变频调速的基本控制方式概述

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机械特性曲线
n
可见，当频率ω1提高时，同步转速n1随之提 n1c 高，最大转矩减小，机 n1b
械特性上移；转速降落 n1a
1c 1b 1a
随频率的提高而增大， n1N 1N
1N <1a <1b <1c 恒功率调速
特性斜率稍变大，其它
形状基本相似。如右图
所示。
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O Te
图6-5 基频以上恒压变频调速的机械特性29
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结论
➢在恒压频比的条件下改变频率 1 时，机械特性基本上是
平行下移 ➢当转矩增大到最大值以后，转速再降低，特性就折回来了。而且频率越低时最大转矩值越小
➢最大转矩 Temax 是随着的 1 降低而减小的。频率很
低时，Temax太小将限制电机的带载能力，采用定子压降补偿，适当地提高电压Us，可以增强带载能力
（U漏—漏磁阻抗压降；Us—每相电压），
当Us很大时，U漏很小；可以认为Us≈Eg 。
m
US f1
C
要改变f1实现调速，则同时应改变Us来保持Φm不变。
—恒压频比控制方式
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带定子压降补偿的恒压频比控制特性
但当f1太小时，忽略U漏则误差较大，这时可以人为增大Us进行补偿，以减小误差。
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小结
电压Us与频率1是变频器—异步电动机调速系统的两个独立
的控制变量，在变频调速时需要对这两个控制变量进行协调控制。在基频以下，有两种协调控制方式。采用不同的协调控制方式，得到的系统稳态性能不同。在基频以上，采用保持电压不变的恒功率弱磁调速方法。
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变频器的工作原理与控制方式

变频器的工作原理与控制方式变频器（Variable Frequency Drive，缩写为VFD），又称为交流调速器（AC Drive），是一种用于调节交流电机转速的电子装置。

