变频器常用的几种控制方式
变频器的控制方式
变频器的控制方式1 引言我们通常意义上讲的低压变频器，其输出电压一般为220～650v、输出功率为0.2～400kw、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。
2 v/f控制方式2.1 基本概念我们知道，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1中所示就是变频器的基本运行v/f曲线。
由图1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。
变频器常用的几种控制方式
变频器常用的几种控制方式Prepared on 22 November 2020变频器常用的几种控制方式变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。
本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。
1、变频器简介变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU 以及一些相应的电路。
变频器的分类变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM 控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
2、变频器中常用的控制方式非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
(2) 转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。
变频器的四种控制方式详解
变频器的四种控制方式详解一、V/f恒定控制：V/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。
因为是控制电压(Voltage)与频率(Frequency)之比，称为V/f控制。
恒定V/f控制存在的主要问题是低速性能较差，转速极低时，电磁转矩无法克服较大的静摩擦力，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; 其次是无法准确的控制电动机的实际转速。
由于恒V/f变频器是转速开环控制，由异步电动机的机械特性图可知，设定值为定子频率也就是理想空载转速，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以V/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。
二、转差频率控制：转差频率是施加于电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。
根据异步电动机稳定数学模型可知，当频率一定时，异步电动机的电磁转矩正比于转差率，机械特性为直线。
转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。
转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。
与V/f控制相比，其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。
另外，它有速度调节器，利用速度反馈构成闭环控制，速度的静态误差小。
然而要达到自动控制系统稳态控制，还达不到良好的动态性能。
三、矢量控制矢量控制，也称磁场定向控制它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。
由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic。
通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流; It1相当于直流电动机的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换实现对异步电动机的控制。
变频器的控制方法
变频器的控制方法变频器是一种能够控制交流电动机转速的设备，通常用于工业生产中的电机调速和节能控制。
它通过改变电机输入的电压和频率，使电机达到所需的转速。
变频器的控制方法有多种，下面将详细介绍几种常见的控制方法。
1. 简单开关控制方法简单开关控制方法是变频器最基本的控制方式，通过控制电机的开/关状态来实现转速控制。
这种方法的控制精度较低，转速调节范围也较有限，适用于一些对转速要求不高的应用。
2. 转矩控制方法转矩控制方法是通过调节变频器输出的电压和频率来实现对电机输出转矩的控制。
通过改变电压和频率的比例关系，可以实现电机的恒转矩调速。
这种控制方法适用于一些需要保持恒定转矩的场合，如起重机械、卷取机等。
3. PI控制方法PI控制方法是一种闭环控制方法，它通过测量电机的输出转速与期望转速之间的差异，并根据差异调整变频器的输出电压和频率来控制转速。
这种控制方法具有较高的控制精度和适应性，可以根据实际情况进行参数调整，实现稳定的转速控制。
4. 矢量控制方法矢量控制方法是一种高级的闭环控制方法，它可以实现更精确的转速控制和较高的转矩响应。
