PID閉環控製功能是逆變器應用技術的重要領域之一也是逆變器發揮其卓越性能的重要技術手段。 變頻產品的設計、運行、維護人員應該充分熟悉並掌握PID控製的基本理論，積累豐富的實踐經驗，為變頻技術的普及應用做出貢獻。

在企業生產和部分運行中的係統裝置中，為了保證產品質量、提高生產效率、滿足工藝要求，往往需要穩定的壓力、溫度、流量、液位或轉速，需要變頻器的PID控製功能。 PID控製是在閉環控製係統中，使所控製的物理量迅速且準確地無限接近控製目標的手段。

要實現閉環的PID控製功能，必須首先有效地預設PID功能。 具體方法有以下兩種。 一種是用變頻器的功能參數代碼進行預置，例如，科博CVF-G2係列變頻器如果將參數H-48設定為0，就沒有PID功能。 如果設置為1，則變為常規的PID控製； 如果設定為2，則變為恒壓草莓视频污污版PID。 二是由變頻器的外置多功能端子的狀態決定。 例如，如圖3-1所示，zydz係列逆變器選擇多功能輸入端子S1~S10中的某一個，將功能代碼H1-01~H1-10 (對應於端子S1~S10 )預設為19時，其端子受到PID控製大多數變頻器兼具上述兩種預置方式，但少數品牌的變頻器隻有其中一種方式。

在一些控製要求並不嚴格的係統中，有時隻使用PI控製功能，不啟動d功能也能滿足需求，這種係統的調試過程比較簡單。

PID的反饋邏輯

各變頻器的反饋邏輯的稱呼各不相同，有時也會因相似的稱呼而含義相反。 係統設計時，請參考所選變頻器的說明書。 反饋邏輯是指被控製物理量通過傳感器檢測出的反饋信號對變頻器輸出頻率的控製極性。 例如在中央空調係統中，通過冷凝水溫度控製來調節變頻器的輸出頻率和泵電機的轉速。 冬季供暖時，如果冷凝水溫度低，反饋信號會變小，表示房間溫度低。 要求提高變頻器的輸出頻率和電機的轉速，增大溫水的流量。 夏天製冷時，冷凝水溫度低，反饋信號減少，表示房間溫度過低。 從節能的觀點出發，可以降低變頻器的輸出頻率和電機的轉速，減少冷水的流量。 如上所述，雖然同樣溫度低、反饋信號變小，但反饋邏輯的功能選擇與參照表1求逆變器的頻率變化的方向相反。 這就是引入反饋邏輯的原因。

表1幾種逆變器反饋邏輯的功能選擇

目標信號和反饋信號

為了使變頻器係統的某個物理量穩定在目標值，變頻器的PID功能電路不斷比較反饋信號和目標信號，並根據比較結果實時調整輸出頻率和電機轉速。 因此，變頻器的PID控製至少需要目標信號和反饋信號兩種控製信號。 這裏的目標信號是與某個物理量的預期穩定值對應的電信號，也稱為目標值或預定值，並且將與該物理量由傳感器測量的實際值對應的電信號稱為反饋信號，也稱為反饋量或當前值。 PID控製的功能示意圖請參照圖3-2。 圖中有PID開關，可以通過變頻器的功能參數設定來啟用或禁用PID功能。 PID功能有效時，將開關向下對準，由PID電路決定運行頻率。 PID功能無效時，將開關對準上方，通過頻率設定信號決定運行頻率。 PID開關、動作選擇開關、反饋信號切換開關均由功能參數的設定決定動作狀態。

被給定目標值

關於如何向變頻器發送目標值(目標信號)的指令信息，各個變頻器選擇了不同的方法，但總結起來大致分為以下2種方案。 一種是如表2的zydz和富士P11S變頻器那樣，變頻器的預置PID功能有效時，開環運行時的頻率指定功能自動轉移到目標值指定的自動轉換法。 第二種是頻道選擇法，類似表2中的康沃爾斯CVF-G2、森蘭SB12和普傳PI7000係列變頻器。

以上，對目標信號的輸入通道進行了說明，然後決定目標值的大小。 目標信號和反饋信號通常不是相同的物理量，難以直接比較，因此許多逆變器的目標信號用傳感器範圍的百分比表示。 例如，某個罐的氣壓要求在1.2Mpa下穩定，如果壓力傳感器的範圍為2MPa，則相對於1.2Mpa的百分率為60%，目標值為60%。 某變頻器的參數列表中有與傳感器範圍的上下限值對應的參數。 例如，富士P11S變頻器將參數E40 (顯示係數a )設定為2，即壓力傳感器的範圍上限2Mpa。 將參數E41 (顯示係數b )設為0，即範圍下限設為0； 目標值為1.2，即壓力穩定值為1.2 Mpa。 目標值是預想穩定值

