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。
EV系列变频器参数设定
EV系列变频器参数设定EV系列变频器是一种先进的电力变频调速设备，广泛应用于电机驱动控制系统中。
通过根据负载的需求，调整变频器的输出频率，来实现对电机速度的精确调节。
在使用EV系列变频器时，需要对一些参数进行设定，以确保变频器的正常工作。
以下将详细介绍EV系列变频器的参数设定。
1.主频设置：主要用于设定变频器的输出频率范围，通常可选择50Hz或60Hz。
2.负载类型设置：根据不同的负载类型，设定对应的参数。
常见的负载类型包括恒扭矩负载、恒功率负载和变转矩负载等。
3.控制模式设置：可选择速度调节模式或扭矩控制模式。
速度调节模式可实现电机的精确速度调节，而扭矩控制模式可实现对电机输出扭矩的精确控制。
4.加速时间和减速时间设置：设定变频器的加速和减速时间，控制电机的平稳启停。
5.频率反馈设置：根据需要，设定变频器是否需要通过反馈信号来对输出频率进行实时控制。
6.PID控制参数设置：PID控制是一种广泛应用于工控系统中的控制算法，通过调节PID参数，可以实现对电机速度的精确控制。
7.过载保护设置：设定变频器的过载保护参数，以避免电机在超负荷工况下的损坏。
8.故障保护设置：根据实际需求，设置变频器的故障保护参数，以及故障报警方式。
9.输入输出设置：根据实际应用需求，设定变频器的输入输出参数，如开关量输入输出、模拟量输入输出等。
10.通信设置：EV系列变频器通常配备有通信接口，可以与上位机或其他设备进行通信。
通过设置通信参数，实现设备之间的数据交换和远程控制。
11.基本参数设定：包括电压设定、电流设定、功率因数设定等基本参数的设定。
12.软启动设定：设定变频器的软启动功能，以避免电机的冲击启动，延长电机的使用寿命。
13.电机保护设置：设定电机的过电流保护、过压保护、欠压保护等参数，以保护电机的安全运行。
14.多电机控制设置：设定多个电机之间的协同控制参数，实现电机之间的同步运行或逆变。
以上是EV系列变频器的一些常见参数设定。
变频器的工作原理及选型
变频器的工作原理及选型一、工作原理变频器是一种能够改变电源频率并控制机电转速的电力调节设备。
它通过将输入电源的直流电转换为可调变频的交流电，从而改变机电的转速。
变频器由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。
1. 整流器：将输入的交流电转换为直流电，通常采用整流桥电路实现。
2. 滤波器：用于滤除整流后的直流电中的脉动成份，保证逆变器输出的交流电质量。
3. 逆变器：将滤波后的直流电转换为可调变频的交流电，常用的逆变器有PWM逆变器和调制逆变器。
4. 控制电路：用于控制变频器的工作状态和输出频率，通常采用微处理器或者数字信号处理器实现。
变频器的工作原理可以简单概括为：输入电源经过整流和滤波后，通过逆变器转换为可调变频的交流电，再经过控制电路调节输出频率和电压，最终驱动机电实现对转速的控制。
二、选型指南在选择变频器时，需要考虑以下几个因素：1. 负载类型：根据负载类型选择适合的变频器。
常见的负载类型包括离散负载（如风机、水泵）、连续负载（如输送机、压缩机）和混合负载（如注塑机、卷绕机）。
不同负载类型对变频器的要求不同，需要根据实际情况选择。
2. 功率需求：根据负载的功率需求选择合适的变频器。
功率通常以千瓦（kW）为单位表示。
需要根据负载的额定功率和峰值功率来确定变频器的额定功率。
3. 频率范围：根据负载的工作频率范围选择变频器。
不同负载对频率范围的要求不同，需要根据负载的工作频率范围来确定变频器的输出频率范围。
4. 控制方式：根据对控制方式的要求选择变频器。
常见的控制方式包括V/F控制、矢量控制和直接转矩控制。
不同的控制方式适合于不同的应用场景，需要根据实际需求选择。
5. 额定电压：根据负载的额定电压选择变频器。
电压通常以伏特（V）为单位表示。
需要根据负载的额定电压来确定变频器的输入电压范围。
6. 环境条件：根据使用环境的要求选择适合的变频器。
包括温度、湿度、海拔高度等环境条件。
需要选择能够适应使用环境的变频器。
变频器的一些基础知识介绍
变频器基础知识1、什么是变频器？变频器的基本功能？变频器是利用电力半导体器件（IGBT、IPM）的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。
变频器的基本功能就是，将频率固定（工频通常为50Hz）交流电源（三相或单相）转换成频率在一定范围内连续可调（通常0-400Hz）三相交流电源。
2、变频器常用的控制方式有哪几种？V/F 控制、V/F+PG、无感矢量、矢量+PG。
3、变频器可以驱动哪几类电机？三相异步电机（包括普通鼠笼式电机和变频电机）、永磁同步电机。
4、三相异步电机的转速公式？N=60f/p —旋转磁场转速，n=60f(1-s)/P —电机转速N：同步转速（2 极电机3000r，4 极1500r，6 极1000r，8 极750r）；f：输入交流电源的频率（一般50Hz）；p：极对数（1、2、3、4）；n：电机转速（r/min）；s：异步电机的滑差率（无单位）。
