变频器的负载类型及控制方式
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。
变频器的分类_变频器应用技术1
二、
外形
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
ABB变频器（瑞士） 变频器（瑞士） 变频器
电 气 自动化
富士变频器G11系列 系列 富士变频器
富士变频器GP11系列 系列 富士变频器
富士变频器（日本） 富士变频器（日本）
电 气 自动化
MICROMASTER 440系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
G110系列 系列
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
西门子变频器（德国） 西门子变频器（德国）
电 气 自动化
变频器外形
FR-E500系列 系列
FR-S500E系列 系列
三菱变频器（日本） 三菱变频器（日本）
电 气 自动化
J7系列 系列
安川变频器（日本） 安川变频器（日本）
电 气 自动化
变频器外形
SB40系列高性能通用型 系列高性能通用型
SB80系列矢量控制型 系列矢量控制型
森兰变频器
电 气 自动化
变频器外形
SB60系列全能王 系列全能王
SB12系列风机 水泵专用 系列风机/水泵专用 系列风机
森兰变频器
电 气 自动化
当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直， 当中间直流环节采用大电感滤波时，电流波形较平直，因而电源内阻抗大 输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波， ，输出是一个恒流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频装置叫电 流型变频器。 流型变频器。
电气自动化
3. 电压型和电流型变频器比较
2.交-交变频器 交 交变频器 交-交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 交变频器是把工频交流电直接变换成不同频率交流电的 过程，它不通过中间直流环节， 过程，它不通过中间直流环节，故又称为直接变频器或周波变换 因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频， 器。因为没有中间环节，仅用一次变换就实现了变频，效率较高 主要构成环节如下图所示。 。主要构成环节如下图所示。
西门子变频器的主要控制方式
》线性 V/f控制， P1300 = 0可用于可变转矩和恒定转矩的负载，例如，带式运输机和正排量泵类。
》带磁通电流控制（FCC）的线性V/f控制， P1300 = 1这一控制方式可用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。
》抛物线 V/f控制 P1300 = 2这一方式可用于可变转矩负载，例如，风机和水泵。
》多点 V/f控制 P1300 = 3有关这种运行方式更详细的资料，请参看 MM440“参考手册”。
》纺织机械的 V/f控制 P1300 = 5没有滑差补偿或谐振阻尼。
电流最大值 Imax控制器从属于电压而不是频率。
》用于纺织机械的带FCC 功能的 V/f控制 P1300 = 6P1300 = 1和P1300 = 5的组合控制。
》带独立电压设定值的 V/f控制 P1300 = 19电压设定值可以由参数P1330给定，而与斜坡函数发生器（RFG）的输出频率无关》无传感器矢量控制 P1300 = 20这一控制方式的特点是，用固有的滑差补偿对电动机的速度进行控制。
用这一控制方式时，可以得到大的转矩、改善瞬态响应特性、具有优良的速度稳定性，而且在低频时可以提高电动机的转矩。
可以从矢量控制变为转矩控制（参看P1501）。
》带编码器反馈的速度控制 P1300 = 21带速度编码器反馈的磁场定向控制可以实现：¨提高速度控制的精度，改善速度控制的动态响应特性。
¨改善低速时的控制特性。
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变频器控制方式有哪些_变频器有几种控制方式_变频器的控制方式详解
变频器控制方式有哪些_变频器有几种控制方式_变频器的控制方式详解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。
变频器简介1）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。
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。
变频器控制方式选择依据对于控制方式，要根据生产机械的具体要求来进行选择。
1、二次方律负载对于离心式风机、水泵和空气压缩机一类的二次方律负载，一般采用V/F控制方式为宜。
因为V/F控制方式有低励磁U/f线，在低频运行时可以更好地节能。
矢量控制方式实质上是使电动机始终保持额定磁通的控制方式，不可能实现低励磁。
2.恒转矩负载（1）对于负载率经常变动、调速范围又不很大的负载，一般以选择无反馈矢量控制为好，因为V/F控制方式的转矩提升量不易预置得恰到好处，但采用无馈矢量控制方式时，须注。
