德國力士樂REXROTH變頻器的控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。
德國力士樂REXROTH變頻器*代
1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式：
德國力士樂REXROTH變頻器其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業(yè)的各個領域得到廣泛應用。德國力士樂REXROTH變頻器但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出zui大轉矩減小。德國力士樂REXROTH變頻器另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩能力和靜態(tài)調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。
德國力士樂REXROTH變頻器第二代
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式：
德國力士樂REXROTH變頻器它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。德國力士樂REXROTH變頻器經實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但德國力士樂REXROTH變頻器控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉矩的調節(jié)，所以系統性能沒有得到*。
德國力士樂REXROTH變頻器第三代
矢量控制(VC)方式：
德國力士樂REXROTH變頻器矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，德國力士樂REXROTH變頻器等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。德國力士樂REXROTH變頻器其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經坐標變換，實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。德國力士樂REXROTH變頻器然而在實際應用中，由于轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。
德國力士樂REXROTH變頻器第四代
直接轉矩控制(DTC)方式：
1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。德國力士樂REXROTH變頻器該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 德國力士樂REXROTH變頻器直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。德國力士樂REXROTH變頻器它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。
矩陣式交—交控制方式：
VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。德國力士樂REXROTH變頻器其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。德國力士樂REXROTH變頻器由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。德國力士樂REXROTH變頻器它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統的功率密度大。該技術雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。德國力士樂REXROTH變頻器的具體方法是：
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式；
2、自動識別(ID)依靠的電機數學模型，對電機參數自動識別；
3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制；
4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號，對逆變器開關狀態(tài)進行控制。
德國力士樂REXROTH變頻器矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%)；同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉矩。
VVC的控制原理：
VVC的控制原理是將矢量調制的原理應用于固定電壓源PWM逆變器。德國力士樂REXROTH變頻器這一控制建立在一個改善了的電機模型上，該電機模型較好的對負載和轉差進行了補償。
因為德國力士樂REXROTH變頻器有功和無功電流成分對于控制系統來說都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內的動態(tài)性能，而在標準的PWM U/F驅動中0-10HZ范圍一般都存在著問題。
利用SFAVM或60°AVM原理來計算逆變器的開關模式，可使氣隙轉矩的脈動很?。ㄅc使用同步PWM的德國力士樂REXROTH變頻器相比）。
德國力士樂REXROTH變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數、過流/過壓/過載保護等功能。
PWM和PAM的不同點
PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調制)縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調節(jié)輸出量和波形的一種調制方式。德國力士樂REXROTH變頻器PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅值調制) 縮寫，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調節(jié)輸出量值和波形的一種調制方式。
3、電壓型與電流型有什么不同？
德國力士樂REXROTH變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的德國力士樂REXROTH變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的德國力士樂REXROTH變頻器，其直流回路濾波是電感。
