變頻器vf控制和矢量控制的區(qū)別

一、V/F控制方式

變頻器采用V/F控制方式時，對電機參數(shù)依賴不大，一般強調(diào)“空載電流”的大小。由于我們采用矢量化的V/F控制方式，故做電機參數(shù)靜止自整定還是有必要的。不同功率段的變頻器，自學(xué)習(xí)后的空載電流占額定電流大小百分比也是不同的。

一般有如下百分比數(shù)據(jù)：5.5kW~15kW,空載電流P9.05的值為30%~50%的電機額定電流；3.7kW及以下的，空載電流P9.05的值為50%左右的電機額定電流；特殊情況時，0.4kW、0.75kW、1.5kW，空載電流P9.05的值為70%~80%的電機額定電流；有的0.75kW功率段，參數(shù)自整定后空載電流為電機額定電流的90%�？蛰d電流很大，勵磁也越大。

何為矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制時也將輸入電流量進(jìn)行解耦控制，使控制更加精確。

變頻器輸出電流包括兩個值：空載電流和力矩電流，輸出電流I的值為空栽電流Im和力矩電流It平方和后開2次方。故空載電流是影響變頻器輸出電流的主要因素之一。

V/F控制時輸出電壓與運行頻率之比為一定值：即U/F=K（K為常數(shù)），P0.12=最大輸出電壓U，P0.15=基頻F。

上圖中有個公式，描述轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率之間的關(guān)系。變頻器在基頻以下運行時，隨著速度增快，可以輸出恒定的轉(zhuǎn)矩，速度增大不會影響轉(zhuǎn)矩的輸出；變頻器在基頻以上運行時，只能保證輸出額定的功率，隨著轉(zhuǎn)速增大，變頻器不能很好的輸出足夠大的力；有時候變頻器速度更快，高速運行時，處于弱磁區(qū)，我們必須設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，以便讓變頻器適應(yīng)弱磁環(huán)境。

速度與出力，高速或者低速時，兩者不可兼得，這里有個數(shù)據(jù)概念：調(diào)速范圍，指滿足額定轉(zhuǎn)矩出力的最低頻率與最高頻率的比值。以前一般的VF控制方式調(diào)試范圍為1：20~1：40，我司產(chǎn)品V/F控制調(diào)速范圍可以達(dá)到1：100，能夠滿足更多范圍的行業(yè)應(yīng)用。在開環(huán)矢量時可以達(dá)到1：200，閉環(huán)矢量時達(dá)到1：1000，接近伺服的性能。

變頻器V/F控制系統(tǒng)運行時，有兩種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的提升：

1、自動轉(zhuǎn)矩提升：

必須在P0.16=0且P4.00=0時，自動轉(zhuǎn)矩提升才有效。其作用為：變頻器V/F控制低頻運行時，提高輸出電壓，抵消定子壓降以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，保證電機正常運行。自動轉(zhuǎn)矩提升與變頻器設(shè)置“空載電流”和靜止學(xué)習(xí)的“定子電阻”有關(guān)系，變頻器必須作電機參數(shù)靜止自整定，才能更好的控制電機運行。變頻器作自動轉(zhuǎn)矩提升控制電機時，見上圖所示輸出電壓和頻率的線性關(guān)系，運行中因為負(fù)載變化對電壓輸出作適當(dāng)?shù)脑鰷p，由于響應(yīng)時間的快慢，所以會出現(xiàn)出力不穩(wěn)定因素。

2、手動轉(zhuǎn)矩提升

設(shè)置P0.16為某一數(shù)值時，或者設(shè)置P4.00為非零時，手動轉(zhuǎn)矩提升才有效。手動轉(zhuǎn)矩提升只與變頻器設(shè)置“空載電流”有關(guān)系，受電機其他參數(shù)設(shè)置影響較小。如下圖所示，為手動轉(zhuǎn)矩提升曲線圖。變頻器輸出作手動轉(zhuǎn)矩提升，其轉(zhuǎn)矩出力在原來基礎(chǔ)上成線性增加，所以出力穩(wěn)定，不受負(fù)載變化的影響，出力穩(wěn)定。但是轉(zhuǎn)矩提升不益太大，轉(zhuǎn)矩提升的幅度應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況適當(dāng)設(shè)定，提升過多，在啟動過程中將產(chǎn)生較大的電流沖擊。

自動轉(zhuǎn)矩提升只能滿足一拖一的輸出情況，當(dāng)涉及一臺變頻器拖動多臺電機時，V/F控制時必須采用手動轉(zhuǎn)矩提升，即設(shè)置P0.16為非0值。

