丹佛斯變頻器的基本控制模式

1、第三章變頻器的基本控制模式變頻器的控制模式是指變頻器在工作時(shí)，輸出頻率和輸岀電壓之間的關(guān)系?？刂颇Ｊ讲?同，變頻器的控制精度和快速性也就不同。電動(dòng)機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)，因?yàn)轭l率和電壓是固定的，電動(dòng)機(jī)的參數(shù)是按固定的頻率電壓設(shè) 計(jì)的，當(dāng)頻率變化時(shí)，就要考慮電磁參數(shù)必須保持在某一確定的值。變頻器常用的三種控制模式為：基本控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。-X基本控制基本控制是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電磁特性采取的控制模式，即輸出頻率變化時(shí)，輸出電壓 也成比例的變化，u/f=c （常數(shù)）。恒壓頻比控制是變頻器控制的基礎(chǔ)，其他控制也是建立 在該控制基礎(chǔ)上的?；究刂埔话阌糜谧冾l器的開環(huán)控制，如圖3-1所示。（-）控制理論依

2、據(jù) 給三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組加上電源電壓S后，繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)& （見3-2）,根據(jù)電動(dòng)機(jī)理論，&的表達(dá)式為=4.44式中E、定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值；£定子繞組的繞組系數(shù)，1,為常數(shù)；N、定子每相繞組的匝數(shù)，為常數(shù)；Z定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率，即電源的頻率;Pn旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的主磁通，大小和定子空載電流成正比，為了保證電動(dòng)機(jī)工作在磁通的最佳值，0. Xo圖3-2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生也為常數(shù)。圖33所示是電動(dòng)機(jī)的鐵心磁飽和曲線，由圖33可見，在a點(diǎn)為特性線的最佳點(diǎn)，當(dāng)大于a點(diǎn)，進(jìn)入飽和區(qū)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)調(diào)頻工作時(shí)，要保持a點(diǎn)不變。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，人增加，厶增加，產(chǎn)生的磁通大

3、小相等，方向相反，相互抵消，即工 作時(shí)主磁通是不變的，仍然保持在空載電流的設(shè)定值（見圖34）。#丹佛斯變頻器控制技術(shù)將上述常數(shù)帶入公式，有E、=JC,由于A很小，當(dāng)®較高時(shí)，可忽略，有:U 嚴(yán) & =fC上式可改寫為S上升，/;上升；S下降，兀下降。即常數(shù)，這就是變頻器的基本 M控制模式。該控制線是任何控制模式都要遵守的?？刂齐娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào) 速要求，已在各產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較 低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。其機(jī)械特性終究沒有直流 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬度好，

4、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高, 控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差。應(yīng)用范:可以滿足大部分對(duì)調(diào)速響應(yīng)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載。（二）基頻以下變頻調(diào)速基頻以下恒磁通變頻調(diào)速我國(guó)電網(wǎng)50Hz交流電稱為基頻，在0 50Hz范50Hz 范調(diào)速如圖35所示。特點(diǎn):1）基頻以下調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)矩不變，具有 恒轉(zhuǎn)矩特性。2）隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動(dòng)機(jī)輸出功率下降。3）當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，具有節(jié)能作用。4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)較低時(shí)，S亦較低，電阻乩上的電壓調(diào)速時(shí)，稱為基頻以下調(diào)速。0已不可忽

5、略，它使定子電流下降，從而使減小，這將引起低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩減小（見圖3-6） 0轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償：為補(bǔ)償?shù)退贂r(shí)轉(zhuǎn)矩不足，在低頻時(shí)提升定子電壓補(bǔ)償曲線如圖37中曲線“2”。所有變頻器都有低頻轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。第三章變頻器的基本控制模式23（三）基頻以上變頻調(diào)速當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在基頻（額定頻率）以上時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)不能超過(guò)額定電壓運(yùn)行，所以頻率在額定值以上升高時(shí)，定子電壓不變，保持在額定值。i著的升高而下降，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩亦隨著頻率的升高而下降。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)輸岀功率為P = nT轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩下降，乘積不變，即基頻以上的變頻調(diào)速屬于“恒功率”調(diào)速。恒功率調(diào)速曲線如圖所示。（四）基頻以上調(diào)速應(yīng)用1.滿足高速設(shè)備的需要如內(nèi)

