⑪ Pr.130=PID 积分时间随着积分时间的减少，到达设定值就越快，但也容易发生振荡。