V/F控制時的有關(guān)性能參數(shù)調(diào)試：

PA.02為V/F控制轉(zhuǎn)差補償增益，設(shè)置此參數(shù)時，可以參考電機額定轉(zhuǎn)速P9.02來設(shè)定參數(shù)。該功能有助于變頻器在負(fù)載波動及重載情況下保持電機轉(zhuǎn)速恒定，即補償由于負(fù)載波動而導(dǎo)致的電機轉(zhuǎn)速增減，但是由于補償本身的響應(yīng)時間問題，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定因素增多，在系統(tǒng)波動較大的情況下，此功能碼設(shè)置為0有一定效果。

PA.04、PA.05為電流限定功能，由于瞬時負(fù)載過大而導(dǎo)致系統(tǒng)沒法正常運行，可以適當(dāng)增大PA.05限定值。

V/F控制涉及到以上注意要點和關(guān)鍵功能碼。

二、矢量控制方式

變頻器作矢量控制時，對電機參數(shù)的依賴很大，所以必須對電機作旋轉(zhuǎn)自整定，參數(shù)自整定前，必須設(shè)置正確的電機機型參數(shù)，完全脫開電機負(fù)載。

Pd.01、Pd.02、Pd.03、Pd.04、Pd.05、Pd.15、Pd.16參數(shù)說明：

下圖所示為速度環(huán)比例增益與積分時間、電流環(huán)比例系數(shù)與積分系數(shù)調(diào)節(jié)。Pd.01~Pd.05為速度環(huán)比例增益與積分時間調(diào)節(jié)參數(shù)，設(shè)置Pd.05=5HZ，當(dāng)電機運行頻率大于5HZ的時候，Pd.01、Pd.02調(diào)節(jié)參數(shù)起作用；當(dāng)電機運行頻率小于5HZ的時候，Pd.03、Pd.04調(diào)節(jié)參數(shù)起作用。運行參數(shù)輸出T與比例增益P成正比，與積分時間I成反比，所以Pd.01~Pd.04四組參數(shù)，P設(shè)置越大，I設(shè)置越小，那么T就越大，變頻器控制電機動態(tài)響應(yīng)就越快，此時速度環(huán)輸入頻率與反饋頻率一旦有頻率差，系統(tǒng)就響應(yīng)迅速。但是響應(yīng)太快了會導(dǎo)致電機出現(xiàn)震蕩非常厲害。

舉例：某現(xiàn)場，Pd.01和Pd.03為出廠值2或3，此兩參數(shù)設(shè)置在5HZ上下時的比例增益P。開始調(diào)試，進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)，作矢量控制，設(shè)置P0.03=4，點運行，此時電機震動非常厲害，電流很大，運行根本不正常。后來設(shè)置Pd.01=1和Pd.03=1，然后再運行電機，運行很穩(wěn)定，無任何異常情況。這里我們讓動態(tài)響應(yīng)變慢了，那么系統(tǒng)響應(yīng)慢些了，頻率及電流輸出就穩(wěn)定些了。但是調(diào)試基本原則是，“在系統(tǒng)無震蕩的前提下”，響應(yīng)越快越好，也就是Pd.01和Pd.03越大，Pd.02和Pd.04越小，響應(yīng)就越快，越好。因為實時跟蹤反饋的速度，然后作出頻率及電流、轉(zhuǎn)矩輸出調(diào)整，這是開環(huán)矢量型變頻器控制出力穩(wěn)定性的基本要求。

一般小功率的變頻器帶電機場合，需要適當(dāng)減小Pd.01和Pd.03，增大Pd.02和Pd.04，這樣更能適應(yīng)現(xiàn)場的調(diào)試工作，當(dāng)然是根據(jù)具體情況來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，不能一概而論。

Pd.15和Pd.16為電流環(huán)比例系數(shù)和積分系數(shù)。下圖所示電流環(huán)調(diào)節(jié)過程。在電流環(huán)調(diào)整時，比例系數(shù)P、積分系數(shù)I越大，對系統(tǒng)作用越強。一般此兩參數(shù)不作更改。

舉例：

1、某現(xiàn)場測試，變頻器帶一臺電機空載，作旋轉(zhuǎn)自學(xué)習(xí)以后，矢量控制，點運行。電機平穩(wěn)運行著，只是電機內(nèi)部會發(fā)出嗡嗡的聲音，感覺電機軸在內(nèi)部遇到什么阻礙，象棉花塞著了一樣，我們觀察電機輸出空載電流，比通常情況電流輸出要高一些，系統(tǒng)不會有大的抖動和震動，就只出現(xiàn)上面文字說明的情況，也不嚴(yán)重，但是就是與正常情況有點區(qū)別。后來我們更改Pd.15和Pd.16參數(shù)由1000變成400，然后再運行電機，此時有明顯效果，電流偏小了，與正常運行電流一致了，也沒有嗡嗡的聲響了。此時我們調(diào)節(jié)參數(shù)把電流環(huán)作用減弱了，響應(yīng)不是那么快了，然后能滿足此電機的正常運行。