矢量控制方法通过对电机的电流、电压和转速进行测量和计算，并根据计算结果调整变频器的输出，使电机能够精确地跟随给定的转速和转矩变化。
5. 力矩控制方法力矩控制方法是一种特殊的转矩控制方法，它可以根据负载的力矩需求来调整电机输出的转矩。
通过测量负载的力矩大小，并根据力矩与转速的关系进行计算和控制，可以实现对电机输出的力矩进行精确的控制。
综上所述，变频器的控制方法有简单开关控制、转矩控制、PI控制、矢量控制和力矩控制等多种方式。
不同的控制方法适用于不同的应用场合，可以根据实际需求选择最合适的控制方式。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大，变频器的控制方法也在不断发展和创新，为工业生产提供更加高效和可靠的电机控制解决方案。
变频器操作方法有几种
变频器操作方法有几种
变频器是一种调节电力频率的设备，可用于控制交流电动机的转速、提供稳定的电源频率等。
根据操作方法的不同，变频器的操作可以分为以下几种方式：
1. 手动操作：通过手动控制开关、旋钮、按钮等来调节变频器的输出频率和其他参数。
这种操作方式主要适用于较简单的应用场景，对变频器的参数进行简单的调整。
2. 自动操作：通过自动化控制系统，实时监测相关参数，自动调节变频器的输出频率和相关参数，以实现对电机或设备的精确控制。
这种操作方式主要适用于需要精确控制和自动化管理的场景。
3. 远程操作：通过远程控制设备，通过网络或无线信号等方式，远程操作调节变频器的输出频率和相关参数。
这种操作方式主要适用于需要从远程地点对设备进行控制和管理的场景。
总的来说，变频器的操作方法可以根据具体应用场景的要求选择合适的方式，手动操作适用于简单的场景，自动操作适用于需要精确控制和自动化管理的场景，远程操作适用于需要远程控制和管理的场景。
变频器的控制方式有哪些
变频器的控制方式有哪些变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
那么，常见的变频器有哪些种类，它们的控制方法又是什么？变频器的种类从控制方式来讲，现在市场上常见的有V/F控制变频器、矢量控制变频器两种。
从电压角度来讲，有低压变频器、高压变频器两种。
从电源角度来讲，有单相变频器、三相变频器的区分。
从适用场合来分，有通用变频器、风机水泵专用型变频器、注塑机专用型变频器、拉丝机专用变频器、电梯专用变频器、球磨机专用变频器等等。
变频器常用的控制方式1、非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f 协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
（1）V/f正弦脉宽调制（SPWM）控制方式V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
（2）转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。
这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳。
变频器控制电机转速的方法
变频器控制电机转速的方法变频器是一种能够实现电机转速控制的设备，它通过改变电机的输入电压和频率来调整电机的转速。
在工业领域中，变频器广泛应用于电机的转速控制，能够提高电机的运行效率和稳定性。
下面将详细介绍变频器控制电机转速的方法。
1.基本原理变频器是一种电力变换设备，它能够将电网络提供的固定频率的交流电转换为可调频率的交流电，并通过改变输入电压的幅值和频率来调整电机的转速。
其基本原理是通过控制变频器中的功率电子元器件开关管的通断来改变交流电的电压和频率。
通过调整开关管的通断频率和占空比来实现输出电压和频率的可调范围，从而控制电机的转速。
2.控制方式（1）开环控制：开环控制是指变频器通过设置一定的输出电压和频率来控制电机的转速，但无法实时检测电机的转速。
在开环控制下，变频器根据预设的电压和频率输出设定的电信号，控制电机的转速。
这种控制方式适用于转速要求相对不高的应用。
（2）闭环控制：闭环控制是指变频器通过搭载转速传感器来实时检测电机的转速，并根据检测到的转速信号与预设的设定值进行比较，从而调整变频器的输出信号来实现精确的转速控制。
闭环控制能够准确掌握电机的真实转速，适用于对转速要求较高的应用。
3.控制策略（1）V/F控制：V/F控制是一种基本的变频器控制策略，它通过改变变频器的输出电压和频率来控制电机的转速。
V/F控制通常是在开环控制下进行的，变频器根据预设的电压和频率输出相应的电信号，控制电机的转速。
V/F控制适用于一些负载特性要求不高的应用。
（2）矢量控制：矢量控制是一种高级的变频器控制策略，它通过在开环或闭环控制下，综合考虑电压、频率和电流等因素，实现对电机转速的精确控制。
矢量控制能够从电机转矩和力矩平衡的角度来控制电机的转速和转矩，适用于对转速和转矩精度要求较高的应用。
（3）无传感器控制：无传感器控制是一种不需要安装转速传感器的控制策略，它通过变频器内部的算法实现对电机转速的检测和控制。
无传感器控制可以减少设备的安装和维护成本，适用于一些对转速要求较高但无法安装传感器的特殊应用。
变频器工作的常用模式
变频器工作的常用模式变频器是一种常见的电器控制装置，用于调节电动机的速度和频率。