变频器的控制功能第1讲变频器的控制方式_上_李方园
ａ）ＰＧ 接口示意
ｂ）速度增益曲线 图５ 闭环Ｖ／ｆ控制接线图和速度增益示意
闭环 Ｖ／ｆ 控制为了获得良好的速度控制性能，还必须设置 比例增益 Ｐ 值和积分时间 Ｉ 值，图 ５ｂ 所示为参数设置情况。
动机的绕组电阻比大容量电动机大，电阻压降也大，应适当增
大 Ｖ 值；（３）当电动机抖动厉害时，说明转矩过大，转矩补 ０
偿增益调得过高，应适当减小 Ｖ 值。这里必须避免这样一个 ０
误区：即使提高很多输出电压，电动机转矩并不能和其电流相
２００７ 年 １２ 月刊 自动化博览 21
本期策划
Survey 综 述
本期策划
Survey 综 述
ＡＣ Ｉｎｖｅｔｅｒ’ｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ
变频器的控制功能 第 １ 讲 变频器的控制方式（上）
李方园
李方园（１９７３ －）
男， 籍贯浙江舟山，毕业于浙江大学电气 自动化专业，高级工程师，长期从事于变 频器等现代工控产品的应用与研究工作。
摘要：根据不同的变频控制理论，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。本文主要阐述的就是变频器 的这几种控制方式。 关键词：变频器； 控制方式； 矢量控制； 直接转矩控制
变频器的控制方式及合理选用
变频器的控制方式及合理选用1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V，输出功率在0.75~400KW，工作频率在0~400HZ，它的主电路都采用交-直-交电路。
其控制方式经历以下四代。
（1）第一代以U/f=C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。
其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
（2）第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SPWM控制方式。
他是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。
以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。
经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。
但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。
（4）第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是：a.控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；b.自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；c.算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；d.实现Band-Band 控制——按磁链和转矩的Band-Band 控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制；e.具有快速的转矩响应（〈2ms），很高的速度精度（±2%，无PG反馈），高转矩精度（〈±3%）；f.具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时）,可输出150% ~200%转矩。
变频器的控制方式与负载特性
关键词 纺 织机械 变频 器 控 制 方 式 应 用
１ 引 言
２ ０世纪 ８ 代末 ， 织工 业 开 始 应用 变 频 器 ， ０年 纺 包 括各 种纺 织机 械应 用变 频器 来满 足不 同的生产 工 艺 要求 ； 各种 风 机 、 类应 用变 频器 来节 电。变频 器 泵 在 纺织工 业 中 的应 用越 来越 广 ， 用 变频 器 的数 量 应
当令人满意。西 门子变频器本身均配置有 ｕ Ｓ协 Ｓ 议 通过 Ｒ Ｓ一４５口进 行 串行 通 讯 ， 须 购置 额 外 的 ８ 无
［ ］ 王世 畅 ， 耕 国． 于 Ｐ ２ 程 基 ＯＥ的变频 器 的串行 通信 协议 ［］工业控制计算 机 ，０ ４（ ） ２ —２ ． Ｊ． ２０ ５ ：５ ６
有 特殊 要求 ， 如 ： 例
化纤机械、 浆纱机 、 印花机等要求高精度 ， 高性
．
一
ｌ
能 的广 调速 ；
＼
涤纶 、 锦纶 、 丙纶牵伸机等要求具有零速伺服功 能的调速 ， 即零速时 ， 变频器由速度控制切换到位置 控 制 ， 速 时应 能输 出额 定转 矩 ； 零
染 整机 械 和化纤 短丝 后处 理 机械等 要求 同步 调 速（ 包括 转速 同步 ， 速 同步 和 比例 同步 ） 线 ；
机械属恒转矩负载 ， 即阻转矩不受速度变化的影响。 恒转矩负载的功率 Ｐ ＝ＭＬｎ９ ５ 与转速 ｎ ・／５０ 成正
／６３４ ×电流参 考量 。 １ ８ ）
５ 结束语
采 用 ＵＳ Ｓ协议 进行 多 电动机 同步 调速 ， 际 运 实
