ABB变频器直接转矩控制
ABB ACS800变频器
1.1ABB ACS800变频器
1、ACS800变频器简介
ACS800系列变频器是ABB最新一代的全数字交流变频器，能达到控制交流电动机的完美极限。
它采用直接转矩控制技术，能够在没有光码盘或测速电动机反馈的条件下，精确控制任何标准笼型异步电动机的速度和转矩，并具有明确定义功能和接口。
作为ACS6的更新换代产品，其最大的优点就是采用了通用技术，具有广泛的适应性[4]。
2、ACS800变频器的优点
ACS800控制盘有实际信号和故障记录显示模式。
在实际信号显示模式中可以同时监视三个实际信号，如频率、转速、电流和流量等，可以很方便地监视电动机运行状态，。
变频器故障记录功能显示传动装置在运行期间所记录的最近的故障和警告，每个故障和报警都按发生的时间进行记录。
变频器出现故障时，工作人员通过查找故障信息便能够快速准确地判断故障原因，并及时处理。
作为标准配置，ACS800全系列具有交流电抗器，这明显降低了线路电源的谐波含量和变频器的电磁辐射，同时保护整流二极管和滤波电容器免受电压和电流冲击的影响。
整体紧凑设计减少了占地面积，可选部分位于变速箱内部，操作方便，适合工程改造，结构简单，安装维修方便。
正是因为这些优点，我们这次设计的控制系统选用了ACS800变频器来驱动回转和提行电机。
(完整版)ABB变频器ACS800参数
25．03
定义危险速度范围1的终点
25．04
同25．02
25．05
同25．03
26．01
激活/取消磁通优化功能
ON
功能有效
27．01
激活制动斩波器的控制
ON
有效
27．02
激活制动电阻的过载保护功能
FAULT
如果传动单元检测到过载，它就会故障跳闸。
27．03
定义制动电阻器的阻值
制动电阻的实际阻值
27．04
定义制动电阻的热时间常数
0
27．05
定义最大连续制动功率值
制动电阻的实际功率
27．06
选择制动斩波器的控制模式
AS GENERATOR
当直流电压超过制动极限电压，逆变器工作，电机给变频器供电的时候，斩波器才允许工作。
30．01
选择当模拟输入信号低于最小设定值时，ACS800的动作。
ABB
参数序号
参数说明
参数设置
参数含义
备注
99．01
语言选择
0
英语
99．02
应用宏选择
0
工厂宏
99．03
恢复工厂设置，
0
不恢复工厂设置
如果选择YES并按ENTER则参数恢复工厂设置。
99．04
电机控制模式
DTC
直接转矩控制，
在电机数可变、多台电机时，选择SCALAR。
99．05
电机额定电压
电机铭牌上的额定电压
选择当前的加/减速时间
ACC/DEC 1
使用加速时间1和减速时间1
22．02
定义加速时间
1-6S
根据设备实际情况进行设置
从几个方面了解变频器dtc方式
电动机知识从几个方面了解变频器dtc方式直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。
和矢量变频器的控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。
直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（band—band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生pwm脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。
它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制，由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的pwm脉宽调制信号发生器，所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。
与矢量控制方式比较，直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。
只要知道定子电阻就可以把它观测出来。
而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。
因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。
直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。
与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量，对转矩的直接控制或直接控制转矩，既直接又简化。
直接转矩控制对交流传动来说是一个优秀的电动机控制方法，它可以对所有交流电动机的核心变量进行直接控制。
ABB变频器直接转矩控制
直接转矩控制直接转矩控制（Direct Torque Control——DTC），国外的原文有的也称为Direct self-control——DSC，直译为直接自控制，这种“直接自控制”的思想以转矩为中心来进行综合控制，不仅控制转矩，也用于磁链量的控制和磁链自控制。
