转差频率控制变频器（闭环控制）控制原理

    转差频率控制需要检出电动机的转速，构成速度闭环，速度调节器的输出为转差频率，然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定输出频率。由于通过控制转差频率来控制转矩和电流，与U/f控制相比其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。因为是反馈闭环控制，速度的静态误差小，适用于自动控制系统。由于在转差频率控制中需要速度检出器，通常用于单机运转，即一台变频器控制一台电动机。

    如在电动机工作原理中所述，当保持电动机的气隙磁通（Φm）一定，则电动机的转矩T及电流由转差频率△n决定。因此，如果控制电动机的转差频率，就可以控制异步电动机产生的转矩T。

    电源交流电压在电动机定子上产生的旋转磁场的同步角频率ω1与电动机转子旋转角频率ω之差，称为转差角频率△ω。如果我们用转速分析，就是交流电压在电动机定子上产生的旋转磁场的同步转速n1与电动机转子旋转速度n之差，即转速差△n。转速差△n的大小，决定了电动机转矩及定子电流的大小。在电动机转子上安装测速发电机( TG)等速度检出器可以检测电动机的转速，检测出的转子转速n加上转速差△n，就是变频器输出的、电动机的磁场同步转速n1。

    转速差△n与转矩T的关系如图3-4所示。在电动机允许的过载转矩(额定转矩的150%~200%)以下，可以认为产生的转矩与转速差成正比。另外，电流要随转速差的增加而增加。所以，如果我们给出的转速差不超过允许过载时的转速差，就可以通过控制转速差来控制电动机的输出转矩。

    转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式。它在U/f控制的基础上，按照异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，使电动机具有对应的输出转速和转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器（目标量传感器），有时还加有电流反馈，对频率和电流进行双重控制，因此这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的速度稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。

    图3-4    转速差与转矩的关系

    图3-5    负载转矩调整曲线

    图3-5是变频器在转差频率控制下的实际频率改变过程：原来变频器在f1频率下运行，负载转矩为T1，转速为n1（工作点A）。当负载转矩增加到T2时，因电动机转差增加使转速下降到n2（工作点B）。为了补偿电动机转速的下降，采用了转差频率控制，让变频器的输出频率提高到f2，以求得仍旧维持实际转速n1（工作点C）。

    图3-6是转差频率控制电路框图，由图中可见，变频器设有目标给定端子和反馈量输入端子。反馈量和目标量在变频器内进行比较取得差值△X，差值通过PID电路处理得到频率控制信号XG，控制变频器的频率输出。如果反馈信号低于目标信号，△X为正值，变频器输出频率上升；如果反馈信号高于目标信号，△X为负值，变频器输出频率下降；如果反馈信号等于目标信号，△X为零，变频器恒速运行。

    图3-6    转差频率控制电路框图

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