变频器控制功能的参数选择与典型应用

5 开环转矩控制方式
　　上面介绍的无论是开环与闭环速度控制，还是工艺过程闭环控制，其实质都还是变频器的矢量控制技术的一种应用。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以，称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。而转矩控制则是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。
　　对交流电机的直接转矩控制（dtc）技术的引入，使得交流电机转矩特性像直流电机一样在应用中表现的“硬”起来了，因此，dtc可以说是变频器技术发展史上的又一个里程碑。目前，在丹佛斯vlt2800/5000、abbacs6000、爱默生td2000等产品中都有直接转矩控制功能。
　　开环转矩控制方式就是利用变频器本身对电机的转矩的控制来实现输出轴转矩的稳定控制，这种控制方式可广泛地应用在那些在运行过程中需要保持转矩恒定，不需要改变运行方向的场合，诸如：卷绕、挤压、皮带输送等相关行业应用。
　　问题4的提出
　　假定有一个石料厂的皮带输送机用户，皮带输送机需要不断地将从料斗中卸下的片石块送到破碎机中进行破碎，如图2（c）所示，用户想对这个皮带输送机进行变频驱动改造，具体要求如下：
　　（1）由于料斗下料的大小、快慢不均匀，致使落在皮带上的石块总量不一致，希望即使在皮带上的石块较多时，皮带也能够拖的动；
　　（2）皮带上的石料多时，速度可慢些，在皮带上的石料较少时，希望皮带能尽可能快些；
　　（3）现场无法提供检测石块在皮带上数量多少的信号。
　　问题4的分析
　　首先，应用现场无法提供被控对象的检测信号，可以说只能采用开环控制方式；其次，用户的第②个需求，实质上就是转矩控制的运行特点，而要保证一个始终稳定的输出转矩（用户的第①个要求）就只有采用转矩控制方式，至此，我们可以肯定地说这个案例需要采用开环转矩控制方式。椐此可以得到如表5所示的需求与对应功能。

　　用以上的方法在给一个90kw电机调试后，其表现出以下运行特征现象：
　　（1）当皮带上的石块量较少时，皮带以较快的速度在运转（但不会超越输出频率上限的限定50hz）；
　　（2）当皮带上的石块量较多时（接近给定转矩），皮带运行在32hz～38hz；
　　（3）当皮带上的石块量很多时（超越给定转矩），皮带停止输送。尽管此时电机停止运转，即相当于堵转表现的状态，但与通常的堵转有本质区别，在转矩控制方式下，此时电机不会在短时间内烧坏。
6 速度反馈转矩控制方式
　　在开环转矩控制案例中，了解到转矩控制的一些特点，那么，如果应用场合在既需要保持控制转矩稳定输出的同时又需要根据速度反馈信号进行相应调节，此时，就要选择带速度反馈的转矩控制方式。速度反馈转矩控制方式最适合应用在卷绕、抽丝等纺织行业。在图2（a）中，如果没有张力架，收卷的张力需要依靠在变频器上进行设定，并且要根据收卷筒半径的变化作为反馈来适时自动调整电机输出转矩和角速度调整，来保持卷取切线力的恒定和线速度恒定，而将编码器信号作为速度反馈信号，来保持角速度的恒定。在图2（d）中给出了控制结构。按照图2（d）的构造，得到表6所示的参数：

　　以上介绍常规控制方式是变频器应用领域使用最为普遍的方式，约占整个变频器应用需求市场的70%以上，准确掌握这些基本控制方式的内涵与应用技巧，基本上可以胜任变频器的售前或售后技术服务支持工作。但对于一些特殊应用需求的场合，还需要掌握一些专用变频器的应用技术和相关的控制概念以及生产工艺需求。这些比较特殊的应用场合一般都需要借助于变频器厂家针对各个行业生产的“选件卡”或专用变频器。
　　当前，由于变频器行业的激烈竞争，各变频器生产厂家几乎都在努力寻找自己在相关行业上的专用功能产品的研发与定位。下面，简要介绍几种在市场上使用比较广泛的特殊控制方式的概念，详细的应用方法还需要用户进一步参考相应的选件手册或说明书。