变频器的v/f控制是通过调整变频器的输出电压和输出频率之比,来改变电机在调速过程中机械特性的控制方式,是变频器最基本的控制方式。
异步电机在负载转矩不变的情况下,降低频率使电机转速下降,将导致输出功率下降;而电机的输入功率并不因为频率下降而自动下降。因此,频率下降时将导致输入功率与输出功率之间的严重失衡,使传递能量的电磁功率和磁通相对大幅增加,电机的磁路严重饱和,励磁电流的波形严重畸变,产生很大的尖峰电流。因此,变频器必须在降低频率的同时,相应地降低输出电压,才能维持输入功率与输出功率之间的平衡。
既要在低频运行时同时降低输出电压,又要保证此时电机能输出足够的转矩以拖动负载,这就要求我们根据不同的负载特性适当地调整v/f比,以得到需要的电机机械特性。
1 变频器正比型v/f曲线控制
图1变频器正比型运行v/f曲线
由图1可以看出,变频器v/f控制调整电压和频率之比,输出电压随频率上升而上升,保持恒定转矩输出;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随频率的上升而上升,将该特定值称为基本运行频率,用fb表示。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。
2变频器补偿起动转矩型v/f曲线控制
图2变频器转矩补偿型运行v/f曲线
v0—手动转矩提升电压、vmax—最大输出电压、f0—转矩提升的截止频率、fb—基本运行频率
3变频器递减型v/f曲线控制
图3变频器递减型运行v/f曲线
相对于其他变频器的控制方式,v/f控制使用简单,没有复杂的算法流程、坐标变换及电机模型辨识过程。用户使用起来相对容易很多。而且,由于它属于开环控制,不管负载如何扰动,它都不受影响,输出固定值,所以在某些时候,它反而更加稳定一些,不易受外界环境干扰。但是,也正是因为它本质上属于开环控制,所以它的控制精度是比较低的,不可能做到像矢量控制那样的无偏差控制。
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