4、為什么德國力士樂REXROTH變頻器的電壓與頻率成比例的改變？
任何電動機的電磁轉矩都是電流和磁通相互作用的結果，電流是不允許超過額定值的，否則將引起電動機的發(fā)熱。因此，如果磁通減小，電磁轉矩也必減小，導致帶載能力降低。
由公式E=4.44*K*F*N*Φ 可以看出，在變頻調速時，電動機的磁路隨著運行頻率fX是在相當大的范圍內變化，它極容易使電動機的磁路嚴重飽和，導致勵磁電流的波形嚴重畸變，產生峰值很高的尖峰電流。
因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時控制德國力士樂REXROTH變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現象的產生。這種控制方式多用于風機、泵類節(jié)能型德國力士樂REXROTH變頻器。
5、電動機使用工頻電源驅動時，電壓下降則電流增加；對于德國力士樂REXROTH變頻器驅動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？
頻率下降（低速）時，如果輸出相同的功率,則電流增加，但在轉矩一定的條件下,電流幾乎不變。
6、采用德國力士樂REXROTH變頻器運轉時，電機的起動電流、起動轉矩怎樣？
采用德國力士樂REXROTH變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下(根據機種不同，為125%~200%)。用工頻電源直接起動時，起動電流為額定電流6~7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用德國力士樂REXROTH變頻器傳動可以平滑地起動(起動時間變長)。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉矩為70%~120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的德國力士樂REXROTH變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。
7、V/f模式是什么意思？
頻率下降時電壓V也成比例下降，這個問題已在回答4說明。V與f的比例關系是考慮了電機特性而預先決定的，通常在控制器的存儲裝置（ROM）中存有幾種特性，可以用開關或標度盤進行選擇。
8、按比例地改V和f時，電機的轉矩如何變化？
頻率下降時*成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而直流電阻不變，將造成在低速下產生地轉矩有減小的傾向。因此，在低頻時給定V/f,要使輸出電壓提高一些，以便獲得一定地起動轉矩,這種補償稱增強起動?？梢圆捎酶鞣N方法實現，有自動進行的方法、選擇V/f模式或調整電位器等方法。
9、在說明書上寫著變速范圍60~6Hz，即10：1，那么在6Hz以下就沒有輸出功率嗎？
在6Hz以下仍可輸出功率，但根據電機溫升和起動轉矩的大小等條件，zui低使用頻率取6Hz左右，此時電動機可輸出額定轉矩而不會引起嚴重的發(fā)熱問題。德國力士樂REXROTH變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據機種為0.5~3Hz。。
10、對于一般電機的組合是在60Hz以上也要求轉矩一定，是否可以？
通常情況下時不可以的。在60Hz以上（也有50Hz以上的模式）電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉矩時
11、所謂開環(huán)是什么意思？
給所使用的電機裝置設速度檢出器（PG），將實際轉速反饋給控制裝置進行控制的，稱為“閉環(huán) ”，不用PG運轉的就叫作“開環(huán)”。通用德國力士樂REXROTH變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋.無速度傳感器閉環(huán)控制方式是根據建立的數學模型根據磁通推算電機的實際速度，相當于用一個虛擬的速度傳感器形成閉環(huán)控制。
12、實際轉速對于給定速度有偏差時如何辦？
開環(huán)時，德國力士樂REXROTH變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機的轉速在額定轉差率的范圍內（1%~5%）變動。對于要求調速精度比較高，即使負載變動也要求在近于給定速度下運轉的場合，可采用具有PG反饋功能的德國力士樂REXROTH變頻器（選用件）。
13、如果用帶有PG的電機，進行反饋后速度精度能提高嗎？
具有PG反饋功能的德國力士樂REXROTH變頻器，精度有提高。但速度精度的值取決于PG本身的精度和德國力士樂REXROTH變頻器輸出頻率的分辨率。
14、失速防止功能是什么意思？
如果給定的加速時間過短，德國力士樂REXROTH變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉速（電角頻率）的變化，德國力士樂REXROTH變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉停止，這就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉，就要檢出電流的大小進行頻率控制。當加速電流過大時適當放慢加速速率。減速時也是如此。兩者結合起來就是失速功能。
15、有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同給定的機種，這有什么意義？
加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合，或者對于小型機床需要嚴格給定生產節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對于風機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共同給定。
16、什么是再生制動？
電動機在運轉中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。
17、是否能得到更大的制動力？
從電機再生出來的能量貯積在德國力士樂REXROTH變頻器的濾波電容器中，由于電容器的容量和耐壓的關系，通用德國力士樂REXROTH變頻器的再生制動力約為額定轉矩的10%~20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%~100%。
18、請說明德國力士樂REXROTH變頻器的保護功能?
