系统组态：U/f控制模式的应用

高性能变频器应用对于动态性能要求不高的场合，如泵、风机、简单的移动设备的单机传动和成组传动的频率控制时，采用U/f控制模式即可。U/f控制模式就是在保持变频器输出电压和输出频率比值恒定的基础上对电动机进行变频调速的。该种控制模式的特点是变频器的运行受其驱动的电动机的参数变化影响小，在变频器容量允许的范围内，可用一台变频器驱动多台电动机。西门子6SE70系列变频器的U/f控制模式系统是由设定值通道、电流控制器、U/f特性单元和功率单元（主电路）四部分组成。组态成U/f控制模式的系统如图5-16所示。各单元应针对不同的实际系统要求进行功能设定。图中各功能码说明请参阅西门子6SE70系列变频器的使用手册。

图5-16 开环U/f控制模式变频器结构图

1.设定值通道 设定值通道主要设置变频器的频率给定、频率的正负限幅、变频器的起动时间和变频器的停止时间。变频器的频率给定可由主给定给出，也可由附加给定1或附加给定2给出。变频器频率主给定通过功能码P443设置，附加给定1通过功能码P433设置，附加给定2通过功能码P438设置。为了减小变频器起动或停止时对电网的冲击和对电动机的冲击，在设定值通道上加入给定积分器和频率正负限幅，从而使变频器能实现软起动和软停止。给定积分器的加速时间通过功能码P462设置，减速时间通过功能码P464设置，频率的正限幅通过功能码P452设置，频率的负限幅通过功能码P453设置。

2.电流控制器 电流控制器主要调节变频器系统的动态电流，为了防止变频器的过电流，增加了最大电流限幅。最大电流限幅值通过功能码P128设置，一般情况下，按变频器额定电流的百分数设置，变频器过电流保护遵循反时限原则。电流控制器的比例增益通过功能码P331设置，积分增益通过功能码P332设置。另外，在U/f控制模式下，为了改善变频器的转矩特性，增加了转差补偿功能，转差补偿器的比例增益通过功能码P336设置。(www.xing528.com)

3.U/f特性单元 U/f特性单元是本控制系统的核心，对其参数的设置实际上就是设定U/f曲线。在U/f曲线上，需设定的参数有电动机额定电压、电动机额定频率、频率限幅、电压提升、转矩提升结束频率、U/f曲线类型。通过功能码P101设置电动机额定电压是定义变频器驱动电动机在额定电压值以下进行变频调速。通过功能码P107设置电动机额定频率是定义变频器驱动电动机在额定频率以下是恒转矩调速，在额定频率以上是恒功率调速。通过功能码P293设置频率限幅值，以防止变频器运行时电动机超速。通过功能码P325设置电压提升是为了在低频时补偿电动机转矩。通过功能码P326设置转矩提升结束频率。通过功能码P330设置U/f曲线类型，即曲线弯曲度。

4.功率单元（主电路） 变频器功率单元中的一些参数已在变频器出厂时设定完毕，如需修改，请参阅表5-7。另外还可通过功能码P287设置直流电压采样时的滤波时间常数。

系统工作过程：首先频率给定信号通过主给定P443和附加给定1 P433进行设置，它们的设定源主要有编程单元（PMU、OP1S或计算机）、模拟输入端子和串行口USS。然后经过给定积分器与动态电流限制信号作用后，再经过转差补偿，形成电动机转速的给定信号。为了遵循U/f=const的控制模式，将该信号分成两路：一路去频率控制环节，用于控制系统频率；另一路去电压控制环节，用于控制系统输出电压，并通过U/f特性单元，保证电压和频率的协调控制。在本系统中，由于转速控制是开环的，不能让主给定P443或附加给定P433直接加到控制系统上，否则将产生很大的冲击电流而使变频器跳闸，故在给定源之后设置了给定积分器，通过P462、P464设定系统的加速时间和减速时间，以使电动机转速能平缓地增加和减小。电流控制器主要是限制动态电流的作用，可通过P128设定变频器允许的最大电流，这样当变频器因负载扰动而超过P128设置的最大电流时，电流控制器输出变正，使频率给定和电压给定大幅上升，变频器立即跳闸，进行自身保护，从而既保护了变频器，又保护了电动机。对于具有U/f=const控制模式的变频器，由于电动机定子压降的影响，在低频时存在电动机转矩不足的缺点，为了弥补这种不足，本系统采取了三种措施：一是通过功能码P325在U/f特性曲线中进行电压提升；二是通过P330功能码改变U/f曲线类型；三是通过功能码P336进行转差补偿。