它通过改变输入电压的频率和幅值来控制电机的转速。

变频器工作原理主要涉及开关技术、PWM调制技术、电机驱动理论等方面内容，下面将详细介绍。

一、变频器的工作原理1.开关技术变频器利用开关电子器件（如晶体管、IGBT等）来实现对输入电源的开关控制。

通过不断开关电路，形成等效于几十千赫兹至几千千赫兹的高频方波，从而形成理想的正弦波输出。

2.PWM调制技术PWM（Pulse Width Modulation）调制技术是指通过改变开关装置的导通时间和关断时间，以一定占空比形式控制开关管工作的方式。

在变频器中，PWM技术可以实现加减压、变频和控制电机的转速。

3.电机驱动理论变频器通过改变输入电压的频率和幅值来调节电机的转速。

在工作过程中，通过改变开关器件导通时间和关断时间，将输入电压的频率调节到所需的频率范围，实现对电机转速的精准控制。

二、变频器的控制方式1.V/f控制方式V/f控制方式（Voltage/frequency ratio control）是一种常用的变频器控制方式。

它通过传感器检测电机当前的转速，并根据转速信号和预设的转速曲线进行比较，计算所需输出频率，并根据预设的V/f比值进行控制，实现对电机速度的调节。

2.向量控制方式向量控制方式（Vector Control）又称矢量控制方式，是一种高性能的变频器控制方式。

它通过传感器检测电机当前的转速、转矩和位置等信息，并根据这些信息进行精确计算和控制，实现对电机速度、转矩和位置等的准确控制。

3.矢量控制方式矢量控制方式（Direct Torque Control，缩写为DTC）是一种高性能的变频器控制方式。

它通过传感器检测电机当前的转速、转矩等信息，并根据转速、转矩的变化率进行预测和计算，在每个采样周期内调节电机的转速和转矩，实现对电机的精确控制。

变频调速的原理及应用教案

变频调速的原理及应用教案变频调速（Variable Frequency Drive，简称VFD）是一种电气设备，用于控制电机的转速和运行。

它通过改变电机的供电频率和电压来调节电机的转速。

以下是一个关于变频调速原理及应用的教案。

一、教学目标：1. 了解变频调速的原理；2. 掌握变频调速的应用范围和优势；3. 能够解释变频调速与传统调速方式的区别；4. 能够应用变频调速解决实际工程问题。

二、教学内容：1. 变频调速的原理1.1 变频调速的基本原理变频调速的基本原理是通过改变电源的频率和电压来改变电机的转速。

变频器将电网的交流电转换为直流电，然后再将直流电转换为可调频率和可调电压的交流电，供给电机。

通过改变输出电压的频率和幅值，可以调整电机的转速。

1.2 变频调速的控制方法变频调速的控制方法主要有开环控制和闭环控制两种。

开环控制是根据负载要求预先设定电机的转速，而闭环控制则通过传感器对电机的运行状态进行监测，并根据监测结果调整电机的输出转速。

2. 变频调速的应用2.1 工业领域在工业领域中，变频调速被广泛应用于各种需要控制转速的设备，如风机、泵、压缩机等。

通过调节设备的转速，可以实现能量的节约和运行效率的提高。

2.2 电梯电梯是另一个应用变频调速的领域。

通过变频调速可以实现电梯的平稳运行和快速响应，提升乘客的舒适度和安全性。

2.3 交通运输在交通运输领域，变频调速被广泛应用于地铁、电车和高速列车等。

通过调节电机的转速，可以实现车辆的平稳起动和制动控制。

三、教学方法：1. 学生讨论法：教师提出问题，学生进行小组讨论，然后在班内进行展示和讨论。

2. 实例分析法：通过实际工程案例，引导学生分析和解决问题，提高理论知识与实践能力的结合。

四、教学过程：1. 引入（10分钟）引入话题，向学生介绍变频调速的应用领域和优势。

2. 知识讲解（30分钟）2.1 讲解变频调速的基本原理和控制方法。

2.2 结合实例，展示变频调速在工程中的应用和效果。

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。

变频调速的基本控制方式与基准电压基准频率的关系

变频调速的基本控制方式与基准电压、基准频率的关系一、变频器中的电压与频率的关系异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，根据公式E1=4.44f1N1 ①m可知，那么磁通相应增大，导致磁回路饱和。

现在铁心的饱和磁密一般选取18000GS简单的说，电流增加到一个点而铁芯的磁通却不增加了，这个点就是饱和点，这个现象就是饱和，见图1。

饱和会导致激磁电流增大，铁芯发热，严重时将烧96转比由的ifi代即线对比情况毁电机。

因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。

这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

频率f下降时，电压V也成比例下降，这个问题已说明V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。

频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。

因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些，以便获得一定的起动转矩，这种补偿称增强起动。

可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。

由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF方式调速，因此，变频器在使用前正确的设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。

变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率二压频比。

基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。

对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V,基准频率50HZ，即满足使用要求。

但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。

变频控制技术

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变频器调试常见问题
•
3）过热过热的主要原因有：设备工作环境温度过高、风机堵转、温度传感器性能不良或马达过热。 4）过载首先分析一下到底是电机过载还是变频器自身过载。一般来讲，电机由于过载能力较强，只要变频器参数表的电机参数设置得当，一般不大会出现马达过载；而变频器本身由于过载能力较差，则很容易出现过载报警。解决办法：变频器容量增大。
• 1.恒压频比控制方式（V/F控制）
由于额定工作时电动机的磁通已接近饱和，φM 的继续增大，将会使电动机铁心出现深度饱和．这将使励磁电流急剧升高，导致定子电流和定子铁心损耗急剧增加，使电动机工作不正常。可见变频调速时，单纯调节频率的办法是行不通的。
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2.2.2交流变频调速的三种基本控制方式
网
• 无源逆变：直流电-逆变器-交流电-用电器
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2.2.3交-直-交变频技术

续流二极管的功能: 1.为电动机无功电流返回直流电源提供通路 2.为电动机降速时再生电流提供返回直流的通路 3.逆变时逆变管快速高频率地交替切换，同一桥臂的两管交替地工作在导通和截止状态，在切换的过程中，需要给线路的分布电感提供释放能量的通路。

