矢量变频器的转矩控制方式详解

1 转矩控制功能结构

图9　转矩控制功能框图

　　转矩控制根据不同的数学算法其功能结构也不同，图9是一种典型的采用矢量方式实现的转矩控制功能框图。先是根据转矩设定值计算出转差频率，并与变频器获得的反馈速度（一般用编码器pg）或是直接推算的电动机速度相加，在速度限制下输出同步频率。很显然，在转矩控制方式下，速度调节器asr并不起直接作用，也无法控制速度。

　　转矩控制时，变频器的输出频率自动跟踪负载速度的变化，但输出频率的变化受设定的加速和减速时间影响，如需要加快跟踪的速度，需要将加速和减速时间设得短一些。

　　转矩分正向转矩和反向转矩，其设定可以通过模拟量端子的电平来决定，该转矩方向与运行指令的方向（即正转和反转）无关。当模拟量信号为0～10v时，为正转矩，即电动机正转方向的转矩指令（从电动机的输出轴看是逆时针转）;当模拟量信号为－10v～0时，为负转矩，即电动机反转方向的转矩指令（从电动机的输出轴看是顺时针转）。

2　转矩控制和速度控制的切换

　　由于转矩控制时不能控制转速的大小，所以，在某些转速控制系统中，转矩控制主要用于起动或停止的过渡过程中。当拖动系统已经起动后，仍应切换成转速控制方式，以便控制转速。

    切换的时序图如图10所示。

图10　转矩控制和转速控制的时序图

（1） t1时段:变频器发出运行指令时，如未得到切换信号，则为转速控制模式。变频器按转速指令决定其输出频率的大小。同时，可以预置转矩上限。
（2） t2时段:变频器得到切换至转矩控制的信号（通常从外接输入电路输入），转为转矩控制模式。变频器按转矩指令决定其电磁转矩的大小。同时，必须预置转速上限。
（3） t3时段:变频器得到切换至转速控制的信号, 回到转速控制模式。
（4） t4时段:变频器再次得到切换至转矩控制的信号, 回到转矩控制模式。
（5） t5时段:变频器的运行指令结束，将在转速控制模式下按预置的减速时间减速并停止。
　　如果变频器的运行指令在转矩控制下结束，变频器将自动转为转速控制模式，并按预置的减速时间减速并停止。
 
3　转矩控制与限转矩功能

　　在转矩控制中，经常会与速度控制下的限转矩功能搞混淆。所谓转矩限定，就是用来限制速度调节器asr输出的转矩电流。

　　定义转矩限定值0.0～200％为变频器额定电流的百分数;如果转矩限定＝100％，即设定的转矩电流极限值为变频器的额定电流。图11所示为转矩限值功能示意图，f1、f2分别限制电动和制动状态时输出转矩的大小。

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。