在工作过程中，变频器可以通过选择不同的工作模式来满足各种应用需求。
本文将介绍变频器工作的常用模式。
1. 恒定转速模式恒定转速是变频器最基本的工作模式之一，适用于需要保持电机恒定转速的场景。
变频器通过控制输出频率，使电机稳定地运行在设定的转速上。
该模式广泛应用于传送带、风机等需要稳定运转的设备。
2. 变频调速模式变频调速模式是变频器最常用的工作模式之一，适用于需要实现精细调速的场景。
通过改变输出频率，变频器可以调节电机的转速，实现从低速到高速的连续调节。
这种模式在机械加工、液压系统等领域得到广泛应用。
3. 节能运行模式节能运行模式是一种针对节约能源的工作模式。
在这个模式下，变频器根据实际需求调整电机的转速和负载，以达到最佳能效。
例如，当负载较轻时，变频器会适当降低电机的运行频率，降低能耗。
这种模式在节能的要求日益提高的环境中得到广泛应用。
4. 同步控制模式同步控制模式是一种多电机协同运行的工作模式。
通过变频器的同步控制功能，可以实现多台电动机的协同运行，保持各个电机的同步性和一致性。
这种模式在车间生产线、物流系统等需要多电机配合的场景中得到应用。
5. 故障检测与保护模式故障检测与保护模式是变频器工作中非常关键的一个模式。
变频器通过内置的故障检测与保护机制，对电机运行过程中的异常情况进行监测，并及时采取相应的措施，以避免设备损坏或人身安全事故的发生。
这种模式在电机运行安全保障方面起着重要作用。
总结：变频器作为一种重要的电气控制设备，可以通过不同的工作模式来满足各种应用需求。
无论是恒定转速、变频调速还是节能运行，每种模式都有其独特的应用场景。
而同步控制模式和故障检测与保护模式则分别在多电机协同和安全保障方面发挥着重要的作用。
通过灵活应用变频器的不同工作模式，可以更好地实现电机的控制和优化运行。
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变频器常用的几种控制方式
变频调速技术就是现代电力传动技术的重要发展方向,而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素,除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外,对变频器采用什么样的控制方式也就是非常重要的。
本文从工业实际出发,综述了近年来各种变频器控制方式的特点,并展望了今后的发展方向。
1、变频器简介
1、1 变频器的基本结构
变频器就是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
1、2 变频器的分类
变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器与电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器与高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器与矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器与三相变频器等。
2、变频器中常用的控制方式
2、1 非智能控制方式
在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制
V/f控制就是为了得到理想的转矩-速度特性,基于在改变电源频率进
行调速的同时,又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的,通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单,但就是这种变频器采用开环控制方式,不能达到较高的控制性能,而且,在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。
(2) 转差频率控制
转差频率控制就是一种直接控制转矩的控制方式,它就是在V/f控制的基础上,按照知道异
步电动机的实际转速对应的电源频率,并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率,就可以使电动机具有对应的输出转矩。
这种控制方式,在控制系统中需要安装速度传感器,有时还加有电流反馈,对频率与电流进行控制,因此,这就是一种闭环控制方式,可以使变频器具有良好的稳定性,并对急速的加减速与负载变动有良好的响应特性。
(3) 矢量控制
矢量控制就是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小与相位,以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流与转矩电流分别进行控制,进而达到控制电动机转矩的目的。
通过控制各矢量的作用顺序与时间以及零矢量的作用时间,又可以形成各种PWM波,达到各种不同的控制目的。
例如形成开关次数最少的
PWM波以减少开关损耗。
目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式与无速度传感器的矢量控制方式两种。
基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致,但就是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制,使之满足一定的条件,以消除转矩电流过渡过程中的波动。