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2.2.4电压源型和电流源型逆变器
• 1.电压源型逆变器
中间直流环节采用大电容滤波，直流电压脉动很小，近似为电压源，具有低阻抗特性。逆变器的开关只改变电压的方向，其输出的三相交流电压波形受直流电源钳位为矩形波或阶梯波，不受负载参数的影响，而交流侧电流波形因负载阻抗角的不同而不同，其波形接近三角波或正弦波。
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2.2.4电压源型和电流源型逆变器

2.电流源型逆变器
中间直流环节采用大电感滤波，因而直流电流脉动很小，近似为电流源，具有高阻抗特性。逆变器的开关只改变电流的方向，三相交流输出电流波形近似为矩形波或阶梯波，而输出电压波形及相位随负载不同而变化。适用于大容量或要求频繁正反转运行的系统。

变频调速的控制方式

５）矩阵式交—交方式ＶＶＶＦ变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频控制方式中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为１，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前尚未成熟，仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是靠把转矩直接作为被控量来实现的。具体方法如下：
４）直接转矩控制（ＤＴＣ控制）直接转矩控制是把电动机和逆变器看成一个整体，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标系进行磁通、转矩计算，通过跟踪型ＰＷＭ逆变器的开关状态直接控制转矩。因此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复
杂计算，控制结构简单。该技术在很大程度上弥补了矢量控制的不足，并以新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
直接转矩控制它以测量电动机电流和直流电压作为自适应电动机模型的输入。该模型每隔２５ μｓ产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的给定值进行比较获得最佳开关位置。由此可以看出它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路的开关状态，进而调整电动机的转矩和磁通，以达到精确控制的目的。
７）其他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电源的控制中得以实现，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．智能控制方式１）神经网络控制神经网络控制方式应用在变频电源的控制中，一般是用于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电源，因此神经网络在多个变频电源级联时进行控制比较适合。但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。

PWM型变频器的基本控制方式

PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。

异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。

PWM型变频器一般采用电压型逆变器。

根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。

(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。

中间环节是滤波电容器。

图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。

逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。

图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。

它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。

分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。

图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。

另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。

(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。

逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。

此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。

它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。

变频器的六大调速方法

电动机知识变频器的六大调速方法1.变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、[1]方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。

其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。

本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

变频调速分为基频以下调速和基频以上调速，基频以下调速属于恒转矩调速方式，基频以上调速属于恒功率调速方式。

2.串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。

大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。

根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

变频器调速原理及调速方法3.绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。

交流异步电动机变频调速原理及特点

交流异步电动机变频调速原理及特点摘要：在交流异步电动机的各种调速方法中，变频调速因其调速性能好、效率高被公认为是异步电动机的一种比较理想调速方法，也是交流调速系统的主要发展方向。

下面就变频调速的基本原理与基本控制方式，分类与特点谈谈自己的理解.关键词：功率因数；恒转矩负载；恒功率负载；脉冲幅度调制方式；脉冲宽度调制方式一变频调速的基本原理与基本控制方式1.变频调速的基本原理根据异步电动机的转速表达式n=（1-s）60f/p可知，改变异步电动机的供电频率f，可以改变异步电动机的转速n，这就是变频调速的基本原理.由电机理论可知，三相异步电动机定子每相电动势E为：E=4.44fNQ.从该式可知，磁通Q是由E和f共同决定的.在电动机定子供电电压保持不变情况下，只改变频率f，将引起磁通Q的变化，可能出现励磁不足或励磁过强的现象.当频率f降低时，磁通将增加，这会引起磁路饱和，定子励磁电流上升，铁耗急剧增加，造成电动机功率因数和效率下降，这种情况是电机实际运行所不允许的；反之，当频率升高时，则磁通将减小，同样的转子电流下将使电机输出转矩下降，电动机的负载能力下降.因此，在变频调速时，应尽可能使电动机的磁通保持额定值不变，从而得到恒转矩的调速特性.而对于恒功率负载，因为P=Mn=定值，也就是说，对恒功率负载采用变频调速时，若满足电压与频率平方根的比值等定值，则电机的过载能力不变，但气隙磁通将发生变化；若满足电压与频率的比值等定值，则气隙磁通维持不变，但过载能力将发生变化.这说明变频调速特别适用恒转矩负载.2.变频调速的基本控制方式异步电动机的变频调速分为以下两种情况.即额定频率以下的恒磁通变频调速和额定频率以上的弱磁通变频调速.首先额定频率以下的恒磁通变频调速，这是从电机额定频率向下调速的情况.由于磁通与E/f成正比，故调节定子的供电频率f时，按比例调节定子的感应电动势E，即保持E/f=常数，可以实现恒磁通变频调速，这相当于直流电动机调压调速的情况，属于恒转矩调速方式.但是，由于定子感应电动势是无法直接测量和直接控制的，因此，只能直接调节的是外加的定子供电电压U.若忽略定子绕组阻抗压降，则U=E，因此可以采用U/f=常数的恒压比控制方式进行变频调速.在进行恒压比的变频调速时，当f较小时，由于U也较小，因而定子绕组阻抗压降相对较大，故不能保持磁通不变.因此，这种恒压比的变频调速只能保持磁通近似不变，实现近似的恒磁通变频调速，在这种情况下，可以采用专门电路，在低速时人为地适当提高定子电压，以补偿定子阻抗压降的影响，使磁通基本保持不变，实现恒磁通、恒转矩的变频调速。

