变频器基本控制模式
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自动检测功能的英语名称是auto-tuning, 故有的变频器直译为“自动调谐”功能, 也有 的称之为“自学习”功能。
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无编码器的矢量控制
无反馈矢量控制模式与有反馈矢量控制模式 根据在实行矢量控制时，是否需要转速反馈的特点，而有无反馈和有反馈矢量控制之分
目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动 检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在 驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的 参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数， 从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
17
矢量控制自学习的概念
电动机数据的输入 如上述，要实现矢量控制功能，必须根据电动机自身的参数进行一系列等效变换的计算
Φ↓→TM = KT I2 ΦM COSφ2↓ Φ↑→ 磁路饱和→励磁电流畸变，产生尖峰电流 ➢ 磁通量Φ↑磁路饱和电流增大 ➢ 磁通量Φ↓电机转矩TM下降
5
U/F=常数
三相异步电动机的每相电动势的有效值为
故要保持Φ恒定，只要变频又变压
6
低速转矩下降
U1下降 → I1 r1在U1中的比例增大 对于低输出频率，V/f 特性仅能输出一个低电压。即使在低频， 定子绕组电阻也可忽略不计。对于实现以下目的 其输出电压可
16
矢量控制参数要求
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电 动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量 控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用 变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用 变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变 频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。
。而进行计算的最基本条件，是必须尽可能多地了解电动机的各项数据。因此，把电动机 铭牌上的额定数据以及定、转子的参数输入给变频器，就是实现矢量控制的必要条件。 参数包括：定子电阻，转子电阻，定子漏抗，转子漏抗，主电抗 ，IGBT的通态电压等参 数。电机磁化曲线 (1) 自动检测功能
从上面所举例子可以看出，进行矢量控制时，所需数据中的相当部分，一般用户是很难 得到的。这给矢量控制的应用带来了困难。对此，当代的许多变频器都已经配置了自动检 测电动机参数的功能。但检测的具体方法，各种变频器不尽相同。
能太低 1 、实现异步电机的励磁 2 、保持负载电流 3 、在系统中补偿损耗(在绕组电阻中的欧姆损耗)
7
低频电压补偿
图3-26 电压补偿原理
电压补偿的特性
• △U的大小随负载电流而变化 • U/F的比值只能设定一次； • 所以负载变动时不能始终工作在最佳状 态，即轻载时磁路易饱和。
9
滑差补偿
负载从 M1增加到 M2 参看附图 时 由于存在滑差 电动 机的速度 频率 由 f1降为 f2 在负载增加时 变频器可以稍 许增加其输出频率 对频率的降低进行补偿 变频器对其 输出电流进行检测 并根据电流的大小增加输出频率 对 预期的滑差加以补偿
10
U/F控制曲线
11
矢量控制
直流电动机控制
12
矢量控制描述
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步 电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步 电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控 制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定 子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制， 并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流 矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量 控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无 速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制 方式等。
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无速度传感器的矢量控制方式
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发 展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内 安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很 困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检 测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由 此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制 思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别 对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检 测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（ 或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转 矩，从而实现矢量控制。
13
基本构思
14
基于转差频率控制的矢量控制方式
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行u / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速 度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的 转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位， 对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率 控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过 程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态 性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的 基于转差频率控制的矢量控制方式。
应用范围：可以满足大部分对调速响应动态性能要求不高的场合， 如风机，水泵负载
3
U/F控制理论依据
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦmI2 cos2
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的Hale Waihona Puke Baidu
cos 2
4
磁通量须恒定
为了保证给定的电流产生一个最大可能转矩，电机必须工作在尽 可能大的一个恒定磁通
变频器基本控制模式
烟草行业变频器应用技术培训班
2008/10
1、U/F控制 2、矢量控制 3、直接转矩控制
内容
U/F控制的特点
优点：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。
缺点：1、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。 2、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。
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无编码器的矢量控制
无反馈矢量控制模式与有反馈矢量控制模式 根据在实行矢量控制时，是否需要转速反馈的特点，而有无反馈和有反馈矢量控制之分
目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动 检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在 驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的 参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数， 从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
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矢量控制自学习的概念
电动机数据的输入 如上述，要实现矢量控制功能，必须根据电动机自身的参数进行一系列等效变换的计算
Φ↓→TM = KT I2 ΦM COSφ2↓ Φ↑→ 磁路饱和→励磁电流畸变，产生尖峰电流 ➢ 磁通量Φ↑磁路饱和电流增大 ➢ 磁通量Φ↓电机转矩TM下降
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U/F=常数
三相异步电动机的每相电动势的有效值为
故要保持Φ恒定，只要变频又变压
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低速转矩下降
U1下降 → I1 r1在U1中的比例增大 对于低输出频率，V/f 特性仅能输出一个低电压。即使在低频， 定子绕组电阻也可忽略不计。对于实现以下目的 其输出电压可
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矢量控制参数要求
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电 动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量 控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用 变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用 变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变 频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。
。而进行计算的最基本条件，是必须尽可能多地了解电动机的各项数据。因此，把电动机 铭牌上的额定数据以及定、转子的参数输入给变频器，就是实现矢量控制的必要条件。 参数包括：定子电阻，转子电阻，定子漏抗，转子漏抗，主电抗 ，IGBT的通态电压等参 数。电机磁化曲线 (1) 自动检测功能
从上面所举例子可以看出，进行矢量控制时，所需数据中的相当部分，一般用户是很难 得到的。这给矢量控制的应用带来了困难。对此，当代的许多变频器都已经配置了自动检 测电动机参数的功能。但检测的具体方法，各种变频器不尽相同。
能太低 1 、实现异步电机的励磁 2 、保持负载电流 3 、在系统中补偿损耗(在绕组电阻中的欧姆损耗)
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低频电压补偿
图3-26 电压补偿原理
电压补偿的特性
• △U的大小随负载电流而变化 • U/F的比值只能设定一次； • 所以负载变动时不能始终工作在最佳状 态，即轻载时磁路易饱和。
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滑差补偿
负载从 M1增加到 M2 参看附图 时 由于存在滑差 电动 机的速度 频率 由 f1降为 f2 在负载增加时 变频器可以稍 许增加其输出频率 对频率的降低进行补偿 变频器对其 输出电流进行检测 并根据电流的大小增加输出频率 对 预期的滑差加以补偿
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U/F控制曲线
11
矢量控制
直流电动机控制
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矢量控制描述
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步 电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步 电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控 制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定 子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制， 并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流 矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量 控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无 速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制 方式等。
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无速度传感器的矢量控制方式
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发 展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内 安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很 困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检 测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由 此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制 思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照转矩计算公式分别 对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检 测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（ 或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转 矩，从而实现矢量控制。
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基本构思
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基于转差频率控制的矢量控制方式
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行u / f ＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速 度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的 转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位， 对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率 控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过 程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态 性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的 基于转差频率控制的矢量控制方式。
应用范围：可以满足大部分对调速响应动态性能要求不高的场合， 如风机，水泵负载
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U/F控制理论依据
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
T KTΦmI2 cos2
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的Hale Waihona Puke Baidu
cos 2
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磁通量须恒定
为了保证给定的电流产生一个最大可能转矩，电机必须工作在尽 可能大的一个恒定磁通
变频器基本控制模式
烟草行业变频器应用技术培训班
2008/10
1、U/F控制 2、矢量控制 3、直接转矩控制
内容
U/F控制的特点
优点：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。
缺点：1、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。 2、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。