Danfoss FC 111 Design guide [zh]

设计指南

VLT® Flow Drive FC 111

vlt-drives.danfoss.com

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

简介 10

1.1

本设计指南的目的 10

其他资源 10

1.2

其他资源 10

1.2.1

1.2.2

MCT 10 设置软件支持 10

1.3

文档和软件版本 10

1.4

法规遵从性 10

1.4.1

简介 10

1.4.2

CE 标志 10

安全性 12

安全符号 12

2.1

具备资质的人员 12

2.2

安全事项 12

2.3

产品概述 14

优势 14

3.1

为何要使用变频器来控制风扇和泵？ 14

3.1.1

3.1.1.1

3.1.1.2

3.1.1.3

3.1.1.4

3.1.1.5

3.1.1.6

3.1.1.7

3.1.1.8

3.1.1.9

3.1.2

应用示例 20

3.1.2.1

3.1.2.2

突出优点 - 节能 14

节能示例 15

节能比较 15

在一年当中流量有变化的示例 16

更好的控制 18

不需要星/三角启动器或软启动器 18

使用变频器节省成本 18

无变频器的传统风扇系统 19

由变频器控制的鼓风系统 20

变风量 20

定风量 21

3.1.2.3

3.1.2.4

3.1.2.5

3.1.2.6

3.1.3

止回阀监控 26

3.1.4

空泵检测 26

3.1.5

曲线末端检测 26

冷却塔风扇 22

冷凝器泵 23

主泵 24

辅助泵 25

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

3.2

3.3

3.1.6

基于时间的功能 26

控制结构 26

3.2.1

简介 26

3.2.2

开环控制结构 27

3.2.3

PM/EC+ 电动机控制 27

3.2.4

本地（手动启动）和远程（自动启动）控制 27

3.2.5

闭环控制结构 28

3.2.6

反馈转换 28

3.2.7

参考值处理 28

3.2.8

优化变频器的闭环 29

3.2.9

手动调整 PI 29

工作环境条件 30

3.3.1

空气湿度 30

3.3.2

声源性噪音或振动 30

3.3.2.1

3.3.2.2

3.3.3

腐蚀性环境 31

3.4

关于 EMC 的一般问题 31

3.4.1

EMC 辐射概述 31

3.4.2

辐射要求 32

3.4.3

EMC 辐射测试结果 32

3.4.4

谐波辐射 33

3.4.4.1

3.4.4.2

3.4.5

谐波辐射要求 34

3.4.6

谐波测试结果（辐射） 35

3.4.7

抗扰性要求 36

3.5

保护性超低电压 (PELV) 36

3.6

接地漏电电流 38

3.6.1

使用漏电保护器 (RCD) 39

声源性噪音 30

振动与冲击 30

谐波辐射要求 34

谐波测试结果（辐射） 34

3.7

极端运行条件 40

3.7.1

简介 40

3.7.2

电机热保护 (ETR) 41

3.7.3

热敏电阻输入 41

3.7.3.1

3.7.3.2

使用数字输入和 10 V 电源的示例 42

使用模拟输入和 10 V 电源的示例 42

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

选择和订购 44

型号代码 44

4.1

4.2

选件和附件 45

本地控制面板 (LCP) 45

4.2.1

4.2.2

IP21 机箱套件 45

4.2.3

去耦板 46

4.3

订购号 47

4.3.1

选件和附件 47

4.3.2

谐波滤波器 48

4.3.3

外部射频干扰滤波器 49

机械安装注意事项 51

5.1

额定功率、重量和尺寸 51

5.2

H1-H8 的机械安装 53

5.2.1

并排安装 53

5.3

H13-H14 的机械安装 54

5.3.1

所需工具 54

5.3.2

安装和冷却要求 54

5.3.3

提升变频器 55

5.3.4

在墙上安装变频器 56

5.3.5

制作电缆开孔 56

5.3.6

背部风道冷却 57

5.4

降容 57

5.4.1

手动降容和自动降容 57

5.4.2

低速运行时降容 58

5.4.3

在低气压和高海拔处降容 58

5.4.4

根据环境温度和开关频率进行降容 58

电气安装注意事项 61

6.1

安全说明 61

6.2

电气连线 61

6.3

符合 EMC 规范的电气安装 62

6.4

继电器和端子 64

6.4.1

H1–H5 机箱上的继电器和端子 64

6.4.2

H6 机箱上的继电器和端子 65

6.4.3

H7 机箱上的继电器和端子 65

6.4.4

H8 机箱上的继电器和端子 66

6.4.5

H13–H14 机箱上的继电器和端子 67

6.5

控制架视图 68

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

6.6

6.7

6.8

6.9

6.10

紧固件紧固转矩 68

IT 主电源 69

主电源和电机接线 70

6.8.1

简介 70

6.8.2

接地 70

6.8.3

连接电机 71

6.8.4

连接交流主电源 71

熔断器和断路器 71

6.9.1

支路保护 71

6.9.2

短路保护 71

6.9.3

过电流保护 71

6.9.4

符合 CE 标准 71

6.9.5

有关熔断器和断路器的建议 72

控制端子 73

6.11

效率 74

6.11.1

变频器的效率 74

6.11.2

电机效率 74

6.11.3

系统效率 74

6.12

dU/dt 条件 75

6.12.1

dU/dt 概述 75

6.12.2

H1–H8 的 dU/dt 测试结果 75

6.12.3

大功率系列 77

6.12.4

H13–H14 的 dU/dt 测试结果 77

编程 79

7.1

本地控制面板 (LCP) 79

7.2

菜单 80

7.2.1

状态菜单 80

7.2.2

快捷菜单 80

7.2.2.1

7.2.2.2

快捷菜单简介 80

设置向导介绍 80

7.2.2.3

7.2.2.4

7.2.2.5

7.2.2.6