变频调速的控制方式

变频调速的控制方式基本控制方式:电动机调速时,一个重要的原则是保持每极的磁通量为额定值不变.在交流电动机中,磁通是由定子和转子磁动势合成产生的,要保持磁通恒定,在控制上较为复杂.三相异步电动机定子每相电动势的有效值为E 1=4.44f 1N 1K 1ωφm式中: f 1------定子频率N 1-----定子每相绕组串联匝数 K 1ω----基波绕组系数 φm----每极气隙磁通量从上式可知,只要控制E 1, f 1就可以控制磁通φm当f 1由额定频率f n 1下调时,要保持φm不变,必须同时降低E 1,否则就会造成φm的增大,使定子电流中的励磁电流分量增加,造成电动机过热;而只要保持E 1/ f 1=常值, φm就可为常值.这就是”恒定电动势/频率”比(E 1/ f 1=常值)的控制方式.然而,感应电动势E 1难以控制,当电动势较高时,可认为U 1≈E 1,则得U 1/ f 1=常值这就是”恒压/频率”比的控制方式.在低频时, U 1,E 1都较小,定子阻抗压降不能忽略,可以人为地将U 1升高,以补偿定子压降,如图1所示：:当f1由fn1上调时,由于电动机绝缘的限制,电压U1不能超过Un1,只能保持额定值不变.从上面公式中可以知道,这将使磁通φm与f1成反比地降低(即要保持E1不变,而f1要提高到fn1以上时,φm必然要降低),如图2所示:所以在额定频率fn1以下时为恒转矩调速, fn1以上时基本属于恒功率调速.变频调速系统采用恒压频比(U/f=常数)控制的转速开环电压型变频调速系统,用于对调速性能要求不高的不可逆传动系统,如风机、水泵等的调速装置。

该系统的主电路由可控整流器和电压型逆变器组成，逆变电路采用180度导电型，负载为Y接线型的三相异步电动机。

在控制方式上，额定频率以下采用恒磁通调速（φm=φmn），保持U1/ f1恒定，并在低频段补偿定子漏阻抗压降；在额定频率以上时，则保持U1=Un1，为近似恒功率调速，其控制特性见图2.在控制系统中,为保证电压、频率按比例协调变化，由给定积分器GI的输出信号Ug分为两路同时控制电压和频率变化。

