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 ABB电机变频器Westinghouse低压产品

个防尘网，如果地沟超过5m以上时，可以考虑加装鼓风机。
（3） 密闭控制柜内可以加装吸湿的干燥剂或者吸附毒性气体的活性材料，并近期更换。
3 干扰问题
3.1 变频器对微机控制板的干扰
在注塑机、电梯等的控制系统中，多采用微机或者PLC进行控制，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器对微机控制板的干扰问

题。由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差，不符合EMC国际标准，在采用变频器后，产生的传导和辐***扰，往往导致控制系统工

作异常，因此需要采取必要措施。
（1） 良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，微机控制板的屏蔽地，***好单独接地。对于某些干扰
近年来，随着我国自动化技术的迅速发展，工业自动化取得了长足的进步。变频器由于性能稳定、节能环保、性价比高，在工业各个领

域得到了广泛的应用。其中，冶金、造纸等行业对电气控制系统的转速和转矩的动静态指标有着较高的要求，在转炉或纸机的电气控制上要

求各部分驱动电机转矩或转速严格同步，否则，无法维持正常生产，产品质量难以保证。然而，在实际生产中，有许多因素都会干扰电机的

同步控制，例如电网电压的波动、频率的变化、负载的突变、温度的改变等。因此，为了得到理想的同步控制效果，采用主从控制是比较好

的解决方案之一。

严重的场合，建议将传感器、I/O接口屏蔽层与控制板的控制地相连［3］。
（2） 给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，成本低。可以有效***传导干扰。另外在辐***扰严重的场合，

如周围存在G***、或者小灵通机站时，可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。
微机控制板的电源抗干扰措施
（3） 给变频器输入加装EMI滤波器，可以有效***变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器L1、L2，可以提高功率因数，

减小谐波污染，综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器L3，解决因为输出导线对

地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐***扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，并将钢管外壳或者电
2 同步运行方案的选择
工业中同一台设备或者同一条生产线的各个运动部分通常采用一台大功率电机或多台相对功率较小的电机分别拖动的方式，而这些不同

的运动部分彼此间在运动速度、转矩等参数方面常常有配合协调关系，这就要求在各电动机的调速控制之间建立某种关系，这就是所谓的同

步运行问题。
同步运行是变频调速在工业应用中比较复杂和要求很高的领域。正确选择同步控制方案，是在同步运行领域正确设计变频调速系统的关

键因素。通常，同步运行主要可以采用以下三种方式实现。

缆屏蔽层与大地可靠连接。请注意，在不添加交流输出电抗器L3时，如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，增大了输出对地的分布电容，

容易出现过流。当然在实际中一般只采取其中的一种或者几种方法。
减小变频器对外部控制设备的干扰措施
（4） 对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的控制系统设计过程中，建议尽量不要采用模拟控制

，特别是控制距离大于1M，跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足要求。如果非要用模
2.1 单台大功率电机
对于大功率负载，一般选用一台大功率电机及相应功率的变频器组成其传动系统。相对于多电机电气传动系统，单台大功率电机传动系

统由于只有一个传动速度，同步性能***优。然而，也正是由于该系统的***性，任何一个设备发生故障都将导致整个系统的停机，系统冗余

性差，而且由于电机、变频器等电气设备的功率较大，维护困难，***时间较长。

  2.2 群拖
用一台变频器带动多台电动机同步运行的方式，称为群拖。这时变频器的输出侧就成了供电母线，各电动机接受同频率同幅值的电压。

在电动机规格相同时，彼此间总是运行在理想空载转速相同、斜率也大致相同的机械特性上，当负载大致一致时，实际转速也大致相同。
由于矢量控制和直接转矩控制都不能用于群拖方式，因此，群拖方式只能采用恒压频比控制方式。由于恒压频比控制方式的稳态和动态

拟量控制时，建议一定采用屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，需要实现DC/DC隔离措施。可以采

用标准的DC/DC模块，或者采用V/F转换，光藕隔离再采用频率设定输入的方法。
3.2 变频器本身抗干扰问题
当变频器的供电系统附近，存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者采用滑环供电的场合，变频器本身容易因为干扰而出