7.2.2.7

7.2.2.8

7.2.3

主菜单 101

开环应用设置指南 82

闭环应用设置向导 89

电机设置 96

“已完成的更改”功能 100

更改参数设置 101

通过主菜单访问所有参数 101

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

7.3

快速在多个变频器之间传输参数设置 101

7.3.1

将数据从变频器传输到 LCP 101

7.3.2

将数据从 LCP 传输到变频器 101

7.4

读取和设置索引参数 101

7.5

初始化为默认设置 102

7.5.1

建议的初始化 102

7.5.2

两指初始化 102

RS485 安装和设置 104

8.1

RS485 104

8.1.1

概述 104

8.1.2

将变频器连接到 RS485 网络 104

8.1.3

硬件设置 105

8.1.4

Modbus 通讯的参数设置 106

8.1.5

EMC 防范措施 106

8.2

FC 协议 107

8.2.1

概述 107

8.2.2

带 Modbus RTU 的 FC 107

8.3

网络配置 108

8.4

FC 协议消息帧结构 108

8.4.1

字符（字节）的内容 108

8.4.2

报文结构 108

8.4.3

报文长度 (LGE) 108

8.4.4

变频器地址 (ADR) 109

8.4.5

数据控制字节 (BCC) 109

8.4.6

数据字段 109

8.4.7

PKE 字段 110

8.4.8

参数编号 (PNU) 111

8.4.9

索引 (IND) 111

8.4.10

参数值 (PWE) 111

8.4.11

变频器支持的数据类型 112

8.4.12

转换 112

8.4.13

过程字 (PCD) 112

8.5

示例 113

8.5.1

写入参数值 113

8.5.2

读取参数值 113

8.6

Modbus RTU 114

8.6.1

预备知识 114

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

8.7

8.8

8.6.2

Modbus RTU 概述 114

8.6.3

带 Modbus RTU 的变频器 114

网络配置 115

Modbus RTU 消息帧结构 115

8.8.1

Modbus RTU 消息字节格式 115

8.8.2

Modbus RTU 报文结构 115

8.8.3

启动/停止字段 115

8.8.4

地址字段 116

8.8.5

功能字段 116

8.8.6

数据字段 116

8.8.7

CRC 校验字段 116

8.8.8

线圈寄存器地址 116

8.8.8.1

8.8.8.2

简介 116

线圈寄存器 116

8.8.8.3

8.8.8.4

8.8.8.5

8.8.9

通过 PCD 读/写访问 119

8.8.10

如何控制变频器 119

8.8.10.1

8.8.10.2

8.8.10.3

8.9

如何访问参数 121

8.9.1

参数处理 121

8.9.2

数据存储 121

8.9.3

IND（索引） 121

8.9.4

文本块 121

8.9.5

转换因数 121

8.9.6

参数值 121

8.10

示例 122

变频器控制字（FC 协议） 117

变频器状态字（FC 协议） 117

地址/寄存器 118

简介 119

Modbus RTU 支持的功能代码 120

Modbus 异常代码 121

8.10.1

简介 122

8.10.2

读取线圈状态（01 [十六进制]） 122

8.10.3

强制/写入单个线圈（05 [十六进制]） 123

8.10.4

强制/写入多个线圈（0F [十六进制]） 123

8.10.5

读取保持寄存器（03 [十六进制]） 124

8.10.6

预置单个寄存器（06 [十六进制]） 125

8.10.7

预置多个寄存器（10 [十六进制]） 126

8.10.8

读/写多个寄存器（17 十六进制） 127

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

8.11

Danfoss FC 控制协议 128

8.11.1

符合 FC 协议的控制字（参数 8-10 协议 = FC 协议） 128

8.11.2

每个控制位的说明 129

8.11.3

符合 FC 协议的状态字 (STW) 130

8.11.4

每个状态位的说明 131

8.11.5

总线速度参考值 132

一般规范 134

9.1

主电源 134

9.1.1

3x380–480 V AC 134

9.2

常规技术数据 136

9.2.1

保护与功能 136

9.2.2

主电源 136

9.2.3

电机输出 (U, V, W) 136

9.2.4

电缆长度和横截面积 137

9.2.5

数字输入 137

9.2.6

模拟输入 137

9.2.7

模拟输出 138

9.2.8

数字输出 138

9.2.9

RS485 串行通讯 138

9.2.10

24 V DC 输出 138

9.2.11

继电器输出 138

9.2.12

10 V DC 输出 139

9.2.13

环境条件 (H1–H8) 139

9.2.14

环境条件 (H13–H14) 140

附录 141

10.1

缩略语 141

10.2

定义 142

10.2.1

变频器 142

10.2.2

输入 142

10.2.3

电机 142

10.2.4

参考值 144

10.2.5

其他 144

版本备注软件版本

AJ363928382091，版本 0101

第一版。

65.00

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

简介

1 简介

1.1 本设计指南的目的

本设计指南的阅读对象是具备相应资质的人员，比如：

项目和系统工程师。

•

设计顾问。

•

应用程序和产品专家。

•

本设计指南提供的技术信息，旨在帮助用户了解 VLT® Flow Drive FC 111 的功能，以便集成到电机控制和监测系统中。其目的是提供设计注意事项和规划数据，以便将变频器集成到系统中。其中提供的信息适用于为各种应用和系统选择变频器和选件。在设计阶段，查阅详细的产品信息能开发出拥有最佳功能和效率且设计良好的系统。

