ACS800变频器DTC技术指标优化指南

目前应用DTC技术的主要是ABB公司的ACS800等系列变频器，因此这里主要介绍ACS800变频器的参数设置。

参数99.04为电动机控制模式选择，可以选择“0”为DTC方式和“1”为SCALAR标量控制。标量控制即第1讲所叙述的U/f控制方式，为了描述上的统一，本书亦称为U/f控制方式。

在大部分ACS800的使用场合选择DTC方式，而U/f控制方式则适合于不能使用直接转矩控制的一些特殊场合，在下述情况下推荐使用U/f控制方式：

1）用在电动机数可变的和多台电动机的场合，如负载不是由两台电动机均衡负担的、电动机功率不同。

2）当电动机的额定电流小于ACS800变频器额定输出电流的1/6。

3）变频器无电动机连接，用于测试目的时。

4）变频器驱动变频器负载时，即变频器的输出侧接升压或降压变压器，而变压器后再接电动机的。

5）在电动机进行识别之后准备更换电动机的。

直接转矩控制需基于在电动机起动期间所建立的精确电动机模型。在首次起动电动机时，变频器会自动进行电动机励磁识别，期间，电动机在零速时励磁数秒钟以建立电动机模型，这种识别方法适用于大多数应用场合。在要求严格的应用场合，还要执行一次单独的识别运行。

1.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地控制，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，表4-11给出了在使用直接转矩控制时的典型速度性能指标。

表4-11 直接转矩控制速度性能指标

其中动态速度误差依赖于速度控制器的参数整定，图4-25为动态速度响应曲线。

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4-26a，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。(www.xing528.com)

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。

图4-25 DTC时的动态速度响应曲线

T_N：电动机额定转矩n_N：电动机额定速度

n_act：实际速度n_ref：设定速度

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1/3作用进行恒速度运行。

图4-26 直接转矩控制

a）直接转矩控制时的速度控制器 b）直接转矩控制时的转矩响应曲线

T_N：电动机额定转矩T_ref：设定转矩T_act：实际转矩

2.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4-12显示了ABB变频器ACS800在使用直接转矩控制时的典型转矩控制性能指标。图4-26b为直接转矩控制方式下的转矩响应曲线。

表4-12 直接转矩控制转矩性能指标

对于参数的设置，首先必须在参数99.02选择应用程序宏设定为T—CTRL转矩控制宏和参数99.04定义为直接转矩控制，然后在参数组24中可以对转矩控制进行设定，参数内容包括：

1）转矩给定的斜坡上升时间：从零增加到额定电动机转矩的时间。

2）转矩给定的斜坡下降时间：从额定电动机转矩下降到零的时间。

转矩控制宏一般应用于需要控制电动机转矩的场合，如啮合辊控制、张力控制等。其默认的接线方式是：转矩给定值由模拟量输入口以电流信号提供，0mA对应0%、20mA对应100%的电动机额定转矩。