3　接点信号给定

　　接点信号给定就是通过变频器的多功能输入端子的up和down接点来改变变频器的设定频率值。该接点可以外接按钮或其他类似于按钮的开关信号（如plc或dcs的继电器输出模块、常规中间继电器）。具体接线如图2所示。

4　模拟量给定

4.1　基本概念

　　模拟量给定方式即通过变频器的模拟量端子从外部输入模拟量信号（电流或电压）进行给定，并通过调节模拟量的大小来改变变频器的输出频率。

　　模拟量给定中通常采用电流或电压信号，常见于电位器、仪表、plc和dcs等控制回路。电流信号一般指0～20ma或4～20ma。电压信号一般指0～10v、2～10v、0～±10v、0～5v、1～5v、0～±5v等。

　　电流信号在传输过程中，不受线路电压降、接触电阻及其压降、杂散的热电效应以及感应噪声等影响，抗干扰能力较电压信号强。但由于电流信号电路比较复杂，故在距离不远的情况下，仍以选用电压给定为模拟量信号居多。

　　变频器通常都会有2个及以上的模拟量端子（或扩展模拟量端子），有些端子可以同时输入电压和电流信号（但必须通过跳线或短路块进行区分），因此对变频器已经选择好模拟量给定方式后，还必须按照以下步骤进行参数设置:
（1）选择模拟量给定的输入通道;
（2）选择模拟量给定的电压或者电流方式及其调节范围，同时设置电压/电流跳线，注意必须在断电时进行操作;
（3）选择模拟量端子多个通道之间的组合方式（叠加或者切换）;
（4）选择模拟量端子通道的滤波参数、增益参数、线性调整参数。

4.2　频率给定曲线

　　所谓频率给定曲线，就是指在模拟量给定方式下，变频器的给定信号p与对应的变频器输出频率f（x）之间的关系曲线f（x）=f（p）。这里的给定信号p，既可以是电压信号，也可以是电流信号，其取值范围在10v或20ma之内。

　　一般的电动机调速都是线性关系，因此频率给定曲线可以简单地通过定义首尾两点的坐标（模拟量，频率）即可确定该曲线。如图4（a）所示，定义首坐标为（pmin，fmin）和尾坐标（pmax，fmax），可以得到设定频率与模拟量给定值之间的正比关系。如果在某些变频器运行工况需要频率与模拟量给定成反比关系的话，也可以定义首坐标为（pmin，fmax）和尾坐标（pmax，fmin），如图4（b）所示。

4.4　模拟量给定的正反转控制

　　一般情况下，变频器的正反转功能都可以通过正转命令端子或反转命令端子来实现。在模拟量给定方式下，还可以通过模拟量的正负值来控制电动机的正反转，即正信号（0～＋10v）时电动机正转、负信号（－10v～0）时电动机反转。如图5所示，10v对应的频率值为fmax，－10v对应的频率值为－fmax。

5　转矩控制方式

5.1　基本概念

　　采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相媲美，而且可以控制异步电动机产生的转矩。

5.2　转矩控制功能结构

图11　转矩限制功能图

　　再生制动状态运行时，应根据需要的制动转矩适当调整再生制动限定值f2，在要求大制动转矩的场合，应外接制动电阻或制动单元，否则可能会产生过压故障。

　　对于转矩限制值，一般可以通过两种方式进行设定。一种是通过参数设定，变频器都提供了相应的参数，如安川vs g7的l7－01到l7－04可以分别设定四个象限的转矩限定值。另外一种就是通过模拟量输入设定，用输入量的0～10v或4～20ma信号对应0－200％的转矩限值。

6　dtc方式

6.1　基本概念

　　直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式，从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。

　　直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（band—band控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生pwm脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是取决于转矩的实际状况，它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，即不需要模仿直流电动机的控制，由于它省掉了矢量变换方式的坐标变换与计算和为解耦而简化异步电动机数学模型，没有通常的pwm脉宽调制信号发生器，所以它的控制结构简单、控制信号处理的物理概念明确、系统的转矩响应迅速且无超调，是一种具有高静、动态性能的交流调速控制方式。

　　与矢量控制方式比较，直接转矩控制磁场定向所用的是定子磁链，它采用离散的电压状态和六边形磁链轨迹或近似圆形磁链轨迹的概念。只要知道定子电阻就可以把它观测出来。而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此直接转矩控制大大减少了矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题。直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。与矢量控制方法不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量，对转矩的直接控制或直接控制转矩，既直接又简化。

　　直接转矩控制对交流传动来说是一个优秀的电动机控制方法，它可以对所有交流电动机的核心变量进行直接控制。它开发出交流传动前所未有的能力并给所有的应用提供了益处。在dtc中，定子磁通和转矩被作为主要的控制变量。高速数字信号处理器与先进的电动机软件模型相结合使电动机的状态每秒钟被更新40,000次。由于电动机状态以及实际值和给定值的比较值被不断地更新，逆变器的每一次开关状态都是单独确定的。这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化做出快速响应。在dtc中不需要对电压，频率分别控制的pwm调制器。