本手册面向全球受众。因此，无论在何处出现，都会显示国际单位和英制单位。 VLT® 是 Danfoss A/S 的注册商标。

1.2 其他资源

1.2.1 其他资源

此外还可以利用其他资源来了解高级变频器功能和编程。

VLT® Flow Drive FC 111 操作指南提供了有关机械尺寸、安装及编程的基本信息。

•

VLT® Flow Drive FC 111 编程指南提供了有关如何进行变频器设置的信息，并且包括完整的参数说明。

•

Danfoss VLT® Energy Box 软件。在 www.danfoss.com 上选择“PC 软件下载”。

•

利用 VLT® Energy Box 软件，可将 Danfoss 变频器驱动的 HVAC 风扇和泵的能耗与其他流量控制方式的能耗进行对比。使用此工具可准确预测在 HVAC 风扇、泵和冷却塔上使用 Danfoss 变频器的成本、节约和回报。

还可从 Danfoss 网站 www.danfoss.com 获得补充资料和手册。

1.2.2 MCT 10 设置软件支持

从 www.danfoss.com 的维护与支持区下载软件。在软件安装过程中，输入授权码 81462700 即可激活 VLT® Flow Drive FC 111 功能。使用 VLT® Flow Drive FC 111 功能无需

许可密钥。最新版本的软件不一定包含最新的变频器更新。如需最新的变频器更新（*.OSS 文件格式），请与当地的销售办事处联系。

1.3 文档和软件版本

我们将定期对本指南进行审核和更新。欢迎任何改进建议。本手册的原语言为英语。

表 1: 文档和软件版本

1.4 法规遵从性

1.4.1 简介

变频器按照本部分所述的指令要求进行设计。

1.4.2 CE 标志

CE 标志 (Communauté européenne) 表示该产品制造商遵守所有适用的 EU 指令。下表中中列出了适用于变频器设计和制造的欧盟指令。

CE 标志并不监管产品的质量。从 CE 标志中无法获得技术规格信息。

注意

EU 指令

版本

低电压指令

2014/35/EU

EMC 指令

2014/30/EU

ErP 指令

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设计指南

简介

注意

具有集成安全功能的变频器必须符合机械指令。

表 2: 适用于变频器的 EU 指令

可根据请求提供合规性声明。

1.4.2.1 低电压指令

低电压指令的目的是，在电气设备的预期应用中操作正确安装和维护的设备时，保护人员、家畜和财产，避免电气设备造成的危险。该指令适用于电压范围为 50–1000 V 交流和 75–1500 V 直流的所有电气设备。

1.4.2.2 EMC 指令

EMC（电磁兼容性）指令的目的是降低电磁干扰，增加电气设备和装置的抗干扰性。EMC 指令的基本保护要求规定，产生电磁干扰 (EMI) 或其运行可能受 EMI 影响的设备在设计时必须限制电磁干扰的产生，并且在正确安装、维护和按预期方式使用的情况下具有适合的 EMI 抗扰度。独立使用或作为系统组成部分的电气设备必须带有 CE 标志。无需 CE 标志的设备必须符合 EMC 指令的基本保护要求。

1.4.2.3 ErP 指令

ErP 指令为相关能量产品的欧盟生态化设计指令。该指令规定了变频器等能量相关产品的生态设计要求，旨在通过制定最低能效标准来降低产品的能耗和环境影响。

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设计指南

2 安全性

2.1 安全符号

本手册使用了下述符号：

危险

表明某种危险情况，如果不避免该情况，将可能导致死亡或严重伤害。

警告

表明某种危险情况，如果不避免该情况，将可能导致死亡或严重伤害。

注意

表明某种危险情况，如果不避免该情况，将可能导致轻度或中度伤害。

注意

表明重要信息，但不涉及危险情况（例如，与财物损坏相关的信息）。

安全性

2.2 具备资质的人员

要顺利、安全地操作本设备，只有具备相关资质和技能的人员才能运输、存储、装配、安装、设置、调试、维护和停用本设备。

具有经证明的技能的人员：

指有资质的电气工程师，或者是经有资质的电气工程师培训过的人员，具有相应经验，能够按照相关法律和法规来操作装

•

置、系统、设备和机械装置。

熟悉有关健康和安全/事故预防的基本法规。

•

已阅读并理解设备附带的所有手册中提供的安全规范，尤其是操作指南中提供的操作说明。

•

熟悉与特定应用有关的一般标准和专门标准。

•

2.3 安全事项

警告

危险电压变频器与交流主电源相连或连接到直流端子时带有危险电压。如果执行安装、启动和维护工作的人员毫无经验，可能导致死亡或严重伤害。

仅限有经验的技术人员执行安装、启动和维护工作。

警告

意外启动当变频器连接到交流主电源、直流电源或负载共享时，电机随时可能启动。在编程、维护或维修过程中意外启动可能会导致死亡、严重人身伤害或财产损失。可利用外部开关、现场总线命令、从本地控制面板 (LCP) 提供输入参考值信号、通过使用 MCT 10 软件的远程操作或消除故障状态后启动电机。

断开变频器与主电源的连接。

按 LCP 上的 [Off/Reset]（停止/复位）键，然后再设置参数。

当变频器连接到交流主电源、直流电源或负载共享时，变频器必须已完全连接并组装完毕。

电压 [V]

功率范围 [kW (hp)]

最短等待时间（分钟）

3x400

0.37–7.5 (0.5–10)

3x400

11–90 (15–125)

3x400

110–315 (150–450)

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

警告

放电时间变频器包含直流回路电容器，即使变频器未通电，该电容器仍带电。即使警告指示灯熄灭，也可能存在高压。如果切断电源后在规定的时间结束之前就执行维护或修理作业，可能导致死亡或严重伤害。