现保护。建议用户采用如下措施：
（1） 在变频器输入侧添加电感和电容，构成LC滤波网络。
（2） 变频器的电源线直接从变压器侧供电。
（3） 在条件许可的情况下，可以采用单独的变压器。
（4） 在采用外部开关量控制端子控制时，连接线路较长时，建议采用屏蔽电缆。当控制线路与主回路电源均在地沟中埋设时，除控制调速性能都不高，且低速时带载能力差，起动转矩低，一般应用于调速性能要求不高的场合。另外，群拖方式下，各电动机只是理想空载转

速一致，而实际转速由机械特性曲线和负载力矩决定，因此，群拖方式下的各个电机转速并不能保证完全一致，同步性不高，故群拖方式只

能用于同步运行要求不高的场合。

2.3 主从控制

2.3.1 主从控制连接方式
主从控制是为多电机传动系统设计，每台电机分别由单独的变频器控制，因此，主从控制可以采用具有转矩控制能力的矢量控制和直接

转矩控制方法。利用这个高性能的控制算法，可在同步运行的机构之间建立合理的负载分配关系，充分发挥各电动机的转矩输出能力。主从

控制连接方式一般有以下两种：
（1）主机和从机的电机轴通过齿轮、链条等进行刚性连接。从机采用转矩控制模式，以使传动单元之间平均分配负载转矩，此时是由机


线必须采用屏蔽电缆外，主电路线路必须采用钢管屏蔽穿线，减小彼此干扰，防止变频器的误动作。
（5） 在采用外部模拟量控制端子控制时，如果连接线路在1M以内，采用屏蔽电缆连接，并实施变频器侧一点接地即可;如果线路较长，

现场干扰严重的场合，建议在变频器侧加装DC/DC隔离模块或者采用经过V/F转换，采用频率指令给定模式进行控制。
（6） 在采用外部通信控制端子控制时，建议采用屏蔽双绞线，并将变频器侧的屏蔽层接地（PE），如果干扰非常严重，建议将屏蔽层

接控制电源地（GND）。对于RS232通信方式，注意控制线路尽量不要超过15m，如果要加长，必须随之降低通信波特率，在100m左右时，能够械结构保证转速同步，由于每台电机分别由单独的变频器控制，保证了各电动机承担的负载分配合理，防止出现分配转矩严重不平衡，甚至

彼此顶牛现象的发生。
（2）当主机和从机的电机轴采用柔性连接时。从机应该采用速度控制方式，在这种情况下，机械结构已经不能保证同步运行的要求，由

变频器组成的传动系统除了采用速度控制方式解决转速同步问题，同时还要利用转矩下垂特性实现负载转矩在各个电机上的平均分配。

  转矩下垂功能原理：用参数规定额定负载转矩下的转速差，而系统根据实际转矩和给定转速决定实际的速度给定值。这样，系统根据转

矩情况自动调整给定转速，具备了速度适应能力。因此，转矩下垂特性允许主机和从机之间存在微小的速度差。

2.3.2 abb变频器主从控制原理及参数设置
（1） 主从控制原理
ABBACS800系列变频器主从控制采用直接转矩（dtc）作为其核心控制原理。而直接转矩控制技术是在变频器内部建立了一个交流异步电


正常通信的波特率小于600bps。对于RS485通信，还必须考虑终端匹配电阻等。对于采用现场总线的高速控制系统，通信电缆必须采用专用电

缆，并采用多点接地的方式，才能够提高可靠性。
4 电网质量问题
在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合，电压经常出现闪变;在一个车间中，有几百台变频器等容性整流负载在工作时，

电网的谐波非常大，对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的***作用，轻则不能够连续正常运行，重则造成设备输入回路的

损坏。可以采取以下的措施：
集中整流的直流共母线供电方式
（1） 在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合建议用户增加无功静补装置，提高电网功率因数和质量。
（2） 在变频器比较集中的车间，建议采用集中整流，直流共母线供电方式。建议用户采用12脉冲整流模式。优点是，谐波小、节能，
动机的软件数学模型，根据实测的直流母线电压、开关状态和电流计算出一组***的电机转矩和定子磁通实际值，并将这些参数值直接应用

于控制输出单元的开关状态，变频器的每一次开关状态都是单独确定的，这意味着可以产生实现***佳的开关组合并对负载变化作出快速地转电机.变频器.Westinghouse低压产品