6.2　dtc直接转矩控制的速度控制性能

 　abb的acs800能够对速度进行精确的控制，根据不同的速度精度可以选择无脉冲编码器和有脉冲编码器两种，下表1给出了在使用dtc直接转矩控制时的典型速度性能指标。

　　其中动态速度误差依赖于速度控制器的参数整定，图12为动态速度响应曲线。

图12　dtc直接转矩控制时的速度响应曲线
tn:电动机额定转矩 nn:电动机额定速度 
nact:实际速度 nref:设定速度

　　在参数组23中可以对速度控制器进行pid变量设定，速度控制器的原理见图13a，该控制器包含了比例、微分、积分和微分加速度补偿，其经过pid作用后的输出作为转矩控制器的给定信号。

　　速度控制器的参数内容包括以下几方面:
（1） 增益参数:定义速度控制器的比例增益，如增益过大可能引起速度波动。
（2） 积分时间参数:定义速度控制器的积分时间，即在偏差阶跃信号下，控制器输出信号的变化率。积分时间越短，连续偏差值的校正就越快，但是如果太短就会造成控制不稳定。
（3） 微分时间参数:定义速度控制器的微分时间，即在偏差值发生改变的情况下增加控制器的输出。微分时间越长，在偏差改变的过程中，控制器的输出速度就越快。微分作用使控制对扰动的敏感度增加。
（4） 加速补偿的微分时间:在加速过程中为了补偿惯性，将给定变化量的微分加到速度控制器的输出中。
（5） 滑差增益:定义了电动机滑差补偿控制的滑差增益，100％表示完全滑差补偿、0％表示零滑差补偿。

　　速度控制器的参数值能在电动机辨识（与矢量控制的电动机辨识相同）整定期间进行自动调节，当然也可以手动整定控制器的相关参数，或是让变频器单独执行一次速度控制器自动整定运行。要注意的是，最终速度控制器的控制效果取决于各个参数的综合作用，因此电动机带载运行进行自整定才是最合适的，同时可以在电动机额定转速的三分之一作用进行恒速度运行。

6.3　dtc直接转矩控制的转矩控制性能

　　直接转矩控制技术对于转矩的控制非常出色，即使不使用任何来自电动机轴上的速度反馈，变频器也能进行精确的转矩控制。当然，由于在无脉冲编码器情况下的直接转矩控制，在零频附近运行时，线性误差和可重复性误差可能会较大，对于需用在此频段内的负载，建议采用有脉冲编码器的直接转矩控制。表2显示了在abb变频器acs800使用直接转矩控制时的典型转矩控制性能指标。

3　无速度传感器矢量控制方式

3.1　基本概念

　　在高性能的异步电动机矢量控制系统中，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，采用旋转编码器等速度传感器来进行转速检测，并反馈转速信号。但是，由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷:系统的成本大大增加;精度越高的编码器价格也越贵;编码器在电动机轴上的安装存在同心度的问题，安装不当将影响测速的精度;安装在电动机轴上的体积增大，而且给电动机的维护带来一定困难，同时破坏了异步电动机的简单坚固的特点;在恶劣的环境下，编码器工作的精度易受环境的影响。而无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本;另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电动机与控制器的连线。因此，无速度传感器的矢量控制方式在工程应用中变得非常必要。

    无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹敌，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，因此需要在使用时准确地输入异步电动机的参数，并对拖动的电动机进行调谐整定，否则难以达到理想的控制效果。

　　无速度传感器矢量控制方式的基本技术指标定义如下:速度控制精度±0.5％，速度控制范围1:100，转矩控制响应<200ms，启动转矩>150％/0.5hz。其中启动转矩指标，根据不同品牌的变频器其性能有所高低变动，大致在150％～250％之间。如图6所示为安川g7的无速度传感器矢量控制方式下的启动转矩特性，在0.3hz极低速下能达到150%以上的转矩。

图7　异步电动机稳态等效电路

　　从图7所示的异步电动机的t型等效电路表示中可以看出，电动机除了常规的参数如电动机极数、额定功率、额定电流外，还有r1（定子电阻）、x11（定子漏感抗）、r2（转子电阻）、x21（转子漏感抗）、xm（互感抗）和i0（空载电流）。

　　从上面已经知道，参数辨识分电动机静止辨识和旋转辨识两种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算定子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电动机的互感抗和空载电流。

3.3　速度调节器asr

图8　速度调节器简化框图

　　速度调节器asr的结构如图8所示，图8中kp为比例增益，ki为积分时间。积分时间设为0时，则无积分作用，速度环为单纯的比例调节器。由于是无速度传感器矢量控制方式，速度环的实际速度来源于变频器内部的实际计算值。

