转矩补偿控制方式和矢量控制方式的选择

变频器常用的控制方式有V/F控制和矢量控制。

Pr.80=9999  为V/F控制方式；

Pr.80=0.4～55kW(电动机容量)  为矢量控制方式。  

1．转矩补偿

（1）问题的提出

由电机理论可知，异步电动机定子电压平衡方程为：

\* MERGEFORMAT              （4.3）

式中：U     异步电动机定子绕组交流电压,单位（V）；

  IR     异步电动机定子绕组的电阻压降，单位（V）；

jIX_L    异步电动机定子绕组的漏抗压降，单位（V）；

Z     异步电动机定子绕组总阻抗，单位（Ω）。

如果忽略电动机定子绕组的阻抗压降IZ， 由式(4.3)可得:

U ≈-E                             (4.4)

当电动机定子绕组中交流电频率f调至较低时，定子绕组电压U也要相应调低，而事实上定子绕组的阻抗压降IZ并不减小。随着频率f的降低，定子绕组感应电动势有效值E所占比例将逐渐减小。E与U的差值增大，E/f与U/f差值也增大。

当U/f =常数时，E/ f随频率的下降而减小，主磁通Φ_M也随之减小，电动机的电磁转矩T_M也必然降低，使电动机的带载能力下降。因此，在交流电频率f较低的情况下，定子绕组的阻抗压降IZ就不能再忽略不计了。

（2）转矩补偿方法

为满足低频情况下“U/f = 常数”的条件能够应用，对于定子绕组的阻抗压降IZ，采取有针对性的电压补偿。称为转矩补偿（转矩提升）。其方法是，在“U/f = 常数” 的基础上适当提高U/f的比值，也就是提高定子相电压有效值U，使U/f越接近E/f，以补偿定子绕组的阻抗压降IZ，保持主磁通Φ_M不变。

2．U/ f转矩补偿线的选择

在V/F控制方式下，电动机以额定频率运行，定子绕组所加的电压是电动机的额定电压，无需进行电压补偿。

U/f的比值不同，其曲线的斜率也不同，U/f的比值曲线称为转矩补偿线。如何选择电压与频率的比值（U/f）曲线在工程中具有十分重要的意义。

（1）基本U/f线

当变频器输出频率从0Hz上升到基本频率50Hz时，输出电压也从0V按正比关系上升到额定电压380V的U/f比值线，称为基本U/f线。如图4-26 中“1”线所示。

（2）转矩补偿线的选择

变频器中存储数条可供用户选择的转矩补偿U/f曲线，除基本U/f线外，每条曲线所对应的电压补偿量不同，如图4-26所示，电压补偿量为最大输出电压的百分比。有两种方式进行补偿。

① 自动转矩补偿

变频器根据检测的电动机参数自动选择U/f曲线，称为自动转矩补偿。采用这种补偿方式的最大优点，是可以加大电动机的起动转矩。当起动电流为额定电流的150%时，起动转矩可达额定转矩的200%左右。

由于变频器内部不断地检测电动机参数进行判断、比较等操作。使系统的动态响应能力降低，对于负载变化率较大的系统不适合采用这种方式。

② 手动转矩补偿

采用面板操作设置电压补偿量，称为手动转矩补偿。采用手动转矩补偿选择U/f曲线的原则是：对于较轻负载，补偿电压不宜设置过大；对于较重负载，应适当提高补偿电压的设定值。其补偿程度用户可根据上述原则并依据拖动系统的的工作情况进行选择与设置。图中供用户选择U/f线中的多条直线，用于恒转矩负载。图4-26中1号线为基本U/f线，编号越大，电压补偿量也越大。对于二次方率负载则提供了两条低减线，如图中的01号和02号线。

转矩补偿功能设置：Pr.0

参数设定范围：0～30%

3．矢量控制方式的选择

选择矢量控制方式，变频器将对电动机参数进行一系列的等效变换。所以，将电动机参数预置给变频器，是矢量控制的先决条件。

（1）矢量控制的功能设置

电动机容量功能设置：Pr.80

参数设定范围：0.4～55kW 

电动机磁极数功能设置：Pr.81

参数设定范围：2、4、6、12

以上两种功能的参数设定如果是9999，矢量控制无效，默认为V/F控制方式。值得注意的是，如果选择矢量控制方式，变频器将进行自动转矩补偿，手动转矩补偿将无效。

（2）电动机参数的自动测量

FR-A540变频器具有电动机参数自动测量功能，能够自动测量出电动机的相关参数。脱离负载或在负载较小的情况下，进行离线测量，操作步骤如下：

① 使变频器处于“面板操作模式”；

② 输入电动机的额定参数；

③ 选择离线测量；

④ 测量执行，对于面板操作，按下“正转”键或“反转”键。对于外部操作，接通起动端子。

（3）矢量控制的要求

变频器的控制软件是以4极电动机为基本模型进行计算的。由于受到计算机硬件和软件的限制，变频器处理不同电动机参数的灵活性将受到制约。因此，在选择矢量控制方式时，变频器和电动机应符合下列要求：

① 矢量控制时一台变频器只能控制一台电动机，如果一台变频器控制多台电动机，则矢量控制无效。

② 电动机容量与变频器所要求的配用容量最好相当，最多只能相差一个等级。如根据变频器的容量选配11kW电动机，采用矢量控制方式时，电动机容量可以是11kW或7.5kW，再小就不行了。

③ 变频器与电动机之间的连接导线不宜过长，一般以30m以内为宜，如果超过30m，需在接好线后，离线自动测量电动机参数。

④ 矢量控制方式只适用于三相笼型异步电动机，不适用于其它特种电动机，如力矩电动机等。

⑤ 选择2、4、6极电动机最为适宜。