变频器的v/f曲线

一．电源频率改变对电动机的影响
电动机的转速n=60f/p*(1-s)。
式中:f---电源频率；
p---定子绕组的磁极对数；
s---转差率。
要对电动机进行调速，方法有:
a．改变磁极对数p,但只能做到有级调速。
b．改变电源频率f,也就是采用变频器调速，可做到无级调速。
电动机的转子是依靠电磁感应而得到能量的，把能量从定子绕组传递给转子的是主磁通фm，而主磁通фm在电路中通过反电动势e1来体现，在额定频率时，定子绕组的反电动势e1的大小是和电源频率f1与磁通фm的乘积成正比，即e1≈u1≈ke1f1фm。如果电源电压u1不变，磁通фm与f1成反比，电源频率f1改变，会导致磁通фm的减小或增大，而产生弱励磁或过励磁现象，弱励磁将引起转矩不足；而过励磁会引起磁饱和，铁耗急剧增加使电机发热、效率和功率因数都下降。因此在调速时如何保持磁通фm不变，就成为变频器调速时要解决的一个重要问题。
二．基本保持磁通фm不变的方法
在变频调速过程中，要使磁通фm基本保持不变，就必须使u1/f1≈const,也就是说在改变频率f1的同时，还需改变定子电压u1。保持фm≈const的手段，就是保持电压调节比ku等于频率调节比kf，即ku=kf。
式中:ku=ux/un
kf=fx/fn
式中:ux---与fx对应的电压(v)；
un---电动机的额定电压(v)；
fx---运行频率，即调节后的频率(hz)；
fn---电动机的额定频率(hz)。
为改善使用变频器后电动机的机械特性，最广泛使用的就是v/f控制方法。即通过控制变频器输出部分的ku/kf值，使电动机的转矩得到提升，以满足负载的要求。
三．基本u/f曲线
针对ku=kf下降时фm下降的情况，采用适当提高调压比ku，而使ku＞kf来保持фm≈const。最终使电动机的临界转矩得到补偿，这就是所谓的转矩补偿(又称为转矩提升)，这是通过提高u/f比来得到的。
使ku=kf时的u/f线称为基本u/f曲线，它表明了没有补偿时的电压ux和频率fx之间的关系，它是进行v/f控制的基准线。
在u/f曲线设定中:
a.基本频率fb和电动机的额定电压相对应(50hz对应380v)，通常基本频率fb应按电动机的额定频率来设定。
b.最高频率fmax和最大的外给定信号xmax相对应。
可看出u/f曲线是设定变频器和电动机正常工作的依据。
四．实际的变频器u/f曲线
各型变频器都提供了多种u/f曲线(实际就是一些子程序)，由用户根据负载情况来选择及进行设定。常用的u/f曲线可分为:
a. 单u/f曲线，用于恒转矩及平方律负载，其设定原则是，以最低工作频率时能带动负载为前提。厂家将多条曲线做成u/f图形方式供用户选择。
b.分段的单u/f曲线，用于负载的转矩与转速成比例的负载，即在转速低时，负载转矩小补偿也少些，转速升高，转矩增大补偿作用也加强。
c. 自动单u/f曲线，变频器可根据负载电流的大小，自动的调整u/f曲线。
d. 自定义u/f曲线，可由用户设定u/f曲线的第一／第二／第x个电压及第一／第二／第x个频率值。
五．一点讨论
对于变频器的u/f曲线，有的文献资料或产品说明书上写“v/f”，有的写“u/f”，那“v/f曲线”和“u/f曲线”有没有区别?这些写法实质都是针对v/f控制方法而言，是没有区别的。有的人可能会说v/f和u/f字母都不同，意思也应该不相同吧?，目前对“u/f选择”功能有不同的称谓，就是说还没有一个统一的定义，具体可看dlr博客上的《最新变频器国家强制性标准实施与设计选型使用技术手册》一书。dlr个人的看法是:最好v/f不要等同于u/f，应把它看成这是同一目的两个概念，即v/f属于控制思路，而u/f曲线则是具体方法，这样在理解和应用上就不会混淆了。