　　速度调节器asr的整定参数包括比例增益p和积分时间i，其数值大小将直接影响矢量控制的效果，其目标就是要取得动态性能良好的阶跃响应，如图9a所示。具体调节的影响情况如下:
    （1）增加比例增益p，可加快系统的动态响应，但p值过大，系统容易振荡;
    （2）减小积分时间i值，可加快系统的动态响应，但i值过小，系统超调就会增大，且容易产生振荡;
    （3）通常先调整比例增益p值，保证系统不振荡的前提下尽量增大p值，然后调节积分时间i值使系统既有快速的响应特性又超调不大。

a）参数整定情况之一 b）参数整定情况之二 c）参数整定情况之三 
图9　速度调节器asr的阶跃响应与pi参数的关系

　　图9b是比例增益p值与速度调节器asr的阶跃响应关系，图9c是积分时间i值与速度调节器asr的阶跃响应关系。

　　一般的矢量变频器为了适应电动机低速和高速带载运行都有快速响应的情况，都设有两套pi参数值（即低速pi值和高速pi值），同时设有切换频率。为了保证两套pi值的正常过渡，一些变频器还另外设置了两个切换频率，即切换频率1和切换频率2，如图10。其控制原理是:低于切换频率1的频率动态响应pi值取a点的数值，高于切换频率2的频率动态响应pi值取b点的数值，位于切换频率1和切换频率2的频率动态响应pi值取两套pi参数的加权平均值。

　　如果pi参数设置不当，系统在快速启动到高速后，可能产生减速过电压故障（如果没有外接制动电阻或制动单元），这是由于在速度超调后的下降过程中系统再生制动状态能量回馈所致，因此合适的pi值对于系统的稳定性至关重要。

3.4　转差补偿增益和静差率

　　静差就是从一个稳定的转速过渡到另一个稳定的转速之间的差值，静差率是指电动机空载与满载的速度差，这两个参数对于电动机的控制特性都是要求比较高的。

　　由于无速度传感器的矢量控制方式对于转速的测量是间接的，一般都是通过容易测量的定子电压和电流信号间接求得转速。目前常用的方法有:
    （1）利用电动机模型推导出转速方程式，从而计算转速;
    （2）利用电动机模型计算转差频率，进行补偿;
    （3）根据模型参考自适应控制理论，选择合适的参考模型和可调整模型，同时辨识转速和转子磁链;
    （4）利用其它辨识或估计方法求得转速;
    （5）利用电动机的齿谐波电势计算转速;等等。但是，无论哪一种方法，对于电动机实际运行的速度计算或辨识精度都非常有限，为了精确调整静差，确保电动机的静差率低于0.01%，就需要对转差补偿增益进行设置。

　　所谓转差补偿增益，就是用于计算转差频率，设定值100％表示额定的转矩电流对应额定的转差频率，因此设置合理的转差补偿增益系统可以精确调整速度控制的静差。其参数的设置原则是:当电动机重载时速度偏低，就应该加大该系数，反之就减小该参数。
4　有速度传感器矢量控制方式

4．1　基本概念

　　有速度传感器的矢量控制方式，主要用于高精度的速度控制、转矩控制、简单伺服控制等对控制性能要求严格的使用场合。在该方式下采用的速度传感器一般是旋转编码器，并安装在被控电动机的轴端，而不是象闭环v/f控制安装编码器或接近开关那样随意。在很多时候，为了描述上的方便，也把有速度传感器的矢量控制方式称为闭环矢量控制或有pg反馈矢量控制，本文为了不与运行方式中的pid闭环控制相混淆，以及与无速度传感器矢量控制相对应，基本采用“有速度传感器矢量控制方式”这种称呼。

　　有速度传感器矢量控制方式的变频调速是一种理想的控制方式，它有许多优点:
（1）可以从零转速起进行速度控制，即使低速亦能运行，因此调速范围很宽广，可达1000:1;
（2）可以对转矩实行精确控制;
（3）系统的动态响应速度甚快;
（4）电动机的加速度特性很好等优点。

4．2　编码器pg接线与参数

　　矢量变频器与编码器pg之间的连接方式，必须与编码器pg的型号相对应。一般而言，编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种，其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口，因此选择合适的pg卡型号或者设置合理的跳线至关重要。前者的典型代表是安川vs g7变频器，后者的典型代表为艾默生td3000变频器。

　　以安川vs g7变频器为例，其用于带速度传感器矢量控制方式安装的pg卡类型主要有两种:

（1） pg－b2卡，含a/b相脉冲输入，对应补码输出，如图1所示。
 

图5　推挽输出编码器接线图

4．3　带速度传感器矢量控制与闭环v/f控制的区别

　　带速度传感器矢量控制与闭环v/f控制在安装编码器pg上有共同点，而且都有类似的pid环以及相应的参数设置，好像给人一种雷同的感觉。但两者存在着很大的区别，主要一点在于前者是矢量控制，而后者属于传统的v/f控制。

没人觉得好么，花了好久发的图文并茂啊。

好就顶一下啊。

28日转载了这篇文章到我的QQ空间，空间提名为“变频器的频率给定方式（一字千金）”，今晚我用实例证明了这篇帖子“一字千金”！这两天我反复琢磨这篇文章，在理解了这篇文章所讲述的方法之后，今晚有机会给客户修理一个比较凌乱的控制系统，更换了一台变频器，成功了！这是我接的第一台变频器，一个半小时赚了1000元·····非常感谢楼主“墨之殇”！我是作者的门徒！谢谢！

恩，不错，mark 一下，细读学习！