表2 幾種變頻器的目標值給定功能

反饋信號的連接

各種變頻器都有若幹個頻率給定輸入端，在這些輸入端子中，如果已經確定一個為目標信號的輸入通道，則其它輸入端子均可作為反饋信號的輸入端。可通過相應的功能參數碼選擇其中的一個使用。比較典型的幾種變頻器反饋信號通道選擇見表3。

表3 幾種變頻器反饋信號通道

P、I、D參數的預置與調整

變頻器的PID功能是利用目標信號和反饋信號的差值來調節輸出頻率的，一方麵，草莓视频黄片在线看希望目標信號和反饋信號無限接近，即差值很小，從而滿足調節的精度；另一方麵，草莓视频黄片在线看又希望調節信號具有一定的幅度，以保證調節的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號進行放大。比例增益P就是用來設置差值信號的放大係數的。任何一種變頻器的參數P都給出一個可設置的數值範圍，一般在初次調試時，P可按中間偏大值預置，或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。

如上所述，比例增益P越大，調節靈敏度越高，但由於傳動係統和控製電路都有慣性，調節結果達到最佳值時不能立即停止，導致“超調”，然後反過來調整，再次超調，形成振蕩。為此引入積分環節I，其效果是，使經過比例增益P放大後的差值信號在積分時間內逐漸增大（或減小），從而減緩其變化速度，防止振蕩。但積分時間I太長，又會當反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢複。因此，I的取值與拖動係統的時間常數有關：拖動係統的時間常數較小時，積分時間應短些；拖動係統的時間常數較大時，積分時間應長些。

微分時間D是根據差值信號變化的速率，提前給出一個相應的調節動作，從而縮短了調節時間，克服因積分時間過長而使恢複滯後的缺陷。D的取值也與拖動係統的時間常數有關：拖動係統的時間常數較小時，微分時間應短些；反之，拖動係統的時間常數較大時，微分時間應長些。

P、I、D參數的預置是相輔相成的，運行現場應根據實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可適當減小比例增益P。被控物理量在發生變化後難以恢複，首先加大比例增益P，如果恢複仍較緩慢，可適當減小積分時間I，還可加大微分時間D。

應用實例

選用創世CSBG型變頻器，並利用其PID功能對某市檢察院辦公樓中央空調的冷凍水循環係統進行自動控製。對於冷凍水循環係統的控製方式，有以下幾種方案可供選擇：一是恒溫差控製，就是以回水溫度和出水溫度之差作為控製依據，利用溫差控製器的PID功能，輸出變頻器的頻率給定信號，這種方案無須啟用變頻器的PID功能。二是恒壓差控製，即根據冷凍水泵的出水壓力和進水壓力之差進行控製。三是恒溫度控製。如果冷凍主機的出水溫度比較穩定，隻要測量係統的回水溫度，利用變頻器的PID功能，即可實現與恒溫差控製相同的控製效果。本實例選用的就是這種方案，應用於夏天製冷。

應用電路

應用電路見圖3。圖中的變頻器為創世CSBG型、規格為30kW的產品，其參數設置見表3-4。設置時首先通過P126（見表4）使所有參數恢複出廠值，這樣作的好處是，盡管該變頻器的參數有一百多個，但有相當一部分在本實例中並無實際意義；而有用的參數又有一部分可以默認使用出廠值，這使得參數設置變得相對簡單。參數P98的設置（見表3-4）使PID功能有效，反饋邏輯為正動作。創世變頻器有專用的反饋信號輸入通道，即PID/FB1和GND端子（見圖3-3），由參數P99設定反饋信號為電壓輸入0～5V。目標信號由參數P03設定，由於參數P103和P104已設定了溫度傳感器的量程上限和下限，所以這裏可設定回水期望的溫度絕對值，具體數值，可比出水溫度高5～10℃，根據空調房間的降溫要求確定。冷凍水循環水泵在運行中不允許停機，所以對參數P16和P105進行了設置。變頻器的其它有效應用參數在表4中沒有列出，默認使用出廠值。

圖3 中央空調係統的恒溫控製

表4 實例中變頻器參數的設置

測溫儀為廈門恩萊公司的XST型自動化儀表，將儀表的溫度測量範圍設置為0～100℃，相應的輸出信號為0～5V，即溫度為100℃時輸出5V電壓信號，0℃時輸出0V電壓信號，這與參數P99設定的反饋信號選擇相吻合。這個測溫輸出信號就是對變頻器的反饋信號。

應用效果

變頻器與空調係統安裝完成後，通電進行試運行，按壓變頻器麵板上的RUN鍵（表4中參數P00將運轉指令選擇為麵板RUN/STOP鍵控製），電動機開始起動運轉，之後對參數P100比例增益P、P101積分時間I、P21加速時間、P22減速時間等進行適當調整，投入正式運行，獲得節約電能25%與房間溫度穩定的良好效果。

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（本文節選自《電氣控製入門：變頻器實戰自學筆記》，機械工業出版社2019年10月出版）