二、目前在售产品系列1、产品系列有：PI9000：9100(9100A、9100B)、9200、9200Z、9300、9400；PI7800；PI8100。
2、简述9000 与130 的区别：A、电压等级：9000 有G1\G2\G3\G4，130 只有G1\G2\G3；B、控制方式：9000 有V/F、无PG 矢量控制、带PG 矢量控制，130 只有V/F、无PG 矢量控制；C、外围选件：9000 可以接PG 卡、485 通讯，130 不能接PG 卡、单有内置485 通讯；D、可拖动电机类型：9000 可拖动异步电机、同步电机（永磁电机），130 只能拖动异步电机。
E、功能方面：高速脉冲输入、输出9000 有，130 没有；定长和计数9000 有，130 没有；比例联动9000 有，130 没有；简易PLC功能9000 有，130 没有；参数拷贝9000 有，130 没有；按键锁定9000 没有，130 有。
休眠功能9000 有，130 没有；红外功能9000有，130 没有。
变频器的控制方式
变化不是很大,所以稳定
工作区的机械特性基本是
平行的,且机械特性较硬，
图8-1 变频调速机械特性
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.1.3 对额定频率fN以下变频调速特性的修正
1. TKx减小的原因分析
k f (k u k f) U U x xU E x x M T K x
机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的 转矩、效率、功率因数不下降，
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.1.2 恒U／f控制方式的机械特性
1. 调频比和调压比
调频时,通常都是相对于其额定频率
频频率fx就可以用下式表示：
fN来进行调节的,那么调
8-1
fx=kffN
式中 kf——频率调节比 也叫调频比 ，
然而,这种控制要依赖于精确的电动机数学模型和对 电动机参数的自动识别 ID ，
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.5 单片机控制
8.5.1 概述 随着微电子工艺水平的提高,微型计算机的性能价格
比显著提高,全数字化变频调速系统大都是以高性能单 片机和数字信号处理器 DSP 等为控制核心来构成整个系 统，专用于电机控制的单片机的出现,使得系统的体积 减小,可靠性大大提高，它们大部分是在16位单片机或 DSP的基础上增加部分特殊的控制功能构成专用的集成 电路,如87C196MC，
各种参数,如I1、r2等经过计算得到的一个转速的实在值,
由这个计算出的转速实在值和给定值之间的差异来调整
iM*和iT*,改变变频器的输出频率和电压，
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.3.5 使用矢量控制的要求
选择矢量控制模式,对变频器和电动机有如下要求： 1 一台变频器只能带一台电动机， 2 电动机的极数要按说明书的要求,一般以4极电动机为最
变频器PID控制方式分类及调整方法
变频器PID控制方式分类及调整方法变频器PID控制的目的是通过控制对象的传感器等检测控制量（反馈量），将其与目标值（温度、压力等设定值）进行比较。
若有偏差，则通过PID功能的控制动作使偏差为0，即要使反馈量与目标值一致的一种较通用的控制方式。
适用于流量、压力、温度控制等过程控制。
有些变频器对PID调节器的输出可根据反馈信号的输入值进行切换，可选择正动作或反动作，因此按照PID调节器的输出，能使电动机的转速增加或减小。
PID调节器正动作输出时，反馈量电压输入为0-10V（电流输入为4-20mA），反动作输了时，反馈量电压输入为10-0V（电流输入为20-4mA）。
（一）变频器PID控制器动作原理变频器的PID控制是指速度控制器的P---增益、I---积分时间、D---微分时间控制。
（1）P动作操作量（输出频率）和偏差之间有比例关系的动作称为P动作，因此P动作就是输出和偏差成比例的输出频率。
但是只是P动作不能使偏差为0。
P（增益）：是决定P动作对偏差响应程度的参数。
增益取大时，响应快，但过大将产生振荡，增益取小时，响应滞后。
它定义了速度控制器的比例增益，大增益可能引起速度波动。
偏差在100%时，最高频率为100%，P增益为1时：下图显示了在偏差阶跃信号作用下，速度控制器的输出:（2）I动作操作量（输出频率）的变化速度和偏差成比例关系的动作称为I动作。
因此，I动作即是输出按偏差积分的操作量，由此可达到使控制量（反馈量）和目标量（设定频率）一致的效果，但对变化急剧的偏差，响应就差。
因此积分时间参数I决定了I动作效果的大小，积分时间大时，响应迟缓，但对外部扰动的控制能力变差，积分时间小时，响应速度快，过小时，将发生振荡。
