变频器压频比的正确设置方法

提示：

由于通用变频器一般采用U/f（变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压／基准频率一压频比）控制，即采用变压变频(VVVF)方式调速，因此，变频器在使用前正确地设置压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。(1)基频参数 变频器基频参数的示意图如图4-9所示，基频以下，变频器的输出

    由于通用变频器一般采用U/f（变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压／基准频率一压频比）控制，即采用变压变频(VVVF)方式调速，因此，变频器在使用前正确地设置压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。

(1)基频参数

    变频器基频参数的示意图如图4-9所示，基频以下，变频器的输出电压随输出频率的变化而变化，U/f=常数，适合恒转矩负载特性。基频以上，变频器的输出电压维持电源额定电压不变，适合恒功率负载特性。

 

    图4-9  变频器基频参数的示意图

 (2)基频参数设置

    基频参数设置应该以负载的额定参数设置，而不能根据负载特性设置，若负载为电动机即使电动机选型不适合负载特性，也必须尽量遵循电动机的参数，否则，电动机容易过流或过载。例如：电动机的额定工作频率为50Hz，基频应设置为50Hz;如果电动机的额定工作频率为60Hz，基频应设置为60Hz:如果电动机的额定工作频率为100Hz，基频应设置为100Hz。

    如果电动机选择专用的交流变频电动机，电动机一般都标注恒转矩、恒功率调速范围。如果标注5～100Hz为恒转矩，100～150Hz为恒功率，基频应该设置为100Hz。

    基频参数直接反映变频器输出电压和输出频率的关系，如果设置不当容易造成负载的过流或过载。例如一台交流电动机的额定工作频率为50Hz，额定电压380V。如果变频器的基频设置低于50Hz，如图4-10中的基频1，U/f比例高，同等频率的输出电压高，输出电流高，在启动时，容易造成过流。如果变频器的基频设置高于50Hz，如图4-10中的基频2，U/f比例低，同等频率的输出电压低，输出电流低，在启动时，容易造成无法启动而过载。

 

    图4-10  设变频器输出电压和输出频率的关系曲线

    如果负载在低速时的转矩较大，而转矩补偿（U/f比）预置得较小，则低速时带不动负载。反之，如果负载在低速时的转矩较轻而转矩补偿（U/f比）预置得较大，则补偿过分，低速时电动机的磁路将饱和，励磁电流发生畸变，严重时会因励磁电流峰值过高而导致“过电流”跳闸。

    调试时，U/f比的预置宜由小逐渐加大，每加大一挡，观察在最低频时能否带得动负载，还应观察空载时会不会跳闸。一直调整到在最低频率下运行时，既能带得动负载，又不会空载跳闸时为止。

(3)基频设置的注意事项

    U/f类型的选择包括最高频率、基本频率和转矩类型等。最高频率是变频器、电动机可以运行的最高频率。由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设置。

    基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压设置。转矩类型指的是负载是恒转矩负载还是变转矩负载。应根据变频器使用说明书中的U/f类型图和负载的特点，选择其中的一种类型。如恒转矩负载，即速度变化转矩恒定，如运输机械类，U/f曲线应设置为恒定特性。若变转矩负载，如泵、通风机等负载，U/f应设置成平方率递减特性（转矩以速度的平方变化的负载）。例如根据电动机的实际情况和实际要求，将最高频率设置为83. 4Hz，基本频率设置为工频50Hz。负载类型：50Hz以下为恒转矩负载，50～83.4Hz为恒功率负载。

    基准电压与基准频率参数的设置，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电动机的压频比为电动机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。对于普通异步电动机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设置(基准电压380V，基准频率50Hz)，即能满足使用要求。但对于某些行业使用较特殊的电动机，就必须根据实际情况重新设置基准电压与基准频率的参数。

    电动机采用变频器调速时有两种情况：基频（基准频率）以下调速和基频以上调速。在压频比设置时必须考虑的重要因素是：尽量保持电动机主磁通为额定值不变。如果磁通过弱（电压过低），电动机铁芯不能得到充分利用，电磁转矩变小，带负载能力下降。如果磁通过强（电压过高），电动机处于过励磁状态，电动机因励磁电流过大而严重发热。根据电动机原理可知，三相异步电动机定子每相电动势的有效值为

    E1=4.44.f1N1Φm    (4-4)

    式中，E1为定子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值，V;f1为定子频率，Hz;N1为定子每相绕组有效匝数；Φm为每极磁通量。

    由式(4-4)中可以看出，Φm的值由E1/f1决定，但由于E1难以直接控制，所以在电动势较高时，可忽略定子漏阻抗压降，而用定子相电压U1代替。要保证Φm不变，只要U1/f1始终为一定值即可。这是基频以下调时速的基本情况，为恒压频比（恒磁通）控制方式，属于恒转矩调速。从图4-11可以看出，基准频率为恒转矩调速区的最高频率，基准频率所对应的电压为即为基准电压，是恒转矩调速区的最高电压，在基频以下调速时，电压会随频率而变化，但两者的比值不变。

 

    图4-11  基准电压、基准频率与变频调速控制特性

    在基频以上调速时，频率从基频向上可以调至上限频率值，但是由于电动机定子不能超过电动机额定电压，因此电压不再随频率变化，而保持基准电压值不变，这时电动机主磁通必须随频率升高而减弱，转矩相应减小，功率基本保持不变，属于恒功率调速区。由图4-11可见，基准频率为恒功率调速区的最低频率，是恒转矩调速区与恒功率调速区的转折点，而基准电压值在整个恒功率调速区内不再随频率变化而改变。

    负载基本上可分为恒转矩负载、恒功率负载以及平方转矩负载三类，恒转矩负载其所需转矩基本不受速度变化的影响（T=定值），对于该类负载，变频器的整个工作区最好运行在基频以下，这时变频器的输出特性正好能满足负载的要求。

    恒功率负载在转速越高时，所需转矩越小（T×N=定值），对于恒功率负载来说，电动机的工作频率若运行在基频以上，其所要求的机械特性将与变频器的输出特性相吻合。

    平方转矩负载所要求的转矩与转速的平方成正比（T/N2=定值），电动机应运行在基频以下较为合理。需要注意的是：平方转矩负载的工作频率绝不能超过工频（除非变频器容量大一个等级），否则变频器与电动机将严重过载