变频器调速原理及调速方法

变频器调速原理及调速方法随着科技的发展和工业的进步，电机的调速需求也越来越高。

变频器作为一种调速装置，被广泛应用于各个领域。

本文将介绍变频器的调速原理以及常用的调速方法。

一、变频器调速原理变频器是一种能够将电源频率转换为可调的电机运行频率的装置。

其主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。

1. 整流器与滤波器：变频器将交流电源转换为直流电源，通过整流器和滤波器将输入的交流电平稳化。

2. 逆变器：逆变器的作用是将直流电压转换为可调的交流电压，用于驱动电机。

逆变器通过控制开关管的开关时间和方式，改变输出电压的频率和幅值，实现电机的调速。

3. 控制电路：控制电路负责监测电机的运行状态和用户的操作指令，通过控制逆变器的工作方式，实现电机的调速。

二、常用的变频器调速方法变频器调速方法多种多样，根据不同的需求和应用场景可以选择不同的方法。

1. 扭矩控制调速：在某些场合需要保持恒定的扭矩输出，可以采用扭矩控制调速方法。

通过改变变频器的输出频率和电压，使得电机的转矩在一定范围内保持恒定。

2. 电压/频率调速：这是最常用的一种调速方法。

通过改变变频器的输出电压和频率，控制电机的转速。

一般情况下，输出电压和频率成正比，通过改变其数值可以实现电机的加速和减速控制。

3. 矢量控制调速：矢量控制调速是一种相对高级的调速方法，它通过对电机的转子位置和速度进行测量和控制，实现对电机的精确调速和定位控制。

矢量控制调速精度较高，适用于对转速要求严格的场合。

4. 模糊控制调速：模糊控制调速是一种基于模糊逻辑的调速方法，它可以根据实际运行状态和用户需求进行实时调整，能够适应不同的工况和负载变化。

5. PLC控制调速：在一些需要自动化控制的场合，可以采用PLC（可编程控制器）控制变频器进行调速。

通过编写PLC程序，实现对变频器的控制和调节。

三、总结变频器调速原理是将电源频率转换为可调的电机运行频率，通过改变输出频率和电压来控制电机的转速。

变频调速的几种控制方式

除此之外，还有一些简化或改进的控制方式，如：有矢量演算的V/f控制、直接矢量控制（其ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通由测算而不是估算得出）等。
变频调速的几种控制方式
1、V/f协调控制
交流电动机的感应电势E=4.44Nf（N为绕组有效匝数）。忽略定子绕组的阻抗，定子电压U≈E=4.44Nf。当改变频率f调速时，如电压U不变，则会影响磁通。例如，当电机供电频率降低时，若保持电机的端电压不变，那末电机中的匝数将增大。由于电机设计时的磁通选为接近饱和值，匝数的增大将导致电机铁心饱和。铁心饱和后将造成电机中流过很大的励磁电流，增加铜耗和铁耗。而当供电频率增加，电机将出现欠励磁。因为T=CmI2′cosφ2（Cm为电机结构决定的转矩系数，I2′为转子电流折算值，cosφ2为转子功率因数），磁通的减小将会引起电机输出转矩的下降。因此，在改变电机的频率时，应对电机的电压或电势同时进行控制，即变压变频（VVVF）。
矢量控制可以获得和直流电动机相媲美的优异控制性能。
3、直接转矩控制
直接转矩控制也是分别控制异步电动机的转矩和磁链，只是它选择定子磁链作为被控制的对象，而不像矢量控制系统那样选择了转子磁链，因此可以直接在定子坐标上计算与控制交流电动机的转矩。即通过实时检测磁通幅值和转矩值，分别与给定值比较，由磁通和转矩调节器直接输出，共同形成PWM逆变器的空间电压矢量，实现对磁链和转矩的直接闭环控制。它不需要分开的电压控制和频率控制，也不追求单相电压的正弦，而是把逆变器和电机视为整体，以三相波形总体生成为前提，使磁通、转矩跟踪给定值，磁链逼近圆形旋转磁场。
2、矢量控制
众所周知，直流电动机具有优良的调速和起动性能，是因为T=CmIa，励磁绕组和电枢绕组各自独立，空间位置互差90°，因而和电枢电流Ia产生的磁通正交，如忽略电枢反应，它们互不影响；两绕组又分别由不同电源供电，在恒定时，只要控制电枢电流或电枢电压便可以控制转矩。而异步电动机只有定子绕组与电源相接，定子电流中包含励磁电流分量和转子电流分量，两者混在一起（称为耦合），电磁转矩并不与定子电流成比例。矢量控制的思路就是仿照直流电动机的控制原理，将交流电机的动态数学方程式进行坐标变换，包括三相至二相的变换（3/2）和静止坐标与旋转坐标的变换，从而将定子电流分解成励磁分量和转矩分量（解耦），它们可以根据可测定的电动机定子电压、电流的实际值经计算求得，然后分别和设定值一起构成闭环控制，经过调节器的作用，再经过坐标反变换，变成定子电压的设定值，实现对逆变器的PWM控制。