I定义了变频器控制器在偏差阶跃信号作用下，控制器输出信号的变化率，积分时间越短，连续偏差值的校正就越快，但是如果太短，会造成控制不稳定。
下图显示了在偏差发生之后，偏差值不变时，速度控制器的输出：（3）D动作操作量（输出频率）和偏差的微分值成比例的动作称为D动作。
变频器选择的基本原则
变频器选择的基本原则
变频器选择的基本原则如下：
负载类型：根据实际应用场景和负载类型选择变频器。
不同类型的负载对电机速度和扭矩的要求不同，如离心负载、正弦负载和恒力负载等，需要根据负载类型选择相应的变频器控制方式。
功率匹配：选择适合负载功率的变频器。
根据负载的额定功率选择变频器的功率等级，以确保变频器能够正常运行并满足负载的要求。
通常采用变频器功率略大于电动机功率的原则。
输出频率范围：根据负载要求选择变频器的输出频率范围。
不同应用需要的频率范围不同，如某些应用需要较高的频率范围来实现高速运行，而某些应用只需要低频范围即可。
控制方式：根据应用需求选择合适的变频器控制方式。
常见的控制方式有V/F控制、矢量控制和直接转矩控制等，需要根据负载的要求和性能需求选择合适的控制方式。
可靠性和适应性：选择具有良好可靠性和适应性的品牌和型号的变频器。
考虑变频器的可靠性、抗干扰性、保护功能、通讯接口等因素，以确保变频器能够稳定运行并适应复杂的工作环境。
经济性：根据项目预算和长期投资考虑变频器的经济性。
需综合考虑设备的价格、维护成本、能效等因素，选择能够
提供最佳性价比的变频器。
需要根据具体的应用场景和负载要求综合考虑以上原则，选择合适的变频器型号和品牌。
在选择过程中，还应咨询专业人士或供应商的意见，以获得更准确的建议。
变频器的负载类型及控制方式
二次方律负载
n 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
n 通用变频器的选择包括
¨ 类型选择 ¨ 容量选择
n 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。
变频器防护结构的选择
n 开放 n 封闭
防护等级（IP）
n IP20 n IP40 n IP45 n IP55 n IP60 n IP66
变频器的频率型号
n 50、60HZ n 120HZ n 240HZ n 400HZ(FR-A540) n 650HZ(MM420/430/440)
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矢量控制
n 定义 n 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
n 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。
变频器的负载类型与选择
主讲人：牛 杰
变频器的负载类型及控制方式
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。
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
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。
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
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。
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
简述变频器的工作原理和控制方式
简述变频器的工作原理和控制方式1变频器的工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60 f(1－s)/p (1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
2变频器控制方式低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。
其控制方式经历了以下四代。
2.1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，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。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2.2电压空间矢量（SVPWM）控制方式它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进行控制的。
经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，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。