6、圓磨床的磨頭電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在每分鐘上萬(wàn) 轉(zhuǎn)，可采用變頻高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化傳動(dòng)環(huán)節(jié)。2.滿足恒功率設(shè)備的需要即設(shè)備需要調(diào)速，又需要電動(dòng)機(jī)輸出恒功率。超頻恒功率工作原理是：電動(dòng)機(jī)采用超頻調(diào)速工作，輸岀恒功率；通過(guò)降速器，使負(fù)載得到應(yīng)有的可調(diào)轉(zhuǎn)速，從而不加大電動(dòng)機(jī)和變頻器的功率。（五）低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減小的原因與對(duì)策1.變頻運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)舉例低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減頻運(yùn)行時(shí)小的原因如圖3-9所示。= + U 嚴(yán) E、+頻率為50Hz時(shí)磁能相對(duì)值為100%, 25Hz時(shí)為94%, 10Hz時(shí)為78%,由此可以看岀 頻率下降時(shí)磁通比額定磁通下降了 22% 0所以電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力下降。2.對(duì)策（電壓補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、

7、轉(zhuǎn)矩提升）從圖310可以看出，在低頻運(yùn)行時(shí)，輸入電壓適當(dāng)?shù)脑黾右稽c(diǎn)補(bǔ)償量，從而加大了 比，也就加大了反電動(dòng)勢(shì)與頻率的比。如果補(bǔ)償量恰到好處，則可使反電動(dòng)勢(shì)與頻率與額定狀態(tài)相等，結(jié)果是磁通量也等于額定值O # 丹佛斯變頻器控制技術(shù)5380/x = 50Hza)LN Tlb)圖3-9低頻時(shí)臨界轉(zhuǎn)矩減頻運(yùn)行時(shí)小的原因U*38092負(fù)載變化（減輕）對(duì)磁通的影響圖311圖310電壓補(bǔ)償?shù)脑韆）電壓補(bǔ)償?shù)暮xb） 25Hz時(shí)的補(bǔ)償量c） 10Hz時(shí)的補(bǔ)償量（六）負(fù)載變化的影響負(fù)載變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流及其阻抗壓降也隨之變化，所以當(dāng)負(fù)載變化時(shí)所需要的電壓補(bǔ)償量也應(yīng)該跟著改變。但變頻器的線是一次選定的，就是說(shuō)

8、當(dāng)線選定后，在某一 頻率下的電壓補(bǔ)償量"就確定了。如在滿載時(shí)得到恰好的補(bǔ)償（如圖3-llb）,在輕載時(shí)就 會(huì)發(fā)生磁通相對(duì)值增大，磁化曲線進(jìn)入深度飽和段（如圖3-11C）,勵(lì)磁電流產(chǎn)生巨大的尖 峰波。/x= 10Hz<5 = 0.2A(/ = 0.2X20 = 4V£ = 92-4 = 88V y = 8.8"=122% .I 200.2 1.0a）負(fù)載率減輕至20% b）正常時(shí)的勵(lì)磁電流c）飽和時(shí)的勵(lì)磁電流0 # 丹佛斯變頻器控制技術(shù)（七）線的選擇與調(diào)整1.調(diào)整U線的實(shí)質(zhì)基本頻率基本頻率的大小是和變頻器的輸出電壓相對(duì)應(yīng)的。有兩種定義方法:1）和變頻器的最大輸