因此,基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。
但就是,这种控制方式属于闭环控制方式,需要在电动机上安装速度传感器,因此,应用范围受到限制。
无速度传感器矢量控制就是通过坐标变换处理分别对励磁电流与转矩电流进行控制,然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流与转矩电流的目的。
这种控制方式调速范围宽,启动转矩大,工作可靠,操作方便,但计算比较复杂,一般需要专门的处理器来进行计算,因此,实时性不就是太理想,控制精度受到计算精度的影响。
(4) 直接转矩控制
直接转矩控制就是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链与转矩,通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的,因此省去了矢量控制等复杂的变换计算,系统直观、简洁,计算速度与精度都比矢量控制方式有所提高。
即使在开环的状态下,也能输出100%的额定转矩,对于多拖动具有负荷平衡功能。
(5) 最优控制
最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同,可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。
例如在高压变频器的控制应用中,就成功的采用了时间分段控制与相位平移控制两种策略,以实现一定条件下的电压最优波形。
(6) 其她非智能控制方式
在实际应用中,还有一些非智能控制方式在变频器的控制中得以实现,例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等。
2、2 智能控制方式
智能控制方式主要有神经网络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等。
在变频器的控制中采用智能控制方式在具体应用中有一些成功的范例。
(1) 神经网络控制
神经网络控制方式应用在变频器的控制中,一般就是进行比较复杂的系统控制,这时对于系统的模型了解甚少,因此神经网络既要完成系统辨识的功能,又要进行控制。
而且神经网络控制方式可以同时控制多个变频器,因此在多个变频器级联时进行控制比较适合。
但就是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具体应用中带来不少实际困难。
(2) 模糊控制
模糊控制算法用于控制变频器的电压与频率,使电动机的升速时间得到控制,以避免升速过快对电机使用寿命的影响以及升速过慢影响工作效率。
模糊控制的关键在于论域、隶属度以及模糊级别的划分,这种控制方式尤其适用于多输入单输出的控制系统。
(3) 专家系统
专家系统就是利用所谓“专家”的经验进行控制的一种控制方式,因此,专家系统中一般要建立一个专家库,存放一定的专家信息,另外还要有推理机制,
以便于根据已知信息寻求理想的控制结果。
专家库与推理机制的设计就是尤为重要的,关系着专家系统控制的优劣。
应用专家系统既可以控制变频器的电压,又可以控制其电流。
(4) 学习控制
学习控制主要就是用于重复性的输入,而规则的PWM信号(例如中心调制PWM)恰好满足这个条件,因此学习控制也可用于变频器的控制中。
学习控制不需要了解太多的系统信息,但就是需要1~2个学习周期,因此快速性相对较差,而且,学习控制的算法中有时需要实现超前环节,这用模拟器件就是无法实现的,同时,学习控制还涉及到一个稳定性的问题,在应用时要特别注意。
3、变频器控制的展望
随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术的发展,变频器的控制方式今后将向以下几个方面发展。
(1) 数字控制变频器的实现
现在,变频器的控制方式用数字处理器可以实现比较复杂的运算,变频器数字化将就是一个重要的发展方向,目前进行变频器数字化主要采用单片机MCS51或80C196MC等,辅助以SLE4520或EPLD液晶显示器等来实现更加完善的控制性能。
(2) 多种控制方式的结合
单一的控制方式有着各自的优缺点,并没有“万能”的控制方式,在有些控制场合,需要将一些控制方式结合起来,例如将学习控制与神经网络控制相结合,自适应控制与模糊控制相结合,直接转矩控制与神经网络控制相结合,或者称之为“混合控制”,这样取长补短,控制效果将会更好。
(3) 远程控制的实现
计算机网络的发展,使“天涯若咫尺”,依靠计算机网络对变频器进行远程控制也就是一个发展方向。
通过RS485接口及一些网络协议对变频器进行远程控制,这样在有些不适合于人类进行现场操作的场合,也可以很容易的实现控制目标。
(4) 绿色变频器
随着可持续发展战略的提出,对于环境的保护越来越受到人们的重视。
变频器产生的高次谐波对电网会带来污染,降低变频器工作时的噪声以及增强其工作的可靠性、安全性等等这些问题,都试图通过采取合适的控制方式来解决,设计出绿色变频器。
4、结束语
变频器的控制方式就是一个值得研究的问题,依靠致力于这项工作的有识之士的共同努力,使国产变频器早日走向世界市场并且成为一流的产品。