停止电机。

断开交流主电源、永磁电机、远程直流回路电源（包括备用电池）、UPS 以及与其它变频器的直流回路连接。

请等待电容器完全放电。最短等待时间在放电时间表中指定，也可在变频器顶部的铭牌上看到。

在执行任何维护或修理作业之前，使用适当的电压测量设备，以确保电容器已完全放电。

表 3: 放电时间

安全性

警告

泄漏电流危险泄漏电流超过 3.5 mA。如果不将变频器正确接地，将可能导致死亡或严重伤害。

确保接地导线的最小尺寸符合当地有关大接触电流设备的安全法规要求。

警告

设备危险接触旋转主轴和电气设备可能导致死亡或严重伤害。

确保只有经过培训且具备资质的人员才能执行安装、启动和维护工作。

确保所有电气作业均符合国家和地方电气法规。

按照本手册中的过程执行。

注意

内部故障危险如果变频器关闭不当，其内部故障可能导致严重伤害。

接通电源前，确保所有安全盖板安装到位且牢靠固定。

e30ba780.11

压力 %

100

120

20 40 60 80 100 120 140 160 180

容量 %

系统曲线

风机曲线

120

100

20 40 60 80 100 120 140 160 180

120

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

容量 %

输入功率 % 压力 %

系统曲线

风机曲线

e30ba781.11

能耗

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

3 产品概述

3.1 优势

3.1.1 为何要使用变频器来控制风扇和泵？

离心式风机和泵都遵守这些设备所特有的比例法则，变频器利用的正是这一优势。有关详细信息，请参阅

3.1.1.1 突出优点 - 节能

使用变频器控制风扇或泵的速度时，最突出的优点就是节电。与用于控制风扇和泵系统的其他控制系统和技术相比，变频器是一种最理想的能量控制系统。

产品概述

3.1.1.2 节能示例。

图解 1: 降低风扇流量时的风扇曲线（A、B 和 C）

图解 2: 使用变频器解决方案实现节能

使用变频器将风扇容量降低到 60% 时，在典型应用中可以达到超过 50% 的能量节省。

100%

50%

25%

12,5%

50% 100%

80%

e75ha208.10

流量 ~n

功率 ~n3

压力 ~n2

Q = 流量

P = 功率

Q1 = 额定流量

P1 = 额定功率

Q2 = 降低后的流量

P2 = 降低后的功率

H = 压力

n = 速度控制

H1 = 额定压力

n1 = 额定速度

H2 = 降低后的压力

n2 = 降低后的速度

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

产品概述

3.1.1.2 节能示例

如下图所示，通过改变 RPM 值，可以调节流量。只需将速度从额定速度降低 20%，流量也会跟着降低 20%。这是由于流量与转速成正比。而电力消耗将降低 50%。

如果目标系统仅需要在一年之中的若干天内提供 100% 的流量，并且在其它时间的平均流量将低于额定流量的 80%，总节能量甚至会超过 50%。

下图描述了流量、压力和功率消耗与转速之间的关系。

图解 3: 比例法则

P P

 = 

流量

: 

值力: 

功率

: 

表 4: 比例法则

3.1.1.3 节能比较

与传统节能解决方案（比如排气调节门解决方案和进气导叶 (IGV) 解决方案）相比，Danfoss 变频器解决方案提供了更强的节能能力。这是因为变频器能够根据系统的热负荷控制风扇速度，而且变频器具有一项内置功能，该功能使得变频器可以 y 用于建筑管理系统 (BMS) 。

3.1.1.2 节能示例中的图显示当风扇容量降低，比如降低到 60% 时，3 个常见解决方案通常可实现的节能。正如图中所示，

在典型应用中节能可超过 50% 。

e30ba782.10

排气调节门

节能较少

节能最多

IGV5安装费用更高

e30ba779.12

0 60 0 60 0 60

100

Discharge Damper Solution

IGV Solution

VLT Solution

Energy consumed

Input power %

Volume %

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

产品概述

图解 4: 三种常见节能系统

图解 5: 节能

排气调节门可降低能耗。进气导向叶片可降低 40% 能耗，但安装费用昂贵。Danfoss 变频器解决方案可将能耗降低 50% 以上并且安装简便。此外，还可降低噪音、机械应力并减少磨损，延长整个应用的使用寿命。

3.1.1.4 在一年当中流量有变化的示例

本示例的计算基于从泵数据表获得的泵特性。获得的结果表明，在给定流量分布情况下，一年内的能量节省超过 50%。投资回报期取决于每 kWh 的价格和变频器的价格。在本示例中，与各种阀门和恒速方案相比较可以看出，其投资回报期短于一年。

500

[h]

1000

1500

2000

200100

300

[m3 /h]

400

e75ha210.11

e75ha209.11

100

200 300 400

(m w g)

750r pm

1050r pm

1350r pm

1650r pm

(kW

)

200

100

300 ( m 3 /h )

( m

/h )

400

750r

1050r pm

1350r pm

1650r pm

shaf

m3/h分布阀门调节

变频器控制

%小时功率消耗功率

消耗

A1 - B

kWh

A1 - C

kWh

3505438

42.5

18.615

42.5

18.615

300151314

38.5

50.589

29.0

38.106

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节能 P

= P

shaft

图解 6: 一年的流量分布

shaft output

产品概述

图解 7: 能量

表 5: 结果

250201752

35.0

61.320

18.5

32.412

200201752

31.5

55.188

11.5

20.148

150201752

28.0

49.056

6.5

11.388

100201752

23.0

40.296

3.5

6.132

100

8760–275.064

–

26.801

500

100

0 12,5 25 37,5

200

300

400

600

700

800

e75ha227.10

% 满载电流

满负荷和速度

50Hz

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星形/三角形启动器

软启动器

连接主电源后直接启动

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产品概述

3.1.1.5 更好的控制

如果使用变频器控制系统流量或压力，可以实现更好的控制。变频器可以对风机或泵进行调速，实现对流量和压力的可变控制。另外，变频器还可以快速调整风扇或泵的速度，以便适应系