9、出電壓對(duì)應(yīng)的頻率（見圖3-12）02）當(dāng)變頻器的輸出電壓等于額定電壓時(shí)的最小輸出頻率?；绢l率用/ba表示，在絕大多數(shù)情況下，基本頻率都和電動(dòng)機(jī)的額定頻率相等。b)圖312基本頻率的定義a）基本線b）變頻器的對(duì)應(yīng)關(guān)系c）電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 # 丹佛斯變頻器控制技術(shù) # 丹佛斯變頻器控制技術(shù)2基本頻率的調(diào)整實(shí)例一臺(tái)220V的電動(dòng)機(jī)配380V變頻器，進(jìn)口電動(dòng)機(jī)的額定電壓常常是三相220V,而我國(guó) 低壓電網(wǎng)的電壓都是三相380V,兩者之間能否配用呢?可以通過(guò)提高基本頻率的方法來(lái)解決。如圖313所示，當(dāng)把基本頻率預(yù)置為87Hz時(shí), 則與87Hz對(duì)應(yīng)的電壓是380V,而50Hz對(duì)應(yīng)的電壓是220V,應(yīng)用此

10、方法時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作 頻率可以上升至871Iz,從而增大了電動(dòng)機(jī)的輸出功率，但應(yīng)注意由于變頻器輸出屯壓的脈動(dòng)幅度仍高達(dá)513V左右，因此所用電動(dòng)機(jī)的槽絕緣必須和380V電動(dòng)機(jī)一樣才行。圖313 220V電動(dòng)機(jī)配38OV變頻器a）對(duì)基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（八）270V. 70Hz電動(dòng)機(jī)配38OV變頻器一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)是70Hz、270Vo首先在坐標(biāo)內(nèi)找到與（70Hz、270V）對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)（見圖3-14a）,找出380V對(duì)應(yīng)的頻率為98Hz,將基本頻率預(yù)置為98Hz即可。圖3-14 270V、70Hz電動(dòng)機(jī)配38OV變頻器a）對(duì)基本頻率的設(shè)定b）變頻器與電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（九

11、）轉(zhuǎn)矩提升的預(yù)置要點(diǎn)實(shí)際調(diào)試時(shí)，比例由小逐漸加大，每加大一檔，首先看能否帶得動(dòng)負(fù)載，即使能帶 動(dòng)負(fù)載，還應(yīng)觀察空載時(shí)會(huì)不會(huì)跳閘，一直到低頻運(yùn)行時(shí)，即能帶動(dòng)重負(fù)載，又不會(huì)空載跳 閘為止。1.低頻重載時(shí)如帶式輸送機(jī)，如圖315所示，是運(yùn)送煤炭或石料的傳輸帶，其工作特點(diǎn)是:1）其負(fù)載輕重與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，機(jī)械特性如圖315b所示。2）在運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)閭鬏攷系奈锪隙嗌偈遣缓愣ǖ?，所以其?fù)載輕重常有變化。對(duì)于這類負(fù)載，必須考慮在物料最多的情況下，低頻時(shí)也能帶動(dòng)負(fù)載。因此，應(yīng)該選擇具有一定補(bǔ)償量的曲線，如圖315c所示。這時(shí)電動(dòng)機(jī)在負(fù)當(dāng)工作頻率為九時(shí)，在不進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，變頻器的輸出電壓為XI。

12、重時(shí)，有可能帶不動(dòng)。如曲線選擇了曲線，則當(dāng)工作頻率為九時(shí)，變頻器的輸出電圖315帶式輸送機(jī)的曲線a）負(fù)載示意圖b）負(fù)載機(jī)械特性c） 曲線的選擇 # 丹佛斯變頻器控制技術(shù) # 丹佛斯變頻器控制技術(shù)2.低頻輕載時(shí)風(fēng)機(jī)屬于二次方律負(fù)載，其機(jī)械特性如圖316a所示，在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩第三章變頻器的基本控制模式#很小。如0點(diǎn)，在這種情況下，即使不進(jìn)行電壓補(bǔ)償，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩也比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大得多。為此，變頻器專門設(shè)置了若干根“負(fù)補(bǔ)償線”。就是說(shuō)，在低頻時(shí)，電壓非但不加大，相反地還應(yīng)該適當(dāng)減小，如圖316b中曲線。當(dāng)工作頻率為幾時(shí)，變頻器的輸出電壓減小為辺，使電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩接近于負(fù)載轉(zhuǎn)矩a)遞減

