图8 起动频率

·设置一个死区XS%，在给定信号X
(2) 暂停加速功能
(a) 功能含义
电动机起动后，先在较低频率fDR下运行一个短时间，然后再继续加速的功能。
在下列情况下，应考虑预置暂停加速功能：
·对于惯性较大的负载，起动后先在较低频率下持续一个短时间tDR，然后再加速；
·齿轮箱的齿轮之间总是存在间隙的，起动时容易发生齿间的撞击，如在较低频率下持续一个短时间tDR，可以减缓齿间的撞击；
·起重机械在起吊重物前，吊钩的钢丝绳通常是处于松弛状态的，预置了暂停加速功能后，可首先使钢丝绳拉紧后再上升;
·有些机械在环境温度较低的情况下，润滑油容易凝固，故要求先在低速下运行一个短时间，使润滑油稀释后再加速;
·对于附有机械制动装置的电磁制动电动机，在磁抱闸松开过程中，为了减小闸皮和闸辊之间的磨擦，要求先在低频下运行，待磁抱闸完全松开后再升速，等等。

(b) 设置暂停加速的方式
设置暂停加速的方式主要有两种:
·变频器输出频率从0Hz开始上升至暂停频率fDR，停留tDR后再加速，如图9(a)所示;

图9 低频持续时间

·变频器直接输出起动频率fS后暂停加速，停留tDR后再加速，如图9(b)所示。

2.2 起动前直流制动功能
(1) 功能含义 　
起动前先在电动机的定子绕组内通入直流电流，以保证电动机在零速的状态下开始起动。
如果电动机在起动前，拖动系统的转速不为0(nm=0)的话，而变频器的输出频率(从而同步转速n0)从0Hz开始上升，则在起动瞬间，电动机或处于强烈的再生制动状态(起动前为正转时)，或处于反接制动状态(起动前为反转时)，如图10(a)所示，容易引起电动机的过电流。例如:
拖动系统以自由制动的方式停机，在尚未停住前又重新起动;
风机在停机状态下，叶片由于自然通风而自行转动(通常是反转)。

(2) 功能设置
·选择功能
即选择是否需要起动前的直流制动功能;
·制动量
即应向定子绕组施加多大的直流电压UDB;
·直流制动时间
即进行直流制动(施加直流电压)的时间tDB。如图10(b)所示。

图10 起动前的直流制动

3 变频调速的停机功能
3.1 基础概念
(1)电动机的停机方式
在变频调速系统中，电动机可以设定的停机方式有:
(a) 减速停机
即按预置的减速时间和减速方式停机，如上述，在减速过程中，电动机处于再生制动状态，如图11(a)所示。

图11 变频器的停机功能

(b) 自由制动
变频器通过停止输出来停机, 这时, 电动机的电源被切断, 拖动系统处于自由制动状态。由于停机时间的长短由拖动系统的惯性决定, 故也称为惯性停机, 如图11(b)所示。

(c) 减速加直流制动
首先按预置的减速时间减速，然后转为直流制动，直至停机，如图11(c)所示。

(d) 在低频状态下短暂运行后停机, 当频率下降到接近于0时, 先在低速下运行一个短时间, 然后再将频率下降为0Hz, 如图11(d)所示。在下列情况下, 应考虑预置暂停减速功能:

惯性大的负载从高速直接减速至0Hz时，有可能因停不住而出现滑行的现象。如先在低速段运行，然后从低速降为0Hz，可消除滑行现象;

对于需要准确行车的场合，如卷扬机，为准确停车，即在低速短时运行即爬行后，再减至0Hz，即可达到准确停车的目的。

对于附有机械制动装置的电磁制动电动机, 在磁抱闸抱紧前先在低速段作短时运行, 可减少磁抱闸的磨损, 等等。
(2) 设置暂停减速的方式
和暂停加速相同，需要预置的参数有:
(a) 暂停减速的频率fDD;
(b) 停留时间tDD，如图11(d)所示。

3.2 变频器的直流制动功能
(1) 基础概念
(a) 采取直流制动的必要性
·有的负载要求能够迅速停机，但减速时间太短将引起电动机实际转速的下降跟不上频率的下降，产生较大的泵升电压，使直流回路的电压超过允许值。采用直流制动，能增大制动转矩、缩短停机时间，且不产生泵升电压;
·有的负载由于惯性较大，常常停不住，停机后有“爬行”现象，可能造成十分危险的后果。
采用直流制动, 可以实现快速停机, 并消除爬行现象。

(b) 方法和原理
直流制动就是向定子绕组内通入直流电流, 使异步电动机处于能耗制动状态。如图12(a), 由于定子绕组内通入的是直流电流，故定子磁场的转速为0。这时, 转子绕组切割磁力线后产生的电磁转矩与转子的旋转方向相反, 是制动转矩。因为转子绕组切割磁力线的速度较大，故所产生的制动转矩比较强烈, 从而可缩短停机时间。此外, 停止后, 定子的直流磁场对转子铁心还有一定的“吸住”作用, 以克服机械的“爬行”。

(2) 功能设置
采用直流制动时，需预置以下功能:
(a) 直流制动的起始频率fDB
在大多数情况下, 直流制动都是和再生制动配合使用的。即:首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速，然后再转换成直流制动, 使电动机迅速停住。其转换时对应的频率即为直流制动的起始频率fDB, 如图12(b)所示。

图12 直流制动原理和预置

预置起始频率fDB的主要依据是负载对制动时间的要求，要求制动时间越短，则起始频率fDB应越高。

(b) 直流制动强度
即在定子绕组上施加直流电压UDB或直流电流IDB的大小，它决定了直流制动的强度。如图12(b)所示。
预置直流制动电压UDB(或制动电流IDB)的主要依据是负载惯性的大小，惯性越大者，UDB也应越大。