2.3矢量控制（VC）方式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Ia1Ib1，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相当于与转矩成正比的电枢电流），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。
变频器的选型注意事项
变频器的选型注意事项变频器是一种将交流电转化为可调变频、可调电压的电力变换设备。
在工业自动化控制中，变频器广泛应用于电机控制系统中，可以实现精确调速，提高生产效率，节省能源。
变频器选型是工程设计中非常重要的一环，下面将介绍变频器选型的注意事项。
1.负载类型：不同的负载类型对变频器的要求不同。
例如，对于常规负载，一般选择常规变频器即可；对于恒转矩负载，需要选择矢量控制变频器；对于恒功率负载，需要选择高性能矢量控制变频器。
因此，在选型时需要根据具体的负载类型进行选择。
2.负载参数：在选型时需要了解负载的参数，如额定功率、额定转速、最大转速、最大转矩等。
这些参数对于选择适合的变频器至关重要，选型时需要根据这些参数进行匹配，以确保变频器可以正常运行。
3.载体环境：在工业生产中，环境条件通常较为复杂。
变频器选型时需要考虑环境中的温度、湿度、防护等级等因素。
如果环境条件恶劣，应选择耐高温、耐湿度、防护等级较高的变频器。
4.运行方式：变频器的运行方式分为恒定转速运行和恒定转矩运行。
在选型时需要根据实际应用需求选择合适的运行方式。
对于需要精确调速的场合，应选择矢量控制变频器，以实现精确控制；对于无须精确调速的场合，可以选择矢量控制变频器或普通变频器。
5.控制方式：变频器的控制方式通常有V/F控制、矢量控制等。
V/F控制适用于无须精确控制的场合，成本较低；矢量控制适用于对转速、转矩要求较高的场合，但成本较高。
在选型时需要根据具体需求选择合适的控制方式。
6.故障保护功能：变频器在运行过程中，可能会发生各种故障，如过流、过压、欠压等。
因此，在选型时需要关注变频器的故障保护功能，确保其能够可靠运行。
通常，高性能的变频器具有更多的故障保护功能。
7.通信接口：在工业自动化控制系统中，变频器通常需要与上位机进行通信。
因此，在选型时需要关注变频器的通信接口类型和协议支持情况，以确保能够实现与上位机的无缝连接。
8.可维护性：选型时应考虑变频器的可维护性，包括易于维修、易于更换零部件等方面。
变频器的选型指南
变频器的选型指南1.确定电机类型和额定功率：首先需要确定要控制的电机类型和额定功率。
不同类型的电机的控制特性和参数有所区别，如异步电机和同步电机的起动特性、转速调节范围等。
额定功率决定了变频器的输出能力，一般应选择略高于电机额定功率的变频器。
2.确定负载特性：了解负载特性对于选型非常重要。
负载类型可以分为常规负载、重载、恶劣负载等，通过了解负载特性可以确定变频器的额定容量和适用性能。
对于重载或恶劣负载，一般应选择具有较高的过载能力和启动扭矩的变频器。
3.确定运行环境条件：运行环境对于变频器的选型也具有一定影响。
主要包括温度、湿度、海拔高度等因素。
高温环境会使得变频器散热不良，降低负载能力；高湿度环境可能引起电气部件受潮，影响变频器工作可靠性。
在选型时应根据实际情况选择具有适应性能的变频器。
4.确定输入电源和输出电压等级：变频器的输入电源和输出电压等级与实际应用有关。
在选型时应确保变频器的输入电源与供电条件相符，并选择与电机匹配的输出电压等级，以充分发挥电机的运行性能。
5.了解变频器的控制方式：变频器的控制方式有开环控制和闭环控制两种。
开环控制适用于一些简单应用场合，闭环控制则可以实现对电机转速、电流等更加精确的控制。
在选型时应根据实际需求选择相应的控制方式。
6.确定通信接口和功能需求：一些高级变频器具有通信接口，可与上位机进行数据交互和监控。
此外，还有一些特殊功能可选，如多段速度控制、定时启停等。
根据实际需求选择具备相应通信接口和功能的变频器。
7.考虑品牌和售后服务：在选型过程中，品牌和售后服务也是需要考虑的因素。
选择知名品牌的产品，可以保证质量和可靠性。
同时，了解品牌的售后服务体系可以确保之后的维修和技术支持。
总之，变频器的选型需要综合考虑电机类型、额定功率、负载特性、运行环境、输入输出电压等因素。
根据实际需求选择适应性能、控制方式和功能的变频器，以确保电机的运行稳定性和性能优化。
在选型过程中应注意品牌和售后服务，以保证产品的质量和可靠性。
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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。
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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