变频器转速控制的基本概念

    变频器的速度控制应用非常广泛，一般而言，转速设计需要考虑以下几方面的内容：负载特性、速度特性、转矩特性、工艺特性、电磁兼容特性等。

    1．速度控制范围和精度

    根据具体的工艺条件和机械设备，在以转速为控制对象的变频调速系统中，必须选择速度控制范围符合要求的变频器及变频器的控制方式。速度控制范围有以下几种表示方式，如转速范围表示或变速比率表示，前者如175～1750r/min或5～60Hz，后者如1：10或者以百分比表示如5%。

    在转速控制方式下，可以根据表3.1给出的变频器转速控制精度来选择不同类型的变频器及其参数设置。

    2．避开特定的不安全速度

    电机转动时，转矩的脉动频率与负载和电机构成的系统固有振动频率一致时，会发生系统共振，共振状态的出现将破坏传动系统的正常运转，甚至将造成系统的破坏性损坏。每台设备都有一个固有振荡频率，它取决于设备本身的结构。由于变频器是通过改变电动机的工作频率来改变电动机转速进行工作的，这就有可能在某一电动机转速下与负荷轴系的共振点、共振频率重合，造成负荷轴系因发生谐振而变得十分强烈以及不能容忍的振动，有时会造成设备停运或设备损坏，因此必须根据负荷轴系（或生产设备）的共振频率，通过共振预防，来避免系统发生此类现象。

    为了预防谐振和共振，变频器都设置有跳跃频率，其目的就是使电动机拖动系统回避掉可能引起谐振的转速，或者说让变频器的输出频率跳过该频率区域。变频器的设定频率按照图3.7中的方式可以在某些频率点做跳跃运行，一般可以定义3个跳跃频率及每一个跳跃范围，如跳跃频率f1、f2、f3及跳跃范围1、跳跃范围2、跳跃范围3。从图3.7中可以看出，对共振点的处理变频器是采取滞回曲线的方式进行频率升降的。

    图3.7    共振回避和跳跃频率

    对于共振预防必须引起足够的重视，尤其是在改造设备的过程中，在某些频率点出现机械共振，其原因是原来设备只是在50Hz工频下运行，使用变频调速后，其频率则在0～50Hz之间无级变化，因此在某些频率点上会造成机械共振。

    3．低速情况的考虑

    对于电动机的自冷方式情况下（采用普通电动机），转速下降则电机冷却能力降低。因此对于平方降转矩负载的设备如离心风机和离心泵，如对低速运行无要求时可以设置一个最低运行频率。正常运行时负载在最低频率与最高频率之间变化，如长时间位于最低频率时，则可以考虑采用变频器特有的休眠唤醒功能，尤其对于空调风机和供水泵在夜间小（或零）流量时，休眠唤醒功能不仅考虑了低速冷却效果，还能充分节能。

    对于恒转矩负载，如需要在全频段范围（零速到最高速）内运行的，就必须考虑低速冷却方式，必要时采用变频专用电机；如只需要在一个相对较窄的频率范围内运行时，则可以设置最低运行频率，避免在零速和最低频率内长时间运行，否则低速区的电机冷却能力将大大低于运转生热能力（电机功耗引起），将导致电机损坏或故障。当然，在低速区的短时运行都是允许的，如零速启动加速阶段和低速点动功能。

    在电动机低速运行时，还必须考虑轴承的润滑效果。如滚动轴承和强制进油的滑动轴承在低速运行时，在自给油限度以下时，应采用其他强制油润滑方式。