变频器技术与应用

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1、BACKEXIT第4章变频器控制方式Chapter4Invertercontrolmode变频器技术与应用书名：变频器技术与应用书号：978-7-111-57180-3作者：张小洁出版社：机械工业出版社4.1U／f控制4.2转差频率控制4.3矢量控制（VC控制）4.4直接转矩控制第4章变频器控制方式4.1U/f控制定义：简言之，所谓U/ƒ控制，就是通过调整变频器输出侧的电压频率比（U/ƒ比）来改变电机在调速过程中的机械特性的控制方式。图4-1U/ƒ控制基本图控制特点：基本U/ƒ控制是使变频器的输出在改变频率的同时也改变电压，通常是使U/ƒ为常数，这样可使电动机磁通保持恒定，在较宽的调速范围内，

2、电动机的转矩、效率、功率因数不下降。4.1U/f控制4.1.1U／f控制原理4.1U/f控制4.1.2基本U／f控制的机械特性4.1U/f控制4.1.2基本U／f控制的机械特性图4-2异步电动机变频调速机械特性4.1U/f控制4.1.3基频以下调速特性的补偿1.转矩减小的原因（4-6）4.1U/f控制4.1.3基频以下调速特性的补偿2.解决方法一般可采取定子压降的补偿，即适当提高定子电压来提高低频时的转矩。这种方法称为电压补偿，或者为转矩提升。如图4-3所示，曲线2为电压补偿后的U/ƒ曲线。图4-3端电压的补偿特性4.1U/f控制4.1.3基频以下调速特性的补偿采取电压补偿后的机械特性曲线图4

3、-4所示：图4-4采用电压补偿后的机械特性曲线4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据变频器可以提供多条U/ƒ线供用户选用，或者通过功能参数的设置得到所需的U/ƒ线,应用时应根据负载的低速特性选用或设置变频器相应的U/ƒ线。1.基本的U/ƒ控制曲线图4-5基本的U/ƒ控制曲线4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据图4-6转矩补偿的U/ƒ曲线4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据（4-7）（4-8）4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据3.负补偿的U/ƒ曲线二次方率负载的机械特性曲线和功率特性曲线如图4-7所示:（a）机械特性曲线（b）功率特性曲线图4-7二次方率负载的机械

4、特性曲线和功率特性曲线从机械特性曲线和功率特性曲线可以看出，这类负载的功率消耗与电动机转速的三次方成正比，因此当负载的转速小于电动机额定转速时，其节能潜力比较大。4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据4．U/ƒ分段补偿曲线对于负载转矩和转速大致成比例的负载，在低速时要求补偿小，高速时补偿程度需要加大。这类负载U/ƒ线需要分段补偿，每段的U/ƒ值由用户自行给定，如图4-8所示。图4-8U/ƒ分段的补偿线小结：不同负载在低频运行时，对U/ƒ比的要求是不一样的，用户应根据负载的具体要求，通过预置或从变频器提供的多种U/ƒ线中选择一种使用。4.1U/f控制4.1.4U/ƒ线的选用依据5.选择U/

5、ƒ控制曲线时常用的操作方法（1）将拖动系统连接好，带以最重的负载。（2）根据所带的负载的性质，选择一个较小的U/ƒ曲线，在低速时观察电动机的运行情况，如果此时电动机的带负载能力达不到要求，需将U/ƒ曲线提高一档。依此类推，直到电动机在低速时的带负载能力达到拖动系统的要求。（3）如果负载经常变化，在2中选择的U/ƒ曲线，还需要在轻载和空载状态下进行检验。方法是：将拖动系统带以最轻的负载或空载，在低速下运行，观察定子电流I1的大小，如果I1过大，或者变频器跳闸，说明原来选择的U/ƒ曲线过大，补偿过分，需要适当调低U/ƒ曲线。4.2转差频率控制4.2.1转差频率控制原理转差频率控制的工作原理：4.2

6、转差频率控制4.2.1转差频率控制原理转差频率与转矩的关系为图4-9所示的特性，在电动机允许的过载转矩以下，大体可以认为产生的转矩与转差频率成比例。另外，电流随转差频率的增加而单调增加。所以，如果我们给出的转差频率不超过允许过载时的转差频率，那么就可以具有限制电流的功能。图4-9转差频率与转矩的关系为了控制转差频率虽然需要检出电动机的速度。但系统的加减速特性和稳定性比开环的U／f控制获得了提高，过电流的限制效果也变好。4.2转差频率控制4.2.2转差频率控制系统构成异步电动机的转差频率控制系统如下图所示：图4-10异步电动机的转差频率控制系统框图4.3矢量控制(VC控制)4.3.1控制系统要求

7、及分析矢量控制（VC）是通过控制变频器输出电流的大小、频率和相位，以维持电动机内部的磁通为恒定值，从而产生所需要的转矩。1.现代控制的要求：通过量化控制系统的性能指标，对系统的控制要求可概括为：1）调速性——有良好的调速性能，很宽的调速范围。2）稳速性——以一定的速度精度在所需速度下稳定运行。3）加减速的快速性——加减速度快，在系统受到干扰时恢复的快。快速性就是电动机速度的变化跟随控制信号变化的