直接转矩控制与矢量控制的区别是，它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量控制，其实质是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。
这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能。
直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）变频调速，是继矢量控制技术之后又一新型的高效变频调速技术。
20 世纪80 年代中期，德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分别提出了六边形直接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案。
1987 年，直接转矩控制理论又被推广到弱磁调速范围。
直接转矩控制技术用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band-Band）产生PWM 波信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。
它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学模型简化处理，没有通常的PWM 信号发生器。
它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。
直接转矩控制也具有明显的缺点即：转矩和磁链脉动。
针对其不足之处，现在的直接转矩控制技术相对于早期的直接转矩控制技术有了很大的改进，主要体现在以下几个方面：（1）无速度传感器直接转矩控制系统的研究在实际应用中，安装速度传感器会增加系统成本，增加了系统的复杂性，降低系统的稳定性和可靠性，此外，速度传感器不实用于潮湿、粉尘等恶劣的环境下。
ABB变频器ACS800主从控制原理及参数设置
ABB变频器ACS800主从控制原理及参数设置随着我国自动化技术的快速发展，工业自动化取得了长足的进步。
变频器由于其性能稳定、节能环保、性价比高等优点，在工业各个领域得到了广泛的应用。
特别是在冶金、造纸等行业，对电气控制系统的转速和转矩的动静态指标有着较高的要求，要求各部分驱动电机转矩或转速严格同步，否则无法维持正常生产，产品质量难以保证。
然而，在实际生产中，有许多因素都会干扰电机的同步控制，例如电网电压的波动、频率的变化、负载的突变、温度的改变等。
因此，采用主从控制是比较好的解决方案之一。
本文将介绍ABB变频器ACS800主从控制原理及参数设置。
主从控制原理ABB变频器ACS800系列变频器主从控制采用直接转矩（DTC）作为其核心控制原理。
直接转矩控制技术是在变频器内部建立了一个交流异步电动机的软件数学模型，根据实测的直流母线电压、开关状态和电流计算出一组精确的电机转矩和定子磁通实际值，并将这些参数值直接应用于控制输出单元的开关状态。
变频器的每一次开关状态都是单独确定的，这意味着可以产生实现最佳的开关组合并对负载变化作出快速地转矩响应，并将转矩相应限制在一拍以内，且无超调，真正实现了对电动机转矩和转速的实时控制。
控制原理如图3所示。
主从控制参数设置在主从控制应用中，外部信号（包括起动、停止、给定信号等）只与主机变频器相连，主机通过光纤将从机控制字和转速给定值、转矩给定值广播给所有的从机，实现对从机的控制。
从机一般不通过主从通讯链路向主机发送任何反馈数据，从机的故障信号单独连至主机的运行使能信号端，形成联锁。
一旦发生故障，联锁将停止主机和从机的运行。
在主从控制参数设置方面，需要注意以下几点：1.主从控制的从机数量不能超过主机的最大支持数量。
2.从机的地址需要与主机设置的地址一致。
3.从机的转速给定值和转矩给定值需要与主机设置的相同。
4.从机的控制字需要与主机设置的一致。
5.从机的故障信号需要单独连至主机的运行使能信号端，形成联锁。
ABB变频器的介绍和调试
功能模式
功能模式是用来选择特殊功 能的
变频器助手向导<仅用于单 传动>,用助手向导能启动向 导程序来设置变频器
参数上传和下载 设置控制盘对比度 选择功能 通过双前头键来翻页 通过单箭头键来选择功能 光标所在行时按ENTER键确
认所选择的功能
传动模式
传动模式显示变频器的基本 信息:
参数调试 99 START-UP DATA
99.01 LANGUAGE 选择显示语言
0 = ENGLISH 英式英语
99.02 MOTOR NOM VOLTAGE
定义电机额定电压值.必须等于电 机
铭牌上的值.1 = 1 V 允许范围是： 1/2 ~2 ×UN < 传动>
注意: 电机绝缘压力取决于传动电源
使 用DTC 控制的一些特殊场合. 0 = DTC 直接转矩控制模式适合于大多 数应用场合.
参数调试 99 START-UP DATA
99.09 APPLIC RESTORE 恢复当前应用宏程
<99.11APPLICATION MACRO> 的出厂设置. 0 = NO 不恢复. 0 = NO 不恢复.