2、當(dāng)現(xiàn)場控制需要高速運行，超過基頻50HZ（舉例），那么電機進(jìn)入弱磁場區(qū)域，存在系統(tǒng)震蕩，那么此時可以把Pd.16由1000減小為0，讓電流環(huán)積分增益I作用為0，此時，弱磁區(qū)高速運行就不存在問題了，系統(tǒng)運行穩(wěn)定無震蕩。

Pd.08、Pd.09參數(shù)說明：

此兩個參數(shù)分別對驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限定，值越大，那么變頻器啟動瞬間輸出的瞬間轉(zhuǎn)矩力就越大，VF控制和矢量控制時加減速響應(yīng)時間越快。

Pd.14參數(shù)說明：

此功能設(shè)置欲激磁時間，欲激磁是在電機啟動前事先建立起磁通，以達(dá)到電機啟動時快速響應(yīng)的目的。當(dāng)有運行指令時，先按本功能碼設(shè)定的時間進(jìn)入欲激磁狀態(tài)，磁通建立起來后，再進(jìn)入正常的加速運行。

在不影響加速的情況下，此參數(shù)設(shè)置的越長，那么電機起動出力越好。我們出廠值設(shè)置為0.3S，有些電機可以設(shè)置為0，不需要預(yù)激磁。在實際調(diào)試過程中，適當(dāng)增加點預(yù)激磁時間，對控制電機有一定的效果。

Pd.17、Pd.18

此兩個參數(shù)分別設(shè)置電機在電動、發(fā)電時的轉(zhuǎn)差補償。調(diào)試此兩個參數(shù)時，需要與P9.02、P0.15作配合調(diào)試。Pd.17在矢量開環(huán)、矢量閉環(huán)、電動狀態(tài)時有效，比如機床加速可調(diào)試此參數(shù)。Pd.18在矢量開環(huán)、矢量閉環(huán)、發(fā)電（制動）時有效，比如機床減速可調(diào)試此參數(shù)。

Pd.21、Pd.22、Pd.23、Pd.24

此四組參數(shù)在閉環(huán)矢量控制時設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。

Pd.25、Pd.26、Pd.27

在閉環(huán)矢量控制時實現(xiàn)零伺服功能。

Pd.33

該參數(shù)對恒功率區(qū)的轉(zhuǎn)矩限定進(jìn)行補償。改變該參數(shù)可以優(yōu)化變頻器運行在恒功率區(qū)的加減速時間和輸出轉(zhuǎn)矩。

舉例：在機床開環(huán)矢量調(diào)試時，機床要求速度到3000到4000轉(zhuǎn)每分鐘，但是調(diào)試時速度只能達(dá)到3000轉(zhuǎn)，然后速度就上不去了，并且速度會緩緩降下來。我們把Pd.33由40減為0后，速度很容易就上去了，無任何問題出現(xiàn)。

矢量控制涉及到以上注意要點和關(guān)鍵功能碼。

三、轉(zhuǎn)矩控制方式

Pd.15、Pd.16

在轉(zhuǎn)矩控制時，速度環(huán)比例增益和積分時間Pd.01~Pd.05無效；電流環(huán)比例系數(shù)和積分系數(shù)Pd.15、Pd.16有效，但是很少調(diào)此兩個參數(shù)。

Pd.28、Pd.29、Pd.30、Pd.31、Pd.32

此五組功能碼僅在轉(zhuǎn)矩控制模式下有效。Pd.28是靜摩擦補償系數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)矩控制模式下，為了克服系統(tǒng)零速運行時或啟動時的靜摩擦力，可以設(shè)置靜摩擦補償系數(shù)，以提供給系統(tǒng)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩提升量。當(dāng)系統(tǒng)運行起來后，運行時存在摩擦力減少變頻器輸出的轉(zhuǎn)矩量，可以設(shè)定Pd.29減少該摩擦力對變頻器輸出轉(zhuǎn)矩的影響。Pd.30、Pd.31、Pd.32為轉(zhuǎn)動慣量補償系數(shù)，在系統(tǒng)加減速時，調(diào)試此參數(shù)有一定的效果