统中新的流量或压力条件。利用内置的 PI 控制简化过程（流量、水平或压力）控制。

3.1.1.6 不需要星/三角启动器或软启动器

当启动大型电动机时，在许多国家都需要使用限制其启动电流的设备。传统的系统普遍使用星形/三角形启动器或软启动器。如果使用变频器，则不需要使用此类电机启动器。

如下图所示，变频器消耗的电流未超过额定电流。

图解 8: 启动电流

3.1.1.7 使用变频器节省成本

3.1.1.8 无变频器的传统风扇系统和 3.1.1.9 由变频器控制的鼓风系统中的示例展现了使用变频器替代其他设备的情况。

可以算一算安装这两种不同系统的成本。示例中的两个系统可以用几近相同的价格搭建。使用“其他资源”一章中介绍的 VLT® Energy Box 软件，计算通过使用变频器可以实现的成本节省额。

- +

x6 x6

e75ha205.12

阀门位置

启动器

熔断器

低压电源

P.F.C

功率因数补偿装置

流量

三通阀

旁路

控制

供气

V.A.V.

出口

风道

P.F.C 功率因数补偿装置

主电源

熔断器

启动器

旁路

低压电源

流量

控制

阀门位置

启动器

功率因数补偿

主电源

机械连接和叶片

风扇

主 B.M.S (楼宇管理系统)

本地直接数字端子控制

PT 传感器

压力控制信号

0/10V

温度控制信号

0/10V

控制

主电源

冷却段加热段风扇段入口导流片

泵泵

IGV

电机或执行器

三通阀门

D.D.C.

直接数字控制

E.M.S.

能量管理系统

V.A.V.

变风量

传感器 P

压力

传感器 T

温度

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3.1.1.8 无变频器的传统风扇系统

产品概述

图解 9: 无变频器的传统风扇系统

e75ha206.11

泵

流量

供气

V.A.V.

出口

风道

主电源

泵

流量

主电源

风扇

主 B.M.S (楼宇管理系统)

本地直接数字端子控制

PT传感器

主电源

冷却段加热段

风扇段

VLT

- +

VLT

x3 x3

控制温度 0-10V 或 0/4-20mA

压力控制 0-10V 或 0/4-20mA

D.D.C.

直接数字控制

E.M.S.

能量管理系统

V.A.V.

变风量

传感器 P

压力

传感器 T

温度

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3.1.1.9 由变频器控制的鼓风系统

产品概述

图解 10: 由变频器控制的鼓风系统

3.1.2 应用示例

以下章节提供了典型应用示例。

3.1.2.1 变风量

变风量 (VAV) 系统用于同时控制通风和温度，以满足建筑物的需求。在对建筑物进行空气调节方面，使用中央 VAV 系统被认为是最节能的方法。设计中央系统而不是分布式系统，可以获得更高的效率。

这要归功于使用了比小型电动机和分布式风冷冷却器更具效力的大型鼓风机和大型冷却器。更少的维护要求，也有助于实现节省。

VLT 解决方案与使用调节门和 IGV 来保持管道系统的恒定压力相比，变频器解决方案可以大幅减少能耗，并且降低安装的复杂程度。变频

器通过降低风扇系统的速度来提供系统所要求的流量和压力, 不会造成人为的压力下降或者导致风扇系统的效率降低。离心式设备（如鼓风机）的特性遵从离心法则。这意味着鼓风机在速度降低时可以减小它们产生的压力和流量。它们的能耗也

因此被大幅度降低。使用变频器的 PI 控制器时，不再需要其他控制器。

送风风机

e30bb455.10

变频器

冷却油

加热油

滤波器

压力信号

VAV 盒

压力传感器

流量

回风风机

流量

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图解 11: 变风量

产品概述

3.1.2.2 定风量

定风量 (CAV) 系统是一种中央通风系统，通常用于向大型的公共区域提供最少需求量的新鲜空气。它们的出现时间早于 VAV 系统，因此可以在较早的多区域商业建筑中看到它们。这些系统利用配备有加热线圈的空气处理设备 (AHU) 对一定量的新鲜空气进行预热，其中许多系统还用于对建筑物进行空气调节并且带有制冷线圈。为了帮助实现各个区域的加热和制冷要求，通常都会使用通风线圈设备。

VLT 解决方案使用变频器，不仅能实现明显的节能效果，而且还可以保持对建筑物的完美控制。可以使用温度传感器或二氧化碳传感器作为

变频器的反馈信号。不论是控制温度、空气质量还是同时控制这二者，都可以按照建筑物的实际情况来控制 CAV 系统的运转。在受控区域内，如果人数减少，则对新鲜空气的需求也会降低。二氧化碳传感器检测到二氧化碳含量降低后，可减缓送风设备的速度。而回风设备将作出调整，以保持静态压力设置点或保持送风量和回风量之间的恒定差值。

对于温度控制，尤其是在空调系统中，随着外部温度的变化以及受控区域内人数的变化，会带来不同的制冷要求。当温度降到设置点以下时，送风设备可以放慢其速度。回风设备做出调整以保持静态压力设置点。减少了空气流量，也就减少了用于加热或制冷新鲜空气的能量，从而进一步提高了节能水平。

可利用 Danfoss 专用变频器的一些功能，来提高 CAV 系统的性能。在通风系统的控制中，人们比较关心较差的空气质量。可以设置变频器的最低可编程频率，因此不论反馈或参考信号如何，都能保持一个最低水平的送风量。变频器还包括一个 PI 控制器，通过它可以同时监测温度和空气质量。即使已达到温度要求，变频器也会根据空气质量传感器的信号保持足够的送风量。该控制器可通过监测和比较两个反馈信号来控制回风设备，从而在送风和回风管道之间保持恒定的空气流量差。

