变频器的转矩控制功能及其应用

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1、EA应用与方案电气传动近年来，不少变频器增添了“转矩控制”功能，使变频调速系统在某些领域应用时，其拖动性能有了进一步的提高。变频器的转矩控制功能及其应用□宜昌市自动化研究所张燕宾进行。因此，是矢量控制方式中的一种特殊控制功能。这和转速控制与转矩控制某些变频器中的“直接转矩控制”是两回事。3.转矩控制时的运行特点1.转速控制1)拖动系统的状态拖动系统的状态取决于系统的动态变频调速在绝大多数情况下，都是通过调节频率来调节转矩TJ电动机转速的，称为转速控制，其特点如图1a和图1b所示。T＝T－T(1)JML当调节变频器的给定信号U时，变频器的输出频率f和电动式中T——动态

2、转矩，单位为Nm；GXJ机的转速n将随U的改变而改变。T——电动机的转矩，单位为Nm；MGM2.转矩控制T——负载转矩，单位为Nm；L转矩控制是一种特殊的控制方式，当变频器的给定信号T＞0——系统加速；JU改变时，受调节的不是频率，而是电动机轴上电磁转矩T，T＜0——系统减速；GMJ如图1c和图1d所示。T＝0——系统等速运行。J2)转矩给定信号与电动机转矩一方面，电动机的输出50.00Hz①50①转矩T取决于转矩给定信号X：当负载转矩T小于电动机＋10VMTMLUVRFG10VGNDM转矩T时，拖动系统必加速；另一方面，变频器在转矩控制HzMxna)fMb)25模

3、式下运行时，必须设置上限频率f：当拖动系统的转速上升25.00Hz②H②＋10V到接近于上限频率所对应的同步转速时，根据异步电动机的UGVRF5VGND0原理，由于转子切割磁力线的速度下降，所产生的转矩也必510UG/V下降，直至T＝T时，拖动系统将在上限转速n下稳定运MLH①100.00%100①行。因此，当拖动系统的转速上升到上限转速时，电动机的＋10VUVRFGM转矩并不取决于转矩给定信号，但转矩给定信号保证了拖动10VGND(%)c)TMXTMN50TMXd)系统将在上限转速下运行。②50.00%②＋10V3)转矩给定信号不变、负载转矩改变在图2a中，假设U

4、VRFG5VGND0电动机的给定转矩X不变，则：a.在t前：负载转矩T小于TM1L510U/V与X对应的T，T＞0，拖动系统将加速，加速度随T的GTMMXJJ图1转速控制与转矩控制减小而减小，故升速过程呈半S状，一直加速到上限转速nHa)转速控制的给定与显示b)频率给定线为止。b.t～t段：拖动系统的转速已经上升到上限转速n，尽c)转矩控制的给定与显示d)转矩给定线12H管与负载转矩相比，转矩给定信号仍较大，但因为电动机的当给定信号为10V时，电动机的电磁转矩为额定值转速已经和同步转速接近了，故电动机的实际转矩处于和负(100%T)，如图1d之状态①；当给定信号为5

5、V时，电动机载转矩相平衡的状态。c.t～t段：当负载转矩T超过了与XMN23LTM的电磁转矩为50%T，如图1d之状态②。对应的T，T＜0，拖动系统将降速。d.t以后：当负载转矩MNMXJ3转矩控制只有在“有转速反馈的矢量控制”方式下才能T又小于T时，拖动系统又将加速到上限转速n，与t～tLMXH1284

6、电气时代2005年第2期电气传动EA应用与方案段的状态类似。但因是由小逐渐增大的，故升速过程呈相反这时，即使S端子仍保持为“ON”状态，变频器也将自动切3的半S状。换成转速运行模式后减速和停止。4)负载转矩不变、转矩给定信号改变在图2b中，假设ON负载转矩T不变，

7、则：a.在t前：与X对应的T小于T，运行指令OFFOFFL11TMMXLUF(端子S输入)1ONKAT＜0，拖动系统将不能起动。b.t～t段：T超过了T，T1SJ12MXLJKA1切换信号OFF2S3(端子S输入)＞0，拖动系统开始起动并加速，直到上限转速n。c.t以后：SC3H2转速控制＋V控制模式转速控制转速控制(减速停止)尽管XTM始终保持一个较大的数值，但因电动机的转速已经接RP4～20mAA1转速限制A0～+10V2频率给定近于同步转速，电动机的实际输出转矩将减小为与负载转矩A转速指令转速指令3(端子A输入)AC1转矩限制转矩限制相平衡的状态。转矩给定E(

8、端子A输入)转矩指令3ttt123TLXTXT①LTXXLTXTM①a)b)XTM②图3转矩控制与转速控制的切换②TLa)输入端子安排b)切换的时序00tnfX③fHtnfXfHnHn3)转矩控制与转速控制的区别两种控制方式的区别如H③附表所示。附表　转矩控制与转速控制的比较0t1t2t3t0ttt1112控制方式转速控制转矩控制a)b)转速大小由频率给定信号决定不能控制，只有上、下限值图2转矩控制时的转速转矩大小与负载转矩相平衡，有上限值由转矩给定信号决定a)转矩给定信号不变b)负载转矩不变系统的加减速由给定信号的增加或减小来决定由动态转矩的正、负来决定在转矩