矩响应，并将转矩相应限制在一拍以内，且无超调，真正实现了对电动机转矩和转速的实时控制。
在主从控制应用中，外部信号（包括起动、停止、给定信号等）只与主机变频器相连，主机通过光纤将从机控制字和转速给定值、转矩

给定值广播给所有的从机，实现对从机的控制。从机一般不通过主从通讯链路向主机发送任何反馈数据，从机的故障信号单独连至主机的运

行使能信号端，形成联锁。一旦发生故障，联锁将停止主机和从机的运行。

主机发送给从机的的控制字是一个16位字，其中仅b3（run）、b7（reset）、b10（remote－cmd）使用，当从机参数10.01

特别适用于频繁起制动、电动运行与发电运行同时进行的场合。
（3） 变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，提高功率因数，成本较低，可靠性高，效果好。
（4） 变频器输入侧加装有源PFC装置，效果***好，但成本较高。
5 电机的漏电、轴电压与轴承电流问题
变频器驱动感应电机的电机模型，Csf为定子与机壳之间的等效电容，Csr为定子与转子之间的等效电容，Crf为转子与机壳之间的等效电

容，Rb为轴承对轴的电阻;Cb和Zb为轴承油膜的电容和非线性阻抗。
高频PWM脉冲输入下，电机内分布电容的电压耦合作用构成系统共模回路，从而引起对地漏电流、轴电压与轴承电流问题。
漏电流主要是PWM三相供电电压极其瞬时不平衡电压与大地之间通过Csf产生。其大小与PWM的dv/dt大小与开关频率大小有关，其直接结

果将导致带有漏电保护装置动作。另外，对于旧式电机，由于其绝缘材料差，又经过长期运行老化，有些在经过变频改造后造成绝缘损坏。
（ext1start/stop／dir）或10.02（ext2start/stop/dir）设置为comm.cw时，控制字命令有效。给定值是包括1个符号位和15个整数位的16

位字，给定1为速度给定，给定2为转矩给定。在从机中，要将给定1定义为从机的外部速度给定，需将参数11.03（extref1 select）设置为

f；要将给定2定义为从机的外部转矩给定，需将参数11.06（ext ref2select）设置为f。
主机和从机为刚性连接时，从机跟随主机转矩给定的控制原理图。主机采用速度控制方式，即速度给定speedref3与实际速度actual

speed相比较，通过pi调节器得到转矩给定值torqref3，该值经过频率限幅、直流电压限幅、功率限幅和转矩限幅后，得到***终的转矩给定值

torq refused。该值和定子磁通给定值分别同相应的实际值在滞环比较器内进行比较，得到***优的pwm信号，***终通过驱动逆变器的开关器件

达到调节转速的目的。主机速度环输出的***终转矩给定值torqref used同时作为从机的转矩给定值，实现主机和从机的负载转矩平衡分配。

由于从机采用转矩控制，其转速由主机速度和机械耦合度共同决定。当机械耦合紧密时，从机速度保持与主机同步；当由于机械原因导

因此，建议在改造前，必须进行绝缘的测试。对于新的变频电机的绝缘，要求要比标准电机高出一个等级。
轴承电流主要以三种方式存在：dv/dt电流、EDM（Electric Discharge Machining）电流和环路电流。轴电压的大小不仅与电机内各部

分耦合电容参数有关，且与脉冲电压上升时间和幅值有关。dv/dt电流主要与PWM的上升时间tr有关，tr越小，dv/dt电流的幅值越大;逆变器

载波频率越高，轴承电流中的dv/dt电流成分越多。EDM电流出现存在一定的偶然性，只有当轴承润滑油层被击穿或者轴承内部发生接触时，

存储在电子转子对地电容Crf上的电荷（1/2 Crf×Urf）通过轴承等效回路Rb、Cb和Zb对地进行火花式放电，造成轴承光洁度下降，降低使用

寿命，严重地造成直接损坏。损坏程度主要取决于轴电压和存储在电子转子对地电容Crf的大小。
环路电流发生在电网变压器地线、变频器地线、电机地线及电机负载与大地地线之间的回路（如水泵类负载）中。环路电流主要造成传