参数调试 99 START-UP DATA
99.06 MOTOR NOM POWER 定义额定电机功率.必须等于电机铭牌 上的值.
99.07 MOTOR ID RUN 选择电机辨识类型.在辨识过程中ACS 800 会辨识电机的特征以用于优化电机
控制. 注意: 在参数时 99.08 MOTOR CTRL MODE = SCALAR 时,不可能执行辨识
参数调试 13 ANALOGUE INPUTS
13.03 SCALE AI1 换算模拟输入 AI1. 13.04 FILTER AI1 定义模拟输入AI1 的
abb变频器力矩控制速度限制
abb变频器力矩控制速度限制ABB变频器力矩控制速度限制引言：ABB变频器是一种用于调节电动机转速的设备，通过控制电机输入的电压和频率来实现对电机转速的精准调节。
在实际应用中，变频器的力矩控制功能也十分重要，它可以帮助我们实现对电机输出力矩的精确控制。
本文将重点探讨ABB变频器力矩控制速度限制的相关内容。
一、ABB变频器力矩控制的基本原理ABB变频器力矩控制是通过调整电机输入电压和频率的方式，实现对电机输出力矩的控制。
在变频器控制系统中，通过对电机输入的电压进行调整，可以改变电机的电磁转矩，从而实现对电机输出力矩的调节。
二、ABB变频器力矩控制的优势相比传统的电机控制方式，ABB变频器力矩控制具有以下几个优势：1. 精确控制力矩：ABB变频器力矩控制可以实现对电机输出力矩的精确控制，可以满足不同工况下的力矩需求。
2. 节能降耗：ABB变频器力矩控制可以根据实际工作需求调整电机的输出力矩，避免电机长时间处于高功率运行状态，从而实现节能降耗的效果。
3. 提高生产效率：ABB变频器力矩控制可以根据生产工艺要求对电机的输出力矩进行调整，从而提高生产效率和产品质量。
三、ABB变频器力矩控制速度限制的意义在实际应用中，我们往往需要对电机的转速进行限制，以确保设备的安全运行和生产工艺的要求。
ABB变频器力矩控制速度限制可以帮助我们实现对电机转速的精确控制，从而满足不同工况下的转速要求。
四、ABB变频器力矩控制速度限制的实现方法ABB变频器力矩控制速度限制可以通过以下几种方式来实现：1. PID控制：利用PID控制算法，根据电机转速的反馈信号和设定值，调整电机输出的力矩，从而实现对电机转速的精确控制。
2. 速度限制参数设置：在ABB变频器的控制面板上，可以设置转速上下限，当电机转速超出设定的限制范围时，变频器会自动调整输出力矩，以使转速保持在限制范围内。
3. 转速反馈控制：通过安装转速传感器，实时监测电机转速，并将反馈信号传输给ABB变频器，从而实现对电机转速的闭环控制。
DTC的基本控制原理
ABB变频器中DTC的基本控制原理众所周知，在ABB的交流变频器中，DTC技术已经广泛应用，那DTC究竟是什么东西，它是如何工作的呢？下文我们就介绍一下DTC的基本控制原理。
DTC是英文 Direct Torque Control 的缩写，它是最先进的一种交流传动技术，由ABB公司发展应用成功的。
它将逐步取代传统的脉宽调制（PWM）传动。
它之所以叫做直接转矩控制，是因为它对电动机输出转矩和速度的控制是基于电动机的电磁状态，DTC与直流传动的控制相似，但与传统的脉宽调制控制完全不一样。
传统的PWM控制是基于电压和频率的控制方式。
关键词：DTC，速度控制环，转矩控制环，电机模型下面我们就根据框图逐步介绍一下DTC控制的基本原理。
Figure 1, 直接转矩控制(DTC)的控制原理框图.Figure 1: DTC 由两个关键部分组成：: Speed Control and Torque Control框图表明，DTC有两个基本部分： Torque Control Loop（转矩控制环）和the Speed Control Loop（速度控制环）. 现在我们根据框图分七步来逐步介绍每个基本部分以及它们是如何集成到一起的。
我们先从转矩控制环（Torque Control Loop）说起。
Figure 2 转矩控制环结构框图1.电压电流的测量正常情况下，电机的两相电流、直流电压是和变频器功率元件的导通位置是同时测量的。
2. 自适应电机模型来自电机的测量信息反馈到电机模型。
该电机模型非常复杂，但也只有这样复杂的电机模型才能对电机的数据进行精确的计算。
在运行DTC传动装置之前，首先需要将电机的一些参数诸如：定子电阻、公共阻抗、饱和系数等等输入到电机模型里。
这些参数是不需要手动输入的，而是在我们把正确的电动机铭牌数据输入到变频器后，再进行电动机识别运行后，它们就会自动输入到电机模型里。
当然，电机模型参数的识别也可以在不转动电机转子的情况下进行。
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直接转矩控制
直接转矩控制（Direct Torque Control——DTC），国外的原文有的也称为Direct self-control——DSC，直译为直接自控制，这种“直接自控制”的思想以转矩为中心来进行综合控制，不仅控制转矩，也用于磁链量的控制和磁链自控制。
直接转矩控制与矢量控制的区别是，它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量控制，其实质是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。
这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能。
直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）变频调速，是继矢量控制技术之后又一新型的高效变频调速技术。
