变频器对异步电动机的U/f控制方式与转差频率控

    从某种意义上来说，变频器就是一个可以任意改变频率和输出电压可调的交流电源。但是，由于在实际的调速控制过程中，还必须考虑到启动转矩、限制启动电流和得到理想的转矩特性等方面的问题，因此，简单地调整电源频率并不能满足对异步电动机调速控制的需要，而能满足对异步电动机调速控制的变频器应当是一个能将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的变换器。早期的变频器采用的是称为U/f控制的控制方式来达到上述目的。在这种控制方式中，为了得到比较满意的转矩特性，变频器的输出电压频率厂和输出电压幅值U同时得到控制，并保持U/f=恒定，从而使变频器将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电。    由式(1-5)可见，设E1≈U1，当转差频率较小时，在基本保持U/f=恒定的基础上，异步电动机的转矩基本上与转差率s或转差频率fs成正比。因此让变频器的转速调节器调节输出一个转差频率指令值fs*，根据式(1-10)，变频器的最后输出频率为f1=f+fs*，就可以使异步电动机具有所需的转差频率fs*，同时保证U/f=恒定，就可以得到需要的异步电动机输出转矩了。这就是采用转差频率控制方式的变频器的控制原理。    此外，从异步电动机等效电路可知转子电流表达式
当U/f=恒定时，控制异步电动机的转差频率还可以达到控制异步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，上述特性也被用于对异步电动机的保护。这是因为，只要能够控制异步电动机的转差频率，使之不超过异步电动机最大过载能力时的转差频率，就可以限制异步电动机转子最大电流，从而起到保护异步电动机的作用。因为在采用转差频率控制方式时，需要检测异步电动机的实际转速，所以需要在异步电动机轴上安装速度传感器和编码器等。而异步电动机的实际转速控制值，则由速度传感器的检测值和变频器控制电路中的运算电路来完成。控制电路还将通过适当的算法根据检测到的异步电动机速度产生转差频率和其他的控制信号。再加上电流负反馈，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，并对急速的速度变化和负载变动有良好的动态响应特性。但是，由于采用这种控制方式时需要在异步电动机上安装速度传感器、编码器等，并需要根据异步电动机的特性调节转差率，通常只有采用厂商指定的变频器专用电动机才能达到预期的调节性能，所有这些，在有些应用场合下使用起来就显得不方便，但在某些情况下是必要的，能够得到理想的控制性能。