送风风机

e30bb451.10

变频器

冷却油加热油

温度信号

温度传感器

回风风机

滤波器

压力信号

压力传感器

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图解 12: 定风量

产品概述

3.1.2.3 冷却塔风扇

冷却塔风扇用于对水冷冷却器系统中的冷凝水进行冷却。水冷冷却器是获得冷却水的最有效方式。同风冷冷却器相比，其效率高出 20%。根据气候的不同，在降低冷却器的冷凝水温度的所有方法中，冷却塔通常具有最出色的节能效果。

它们通过蒸发来降低冷凝水的温度。冷凝水被喷洒在冷却塔内的填料上, 以此增大冷却表面积。冷却塔风扇将空气吹到填料和喷洒的水上，以加快水的蒸发。蒸发带走了水的热量，从而使水温降低。冷却水汇聚在冷却塔的水槽中，它们在此又被泵送回冷却器，这个过程周而复始。

VLT 解决方案使用变频器，可以控制冷却塔风扇的速度, 保持需要的冷凝水温度。变频器还可以根据需要启动和停止鼓风机。 Danfoss 专用变频器的多个功能可用于提高冷却塔风扇应用的性能。随着冷却塔风扇的速度下降到某个水平，风扇对水冷却的

作用将变得微乎其微。另外，在使用变速箱来控制冷却塔风扇的频率时，至少需要达到 40-50% 的速度。即使反馈或速度参照值需求更低的速度，由用户编程的最小频率也可以保持该最低频率。作为一项标准功能，可以对变频器进行设置，使其进入“休眠”模式并且停止风扇，直到需要更高的速度。再者，某些冷却塔

风扇在某些频率点可能产生震动。通过在变频器中设置旁路频率范围，您可以很容易地避开这些频率。

冷却机组

水槽

电源

e30bb453.10

变频器

进水口

出水口

温度传感器

冷凝器水泵

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产品概述

图解 13: 冷却塔风扇

3.1.2.4 冷凝器泵

冷凝水泵主要用于控制水冷冷却器的冷凝部分及其冷却塔中的水循环。冷凝水会吸收冷却器冷却部分的热量，并且将热量释放到冷却塔内的空气中。在获得冷却水方面，这些系统可以提供最为有效的方式。同风冷冷却器相比，其效力高出 20%。

VLT 解决方案可以在冷凝器的水泵上使用变频器，而不必用节流阀平衡水泵或调整泵轮。与使用节流阀相比，使用变频器可以节省原本会被节流阀吸收的能量。合计起来看，这可以实现 15-20% 或更高的节省水平。

泵轮在修整后无法复原，因此，一旦由于情况发生变化而需要更高流量时，就必须更换泵轮。

水槽

电源

冷却机组

e30bb452.10

变频器

进水口

流量或压力传感器

出水口

冷凝器水泵

节流阀

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产品概述

图解 14: 冷凝器泵

3.1.2.5 主泵

在主/辅助泵系统中，可以使用主泵来为那些在遇到不稳定的流量时难以操作或控制的设备提供恒定的流量。主/辅助泵技术使得主要的生产循环同辅助的配送循环分离开来。借此，冷却器等设备可以获得恒定的设计流量并且实现正常运行，同时允许系统的其余部分存在流量变化。

当冷却器中的蒸发器流速降低时，冷却水将开始变得过冷。发生该现象时，冷却器会减弱其冷却能力。如果流速下降过大，或者过快，以致于冷却器无法充分地将其负载降低，冷却器的安全装置将使冷却器跳闸，此时需要进行人工复位。在大型系统中，尤其是并行安装了两个或多个冷却器时，如果不使用主/辅助泵技术，则会经常发生这种情况。

VLT 解决方案系统的规模以及主循环的规模不同，主循环的能耗也可能大相径庭。在主系统中添加变频器，可以替代节流阀和/或避免进行泵轮调整，从而降低运行开销。有两种常用的控制方法：

流量计由于要实现的流速是已知的并且恒定，因此，只要在每个冷却器的出口安装一个流量计，就可以对泵设备进行直接控制。借助

内置的 PI 控制器，变频器可以始终保持适宜的流速，并且能在冷却器及其泵系统打开和关闭的过程中可以为主管道循环中变化的阻力提供补偿。

本地速度确定操作员只需降低输出频率，直到获得设计的流速。使用变频器降低泵速同调整泵轮极其相似，只不过它不需要任何人力，并且泵设备可以保持更高效率。平衡管理器会降低泵

速，直到获得所希望的流速并且可保持该速度的恒定。当冷却器切入后，泵将在这个速度下工作。由于主循环中没有控制阀或其它可能导致系统曲线发生变化的设备，并且由于切入/停止泵设备和冷却器而导致的变化通常很小，因此该固定速度会始终保持在适宜水平。如果在系统使用期间需要增加流速，变频器可以直接增加泵速，而不需要使用新泵轮。

冷却机组

F F

e30bb456.10

变频器

流量计流量计

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图解 15: 主泵

3.1.2.6 辅助泵

在主/辅助水冷泵系统中，辅助泵负责将主要生产循环的冷却水配送到负载处。主/辅助泵系统用于用于将一个管道循环同另一个管道循环分离开来。在这种情况下，主泵用于保持冷却器的恒定流量，同时允许辅助泵有流量变化，这不仅增强了控制能力，而且还节省了能量。

如果在流量可变的系统设计中未使用主/辅助式概念，则当流速下降过大或过快时，冷却器将无法正确分流其负载。此时，冷却器的蒸发器低温保护装置会使冷却器跳闸，从而需要人工复位。在大型系统中，尤其是并行安装了两个或多个冷却器时，会经常发生这种情况。