13、轉(zhuǎn)矩曲線 平方衰減0曲線 降轉(zhuǎn)矩0曲線'變轉(zhuǎn)矩0曲線低減5T曲線負(fù)補(bǔ)償5T曲線低勵(lì)磁0曲線圖316風(fēng)機(jī)的曲線a）風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性b） 曲線的選擇二. 矢量控制矢量控制就是用模擬直流電動(dòng)機(jī)的方法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的一種控制模式。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原 理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目 的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量（勵(lì)磁電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子 電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。

14、矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢 量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。交直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的比較（1）直流電動(dòng)機(jī)Tc = CT I（2）交流電動(dòng)機(jī)Tc = CT/cosa式中Tr電磁轉(zhuǎn)矩；CT一轉(zhuǎn)矩系數(shù)；I電樞電流；磁通；a功率因數(shù)角。cosa是轉(zhuǎn)子電流的功率因數(shù)，只要它為常數(shù)，交流電動(dòng)機(jī)的控制就和直流電動(dòng)機(jī)的控制特性相同。因?yàn)榭刂芻osa為常數(shù)，實(shí)際上就是：控制轉(zhuǎn)子（定子）電流的大小，還要控 制電流的方向，即矢量控制，如圖317所示。依照直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，當(dāng)變頻器得到給定信號(hào)后，首先由控制電路把給定信號(hào)分解為兩個(gè)互相垂直的磁場(chǎng)信號(hào)，勵(lì)磁分量M和轉(zhuǎn)矩分量T，

15、與之對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)分別為口和iT0并假設(shè)這兩個(gè)互相垂直的磁場(chǎng)信號(hào)在空間是旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速等于給定頻率相對(duì)的同步轉(zhuǎn)速。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化時(shí)，可通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋到控制電路，以調(diào)制 控制信號(hào)。調(diào)整時(shí)令磁場(chǎng)信號(hào)訂不變，而只調(diào)整轉(zhuǎn)矩信號(hào)環(huán)，從而使異步電動(dòng)機(jī)得到和直流電動(dòng)機(jī)十分相似的機(jī)械特性。第三章變頻器的基本控制模式#第三章變頻器的基本控制模式#（-）矢量控制需要的參數(shù)1）電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電壓、電流、轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)、效率等。2）電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)定子電阻、定子漏磁電抗、轉(zhuǎn)子等效電阻、轉(zhuǎn)子等效漏磁電 抗、空載電流等。（二）反饋矢量控制接法有反饋矢量控制是各方面性能都比較優(yōu)越的一種控制方式。但因

16、為它是以有轉(zhuǎn)速反饋為 前提的，因此必須安裝轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，現(xiàn)在以旋轉(zhuǎn)編碼器為主，有反饋矢量控制方式如圖 318所示。主要適用于如下場(chǎng)合：第三章變頻器的基本控制模式#第三章變頻器的基本控制模式29圖318有反饋矢量控制方式a）有反饋矢量控制電路圖b）機(jī)械特性曲線族第三章變頻器的基本控制模式331）要求有較大調(diào)速范圍，如兼有銃、磨功能的龍門刨床。2）對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力有較高要求者。3）對(duì)運(yùn)行安全有較高要求者，如起重機(jī)械。無(wú)反饋矢量控制不需要安裝任何附加設(shè)備，且機(jī)械特性較硬，大多數(shù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載可以選 擇無(wú)反饋矢量控制方式，它不但機(jī)械特性優(yōu)于控制方式，且不會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)磁路飽和等 問題，故調(diào)試方便。（三）矢量控