导干扰和地线干扰，对变频器和电机影响不大。避免或者减小环流的方法就是尽可能减小地线回路的阻抗。由于变频器接地线（PE变频器）

一般与电机接地线（PE电机1）连接在一个点，因此，必须尽可能加粗电机接地电缆线径，减小两者之间的电阻，同时变频器与电源之间的地

线采用地线铜母排或者专用接地电缆，保证良好接地。对于潜水深井泵这样的负载，接地阻抗ZE电机2可能小于ZE变压器与ZE变频器之和，容

易形成地环流，建议断开ZE变频器，抗干扰效果好。
在变频器输出端串由电感、RC组成的正弦波滤波器是***轴电压与轴承电流的有效途径。目前有多家厂家可提供标准滤波器。致耦合度变差时，从机实际负载转矩减少，来自主机的给定转矩torqrefused大于从机的实际负载转矩，从而引起从机转速的迅速升高，直到

达到其转速的限幅值。此时，从机由转矩控制方式转变为速度控制方式，速度给定值为转速限幅值。在工程中，为防止主从机速度相差过大

，在从机的速度环节中增加了窗口控制功能。窗口控制原理,当从机转速超过窗口控制所设定的转速范围后，窗口控制功能***从机转速pi调

节器输出torqref2，该输出值与主机转矩给定值的和作为***终的从机转矩给定值torq ref used，保证从机转速限制在窗口限定的范围之内。

主机与从机为柔性连接时，从机跟随主机速度给定的控制原理图。主机为速度控制方式，转速给定为speedref3。从机跟随主机的转速给

定，给定值为speedref3，主机转矩给定值无效。在此控制方式中，主机和从机转矩下垂功能的使用保证了负载功率在主从机上的平均分配。

当从机因摩擦力下滑等原因出现部分卸载情况时，从机输出转矩降低，在转矩下垂功能的作用下，实际给定转速略有升高，实际输出功率变

化不大。此时，主机承受的负载增加，其内部输出转矩相应提高，而转矩下垂功能使给定转速下降，从而保证主机输出功率的平衡。当从机

摩擦力***后，从机承受的负载增加，内部输出转矩相应增加，实际给定转速减少；主机承受负载减少，内部输出转矩相应减少，实际给定

转速相应提高。由于转矩下垂功能的存在，主从机在一定程度上可以实现负载功率的平均分配。

（2） 主从机参数设置
ABB ACS800系列变频器主从机参数设置。

需要注意的是，当从机采用跟随主机转矩控制时，如采用窗口控制功能，参数组60.02应选择参数add，表示窗口控制对转矩控制模式下

的从机进行速度监视。
在转速偏差在参数定义的范围内，从机遵循主机的转矩给定信号，窗口控制将会保持从机速度调节器的输入和输出为零。
若转速偏差超出窗口范围，窗口控制将误差传至速度调节器。速度调节器输出将会增加或减少内部转矩给定值，将转速限制在窗口定义

的转速范围内。

3.1 从机跟随主机转矩的控制方式
两台电机通过同一个减速机同轴联结（刚性连接）的主从波形图。采用ABB传动调试软件drivewindow监测主机和从机在工作过程中的转

速、电流和输出转矩的波形。数值为相应的实测值。主机给定转速为1480r/min。从机跟随主机的转矩输出，两电机分别输出额定转矩的约

37.4%左右，负载分配基本平衡，两电机实际输出电流约为320a左右。由于主从机为刚性连接，主从机转速由机械结构保持同步，实际转速为

1480r/min左右。

3.2 从机跟随主机转速的控制方式
两台电机通过皮带机同轴联结（柔性连接）的主从波形图。采用ABB传动调试软件drivewindow监测主机和从机在工作过程中的转速和输

出转矩的波形。图中的数值为相应的实测值。主机给定转速为200r/min。由于从机采用转速控制，从机转速保持与主机一致，维持在

200r/min左右。由于系统为柔性连接，主从机所承受的负载转矩略有不同，因此，其输出转矩也略有差别，但基本维持在电机额定转矩的28%

左右，两电机输出功率基本相同。

4 结束语
由以上分析可知，在工业应用中，针对同轴连接需要同步运行的场合，主从控制是一种***佳的选择方案，不仅能够保证多个同轴电机的

同步运行，而且可较好地实现负载的均匀分配，减少了设备因不同步、负载分配不平衡而导致的系统故障和产品质量差等现象的发生，保证