20 世纪80 年代中期，德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分别提出了六边形直接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案。
1987 年，直接转矩控制理论又被推广到弱磁调速范围。
直接转矩控制技术用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节（Band-Band）产生PWM 波信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。
它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学模型简化处理，没有通常的PWM 信号发生器。
它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。
直接转矩控制也具有明显的缺点即：转矩和磁链脉动。
针对其不足之处，现在的直接转矩控制技术相对于早期的直接转矩控制技术有了很大的改进，主要体现在以下几个方面：
（1）无速度传感器直接转矩控制系统的研究
在实际应用中，安装速度传感器会增加系统成本，增加了系统的复杂性，降低系统的稳定性和可靠性，此外，速度传感器不实用于潮湿、粉尘等恶劣的环境下。
因此，无速度传感器的研究便成了交流传动系统中的一个重要的研究方向，且取得了一定的成果。
对转子速度估计的方法有很多，常用的有卡尔曼滤波器位置估计法、模型参考自适应法、磁链位置估计法、状态观测器位置估计法和检测电机相电感变化法等。
有的学者从模型参考自适应理论出发，利用转子磁链方程构造了无速度传感器直接转矩控制系统，只要选择适当的参数自适应律，速度辨识器就可以比较准确地辨识出电机速度。
（2）定子电阻变化的影响
直接转矩最核心的问题之一是定子磁链观测，而定子磁链的观测要用到定子电阻。
采用简单的u-i 磁链模型，在中高速区，定子电阻的变化可以忽略不考虑，应用磁链的u-i 磁链模型可以获得令人满意的效果；
但在低速时定子电阻的变化将影响磁通发生畸变，使系统性能变差。
因此，如果能够对定子电阻进行在线辨识，就可以从根本上消除定子电阻变化带来的影响。
目前，常用的方法有参考模型自适应法、卡尔曼滤波法、神经网络以及模糊理论构造在线观测器的方法对定子电阻进行补偿，研究结果表明，在线辨识是一个有效的方法。
（3）磁链和转矩滞环的改进
传统的直接转矩控制一般对转矩和磁链采用单滞环控制，根据滞环输出的结果来确定电压矢量。
因为不同的电压矢量对转矩和定子磁链的调节作用不相同，所以只有根据当前转矩和磁链的实时值来合理的选择电压矢量，才能有可能使转矩和磁链的调节过程达到比较理想的状态。
显然，转矩和磁链的偏差区分的越细，电压矢量的选择就越精确，控制性能也就越好。
（4）死区效应的解决
为了避免上下桥臂同时导通造成直流侧短路，有必要引入足够大的互锁延时，结果带来了死区效应。
死区效应积累的误差使逆变器输出电压失真，于是又产生电流失真，加剧转矩脉动和系统运行不稳定等问题，在低频低压时，问题更严重，还会引起转矩脉动。
死区效应的校正，可由补偿电路检测并记录死区时间，进行补偿。
这样既增加了成本，又降低了系统的可靠性。
可用软件实现的方法，即计算出所有的失真电压，根据电流方向制成补偿电压指令表，再用前向反馈的方式补偿，这种新型方案还消除了零电压箝位现象。
除了以上几种最主要的方面外，一些学者还通过其他途径试图提高系统的性能。
直接转矩控制的特征是控制定子磁链，是直接在定子静止坐标系下，以空间矢量概念，通过检测到的定子电压、电流，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的磁链和转矩，获得转矩的高动态性能。
它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量变换中的许多复杂计算，它也不需要模仿直流电动机的控制，从而也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型，而只需关心电磁转矩的大小，因此控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易得到磁链模型，并方便地估算出同步速度信息，同时也很容易得到转矩模型，磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型，因而能方便地实现无速度传感器控制，如果在系统中再设置转速调节器，即可进一步得到高性能动态转矩控制了。
需要说明的是，直接转矩控制的逆变器采用不同的开关器件，控制方法也有所不同。
Depenbrock最初提出的直接自控制理论，主要在高压、大
功率且开关频率较低的逆变器控制中广泛应用。
目前被应用于通用变频器的控制方法是一种改进的、适合于高开关频率逆变器的方法。
1995年ABB 公司首先推出的ACS600系列直接转矩控制通用变频器，动态转矩响应速度已达到<2ms，在带速度传感器PG时的静态速度精度达土0.001%，在不带速度传感器PG的情况下即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，同样可以达到±0.1%的速度控制精度。
其他公司也以直接转矩控制为努力目标，如富士公司的FRENIC5000VG7S系列高性能无速度传感器矢量控制通用变频器，虽与直接转矩控制方式还有差别，但它也已做到了速度控制精度
±0.005%，速度响应100Hz、电流响应800Hz和转矩控制精度±3%（带 PG）。
其他公司如日本三菱、日立、芬兰VASON等最新的系列产品采取了类似无速度传感器控制的设计，性能有了进一步提高。