保護功能可分為以下兩類：
（1）檢知異常狀態(tài)后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。
（2）檢知異常后封鎖電力半導體器件PWM控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護等。
19、為什么用離合器連接負載時，德國力士樂REXROTH變頻器的保護功能就動作？
用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態(tài)向轉差率大的區(qū)域急劇變化，流過的大電流導致德國力士樂REXROTH變頻器過電流跳閘，不能運轉。
20、在同一工廠內大型電機一起動，運轉中德國力士樂REXROTH變頻器就停止，這是為什么？
電機起動時將流過和容量相對應的起動電流，電機定子側的變壓器產生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上的德國力士樂REXROTH變頻器將做出欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（IPE）動作，造成停止運轉。 21、什么是變頻分辨率？有什么意義？
對于數字控制的德國力士樂REXROTH變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也是有級給定。這個級差的zui小單位就稱為變頻分辨率。 變頻分辨率通常取值為0.015~0.5Hz.例如，分辨率為0.5Hz，那么23Hz的上面可變?yōu)?3.5、24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為0.015Hz左右，對于4級電機1個級差為1r/min 以下，也可充分適應。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。
22、裝設德國力士樂REXROTH變頻器時安裝方向是否有限制。
德國力士樂REXROTH變頻器內部和背面的結構考慮了冷卻效果的，上下的關系對通風也是重要的，因此，對于單元型在盤內、掛在墻上的都取縱向位，盡可能垂直安裝。
23、不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的德國力士樂REXROTH變頻器時是否可以？
在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（6~7倍額定電流），由于德國力士樂REXROTH變頻器切斷過電流，電機不能起動。
24、電機超過60Hz運轉時應注意什么問題？
超過60Hz運轉時應注意以下事項：
（1）機械和裝置在該速下運轉要充分可能（機械強度、噪聲、振動等）。
（2）電機進入恒功率輸出范圍，其輸出轉矩要能夠維持工作（風機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉速少許升高時也要注意）。
（3）產生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。
（4）對于中容量以上的電機特別是2極電機，在60Hz以上運轉時要與廠家仔細商討。
根據減速機的結構和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪的結構上通常可考慮70~80Hz為zui大極限，采用油潤滑時，在低速下連續(xù)運轉關系到齒輪的損壞等。
26、德國力士樂REXROTH變頻器能用來驅動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？
基本上不能用。對于調速器開關起動式的單相電機，在工作點以下的調速范圍時將燒毀輔助繞組；對于電容起動或電容運轉方式的，將誘發(fā)電容器爆炸。德國力士樂REXROTH變頻器的電源通常為3相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉的機種。
27、德國力士樂REXROTH變頻器本身消耗的功率有多少？
它與德國力士樂REXROTH變頻器的機種、運行狀態(tài)、使用頻率等有關，但要回答很困難。不過在60Hz以下的德國力士樂REXROTH變頻器效率大約為94%~96%，據此可推算損耗，但內藏再生制動式（FR-K）德國力士樂REXROTH變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去，功率消耗將變大，對于操作盤設計等必須注意。
28、為什么不能在6~60Hz全區(qū)域連續(xù)運轉使用？
一般電機利用裝在軸上的外扇或轉子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉相同的發(fā)熱，必須降低在低速下的負載轉矩，或采用容量大的德國力士樂REXROTH變頻器與電機組合，或采用電機。 29、使用帶制動器的電機時應注意什么？
制動器勵磁回路電源應取自德國力士樂REXROTH變頻器的輸入側。如果德國力士樂REXROTH變頻器正在輸出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在德國力士樂REXROTH變頻器停止輸出后再使制動器動作。
30、想用德國力士樂REXROTH變頻器傳動帶有改善功率因數用電容器的電機，電機卻不動，請說明原因。
