丹佛斯变频器的基本控制模式.pdf

《丹佛斯变频器的基本控制模式.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第三章变频器的基本控制模式变频器的控制模式是指变频器在工作时，输出频率和输出电压之间的关系。控制模式不同，变频器的控制精度和快速性也就不同。电动机在工频运行时，因为频率和电压是固定的，电动机的参数是按固定的频率电压设计的，当频率变化时，就要考虑电磁参数必须保持在某一确定的值。变频器常用的三种控制模式为：基本Ｕ／ｆ控制、矢量控制和直接转矩控制。一、基本Ｕ／ｆ控制基本Ｕ／ｆ控制是根据电动机的电磁特性采取的控制模式，即输出频率变化时，输出电压也成比例的变化，Ｕ／ｆ＝Ｃ（常数）。恒压频比控制是变频器控制的基础，其他控制也是建立在该控制基础上的。基本Ｕ／ｆ控制一般用于变频

2、器的开环控制，如图３１所示。图３１基本Ｕ／ｆ控制（一）Ｕ／ｆ控制理论依据给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压Ｕ１后，绕组中便产生感应电动势Ｅ１（见图３２），根据电动机理论，Ｅ１的表达式为Ｅ１＝４４４Ｋ１Ｎ１ｆ１Φｍ式中Ｅ１———定子绕组的感应电动势有效值；Ｋ１———定子绕组的绕组系数，Ｋ１＜１，为常数；Ｎ１———定子每相绕组的匝数，为常数；ｆ１———定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率；Φｍ———旋转磁场的主磁通，大小和定子空载电流成正比，为了保证电动机工作在磁通的最佳值，Φｍ图３２感应电动势的产生也为常数。图３３所示是电动机的铁心磁饱和曲线，由

3、图３３可见，在ａ点为特性线的最佳点，当大于ａ点，进入饱和区，当电动机调频工作时，要保持ａ点不变。当电动机工作时，Ｉ１增加，Ｉ２增加，产生的磁通大小相等，方向相反，相互抵消，即工作时主磁通是不变的，仍然保持在空载电流的设定值（见图３４）。·２２·丹佛斯变频器控制技术图３３电动机铁心磁饱和曲线图３４主磁通不变将上述常数带入公式，有Ｅ１＝ｆ１Ｃ，由于ΔＵ很小，当Ｕ１较高时，ΔＵ可忽略，有：Ｕ１≈Ｅ１＝ｆ１Ｃ上式可改写为Ｕ１／ｆ１＝Ｃ（常数）Ｕ１上升，ｆ１上升；Ｕ１下降，ｆ１下降。即Ｕ１／ｆ１＝常数，这就是变频器的基本Ｕ／ｆ控制模式。该控制线是任何控制模式都要遵

4、守的。Ｕ／ｆ控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在各产业的各个领域得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。其机械特性终究没有直流电动机机械特性硬度好，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高，控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢，电动机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差。应用范围：可以满足大部分对调速响应动态性能要求不高的场合，如风机、水泵负载。（二）基频以下变频调速基频以下恒磁通变频调速

5、我国电网５０Ｈｚ交流电称为基频，在０～５０Ｈｚ范围调速时，称为基频以下调速。０～５０Ｈｚ范围调速如图３５所示。特点：１）基频以下调速时转速变化转矩不变，具有恒转矩特性。２）随着转速的下降，电动机输出功率下降。３）当转速较低时，具有节能作用。４）起动转矩小。图３５０～５０Ｈｚ范围调速当ｆ１较低时，Ｕ１亦较低，电阻Ｒ１上的电压ΔＵ已不可忽略，它使定子电流下降，从而使Φｍ减小，这将引起低速时的输出转矩减小（见图３６）。转矩补偿：为补偿低速时转矩不足，在低频时提升定子电压Ｕ１，补偿曲线如图３７中曲线“２”。所有Ｕ／ｆ变频器都有低频转矩补偿功能。第三章变频器的基本

6、控制模式·２３·图３６低速时输出转矩减小图３７转矩补偿（三）基频以上变频调速当电动机工作在基频（额定频率）以上时，由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率在额定值以上升高时，定子电压不变，保持在额定值。Φｍ随着ｆ１的升高而下降，电动机的转矩亦随着频率的升高而下降。因为电动机输出功率为Ｐ＝ｎＴ转速升高，转矩下降，乘积不变，即基频以上的变频调速属于“恒功率”调速。恒功率调速曲线如图３８所示。（四）基频以上调速应用１满足高速设备的需要如内圆磨床的磨头电动机，转速在每分钟上万转，可采用变频高速电动机驱动，简化传动环节。２满足恒功率设备的需要即设备需要调速，又需

7、要电动机输出恒功率。超频恒功率工作原理是：电动机采用超频调速工作，输出恒功率；通过降速器，使负载得到应有的可图３８恒功率调速曲线调转速，从而不加大电动机和变频器的功率。（五）低频时临界转矩减小的原因与对策１变频运行时的数据举例低频时临界转矩减频运行时小的原因如图３９所示。Ｕ１＝－Ｅ１＋ΔＵ１→Ｕ１≈Ｅ１＋ΔＵ１频率为５０Ｈｚ时磁能相对值为１００％，２５Ｈｚ时为９４％，１０Ｈｚ时为７８％，由此可以看出频率下降时磁通比额定磁通下降了２２％。所以电动机的带负载能力下降。２对策（电压补偿、转矩补偿、转矩提升）从图３１０可以看出，在低频运行时，输入电压适当的增加

8、一点补偿量，从而加大了Ｕ