变频器产品样本的控制特性

    变频器控制特性方面的指标较多，通常包括以下内容：    (1)主回路工作方式。主回路的工作方式由整流（顺变）电路与变频（逆变）电路的连接方式所决定，可分为电压型和电流型两类。电压型是指在整流与变频电路之间的直流中间回路中采用电容以保持电压恒定。而电流型的直流中间回路则采用电感以保持电流恒定。    (2)变频工作方式。变频器的变频（也称为逆变或开关）电路工作方式分为PWM和PAM方式，PWM(Pulse Width Modu-lation)为脉宽调制方式的简称，有等幅PWM和正弦波PWM两种类型。正弦波PWM方式是以正弦波比例宽度的脉冲电压控制电动机电流波形近似为正弦波的控制方式，也是通用变频器普遍采用的控制方式。PAM (Pulse Amplitude Modulation)是脉幅调制的简称，一般用于低噪声和高频调速的场合，有相位PAM和斩控PAM两种类型。    (3)逆变电路控制方式。变频器控制方式是指针对电动机的自身特性、负载特性以及运转速度的要求，控制变频器的输出电压（电流）和频率的方式。一般可分为V/f（电压／频率）、转差频率、矢量运算三种控制方式。现在通常将V/f控制用于通用变频器，矢量控制用于高性能变频器。但随着技术的不断发展矢量控制也已开始用于通用变频器。    (4)输出频率范围。变频器可控制的输出频率范围。最低的起动频率一般为0. 1Hz，最高频率则因变频器性能指标而异。    (5)输出频率分辨率。输出频率分辨率为输出频率变化的最小量。在数字型变频器中，软起动回路（频率指令变换回路）的运算分辨率决定了输出频率的分辨率（见图4-31）。若运算分辨率能达到1/10000~1/30000对于一般的应用没有问题，若在1/1000左右则电动机进行加速减速时可能发生速度不平稳的情况。
    图4-31    输出频率分辨率    若最高输出频率为300Hz，分辨率为1/10000，则输出频率最小的变化幅度为0. 3Hz。    (6)频率设定分辨率。频率设定分辨率为可设定的最小频率值。数字式变频器中，若通过外部模拟信号(0～10V，4~20mA)对频率进行设定，其分辨率由内部A/D转换器决定。例如，10位A/D的分辨率为1/1024，当最高频率为60Hz时频率设定分辨率则为0.06Hz(0.1%)，若以数字信号进行设定，其分辨率由输入信号的数字位数来决定。    (7)输出频率精度。输出频率精度为输出频率根据环境条件改变而变化的程度。    频率精度=频率变动大小×100%最高频率    通常这种变动都是由温度变化或漂移引起的。    (8)频率设定方式。一般普遍采用变频器自身的参数设定方式设定频率，或者通过设定电位器及其他规格为0~ 10V(0~5V)，4~ 20mA的外部输入信号进行频率设定。同时，变频器还可具有对外部信号进行偏置调整、增益调整、上下限调整等功能。对需要较高控制精度的场合备有容易实现的附选选件和功能。    高性能变频器还可选用数字（BCD码、二进制码）输入以及上位机发送的RS-232C和RS-422等运转信号。    (9)电压／频率特性。电压／频率特性为在频率可变化范围内，变频器输出电压与频率的比。一般的变频器都备有已确定好的多种V/f特性，如转矩增强、二次降负载用节能特性等，以适应不同负载的需要。图4-32为普通异步电动机电压／频率特性。
    图4-32    普通异步电动机电压／频率特性    (a)-V/f特性例；(b)-转矩特性例    (10)载频频率。载频频率的高低决定了变频器输出电压（电流）PWM脉冲数的多少，即标志着输出波形的质量，载频频率越高输出电压（电流）波形越好。其频率的上限受到功率元件开关速度的限制。早期双极性功率晶体管的载频频率为1 ~3kHz，最近由于采用IGBT元件，载频频率可达10~ 15kHz。    若变频器输出频率与载频频率同步称之为同步PWM，否则称之为异步PWM。同步PWM在载频频率切换点会产生冲击，不适合精密运转，而异步PWM可实现全程平滑运转(参见图4-33)。
    图4-33    载频频率    (a)-载频频率低；(b)-载频频率高；(c)-同步方式；(d)-异步方式    此外，载频频率还可引起电机的噪声和机械负载的共振，为了避免此类现象的发生，有的厂家设置了可设定载频功能。    (11)过载能力。变频器所允许的过载电流，以额定电流的百分数和允许的时间来表示。一般变频器的过载能力为额定电流的150%，持续60s（小容量型也有120s），或者130%，60s。如果瞬时负载超过了变频器的过载耐量，即使变频器与电机的额定容量相符，也应该选择大一挡的变频器。    (12)加减速时间设定。加速、减速时间作为基本功能可分别设定，以使调试工作更加简单易行。高性能变频器还具有曲线型加速和多挡加减速时间设定以及外部控制加减速功能。例如，用一台变频器控制两台电动机时，可用两挡加减速时间分别设定不同的加减速度以适应两台不同负载的电机。    (13)制动方式。除了采用电机的机械制动以外，变频器还可进行电气制动。变频器的电气制动一般分为能耗制动、电源回馈制动、直流制动三种。前两类都是电机把能量反馈到变频器，其中能耗制动将能量消耗在制动电阻上，转换成热能，电源回馈制动则将能量通过回馈电路反馈到供电电网上。后一种直流制动是运用变频器输出的直流电压在电机绕组中产生的直流电流将转子的能量以热能的形式消耗掉，因此，直流制动不需另加设备或元件而非常实用易行。    直流制动通常用于数赫兹以下的低频区域即电机即将停止之前，而其他制动不能产生有效制动力的场合。在停止频度很低的情况下，也可实行全程直流制动。为避免电机过热，制动力不能太大，时间也不能太长。一般直流制动力在40%～60%左右，工作持续率希望在3%～5%以内，如图4-34所示。
    图4-34    直流制动    能耗制动时不加外接制动电阻的场合制动力约为20%，加外接制动电阻时可达100%以上。由于制动电阻需要散热的时运转功能。    多级调速运转是指通过参数设定，设定多级速度频率，并可通过外部信号选择使用某一级速度。高性能变频器可设定3~8级速度频率。    点动运转是一种与所设置的加减速时间无关的、单步的、以点动频率运转的驱动功能。点动频率可为固定的，亦可任意设定。该功能主要用于对机械设备进行微调的场合。