为什么V/f 变频器控制电机模式应用比较广泛?

无论哪种变频器,其基本的工作和转换思路就是先将交流转换为直流,再经过斩波滤波变换为频率可调节的交流电。当采用变频器给电机供电时,可以通过调节电压、电流或频率的方式,使电机按规定模式运转。不同的控制模式,电机的调速性能、运特性及适配负载也是不一样的。

变频器的控制方式有开环和闭环控制两种,控制模式有电压/频率即V/f控制、转差控制、矢量控制和转矩控制等。

V/f控制模式应用最为普遍。普通电机当做变频电机使用,就是利用变频器同比例调节电压、频率的大小,实现无极调速,将恒速设备升级为运转速度可任意调节的高性能产品。对于运转速度调节范围不宽的场合,这种简单粗放的控制模式技术门槛低,只需要在电源与电机之间串入变频器即可,电控系统基本不变。

专门设计用于变频器供电的变频电机配置了独立风机,不会因为调速范围往低速的延伸而出现通风散热条件恶化情况,但低速性能仍然相对较差。因为在低速运行时,导磁材料的磁性能低,同样的励磁电流产生的感应电动势较小,出现弱磁现象。

为了解决变频电机低频弱磁问题,一般会在低速运行时进行电压补偿,即低转速运行时需适当调高电压值,使V/f曲线适应恒磁运行的要求。在调速节能应用场合,如风机、水泵、空调及家用电器中,恒磁运行理念基础上的V/f控制模式不仅确保了电机稳定运行,本体的能效水平也始终维持理想状态,节能效果远比同比例调节电压、频率大小的粗放控制模式要好。

高性能应用的变频电机控制模式,可以适应重载或需要精准控制的场合。矢量控制可以获得非常理想的转矩特性,经常应用在提升、起重类设备;配备编码器、超速开关的变频电机,变频器与电机构成闭环控制系统,可以精准控制转速和转矩特性,流水作业场合随处可见。

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