(3) 直流制动时间tDB
即施加直流制动的时间长短。
预置直流制动时间tDB的主要依据是负载是否有“爬行”现象，以及对克服“爬行”的要求，要求越高者，tDB应适当长一些。

4 变频器的预励磁和零伺服功能
4.1 基础概念
(1) 电磁制动电动机及其控制特点
对于要求停机位置十分准确的场合，常常采用带有机械制动功能的电磁制动电动机。
(a) 电磁制动电动机简介 　
以YEJ系列电磁制动电动机为例，其基本电路如图13所示。

图13 电磁制动电动机

当接触器KM断开、电动机Ｍ未运行时，制动电磁铁的线圈YB处于失电状态，制动器的抱闸为抱紧状态;

当接触器ＫＭ接通时，YB经ＫＭ的辅助接点而得电，所得电压是经半波整流的相电压(DC99Ｖ)。这时，制动器的抱闸松开，电动机起动。

图13中，二极管VD1用于进行半波整流; VD2用于当外加电压过０时，为线圈YB提供一个续流通路;压敏电阻RV1、RV2用于当ＫＭ断开时，防止线圈YB因反电动势过大而击穿。

(b) 电磁制动电动机的控制特点
由于磁抱闸从通电到完全松开，以及从断电到完全抱紧，都需要时间(约0.3～0.6s)，并且有一个逐渐松开和逐渐抱紧的过程。在逐渐松开和逐渐抱紧的过程中，希望在抱闸和闸辊之间，尽量减少滑动磨擦。最好是在电动机停住的状态下抱紧，在抱闸完全松开后起动。

(2) 起重机械的溜钩问题
起重机械由于重物本身具有重力加速度，当重物从空中的停止状态转为上升或下降的运动状态时，如果使制动电磁铁YB先通电，等抱闸松开后再接通电动机，则在抱闸逐渐松开，而电动机尚未通电的过程中，重物必将下滑，形成“溜钩”。如果使电动机和制动电磁铁YB同时通电，则当抱闸尚未完全松开的过程中，电动机将处于过载状态。

同样，当重物从上升或下降的运动状态转为停止状态时，如果使电动机和制动电磁铁YB同时断电，则因为抱闸从断电到完全抱紧，需要时间，在抱闸尚未完全抱紧的过程中，重物也必将下滑，形成“溜钩”。如果令制动电磁铁YB在电动机断电之前，提前断电，待电动机断电时，抱闸已经抱紧了。在制动电磁铁YB逐渐抱紧的过程中，电动机也必将处于过载状态。

4.2 功能设置
在“有反馈矢量控制”方式下，当变频器的运行信号有效，但频率给定信号为0Hz时, 可以使变频器向电动机提供足够的励磁电流，产生足够大的零速转矩，以防止重物“溜钩”。

(1) 预励磁功能
当电动机从停住状态转为运行状态时，预先向电动机绕组内输入足够大的励磁电流，使电动机产生足够强的零速转矩的功能。

(2) 零伺服功能
当电动机从运行状态转为停住状态时，变频器在运行指令有效的情况下，在频率给定信号为０时，变频器使电动机保持足够强的零速转矩的功能。

5 某些变频器的特殊功能
(1) 加、减速的衔接功能
生产实践中，有时会遇到这样的情况:在拖动系统正在加速的过程中，又得到减速或停机的指令。这时，就出现了加速过程和减速过程的衔接问题。

变频器对于在加速过程尚未结束的情况下，得到停机指令时减速方式的处理如图14所示。

图14 加减速的衔接功能

图14(a)是运行指令，图14(b)是加、减速曲线。曲线①是在运行指令时间较长情况下的Ｓ形加速曲线;曲线②和曲线③是在加速过程尚未完成，而运行指令已经结束时的减速曲线。用户可根据生产机械的具体情况进行选择。

(2) 加、减速时间的最小极限功能
某些生产机械，出于特殊的需要，要求加、减速时间越短越好。对此，有的变频器设置了加、减速时间的最小极限功能。其基本含义是:
(a) 最快加速方式
在加速过程中，使加速电流保持在变频器允许的极限状态(IA≯150%IN，IA是加速电流，IN是变频器的额定电流)下，从而使加速过程最小化。
(b) 最快减速方式
在减速过程中，使直流回路的电压保持在变频器允许的极限状态(UD≯95%UDH, UD是减速过程中的直流电压，UDH是直流电压的上限值)下, 从而使减速过程最小化。
(c) 最优加速方式
在加速过程中，使加速电流保持在变频器额定电流的120%(IA≯120%IN)，使加速过程最优化。
(d) 最优减速方式
在减速过程中，使直流回路的电压保持在上限值的93%(UD≯93%UDH)，使减速过程最优化。
(3) 异常停机功能
当生产机械发生紧急情况时，将发出紧急停机信号。对此，有的变频器设置了专门用于处理异常情况的功能。在异常停机期间，其操作信号都将无效。

参考文献
(略)

作者简介
张燕宾(1937-) 男 高级工程师 退休前在宜昌市自动化研究所工作，曾任自动化研究所副所长、宜昌市科委驻深圳联络处主任; 宜昌市自动化学会理事长、湖北省自动化学会常务理事。著作: SPWM变频调速应用技术(编著，机械工业出版社1997年12月初版; 2002年４月第二版); 变频调速应用实践(主编，机械工业出版社2001年1月出版); 变频器应用基础(副主编，机械工业出版社2003年1月出版)。