VLT 解决方案这种使用了双向阀的主/辅助式系统实现了更高的节能水平，并且简化了系统控制问题，但只有添加了变频器，才能真正实现

节能和便利控制。在正确安装了传感器的情况下，添加变频器可以让泵按照系统曲线而不是泵曲线来改变速度。这样既避免了能量浪费，又避免

了双向阀可能遭遇的大多数过压现象。当达到监控的负载时，双向阀会关闭。这增大了在负载和双向阀间的压力差。当这个压力差开始增大时，泵将减速以保持控制

目标，也叫给定值。该给定值是在设计条件下通过综合负载和双向阀的压降来计算的。

注意

利用几个单独的专用变频器或者同时控制多个泵的一个变频器来并行运行多个泵时，这些泵必须以相同的速度运行，才能最大限度地提高节能水平。

冷却机组

e30bb454.10

变频器

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产品概述

图解 16: 辅助泵

3.1.3 止回阀监控

在泵应用系统中，损坏的止回阀很难检测，从而导致整个系统的效率低下。VLT® Flow Drive FC 111 能够监控系统中止回阀的状态。通过将参数 22-04 Check Valve Monitor（止回阀监控）设为 [1] Enabled（启用）来启用止回阀监控功能后，一旦检测到损坏的止回阀，变频器便会触发警告 159, Check Valve Failure（止回阀故障）。

3.1.4 空泵检测

在泵应用系统中，变频器监控系统的运行状态，以检测泵的吸入侧是否有水。如果泵以最大速度运行且消耗的功率很少，则可以认为泵的吸入侧没有水。通过将参数 22-26 Dry Pump Function（空泵功能）设置为警告或报警，一旦检测到空泵状况，变频器便会触发警告/报警 93, dry pump（空泵）。

3.1.5 曲线末端检测

在泵应用系统中，变频器监控系统的运行状态，以检测泵的压力侧是否发生重大泄漏。如果泵以最大速度运行指定时间，但压力低于给定值，则可以认为反映了曲线末端的情况。通过将参数 22-50 曲线末端功能设置为警告或报警，一旦检测到曲线结束状况，变频器便会触发警告/报警 94，曲线末端。

3.1.6 基于时间的功能

在某些应用场景中，需要在指定时间间隔内控制电机按指定方向运行指定时间。例如，检查火灾模式下的电机状态或操作泵、风扇和压缩机。

有关详细的参数设置，请参阅变频器编程指南中的参数组 23-** Time-based Functions（基于时间的功能）。

3.2 控制结构

3.2.1 简介

变频器有两种控制模式：

开环。

•

闭环。

•

在参数 1-00 配置模式中，选择 [0] 开环或 [1] 闭环。

100%

-100%

100%

手动模式

本地

P 4-10

P 4-14

P 4-12

参考值处理远程参考值

远程

参考值

P 3-4* 斜坡 1 P 3-5* 斜坡 2

斜坡

至电机控制

e30bb892.11

自动模式

本地参考值标定为 Hz

LCP “手动启动”、“停止” 和“自动启动”按键

电机速度下限 [Hz]

电机速度上限 [Hz]

电机速度方向

Hand

e30bb893.11

Off Auto

Reset

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3.2.2 开环控制结构

图解 17: 开环结构

在上图中所示的配置中，参数 1-00 配置模式设置为 [0] 开环。在收到了参考值处理系统的最终参考值或本地参考值后，首先会对最终参考值进行加减速限制和速度限制，然后才将它发送给电机控制。因此，电机控制的输出便会受到频率上限的限制。

3.2.3 PM/EC+ 电动机控制

Danfoss EC+ 概念使得在 IEC 标准机箱规格中使用由 Danfoss 变频器操作的高效永磁电机成为可能。其调试步骤与现有的通过采用 Danfoss VVC+PM 控制策略进行的异步（感应）电动机调试程序相当。对客户的好处：

自由选择电机技术（永磁或感应电动机）。

•

安装和操作与感应电机相同。

•

在选择系统组件（比如电机）时不受厂商限制。

•

通过选择最佳组件，实现最高系统效率。

•

可以改造现有系统。

•

功率规格：对于 d 电机电机为：0.37–90 kW (0.5–121 hp) (400 V)；对于永磁电机为：0.37–22 kW (0.5–30 hp)

•

(400 V)。

永磁电机的电流限制：

当前仅支持不超过 22 Kw (30 hp) 的规格。

•

永磁电动机不支持 LC 滤波器。

•

对于永磁电动机不支持借能运行算法。

•

仅支持系统中定子电阻 Rs 的完整 AMA。

•

不支持堵转检测（自软件版本 62.80 开始支持）。

•

3.2.4 本地（手动启动）和远程（自动启动）控制

您可以通过本地控制面板 (LCP) 以手动方式运行变频器，也可以借助模拟/数字输入或串行总线远程运行变频器。如果参数 0-40 LCP 的手动启动键、参数 0-44 LCP 的停止/复位键和参数 0-42 LCP 的自动启动键允许，则可以通过按 LCP 上的 [Hand On]（手动启动）和 [Off/Reset]（停止/复位）来启动和停止变频器。通过 [Off/Reset]（停止/复位）键可将报警复位。

图解 18: LCP 键

不论参数 1-00 配置模式的设置为何，本地参考值都将强制使配置模式变为开环。

7-30 PI

P 4-10

e30bb894.11

100%

-100%

100%

*[-1]

参考值

标定为电机速度

正常/反向控制

电机速度方向

至电机控制

反馈

e30bb895.10

参考信号

反馈转换

参考值

反馈

流量

反馈信号

流量

P 20-01

所需流量

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在关机时将恢复本地参考值。

3.2.5 闭环控制结构

借助内部控制器，变频器可作为受控系统的组成部分。变频器接收来自系统中某个传感器的反馈信号。它随后将此反馈与设置点参考值进行比较，以确定这两个信号之间的误差（如果存在）。然后，它会调整电机速度来修正该误差。