变压变频调速的基本控制方式

6.1.2 基频以上调速在基频以上调速时，频率从f iN向上升高，保持U s =U sN，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电动机弱磁升速的情况。

把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如图6-2所示。

1图6-2异步电机变压变频调速的控制特性在基频以下，磁通恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时磁通降低，基本上属于“恒功率调速”。

6.2异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性6.2.1 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性当定子电压U s和电源角频率'1恒定时，可以改写成如下形式:T e = 3 n pS A i R r2 2 2 ' 2 .1 (sR s R r) S」(L is L ir)当s很小时，忽略分母中含s各项，则T e:、3n p竺1H s，转矩近似与s成1 R r正比，机械特性T e = f (s)是一段直线，见图6-3。

当s接近于1时，可忽略分母中的R r，12____ 2 _______ oc - , S 接近于1时转矩近似与•1S[R s 「1 (L |s L |r ) ] sTe ：3np1R r这时，T e 二f(S )是对称于原点的一段双曲线。

当 S 为以上两段的中间数值时, 性从直线段逐渐过渡到双曲线段，如图6-3所示。

图6-3恒压恒频时异步电机的机械特性622基频以下电压-频率协调控制时的机械特性1 .恒压频比控制(U s / * '1二恒值)s 成反比,机械特604同步转速n °随频率变化n ° = —，带负载时的转速降落 A n = sn 。

p2n 60 s ■2 了 p在机械特性近似直线段上，可以导出s ----------- R r Te2，由此可见，当U s / 1为恒3n p值时，对于同一转矩 T e , s '1是基本不变的，L n 也是基本不变的。

在恒压频比的条件下改变频率，1时，机械特性基本上是平行下移，如图6-4所示。

变频器的调速方法

变频器的调速方法变频器是一种能够改变电机转速的设备，它可以通过调节电机的电压和频率来实现不同转速的控制。

在工业生产中，变频器的广泛应用使得电机的运行更加灵活和高效。

本文将介绍几种常见的变频器调速方法。

一、电压/频率控制调速方法电压/频率控制是最常见的变频器调速方法之一、根据电动机的特性，电机的转速与电压和频率成正比。

通过控制变频器的输出电压和频率，可以实现对电机转速的精确控制。

在调节电压/频率变化的过程中，需要考虑电机的负载、电磁兼容性等因素。

二、矢量控制调速方法矢量控制是一种高性能的变频器调速方法。

它采用了感应电机的电流/磁场定向控制原理，通过测量电机的转子位置和电流反馈信号，计算出电机的电磁矢量，进而控制电机的转速。

矢量控制具有较高的响应速度和较好的转矩控制能力，适用于对转速和转矩精度要求较高的应用场景。

三、闭环控制调速方法闭环控制调速是一种采用反馈控制方式的变频器调速方法。

它通过测量电机输出端的转速信号，与设定的转速进行比较，计算出误差信号，然后通过控制变频器的输出进行补偿，使得电机的转速能够稳定在设定值附近。

闭环控制调速方法能够更精确地控制电机的转速，适用于对转速精度要求较高的应用场景。

四、多点控制调速方法多点控制调速是一种能够实现多个转速设定的变频器调速方法。

通过对变频器进行编程设置，可以实现电机在不同工况下的转速切换。

这种调速方法适用于需要频繁改变转速的应用场景，能够优化电机的运行效率和能耗。

五、过热保护调速方法过热保护调速是一种通过监测电机的温度信号以保护电机的调速方法。

在电机运行过程中，如果温度超过设定的阈值，则会触发保护措施，如降低电机的转速或直接停机。

这种调速方法能够有效保护电机，延长其使用寿命，并防止因过热而导致的事故发生。

综上所述，变频器具有多种调速方法，可以根据不同的应用场景选取合适的调速方式。

通过合理配置和运用变频器的调速功能，可以提高电机的运行效率、降低能耗，实现对电机转速的精确控制，进而提高生产效率和质量。