德國力士樂REXROTH變頻器的電流流入改善功率因數用的電容器，由于其充電電流造成德國力士樂REXROTH變頻器過電流(OCT),所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后運轉，至于改善功率因數，在德國力士樂REXROTH變頻器的輸入側接入AC電抗器是有效的。
31、德國力士樂REXROTH變頻器的壽命有多久？
德國力士樂REXROTH變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風扇那樣的消耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有10年以上的壽命。
32、德國力士樂REXROTH變頻器內藏有冷卻風扇，風的方向如何？風扇若是壞了會怎樣？
對于小容量也有無冷卻風扇的機種。有風扇的機種，風的方向是從下向上，所以裝設德國力士樂REXROTH變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，德國力士樂REXROTH變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風扇發(fā)生故障時，由電扇停止檢測或冷卻風扇上的過熱檢測進行保護
33、濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？
作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。
34、裝設德國力士樂REXROTH變頻器時安裝方向是否有限制。
應基本收藏在盤內，問題是采用全封閉結構的盤外形尺寸大，占用空間大，成本比較高。其措施有：
（1）盤的設計要針對實際裝置所需要的散熱；
（2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；
35、德國力士樂REXROTH變頻器直流電抗器的作用是什么？
減小輸入電流的高次諧波干擾，提高輸入電源的功率因數。
36、德國力士樂REXROTH變頻器附件正弦濾波器有什么作用？
正弦濾波器允許德國力士樂REXROTH變頻器使用較長的電機電纜運行，也適用于在德國力士樂REXROTH變頻器與電機之間有中間變壓器的回路。
37、德國力士樂REXROTH變頻器的給定電位器的電阻值多大？
德國力士樂REXROTH變頻器的給定電位器的阻值一般為1KΩ至10KΩ。
38、為什么德國力士樂REXROTH變頻器不能用作變頻電源？
變頻電源的整個電路由交流一直流一交流一濾波等部分構成，因此它輸出的電壓和電流波形均為純正的正弦波,非常接近理想的交流供電電源。可以輸出世界任何國家的電網電壓和頻率。而德國力士樂REXROTH變頻器是由交流一直流一交流（調制波）等電路構成的,德國力士樂REXROTH變頻器標準叫法應為變頻調速器。其輸出電壓的波形為脈沖方波,且諧波成分多,電壓和頻率同時按比例變化,不可分別調整,不符合交流電源的要求。原則上不能做供電電源的使用,一般僅用于三相異步電機的調速。
39、德國力士樂REXROTH變頻器有哪些干擾方式及一般如何處理？
傳播方式：
（1）輻射干擾；
（2）傳導干擾
抗干擾措施：對于通過輻射方式傳播的干擾信號，主要通過布線以及對放射源和對被干擾的線路進行屏蔽的方式來削弱。對于通過線路傳播的干擾信號，主要通過在德國力士樂REXROTH變頻器輸入輸出側加裝濾波器，電抗器或磁環(huán)等方式來處理。具體方法及注意事項如下：
（1）信號線與動力線要垂直交叉或分槽布線。
（2）不要采用不同金屬的導線相互連接。
（3）屏蔽管（層）應可靠接地，并保證整個長度上連續(xù)可靠接地。
（4）信號電路中要使用雙絞線屏蔽電纜。
（5）屏蔽層接地點盡量遠離德國力士樂REXROTH變頻器，并與德國力士樂REXROTH變頻器接地點分開。
（6）磁環(huán)可以在德國力士樂REXROTH變頻器輸入電源線和輸出線上使用，具體方法為：輸入線一起朝同一方向繞4圈，而輸出線朝同一方向繞3圈即可。繞線時需注意，盡量將磁環(huán)靠近德國力士樂REXROTH變頻器。
（7）一般對被干擾設備儀器，均可采取屏蔽及其它抗干擾措施。
40、想提高原有輸送帶的速度，以80Hz運轉，德國力士樂REXROTH變頻器的容量該怎樣選擇？
輸送帶消耗的功率與轉速成正比，因此若想以80HZ運行，德國力士樂REXROTH變頻器和電機的功率都要按照比例增加為80HZ/50HZ,即提高60%容量。
41、采用PWM和VVC+的區(qū)別是什么？
在VVC中，控制電路用一個數學模型來計算電機負載變化時的*的電機勵磁，并對負載加以補償。此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導體器件（IGBTS）的*開關時間。
決定開關時間要遵循以下原則：
1.數值上zui大的一相在1/6個周期（60°）內保持它的正電位或負電位不變。
2.其它兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦并達到所需的幅值。
與正弦控制PWM不同，VVC是依據所需輸出電壓的數字量來工作的。這能保證德國力士樂REXROTH變頻器的輸出達到電壓的額定值，電機電流為正弦波，電機的運行與電機直接接電時一樣。
由于在德國力士樂REXROTH變頻器計算*的輸出電壓時考慮了電機的常數（定子電阻和電感），所以可得到*的電機勵磁。
因為德國力士樂REXROTH變頻器連續(xù)地檢測負載電流，德國力士樂REXROTH變頻器就能調節(jié)輸出電壓與負載相匹配，所以電機電壓可適應電機的類型，跟隨負載的變化。 |
