变频器控制方式

速度调节器

asr

的整定参数包括比例增益

p

和积分时间

i

，

其数值大小将直

接影响矢量控制的效果，其目标就是要取得动态性能良好的阶跃响应，如图9a

所示。具体调节的影响情况如下

:

（

1

）增加比例增益

p

，可加快系统的动态响应，但

p

值过大，系统容易振

荡

;

（

2

）减小积分时间

i

值，可加快系统的动态响应，但

i

值过小，系统超调

就会增大，且容易产生振荡

;

（

3

）通常先调整比例增益

p

值，保证系统不振荡的前提下尽量增大

p

值，

然后调节积分时间

i

值使系统既有快速的响应特性又超调不大。

a

）参数整定情况之一

b

）参数整定情况之二

c

）参数整定情况之三

图

9

速度调节器

asr

的阶跃响应与

pi

参数的关系

图

9b

是比例增益

p

值与速度调节器

asr

的阶跃响应关系，

图

9c

是积分时间

i

值与速度调节器

asr

的阶跃响应关系。

一般的矢量变频器为了适应电动机低速和高速带载运行都有快速响应的情况，都设有两套

pi

参数值（即低速

pi

值和高速

pi

值），同时设有切换频

率。

为了保证两套

pi

值的正常过渡，一些变频器还另外设置了两个切换频率，即切

换频率

1

和切换频率

2

，

如图

10

。

其控制原理是

:

低于切换频率

1

的频率动态

响

应

pi

值取

a

点的数值，

高于切换频率

2

的频率动态响应

pi

值取

b

点的数值，

位

于切换频率

1

和切换频率

2

的频率动态响应

pi

值取两套

pi

参数的加权平均

值。

如果

pi

参数设置不当，系统在快速启动到高速后，可能产生减速过电压故障

（如果没有外接制动电阻或制动单元）

，

这是由于在速度超调后的下降过程中

系统再生制动状态能量回馈所致，

因此合适的

pi

值对于系统的稳定性至关重要。

图

pi

参数与频率切换的关系

3.4

转差补偿增益和静差率

静差就是从一个稳定的转速过渡到另一个稳定的转速之间的差值，

静差率是

指电动机空载与满载的速度差，

这两个参数对于电动机的控制特性都是要求比较

高的。

由于无速度传感器的矢量控制方式对于转速的测量是间接的，

一般都是通过

容易测量的定子电压和电流信号间接求得转速。目前常用的方法有

:

（

1

）利用电动机模型推导出转速方程式，从而计算转速

;

（

2

）利用电动机模型计算转差频率，进行补偿

;

（

3

）根据模型参考自适应控制理论，选择合适的参考模型和可调整模型，同时辨识转速和转子磁链

;

（

4

）利用其它辨识或估计方法求得转速

;

5

）利用电动机的齿谐波电势计算转速

;

等等。但是，无论哪一种方法，对

于电动机实际运行的速度计算或辨识精度都非常有限，

为了精确调整静差，

确保

电动机的静差率低于

0.01%

，就需要对转差补偿增益进行设置。

所谓转差补偿增益，就是用于计算转差频率，设定值

100

％表示额定的转矩

电流对应额定的转差频率，

因此设置合理的转差补偿增益系统可以精确调整速度

控制的静差。其参数的设置原则是

:

当电动机重载时速度偏低，就应该加大该系

数，反之就减小该参数。

4

有速度传感器矢量控制方式

4

．

1

基本概念

有速度传感器的矢量控制方式，

主要用于高精度的速度控制、

转矩控制、

简

单伺服控制等对控制性能要求严格的使用场合。在该方式下采用的速度传感器

一般是旋转编码器，

并安装在被控电动机的轴端，

而不是象闭环

v/f

控制安装编

码器或接近开关那样随意。

在很多时候，

为了描述上的方便，

也把有速度传感器

的

矢量控制方式称为闭环矢量控制或有

pg

反馈矢量控制，

本文为了不与运行方

式中的

pid

闭环控制相混淆，以及与无速度传感器矢量控制相对应，基本采用“有速

度传感器矢量控制方式”这种称呼。

有速度传感器矢量控制方式的变频调速是一种理想的控制方式，它有许多优

点

:

（

1

）

可以从零转速起进行速度控制，

即使低速亦能运行，

因此调速范围很宽广，

可达

1000:1;

（

2

）可以对转矩实行精确控制

;

（

3

）系统的动态响应速度甚快

;

（

4

）电动机的加速度特性很好等优点。