（已结贴）变频擂台第110期——V/F控制之电压提升功能 点击：1770 | 回复：8
本期擂台——V/F控制之电压提升功能
电压提升功能的出现背景 ：
根据V/F特性曲线进行的控制，在输出频率为0HZ时，输出电压也是0V。可是电机在0V时可能无法产生转矩。
电压提升功能的使用有多种原因：
比如在零速时进行异步电机的励磁；
比如在零速时产生转矩，用于保持负载；
比如产生启动转矩、加速转矩、制动转矩；
比如对绕组和电源电缆中的欧姆损耗进行补偿；
电压提升功能的实现：
启动时升压
加速时升压
持续升压
鉴于电压提升功能的重要性，请各擂友结合自身最熟悉的变频器品牌，逐一讲述原理、调试步骤、参数设置，最好还能绘出电压提升前后的V/F曲线比较图，列出提升电压的计算公式以及描述电压提升过高会导致什么样的结果
本期擂台的最晚结贴时间为：2013年9月30日。
奖项设置：一等10MP 1名 二等5MP 2名 鼓励奖若干 各50积分
MP介绍：gongkongMP即工控币，是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位，类似于大家熟悉的QB，1个MP=1元人民币。
V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，电机不能得到足够的转矩。
为了补偿这个不足，变频器中都具有一个“转矩提升”功能，通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。
转矩提升功能提高了变频器的输出电压。但电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机的定子电流包括两个部分，一个是产生转矩的电流（类似直流电机的电枢电流），一个是产生磁场的电流（类似直流电机的励磁分量）。 两个电流是耦合的，提高电机电压无法单独精确做到，励磁电流很定的下，对产生转矩的电流精确控制。提高电压，两者都提高，如果励磁电流过高，会造成电机发热，如果电压提升过高，电机会烧毁。
在高起动转矩负载的场合，与恒转矩负载的场合相比，电机定子绕组电压降的补偿设定要大，但如果电压补偿太大，轻载时（定子绕组的电压降少时），电机过励磁（电机铁芯饱和），会造成电机过热或变频器过负载。因此，设定电压补偿时要根据转矩特性、电机和变频器容量等进行设定。
通过计算转矩进行V/f补偿的方式
该方式是根据变频器的输出电压、电流和频率近似计算负载转矩，并根据该负载转矩调整电压补偿的方式。
不管是在加速还是在恒速运行中，均对V/f进行自动调整。
像这样低速或加速时，根据运行中负载转速战速决的增大等进行电压补偿的方式，叫做转矩补偿。
转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围V/f
增大的方法。设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。
对于变转矩负载（风机、泵类负载），如转矩提升参数设置不当，会出现低速时的输出电压过高，电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。
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。
所谓V/F控制之电压提升功能，也就是变频器中的转矩提升功能，补偿低频时的输出电压。变频器在应用场合带负载启动时，如果按照V/F控制，以50Hz额定，380V电压为例：0Hz输出0v,在5Hz时，应该输出38V，往往实际应用中，启动不了，这时就要在起点加一个电压补偿，提高低频时的输出电压，增大转矩，才能带动电机转起来。如果电压提升过大，也是不行的，会出现过流故障：
具体分析是——
如果在低频轻载时，转矩提升功能预置得很大的话，励磁电流将发生畸变，出现很大的尖峰电流，足以使变频器因过电流而跳闸。那么，如果转矩提升功能预置得偏大，磁路的饱和程度并不严重，励磁电流的峰值不足以超过变频器的额定电流，但超过了电动机的额定电流，电动机也会‘过载’。”
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