17、制方式的適用范圍a)37kWb)730r/m inc)730/1460r/mind)圖319不宜采用的場(chǎng)合b）容量差兩檔以上C）8極以上d）特殊電動(dòng)機(jī)不宜采用的場(chǎng)合如圖3-19所示。a）帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)1）只能用于一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況。2)電動(dòng)機(jī)容量和變頻器要求的配用電動(dòng)機(jī)容量之間，最多只能差一個(gè)檔次。3）磁極數(shù)一般以2、4、6極為宜。4）特殊電動(dòng)機(jī)不能用矢量控制功能。如力矩電動(dòng)機(jī)、深槽電動(dòng)機(jī)、雙籠型異步電動(dòng)機(jī)。（四）矢量控制使用要求1）矢量控制是對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)矩）進(jìn)行控制，不能對(duì)電動(dòng)機(jī)的間接控制量進(jìn)行控 制，即不能進(jìn)行過(guò)程控制。2）一臺(tái)變頻器只能控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。3）使用前要進(jìn)行自動(dòng)

18、掃描，將電動(dòng)機(jī)的參數(shù)掃入變頻器。4)矢量控制可從零轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，調(diào)速范圍寬，在低速時(shí)也有2倍的額定轉(zhuǎn)矩。5）矢量控制可對(duì)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，速度控制精度高。適用于控制精度高、反應(yīng)速度快的軋鋼、造紙、起重牽引等設(shè)備中。6）開環(huán)控制適用于一般控制，閉環(huán)控制適用于位置控制。（五）自動(dòng)化系統(tǒng)対變頻器調(diào)速的要求1）調(diào)速性有良好的調(diào)速性能，很寬的調(diào)速范2）穩(wěn)速性以一定的速度精度在所需速度下穩(wěn)定運(yùn)行。3）快速性加減速度快，在系統(tǒng)受到干擾時(shí)恢復(fù)得快（系統(tǒng)反應(yīng)的快速性是自動(dòng)控 制的一個(gè)硬指標(biāo)）。（六）矢量控制的主要優(yōu)點(diǎn)1）低頻轉(zhuǎn)矩大，即使運(yùn)行在1Hz （或0.5Hz）時(shí)，也能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩

19、，且不會(huì)產(chǎn) 生在控制方式中容易遇到的磁路飽和現(xiàn)象。2）機(jī)械特性好，在整個(gè)頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，都具有較硬的機(jī)械特性，所有機(jī)械特性基本上都是平行的。3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，尤其是有轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間一般都能小于 100mso（七）矢量控制的主要缺點(diǎn)1）完全依賴于精確的電動(dòng)機(jī)模型。2）矢量控制中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算量大、對(duì)參數(shù)變化敏感。三. 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制相比，直接轉(zhuǎn)矩控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、對(duì)參數(shù)變化魯棒性強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無(wú)超調(diào)，是 一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的主要問題是低速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈

20、動(dòng)大。因此要降低或消除低速時(shí)的,近些年來(lái)岀現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制精度，擴(kuò)大直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的調(diào)速范 許多新型的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。雖然這些新型直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在不同程度上改善了調(diào)速系 統(tǒng)的低速性能，但是其低速性能還是不能達(dá)到矢量控制的水平O魯棒性（robustness）就是系統(tǒng)的健壯性°它是在異常和危險(xiǎn)情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。四. 變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的基本規(guī)律（一）變頻拖動(dòng)系統(tǒng)必須滿足的條件：電動(dòng)機(jī)的功率要大于負(fù)載功率拖動(dòng)系統(tǒng)的功率關(guān)系如圖3-20所示。（二）電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩關(guān)系：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩要大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系如圖321所示。（三）拖動(dòng)系統(tǒng)的重要規(guī)律與常見誤區(qū)誤區(qū)一

21、甩掉減速器（見圖322）第三章變頻器的基本控制模式 # 圖3-21拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系（1）錯(cuò)誤原因一一電動(dòng)機(jī)降速后的有效功率要隨轉(zhuǎn)速下降L70kW減速器Z75kW、9 9 9丿50HzRS TUFU V W75kW70kW甩掉減速器少lOHz第三章變頻器的基本控制模式 # 第三章變頻器的基本控制模式 # 圖322甩掉減速器例如一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率P =75kW, n = 1480r/min,負(fù)載側(cè)的數(shù)據(jù)是：nL = 296r/min TL = 2258N 叫 從功率上看PL = rL*nL/9550 =70kW<P,所以在額定頻率下運(yùn)行時(shí)沒有問 題。但當(dāng)工作頻率下降為10Hz時(shí)，其有效功率減

