名家讲堂 变频器的控制功能_图文.pdf

本期策划Survey综述20自动化博览 2007年12月刊李方园(1973 -)男,籍贯浙江舟山,毕业于浙江大学电气自动化专业,高级工程师,长期从事于变频器等现代工控产品的应用与研究工作。摘要:根据不同的变频控制理论,可以发展为几种不同的变频器控制方式,即V/f控制方式(包括开环V/f控制和闭环V/f控制)、无速度传感器矢量控制方式(矢量控制VC的一种)、闭环矢量控制方式(即有速度传感器矢量控制VC的一种)、转矩控制方式(矢量控制VC或直接转矩控制DTC)等。这些控制方式在变频器通电运行前必须首先设置。本文主要阐述的就是变频器的这几种控制方式。关键词:变频器;控制方式;矢量控制;直接转矩控制Abstract:AccordingtothedifferentACinverter’scontrolprinciples,thecontrolmethodcanbedividedintofourkinds,includingV/fcontrol,ontrol,closed-,’:ACinverter;controlmethod;vectorcontrol;ontrol通常意义上讲的低压变频器,其输出电压一般为220~650V、~400kW、工作频率为0~800Hz左右,变频器的主电路采用交-直-交电路。根据不同的变频控制理论,其模式主要有以下三种:(1) V/f=C的正弦脉宽调制模式(2)矢量控制(VC)模式(3)直接转矩控制(DTC)模式针对以上三种控制模式理论,可以发展为几种不同的变频器控制方式,即V/f控制方式(包括开环V/f控制和闭环V/f控制)、无速度传感器矢量控制方式(矢量控制VC的一种)、闭环矢量控制方式(即有速度传感器矢量控制VC的一种)、转矩控制方式(矢量控制VC或直接转矩控制DTC)等。这些控制方式在变频器通电运行前必须首先设置。1 V/ 基本概念众所周知,变频器V/f控制的基本思想是U/f=C,因此定义在频率为fx时,Ux的表达式为Ux/fx=C,其中C为常数,就是“压频比系数”。图中所示就是变频器的基本运行V/f曲线。图1 基本运行V/f曲线变频器的控制功能第1 讲变频器的控制方式(上)李方园AC Inveter’s Control Functionurvey综述2007年12月刊自动化博览21由图1中可以看出,当电动机的运行频率高于一定值时,变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升,我们就将该特定值称之为基本运行频率,用fb表示。也就是说,基本运行频率是指变频器输出最高电压时对应的最小频率。在通常情况下,基本运行频率是电动机的额定频率,如电动机铭牌上标识的50Hz或60Hz。同时与基本运行频率对应的变频器输出电压称之为最大输出电压,用Vmax表示。当电动机的运行频率超过基本运行频率fb后,U/f不再是一个常数,而是随着输出频率的上升而减少,电动机磁通也因此减少,变成“弱磁调速”状态。基本运行频率是决定变频器的逆变波形占空比的一个设置参数,当设定该值后,变频器CPU将基本运行频率值和运行频率进行运算后,调整变频器输出波形的占空比来达到调整输出电压的目的。因此,在一般情况下,不要随意改变基本运行频率的参数设置,如确有必要,一定要根据电动机的参数特性来适当设值,否则,容易造成变频器过热、过流等现象。 预定义的V/f曲线和用户自定义V/f曲线由于电动机负载的多样性和不确定性,因此很多变频器厂商都推出了预定义的V/f曲线和用户自定义的任意V/f曲线。预定义的V/f曲线是指变频器内部已经为用户定义的各种不同类型的曲线。如艾默生EV2000变频器有三种特定曲线(图2a),、、。罗克韦尔ABPowerFlex 400变频器有4种定义的曲线(如图2b),其定义的方式是在电动机额定频率一半(即50%FN)时的输出电压是电动机额定电压的30%时(即30%VN)为曲线1,35%VN为曲线2,40%VN为曲线3,VN为曲线4。这些预定义的V/f曲线非常适合在可变转矩(如典型的风机和泵类负载)中使用,用户可以根据负载特性进行调整,以达到最优的节能效果。图2 预定义V/f曲线 a)艾默生EV2000 b)