變頻器vf控制和矢量控制的區別

一、V/F控制方式

變頻器采用V/F控制方式時，對電機參數依賴不大，一般強調“空載電流”的大小。由于我們采用矢量化的V/F控制方式，故做電機參數靜止自整定還是有必要的。不同功率段的變頻器，自學習后的空載電流占額定電流大小百分比也是不同的。

一般有如下百分比數據：5.5kW~15kW,空載電流P9.05的值為30%~50%的電機額定電流；3.7kW及以下的，空載電流P9.05的值為50%左右的電機額定電流；特殊情況時，0.4kW、0.75kW、1.5kW，空載電流P9.05的值為70%~80%的電機額定電流；有的0.75kW功率段，參數自整定后空載電流為電機額定電流的90%。空載電流很大，勵磁也越大。

何為矢量化的V/F控制方式，就是在V/F控制時也將輸入電流量進行解耦控制，使控制更加精確。

變頻器輸出電流包括兩個值：空載電流和力矩電流，輸出電流I的值為空栽電流Im和力矩電流It平方和后開2次方。故空載電流是影響變頻器輸出電流的主要因素之一。

V/F控制時輸出電壓與運行頻率之比為一定值：即U/F=K（K為常數），P0.12=最大輸出電壓U，P0.15=基頻F。

上圖中有個公式，描述轉矩、轉速、功率之間的關系。變頻器在基頻以下運行時，隨著速度增快，可以輸出恒定的轉矩，速度增大不會影響轉矩的輸出；變頻器在基頻以上運行時，只能保證輸出額定的功率，隨著轉速增大，變頻器不能很好的輸出足夠大的力；有時候變頻器速度更快，高速運行時，處于弱磁區，我們必須設置相應的參數，以便讓變頻器適應弱磁環境。

速度與出力，高速或者低速時，兩者不可兼得，這里有個數據概念：調速范圍，指滿足額定轉矩出力的最低頻率與最高頻率的比值。以前一般的VF控制方式調試范圍為1：20~1：40，我司產品V/F控制調速范圍可以達到1：100，能夠滿足更多范圍的行業應用。在開環矢量時可以達到1：200，閉環矢量時達到1：1000，接近伺服的性能。

變頻器V/F控制系統運行時，有兩種方式進行轉矩的提升：

1、自動轉矩提升：

必須在P0.16=0且P4.00=0時，自動轉矩提升才有效。其作用為：變頻器V/F控制低頻運行時，提高輸出電壓，抵消定子壓降以產生足夠的轉矩，保證電機正常運行。自動轉矩提升與變頻器設置“空載電流”和靜止學習的“定子電阻”有關系，變頻器必須作電機參數靜止自整定，才能更好的控制電機運行。變頻器作自動轉矩提升控制電機時，見上圖所示輸出電壓和頻率的線性關系，運行中因為負載變化對電壓輸出作適當的增減，由于響應時間的快慢，所以會出現出力不穩定因素。

2、手動轉矩提升

設置P0.16為某一數值時，或者設置P4.00為非零時，手動轉矩提升才有效。手動轉矩提升只與變頻器設置“空載電流”有關系，受電機其他參數設置影響較小。如下圖所示，為手動轉矩提升曲線圖。變頻器輸出作手動轉矩提升，其轉矩出力在原來基礎上成線性增加，所以出力穩定，不受負載變化的影響，出力穩定。但是轉矩提升不益太大，轉矩提升的幅度應根據負載情況適當設定，提升過多，在啟動過程中將產生較大的電流沖擊。

自動轉矩提升只能滿足一拖一的輸出情況，當涉及一臺變頻器拖動多臺電機時，V/F控制時必須采用手動轉矩提升，即設置P0.16為非0值。

V/F控制時的有關性能參數調試：

PA.02為V/F控制轉差補償增益，設置此參數時，可以參考電機額定轉速P9.02來設定參數。該功能有助于變頻器在負載波動及重載情況下保持電機轉速恒定，即補償由于負載波動而導致的電機轉速增減，但是由于補償本身的響應時間問題，導致系統出現不穩定因素增多，在系統波動較大的情況下，此功能碼設置為0有一定效果。

PA.04、PA.05為電流限定功能，由于瞬時負載過大而導致系統沒法正常運行，可以適當增大PA.05限定值。

V/F控制涉及到以上注意要點和關鍵功能碼。

二、矢量控制方式

變頻器作矢量控制時，對電機參數的依賴很大，所以必須對電機作旋轉自整定，參數自整定前，必須設置正確的電機機型參數，完全脫開電機負載。

Pd.01、Pd.02、Pd.03、Pd.04、Pd.05、Pd.15、Pd.16參數說明：

下圖所示為速度環比例增益與積分時間、電流環比例系數與積分系數調節。Pd.01~Pd.05為速度環比例增益與積分時間調節參數，設置Pd.05=5HZ，當電機運行頻率大于5HZ的時候，Pd.01、Pd.02調節參數起作用；當電機運行頻率小于5HZ的時候，Pd.03、Pd.04調節參數起作用。運行參數輸出T與比例增益P成正比，與積分時間I成反比，所以Pd.01~Pd.04四組參數，P設置越大，I設置越小，那么T就越大，變頻器控制電機動態響應就越快，此時速度環輸入頻率與反饋頻率一旦有頻率差，系統就響應迅速。但是響應太快了會導致電機出現震蕩非常厲害。

舉例：某現場，Pd.01和Pd.03為出廠值2或3，此兩參數設置在5HZ上下時的比例增益P。開始調試，進行參數自學習，作矢量控制，設置P0.03=4，點運行，此時電機震動非常厲害，電流很大，運行根本不正常。后來設置Pd.01=1和Pd.03=1，然后再運行電機，運行很穩定，無任何異常情況。這里我們讓動態響應變慢了，那么系統響應慢些了，頻率及電流輸出就穩定些了。但是調試基本原則是，“在系統無震蕩的前提下”，響應越快越好，也就是Pd.01和Pd.03越大，Pd.02和Pd.04越小，響應就越快，越好。因為實時跟蹤反饋的速度，然后作出頻率及電流、轉矩輸出調整，這是開環矢量型變頻器控制出力穩定性的基本要求。

一般小功率的變頻器帶電機場合，需要適當減小Pd.01和Pd.03，增大Pd.02和Pd.04，這樣更能適應現場的調試工作，當然是根據具體情況來調節數據，不能一概而論。

Pd.15和Pd.16為電流環比例系數和積分系數。下圖所示電流環調節過程。在電流環調整時，比例系數P、積分系數I越大，對系統作用越強。一般此兩參數不作更改。

舉例：

1、某現場測試，變頻器帶一臺電機空載，作旋轉自學習以后，矢量控制，點運行。電機平穩運行著，只是電機內部會發出嗡嗡的聲音，感覺電機軸在內部遇到什么阻礙，象棉花塞著了一樣，我們觀察電機輸出空載電流，比通常情況電流輸出要高一些，系統不會有大的抖動和震動，就只出現上面文字說明的情況，也不嚴重，但是就是與正常情況有點區別。后來我們更改Pd.15和Pd.16參數由1000變成400，然后再運行電機，此時有明顯效果，電流偏小了，與正常運行電流一致了，也沒有嗡嗡的聲響了。此時我們調節參數把電流環作用減弱了，響應不是那么快了，然后能滿足此電機的正常運行。

2、當現場控制需要高速運行，超過基頻50HZ（舉例），那么電機進入弱磁場區域，存在系統震蕩，那么此時可以把Pd.16由1000減小為0，讓電流環積分增益I作用為0，此時，弱磁區高速運行就不存在問題了，系統運行穩定無震蕩。

Pd.08、Pd.09參數說明：

此兩個參數分別對驅動轉矩和制動轉矩進行限定，值越大，那么變頻器啟動瞬間輸出的瞬間轉矩力就越大，VF控制和矢量控制時加減速響應時間越快。

Pd.14參數說明：

此功能設置欲激磁時間，欲激磁是在電機啟動前事先建立起磁通，以達到電機啟動時快速響應的目的。當有運行指令時，先按本功能碼設定的時間進入欲激磁狀態，磁通建立起來后，再進入正常的加速運行。

在不影響加速的情況下，此參數設置的越長，那么電機起動出力越好。我們出廠值設置為0.3S，有些電機可以設置為0，不需要預激磁。在實際調試過程中，適當增加點預激磁時間，對控制電機有一定的效果。

Pd.17、Pd.18

此兩個參數分別設置電機在電動、發電時的轉差補償。調試此兩個參數時，需要與P9.02、P0.15作配合調試。Pd.17在矢量開環、矢量閉環、電動狀態時有效，比如機床加速可調試此參數。Pd.18在矢量開環、矢量閉環、發電（制動）時有效，比如機床減速可調試此參數。

Pd.21、Pd.22、Pd.23、Pd.24

此四組參數在閉環矢量控制時設置相關的參數。

Pd.25、Pd.26、Pd.27

在閉環矢量控制時實現零伺服功能。

Pd.33

該參數對恒功率區的轉矩限定進行補償。改變該參數可以優化變頻器運行在恒功率區的加減速時間和輸出轉矩。

舉例：在機床開環矢量調試時，機床要求速度到3000到4000轉每分鐘，但是調試時速度只能達到3000轉，然后速度就上不去了，并且速度會緩緩降下來。我們把Pd.33由40減為0后，速度很容易就上去了，無任何問題出現。

矢量控制涉及到以上注意要點和關鍵功能碼。

三、轉矩控制方式

Pd.15、Pd.16

在轉矩控制時，速度環比例增益和積分時間Pd.01~Pd.05無效；電流環比例系數和積分系數Pd.15、Pd.16有效，但是很少調此兩個參數。

Pd.28、Pd.29、Pd.30、Pd.31、Pd.32

此五組功能碼僅在轉矩控制模式下有效。Pd.28是靜摩擦補償系數，當系統在轉矩控制模式下，為了克服系統零速運行時或啟動時的靜摩擦力，可以設置靜摩擦補償系數，以提供給系統預設的轉矩提升量。當系統運行起來后，運行時存在摩擦力減少變頻器輸出的轉矩量，可以設定Pd.29減少該摩擦力對變頻器輸出轉矩的影響。Pd.30、Pd.31、Pd.32為轉動慣量補償系數，在系統加減速時，調試此參數有一定的效果