普通功能型的u/f控制通用变频器属于第一代产品,为近似的恒磁通控制方式,是一种频率开环控制系统。定子频率和电压之间的关系曲线的形状,即u/f模式,可以在控制面板上进行设定或选择。u/f模式是普通功能型通用变频器的核心功能。为了保证通用变频器的性能,通常还有瞬停再起动功能,变频器与电网间的自动切换功能,控制信号的设定,调整功能,联锁信号的输入和输出功能以及对变频器、电动机的保护功能,对故障信息的存储和显示功能等。
这种控制方式虽属普通功能型,但由于全数字控制方式软件的灵活性,也表现出较优异的功能和性能,有较强的通用性,得到了广泛的应用。
此类变频器的主要缺点是:
(1)由于是人为选定U/f曲线模式的方法,很难根据负载转矩的变化恰当地调整电动机的转矩。负载冲击或起动过快,有时会引起过电流跳闸。由于定子电流不总是与转子电流成正比,所以根据定子电流调节变频器电压的方法,并不反映负载转矩。因此,定子电压也不能根据负载转矩的改变而恰当地改变电磁转矩。特别是在低速下,定子电压的设定值相对较低,实行准确的“电压补偿”很困难,这是第一个缺点。
(2)静态稳定性不高。采用U/f控制方式,无法准确地控制电动机的实际转速,这是因为设定频率值是定子电流的频率而电动机的转速由转差率(负载)决定,所以U/f控制方式的静态稳定性不高。
(3)转速很低时,转矩不足,这是它的第三个缺点。
上述的普通功能型U/f、控制通用变频器的缺点,都是由于变频器没有转矩控制功能引起的。为了提高变频器的性能,人们采取了一系列的措施,其着眼点都在于实现转矩控制功能。
新一代高功能型通用变频器,是指具有转矩控制功能的(无速度传感器)U/f控制通用变频器。富士公司的FRENIC5000G7/P7、G9/P9,三垦公司的SAMCO -L系列均属于此类,它们采用32位DSP或双16位CPU进行控制,运算速度大幅度提高,采用了磁通补偿器、转差补偿器和电流限制控制器,用以实现转矩控制功能。
采用这种控制方式,可使极低速度下的转矩过载能力达到或超过l00%;频率设定范围达到1:30;电动机静态机械特性的硬度高于在工频电网上运行的自然机械特性的硬度,具有“挖土机”特性和“无跳闸”能力。
具有转矩控制功能的高功能型通用变频器,其无跳闸控制原理框图如图2 30所示。控制电路包括实现转矩控制和对逆变器进行PWM控制两部分。后一部分没有特殊的变化,要求此部分电路保证输出波形正弦,且具有足够的响应速度。转矩控制部分包括有功、无功电流检测器,磁通补偿器,转差补偿器和电流限制控制器。后三者的作用是根据定子电流的有功分量It相无功分量Im、计算变频器的频率参考值和电压参考值,即图中的f1*和u1*以保证转子磁场的恒定,并在负载出现冲击的情况下,适当地补偿Φ2*,以防止过电流跳闸。这种控制方式除需要定子电流传感器外,不再要任何传感器,通用性强,适于各种型号的通用异步电动机。
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