变频器的转差频率控制方式及工作原理

    在对交流调速系统进行研究的过程中人们发现，如果在对异步电动机进行控制过程中能够像控制直流电动机那样，用直接控制电枢电流的方法控制转矩，那么就可以用异步电动机来得到与直流电动机同样的静、动态特性。而转差频率控制就是这样一种直接控制转矩的方法。下面我们简单介绍一下转差频率控制方式的基本原理。    从图2-3的等效电路可以求得      (2-9)    定义转差频率fs为    fs=sf    (2-10)    则可以得到    (2-11)    而转矩则由下式给出    (2-12)    从式2-12可知，当转差频率fs较小时，如果E/f=常数，则电动机的转矩基本上与转差fs成正比。异步电动机的这个特性意味着，在进行E/f控制的基础上，只要对电动机的转差频率fs进行控制，就可以达到控制电动机输出转矩的目的。这就是转差频率控制方式的基本出发点。    另一方面，对于异步电动机来说，其定子电压频率f，以电动机的实际转速nn作为同步转速时的电源频率fn，以及转差频率fs三者之间的关系可以由    f=fn+fs    ( 2-13)给出。所以，在进行E/f控制的基础上，只要知道了异步电动机的实际转速nn对应的电源频率fn，并根据希望得到的转矩（对应于某一转差频率fs0）按照式2-13调节变频器的输出频率厂，就可以使电动机具有某一所需的转差频率厶，即使电动机给出所需的输出转矩。而采用转差频率控制方式的变频器正是按照上述原理进行控制的。    此外，从式2-11还可以看出，当E/f为一定时，控制电动机的转差频率还可以达到控制电动机转子电流的目的。在采用了转差频率控制方式的变频器中，上述特性被用于对象电动机的保护。这是因为，只要能够控制电动机的转差频率，使之不超过电动机最大过载能力时的转差频率，就可以限制电动机转子的最大电流，从而起到保护电动机的作用。    因为在采用转差频率控制方式时需要检测电动机的实际转速，所以需要在异步电动机轴上安装速度传感器。而电动机的转速检测则由速度传感器和变频器控制电路中的运算电路完成。控制电路还将通过适当的算法根据检测到的电动机速度产生转差频率和其他的控制信号。此外，在采用了转差频率控制方式的变频器中往往还加有电流负反馈，对频率和电流进行控制，所以这种变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。