例如，在压缩机应用中，为了确保蒸发器中的吸入压力恒定，需要对压缩机的速度进行控制。吸入压力值以设置点参考值的方式提供给变频器。压力传感器测量蒸发器中的实际吸入压力，并以反馈信号的方式将数据提供给变频器。如果反馈信号大于设置点参考值，则变频器会通过提高压缩机速度来降低压力。同样，如果吸气压力低于设置点参考值，则变频器会自动降低压缩机速度来提高压力。

图解 19: 闭环控制结构

变频器闭环控制器的默认值通常可以提供令人满意的性能，但通过调整参数，通常可以优化系统控制。

3.2.6 反馈转换

在某些应用中对反馈信号进行转换显得非常有用。使用压力信号来提供流量反馈是这方面的一个例子。由于压力的平方根同流量成正比，因此，通过压力信号的平方根会得到一个与流量成正比的值。请参阅下图。

图解 20: 反馈信号转换

3.2.7 参考值处理

开环和闭环操作的详细信息。

速度开环

配置模式

输入命令：锁定参考值

标定为

最大参考值

百分数

最小参考值

百分数

最小-最大

参考值

±100%

输入命令：加速/减速

±200%

相对参考值

= X+X*Y/100

±200%

外部参考值（以 % 表示）

±200%

参数选择：参考值来源 1、2、3

±100%

预置参考值

输入命令：预置参考值位 0、位 1、位 2

相对标定参考值

内部来源

预置相对参考值

±100%

预置参考值 0 ±100% 预置参考值 1 ±100% 预置参考值 2 ±100%

预置参考值 3 ±100% 预置参考值 4 ±100% 预置参考值 5 ±100% 预置参考值 6 ±100% 预置参考值 7 ±100%

外部来源 1 无功能

模拟量参考值

±200 % 本地总线参考值 ±200 %

脉冲输入参考值 ±200 %

外部来源 2 无功能模拟量参考值

±200 % 本地总线参考值 ±200 %

外部来源 3 无功能模拟量参考值

±200 % 本地总线参考值 ±200 %

e30be842.10

远程参考值/ 给定值

过程控制

标定为过程单位

±200%

反馈处理

远程参考值 %

锁定参考值以及增大/ 减小参考值

VLT® Flow Drive FC 111

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产品概述

图解 21: 框图显示了远程参考值

远程参考值包括：

•

在变频器中最多可以设置 8 个预置参考值。可以使用数字输入或串行通讯总线来选择有效的预置参考值。参考值也可以从外部提供（通常是借助某个模拟输入）。此外部来源通过 3 个参考值来源参数（参数 3-15 参考值 1 来源、参数 3-16 参考值 2 来源 2 和参数 3-17 参考值 3 来源）中的一个进行选择。所有参考值源和总线参考值相加，便得到总的外部参考值。可以选择外部参考值、预置参考值或这两者的和作为有效参考值。最后，可以使用参数 3-14 预置相对参考值对该参考值进行标定。

标定后的参考值按如下方式计算：

参考

其中，X 是外部参考值、预置参考值或这两个参考值的和，Y 是以 [%] 表示的参数 3-14 预置相对参考值。如果将 Y（即参数 3-14 预置相对参考值）设置为 0%，则参考值将不受标定的影响。

3.2.8 优化变频器的闭环

一旦设置了变频器的闭环控制器，则应测试该控制器的性能。通常情况下，使用参数 20-93 PI 比例增益和参数 20-94 PI 积分时间的默认值时，其性能是可以接受的。但在某些时候可能需要对这些参数值进行优化，以实现更快的系统响应，同时仍能控制速度过冲。

3.2.9 手动调整 PI

步骤

预置参考值。

外部参考值（模拟输入和串行通讯总线参考值）。

预置相对参考值。

受反馈控制的设定值。

值 = X + X  × 

启动电动机。

100

机箱规格

噪声水平[dBA]

(1)

43.6H250.2H353.8H464H563.7H671.5H767.5 (75 kW (100 hp) 71.5 dB)

73.5

H1373H14

VLT® Flow Drive FC 111

设计指南

将参数 20-93 PI 比例增益设置为 0.3，然后逐渐增大该值直到反馈信号开始发生振荡时为止。如果需要，可以启动和停止变频器或通过逐步更改设置点参考值来尝试引起振荡。

接着降低 PI 比例增益，直到反馈信号变稳定。将比例增益降低 40-60%。将参数 20-94 PI 积分时间设为 20 秒，然后逐渐减小该值直到反馈信号开始发生振荡时为止。如果需要，可以启动

和停止变频器或通过逐步更改设置点参考值来尝试引起振荡。增大 PI 积分时间，直到反馈信号变稳定。将积分时间增加 15-50%。

产品概述

3.3 工作环境条件

3.3.1 空气湿度

变频器的设计在 50 °C (122 °F) 时符合 IEC/EN 60068-2-3、EN 50178 9.4.2.2 标准。

3.3.2 声源性噪音或振动

如果电机或电机驱动的设备（如风扇）在特定频率时发出噪音或出现振动，可以配置以下参数或参数组，以降低或消除噪音/ 振动：

•

参数组 4-6* 速度旁路。

•

将参数 14-03 过调制设为 [0] 关。

在参数组 14-0* Inverter Switching（逆变器开关）中更改开关模式和开关频率。

•

参数 1-64 Resonance Dampening（共振衰减）。

•

3.3.2.1 声源性噪音

变频器的声源性噪音有 3 个来源：

直流回路电抗。

•

内置风扇。

•

射频干扰滤波器电感。

•

表 6: 在距离设备 1 米（3.28 英尺）处测得的典型值

这些值是在 35 dBA 背景噪音且风扇全速运行条件下测得的值。

3.3.2.2 振动与冲击

已按照下列标准对变频器进行了测试：

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Danfoss FC 111 Design guide [zh]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual