[经验]

变频器V/Hz控制如何工作及性能优点

2021-1-19 15:22:58

1632 变频器

　　交流电动机通常与变频器（VFD）配对，变频驱动器通过调节供电电压的频率来控制电动机速度。根据所需的速度调节应用和水平，可以通过标量或矢量方法控制变频器。最常见的变频器控制类型是称为每赫兹伏特（V / Hz）或每频率伏特（V / f）的标量方法。
　　V / Hz控制如何工作
　　交流电机设计用于恒定强度的磁场（磁通量）。磁场强度与电压（V）与频率（Hz）之比或V / Hz成比例。但是，根据同步速度方程，变频器通过改变施加电压的频率来控制电动机速度：
　　N = 120 * f / P.
　　哪里：
　　N =电机速度（RPM）
　　f =输入电压频率
　　P =电机极数
　　
　　图1
　　图1：V / Hz控制保持电压（V）和频率（Hz）之间
　　改变电压频率会影响电动机速度和磁场强度。当频率降低时（对于较慢的电动机速度），磁场增加，并产生过多的热量。当频率增加时（对于更高的电动机速度），磁场减小，并且产生更低的扭矩。为了保持磁通量恒定，V / Hz比必须保持恒定。无论频率如何，这都可以保持扭矩产生稳定。
　　变频器驱动的V / Hz控制通过改变电压和频率来避免磁场强度的这种变化，以便保持恒定的V / Hz比。适当的V / Hz比由电机的额定电压和频率给出。例如，额定电压为230 V和60 Hz的电机将始终以3.83的V / Hz比率运行（230/60 = 3.83）。
　　传统的V / Hz控制不使用反馈，只根据外部速度命令改变电机的电压和频率。对于闭环V / Hz控制，可以添加编码器反馈来测量电机的实际速度。基于实际速度和命令速度之间的差异生成误差信号，并且控制器生成新的频率命令以补偿误差。虽然它改善了速度调节，但由于编码器和反馈硬件的成本和复杂性增加，闭环V / Hz控制并不常见。
　　V / Hz控制的性能和优点
　　V / Hz控制是用于控制变频器的简单，低成本的方法，并且通常被认为是最常见的变频器控制方案。它适用于恒转矩和可变转矩应用，可在零速时提供高达150％的额定转矩，适用于启动和峰值负载。速度调节范围为最大额定频率的2％至3％，因此该方法不适用于精确速度控制至关重要的应用。V / Hz控制最常见的用途是驱动风扇和鼓风机等工业设备。
　　与其他方法相比，V / Hz控制的一个独特优势是它允许单个VFD操作多个电机。所有电机将同时启动和停止，并且它们将以相同的速度运行，这在一些处理应用中是有益的，例如加热和冷却。
　　
　　图2
　　图2：V / Hz控制方法允许一个VFD控制冷却塔中的四个电机。