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摘要：随着科技的进步，节能降耗意识的提高，变频器于工厂企业的使用越来越广泛。而由于低压变频器使用的增加，变频器常用的控制方式等日益成为工厂维护人员研讨争论与疑惑的议题之一。本文主要对变频器的V/f控制方式做一些简要介绍。 【关键词】V/f 转差率 磁通量 转矩 前言 由于变频技术的不断发展，变频器的控制方式也越来越多，大体可以分为V/f控制、转差频率控制和矢量控制等。而尽管V/f控制存在低速稳定性不够，无法控制实际转速等弊端，但其目前依然作为要求不高场合最常用的也是最基本的控制方式。 一、V/f 控制方式的由来 由于能耗与生产的特殊需求，电机的转速需要可以随时随意的控制其改变。特别在一些需要高转速、精度的加工装置上，变频器更是其关键之一。电机的转速怎么改变。 可以得知电机的转速与电源频率，电机极对数，转差率有关。同步电机的转差率为0，而异步电机的转差率随负载的大小变化。例如：8极异步电机的工频转速小于60*50/4=750r/min。而电机成型之后的p极对数与s转差率都不易更改，所以f频率的变化成为改变电机转速的关键，变频器应运而生！但如果只有转速的变化，而转矩不能达到需求，那不能载荷的变频无异于鸡肋！转速变化会使转矩怎么改变？ 由电磁感应定律，E=-n*dΦ/dt推出的（2）式中可以看出，Φm的值由E/f决定，为了避免弱磁和磁饱和现象的产生，Φm的值也应该仅保持在很小的范围波动。在电动势较高时，忽略定子漏阻抗压降，E用定子相电压V代替。那么要保证Φm不变，只要V/f始终为一定值即可。而这种控制方式的原理就是使V/f=常值。 二、V/f 控制下各变量的改变 1.在额定运行频率以下时，V、f成线性正比关系，V/f =定值。则Φm的值也为定值，根据Φm=LI（其中L为电感，由材质、匝数等确定）公式可以知道恒定的磁通量产生恒定的电流I。在其他外在条件也不变的情况下，转子电流也不会改变，所以电机的转矩不变。整理一下，得出：在V/f=常值时，输出频率f增加，则输出电压增加，转速增加，电流不变，转矩不变。 2.输出频率f如果达到了电机额定值，或者由于电压的增加，输出的功率达到了额定值呢，此时的转速是否可以依然如愿的增加，且保持转矩的不变。由于变频输出和电机功率等的制约，当电压V达到一定值时，不在增加，功率也不再增加。而此时继续增加频率f，由（1）式可知，转速会继续增加。此时的输出转矩由公式T=9549.297*P/n （其中T：转矩 P：输出功率 n：转速）可知，转矩的大小受到输出功率与转速的制约，当功率不再增加，频率f越大，则转速n越大，转矩越小，直至频率f达到最大值后不再变化，此阶段属于恒功率的调速段。实际上电机的设计都是以国家电网的基准频率为基础，额定频率一般为50/60HZ，超出频率则会影响电机的特性与安全性。 3.而在低速调频阶段呢，由于线圈的感抗变小，整体阻抗变小，而电阻的阻值不变，所以实际电动势E更小于相电压V，造成实际磁通量的减少，所以低频时的转矩达不到额定转矩，具体分界线由各电机的性能决定。因此，变频器在低频时给定V/f，要使输出电压提高一些，以便获得一定地起动转矩补偿。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。例如我厂沼渣电机使用的艾默生EV2000，该变频则设置了自动与手动低频转矩补偿，同时提供了三种预定义的V/f曲线和一种用户自定义V/f曲线的选择。 三、V/f 的恒转矩的区间 根据不同的负载，不同的变频，变频达到额定转矩的频率各有不同，这也是工厂企业中常见状况，低频时无法启动电机，即使作出了转矩提升，依然堵转的原因。而这个临界值则需要爱好者大量的实验，不能简单的认为3或者5Hz就能达到额定转矩就能启动电机，实际中的额定转矩区间远没有这么大。一般情况下起动频率要根据变频器所驱动负载的特性及大小进行设置，在变频器过载能力允许的范围内既要避开低频欠激磁区域，保证足够的起动转矩，又不能将起动频率设置太高，在电机起动时造成较大的电流冲击甚至过流跳闸。一般来说，转矩达到百分百转矩时的频率大于10Hz，而电流达到1.5倍启动电流小于20Hz，所以，具体的启动频率需要在10-20Hz之间试验，而启动频率到额定频率之间的区间才是我们真正需求的恒转矩区间。 四、V/f 控制存在的主要问题 V/f 的主要问题在于低速性能较差，转速极低时，不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化。其次是由于V/f 是转速开环控制，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以V/f 控制方式存在的误差不能控制，无法准确的控制电动机的实际转速。 五、结束语 V/f控制既不是恒转矩调速，也不属于恒功率的调速。在达到额定转矩之前的低频区域，电压增加，频率增加，电流增加，磁通量增加，转矩增加直至达到额定的转矩；磁通量与转矩不在变大此时属于恒转矩区间；超出额定频率，属于恒功率调速，频率增加，转速增加，转速减小。 六、参考文献 （1）卢秉娟. 电路分析基础[M]. 北京. 机械工业出版社， 2006.9 （2）变频器[DB/OL]―联机网上数据库 （3）变频器V/f控制方式[EB/OL]―网上电子公告 注：本文为网友上传，不代表本站观点，与本站立场无关。举报文章 |
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