变频器的v/f曲线

一.频率改变对的影响
    电动机的转速n=60f/p*(1-s)。

    式中:f—电源频率;

         p—定子绕组的磁极对数;

         s—转差率。

    要对电动机进行调速,方法有:

    a.改变磁极对数p,但只能做到有级调速。

    b.改变电源频率f,也就是采用调速,可做到无级调速。

    电动机的转子是依靠电磁感应而得到能量的,把能量从定子绕组传递给转子的是主磁通фm,而主磁通фm在电路中通过反电动势e1来体现,在额定频率时,定子绕组的反电动势e1的大小是和电源频率f1与磁通фm的乘积成正比,即e1≈u1≈ke1f1фm。如果电源电压u1不变,磁通фm与f1成反比,电源频率f1改变,会导致磁通фm的减小或增大,而产生弱励磁或过励磁现象,弱励磁将引起转矩不足;而过励磁会引起磁饱和,铁耗急剧增加使电机发热、效率和功率因数都下降。因此在调速时如何保持磁通фm不变,就成为变频器调速时要解决的一个重要问题。

二.基本保持磁通фm不变的方法
    在变频调速过程中,要使磁通фm基本保持不变,就必须使u1/f1≈const,也就是说在改变频率f1的同时,还需改变定子电压u1。保持фm≈const的手段,就是保持电压调节比ku等于频率调节比kf,即ku=kf。

    式中:ku=ux/un

         kf=fx/fn

    式中:ux—与fx对应的电压(v);

         un—电动机的额定电压(v);

         fx—运行频率,即调节后的频率(hz);

         fn—电动机的额定频率(hz)。

    为改善使用变频器后电动机的机械特性,最广泛使用的就是v/f控制方法。即通过控制变频器输出部分的ku/kf值,使电动机的转矩得到提升,以满足负载的要求。

三.基本u/f曲线
    针对ku=kf下降时фm下降的情况,采用适当提高调压比ku,而使ku>kf来保持фm≈const。最终使电动机的临界转矩得到补偿,这就是所谓的转矩补偿(又称为转矩提升),这是通过提高u/f比来得到的。

    使ku=kf时的u/f线称为基本u/f曲线,它表明了没有补偿时的电压ux和频率fx之间的关系,它是进行v/f控制的基准线。

    在u/f曲线设定中:

    a.基本频率fb和电动机的额定电压相对应(50hz对应380v),通常基本频率fb应按电动机的额定频率来设定。

    b.最高频率fmax和最大的外给定信号xmax相对应。

    可看出u/f曲线是设定变频器和电动机正常工作的依据。

四.实际的变频器u/f曲线
    各型变频器都提供了多种u/f曲线(实际就是一些子程序),由用户根据负载情况来选择及进行设定。常用的u/f曲线可分为:

    a. 单u/f曲线,用于恒转矩及平方律负载,其设定原则是,以最低工作频率时能带动负载为前提。厂家将多条曲线做成u/f图形方式供用户选择。

    b.分段的单u/f曲线,用于负载的转矩与转速成比例的负载,即在转速低时,负载转矩小补偿也少些,转速升高,转矩增大补偿作用也加强。

    c. 自动单u/f曲线,变频器可根据负载电流的大小,自动的调整u/f曲线。

    d. 自定义u/f曲线,可由用户设定u/f曲线的第一/第二/第x个电压及第一/第二/第x个频率值。

五.一点讨论
    对于变频器的u/f曲线,有的文献资料或产品说明书上写“v/f”,有的写“u/f”,那“v/f曲线”和“u/f曲线”有没有区别?这些写法实质都是针对v/f控制方法而言,是没有区别的。有的人可能会说v/f和u/f字母都不同,意思也应该不相同吧?,目前对“u/f选择”功能有不同的称谓,就是说还没有一个统一的定义,具体可看dlr博客上的《最新变频器国家强制性标准实施与设计选型使用技术手册》一书。dlr个人的看法是:最好v/f不要等同于u/f,应把它看成这是同一目的两个概念,即v/f属于控制思路,而u/f曲线则是具体方法,这样在理解和应用上就不会混淆了。

变频器的v/f曲线

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