电机控制策略,负载特性

1、动力学：（通过T-Tz来实现对转速的控制）T-Tz=J* dw/dtT：电动机电磁转矩Tz :负载转矩J：转动惯量（Kg*m2）J=M*R2 （M质量KG，R半径）W：角速度（rad/s） （n= 60w/（2*pi）（r/min）负载特性：恒转矩负载负载转矩大小，公取决于负载的轻重，而和转速大小无关。如带式输送和 起重机械等。恒功率负载恒功率负载指TL的大小与转速n成反比，而其功率基本维持不变。如： 卷取机械，轧机，车床等。二次方律负载二次方律负载是指转矩与速度的二次方成正比例变化。如：风扇，风机， 泵等。拖动系统的参数折算：折算的原则是保证各轴所传递的机械功率不变和储存的动能相同。如忽略

2、传动机构的功率损耗，则传动机构输入侧和输出侧的机械功率应相等。Tm*nm/9550=TL*nL/9550等到：Tm / Tl= nL/nm=K （变速比）电机控制策略：在任何一个传动系统中，速度与转矩通常是被认为两个重要的被调量。1.加速时间：在电机起动电流不超过允许值的前提下，尽量地缩短加速时间。加 速时间越长，起动电流就越小，起动也越平缓，但降低了生产效率，系统惯性越 大，加速难度就越大。加速模式：2.1线性：频率与时间成线性关系。2.2 S形：初始阶段加速缓慢，中间线性，最后加速逐渐减为0。这类负载往往 满载起动，如带式传送机，以防止物体滑倒。2.3半S形：加速一半为S形，一半为线性。对

3、于风机等类似负载，低速时负载 较轻，加速过程可以快一些，随着转速升高，阻转矩增加，加速过程应适当减慢。 如曲线1；而对一些惯性较大的负载（如汽车），加速初期过程较慢，到后期可适 当加快其加速过程。如曲线2。线性s形半线性s形半s形3.减速时间/模式变频调速时，减速是通过逐步降低给定频率还实现的。在频率下降过程中， 电机将处于回馈制动状态。如拖动系统的惯性较大，频率下降又很快，从而产生 过电流和过电压，使控制器保护动作发生。一般情况下，加减速时间相同，设定 减速时间要考虑的主要因数是拖动系统的惯性，惯性越大，设定降速时间应越长。减速模式：与加速模式相似。变频器容量选择原则：变频器的额定输出电流必

4、须大于电动机的额定电流。变频器保护策略：1.过流保护（频率f越大，相电流越大）在电动机堵转、输出侧短路、直流侧短路、升速或降速过快等情况下，变频 器均会过流。最大电流定值由用户设定，当运行中发生过电流时，变频器会自动 降频运行，如升速（降速）过程中出现发现过电流，变频器会暂停变速，加长过 渡过程，具很强的过电流自调整功能。原因：一、加减速时间过短；二、恒速运行时，由于负载异常（如刹车）引 起的过电流。为了防止变频器频繁停机，采用防止跳闸功能。给定一个Iset=150%*In（In为电机额定电流），如在加或减速过程中，电流 大于Iset，变频器暂停加或减（维持fx不变），待过电流消失后再进行加或

5、减 速。IsetIsetfxfxt加，减速失速防止恒速时的失速防止2.过载保护（温度）IsetIsetfxfxt加，减速失速防止恒速时的失速防止在允许过载持续时间t内（温度大于设定值），如果在些时间内过载情况消失， 则控制器仍正常工作，否则，停止输出。变频器具有准确检测电流瞬时值的能力， 因此，内部程序可以进行准确的过载温升反时限发热曲线计算，实现类似于热继 电器的过载保护功能。过压保护变频器规定：电源电压的上限一般不能超过额定输入电压的10%。除电源过 电压外，变频器一般有两种过电压：一是泵升电压；二是换相感应过电压。最高 泵升电压由用户设定，如升速（降速）中出现过电压，则变频器将暂停升速（

6、降 速），以进行过电压保护。换相感应过电压则由压敏电阻、阻容吸收电路来保护。 产生过压原因：一是减速制动的过程中，由于电机处于再生制动状态，如减速时间设置太短， 再生能量来不及释放，引起直流母线电压升高，对于减速过程中的过电压，当 UUset,则暂停减速。或是开始起动时，电机已有一定的转速，会由于再生制动 引起过流和过压；变频器具备启动前的直流制动功能，以保证电动机在完全停住 的状态下开始启动。二是电源系统的浪涌电压。直流制动功能：直流制动功能在频率下降到一定程度时，向电动机定子绕组通入直流电从而 使电动机迅速停车。因为在停车第一阶段降频过程中，电动机原处于再生制动状 态，随着电动机转速下降，

7、再生制动力矩也下降，可能会出现低速时停不下来的 “爬行”现象，所以直流制动是很必要的。需要设定的三个参数是：直流制动电 压，直流制动时间和直流制动起始频率。在变频器中，制动全过程中可把高速段采用能耗制动（消耗在制动电阻上）， 低速段采用直流制动，二者配合使用，这样既能快速成制动，又可准确停车，并 防止低速爬行现象。减速时防止跳闸功能欠压保护和瞬间停电处理直流母线电压过低时，会引起电机输出转矩不足和过热现象。瞬间停电时， 也会造成直流母线电压过低，为了使系统在出现这种情况时，仍能正常工作，现 代变频器大部分都提供了瞬时停电在起动功能（停电时间较短可恢复再启动）。当电网瞬时停电时，电动机自由减速运行，当电网重接上电时，电动机仍然 运转，此时变频器在线检测电动机转速，并输出与该转速一致的交流电压，使电 动机转速上升到设定的数值，提高系统的可靠性。要求如下：A）电源复电后，自动给出再启动信号，调整变频器到初期状态。B）根据自由停车中电动机的残留电压推算出电动机的角频率W，使变频器 的输出频率跟踪它。C）当电动机的残留电压经过数秒衰减后，再慢慢升高变频器的输出电压， 使电动机接入变频器。其它保护A）风扇运转保护（风扇不转时停掉变频器）B）过热保护（散热板，制动电