变频器控制方法
变频器控制方法变频器是一种广泛应用于工业控制系统中的电子设备，用于调节电机的转速和负载。
通过变频器控制方法，可以实现精准的转速调节，提高生产效率，降低能源消耗。
本文将介绍几种常见的变频器控制方法及其优缺点。
一、开环控制方法开环控制是最基础的变频器控制方法。
在这种方法中，变频器根据预设的频率输出电压给电机驱动，但无法准确知道电机实际的转速和负载情况。
因此，开环控制无法做到精确的转速调节，适用于一些对精度要求不高的场合。
二、闭环控制方法闭环控制是通过传感器实时反馈电机的转速和负载信息，并将该信息与预设的转速进行比较，实现闭环控制。
这种方法可以实现更精确的转速调节，提高系统的稳定性和响应速度。
然而，闭环控制的硬件成本相对较高，系统复杂度较大。
三、矢量控制方法矢量控制是一种基于电机数学模型的高级控制方法。
它控制电机的电流和电压，而不仅仅是频率，从而实现更精确的转速和扭矩控制。
矢量控制方法具有很高的控制精度和响应速度，适用于对控制精度要求较高的应用，如精密加工、自动化生产线等领域。
四、模糊控制方法模糊控制是一种基于模糊逻辑的智能控制方法。
它通过建立模糊推理系统，根据输入的状态和规则，对输出进行模糊化处理。
模糊控制可以处理非线性系统和模糊输入，适用于一些复杂的控制问题。
然而，模糊控制需要大量的专家知识和经验，系统的调试和优化较为困难。
五、PID控制方法PID控制是一种常用的比例-积分-微分控制方法。
它通过不断调整输出信号，使系统的误差趋于零，实现精确的控制。
PID控制方法具有调试简单、稳定性好等优点，广泛应用于工业控制系统中。
然而，PID参数的选择和调整往往需要一定的经验和专业知识。
综上所述，变频器控制方法有开环控制、闭环控制、矢量控制、模糊控制和PID控制等多种方式。
不同的控制方法适用于不同的控制需求和系统特点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的控制方法，以提高系统的性能和效率。
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变频器防护结构的选择
开放 封闭
防护等级（IP）
IP20 IP40 IP45 IP55 IP60 IP66
变频器的频率型号
50、60HZ 120HZ 240HZ 400HZ(FR-A540) 650HZ(MM420/430/440)
定义
恒功率负载是指负载转矩TL的大小与转速n成 反比，而其功率基本维持不变的负载。
比如：各种卷取机械；轧机；车床加工零件
恒功率负载
特点
功率恒定 负载阻转矩的大小与转速成反比
二次方律负载
定义
二次方律负载是指转矩与速度的二次方成正比 例变化的负载。
比如：风扇；风机；泵；螺旋桨等。
矢量控制
定义 适用范围：
用于一台变频器控制一台电动机的情况 电动机容量和变频器要求的配用电动机容量之
间，最多相差一个档次。 磁级数一般以2，4，6为宜。 特殊电动机不能使用矢量控制功能。如：力矩
电动机，深槽电动机，双鼠笼电动机等。
鲁棒
鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。 鲁棒性（robustness）就是系统的健壮性。它是 在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说， 计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或 有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该 软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，是指控制系统 在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些 性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳 定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作 为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。
二次方律负载
特点
低速时候，负载转矩很小 高速时候，负载转矩和功率增大
变频器的选择
通用变频器的选择包括
类型选择 容量选择
采用变频器驱动异步电动机调速时候，在异步电动 机确定后，通常应该根据异步电动机的额定电流来 选择变频器，或根据异步电动机实际运行中的电流 值（最大电流值）来选择变频器。
ห้องสมุดไป่ตู้
变频器的控制方式
常用的变频器采用的控制方式有：
U/f控制 转差频率控制 矢量控制 直流转矩控制 单片机控制
U/f 控制
定义
U/f 控制是使改变频率的同时改变电压，通常 是使U/F是常数，这样可使电动机磁通保持一 定。在较宽的调速范围之内，电动机的转矩、 效率、功率因数不下降。
变频器的负载类型与选择
主讲人：牛 杰
常用负载类型介绍
恒转矩负载 恒功率负载 2次方律负载
恒转矩负载
定义
恒转矩负载就是指那些负载转矩的大小，仅仅 取决于负载的轻重，而和转速无关的负载。
比如：带式输送；起重机械
恒转矩负载
基本特点
恒转矩 负载功率与转速成正比
恒功率负载