22、小為0.2*P = 15kW,顯然無(wú)法帶動(dòng)70kW負(fù)載。電動(dòng)機(jī)的有效功率與轉(zhuǎn)速如圖3-23所示。L9550圖3-23電動(dòng)機(jī)的有效功率與轉(zhuǎn)速a）拖動(dòng)系統(tǒng)b）高速時(shí)的功率C）低速時(shí)的有效功率第三章變頻器的基本控制模式 35 (2)具體分析(見圖324)z75kW999/50Hzx=5452Nm1480 r/min 484N-mVXA2258N-m296 r/minL70kW減速器>484 Nm15kWz75kW999JR S TU VW圖324甩掉減速器的具體分析2258 N-m296r/minL70kW第三章變頻器的基本控制模式 # 第三章變頻器的基本控制模式 37 從轉(zhuǎn)矩看，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)

23、矩的大小計(jì)算如下：T = 9550 x P/n = 9550 x 75/1480 484N m 在有減速器的情況下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)軸上的折算值是：T； = T/A =2258/5 =451. 6N m v T電動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)負(fù)載0當(dāng)去掉減速機(jī)后電動(dòng)機(jī)將直接帶動(dòng)負(fù)載，顯然r = 484Nm < rL2258Nm 可見是無(wú)法 帶動(dòng)負(fù)載的n誤區(qū)二加大工作頻率來(lái)提高生產(chǎn)率(見圖325)b)圖325加大工作頻率來(lái)提高生產(chǎn)率 a)原工作狀態(tài)b)加工工作頻率(1)錯(cuò)誤原因負(fù)載升速后所需功率加大負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖3-26所示。(2)具體分析頻率提高后負(fù)載轉(zhuǎn)速提高為1.2 x 296 = 355.

24、2r/min,功率增大為2258 x 356/9550 = 84kW>P,提速后電動(dòng)機(jī)將過(guò)載。從轉(zhuǎn)矩看，電動(dòng)機(jī)工作頻率升高為60Hz后，其有效轉(zhuǎn)矩將減小為7 = 484/1. 2 =403N -圖326負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系a）拖動(dòng)系統(tǒng)b）低速時(shí)的負(fù)載功率c）高速時(shí)的負(fù)載功率五、變頻器的選型在容量適配的情況下，變頻器的額定電流應(yīng)該大于或等于對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的額定電流，但實(shí)際情況并不完全如此。一般來(lái)說(shuō)，2極和4極電動(dòng)機(jī)的額定電流都小于變頻器的額定電流，但6極以上的額定電流往往比同容量變頻器的額定電流大。 （-）變頻器的容量與電動(dòng)機(jī)特性變頻器的容量與電動(dòng)機(jī)特性的關(guān)系如圖3-27所示。圖327變頻器

25、的容量與電動(dòng)機(jī)特性的關(guān)系 a）變頻器容量正好b）變頻器容量加大（二）電動(dòng)機(jī)工況與變頻器的選擇1.電動(dòng)機(jī)的溫升電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，存在著銅損、鐵損以及機(jī)械損耗等各種功率的損失，這些損耗功率都要轉(zhuǎn) 化為熱能，使電動(dòng)機(jī)的溫度上升。溫度太高了就會(huì)破壞電動(dòng)機(jī)的各部分絕緣，使電動(dòng)機(jī)燒壞。2連續(xù)不變負(fù)載的變頻器選擇所謂連續(xù)不變負(fù)載是指負(fù)載是連續(xù)運(yùn)行的，在運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)載的轉(zhuǎn)矩大小基本不變, 如圖328a所示。電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)這類負(fù)載時(shí)，溫升能達(dá)到穩(wěn)定的溫升，因此這類負(fù)載在選擇=3變頻器時(shí)原則上只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量不小于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際容量即可。此類負(fù)載 有：帶式輸送機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等。3. 連續(xù)變動(dòng)負(fù)載的變頻器選擇負(fù)載是連續(xù)運(yùn)行的，