恒功率恒转速恒转矩（恒功率恒转矩VF控制）

一、电机公式

1、电机转矩：T=9550×P/nP为功率，n为转速
2、电机功率：P=√3UIcosa

3、电机转速：n=60f/p，f为电机频率，p为电机极对数，例如四级电机的p=2；

4、电机磁通：φ=K*（V/F），当V/F为一定值时磁通就保持恒定。

由公式1、2、3可推导出

5、T=9550√3UIcosa p/ 60 f ，可得出转矩正比于电压和频率的比

由公式4、5可推导出

6、T=CT*Φ*Ia,其中CT为转矩常数，Φ为每极主磁通，Ia为电枢电流。

电机电流小于额定电流时，电流与转矩成正比，当电流超过额定电流，铁芯磁饱和后，电流再增加，转矩就不会增加了。

7、V=E u，变频器输出进入到电机的电压被分为两部分，V是变频器输入给电机的电压，E是电机线圈感应电动势，u是定子阻抗的压降，电机在高速运行时，E远大于u，可以认为E=V；电机在低速运行时E变小，此时u就不能忽略，E＜V，从而导致V/F变小，也就是磁通变小，电机输出的转矩也就跟着变小。此时需要对转矩进行补偿，方法就是增大V，V-u=E，从而使E变大。工频以下高速运转和低速运转虽然都是恒转矩方式，但高速运转时电机的输出转矩是大于低速时转矩的。

二、负载分类

负载总共分为三类，恒转矩负载、恒功率负载和二次平方负载。

恒转矩负载：转矩与转速无关，任何转速下转矩保持恒定。如电梯，一旦载客运行后，由于人数是不变的，故不管速度是快还是慢，负载力矩是恒定的。由公式1可看出，当转速增大转矩不变时功率增大，转速减小转矩不变时功率减小。此类负载有传送带、搅拌机、挤压机等摩擦类负载，电梯、吊车、提升机等移位类负载。

恒功率负载：由公式1可看出，总功率不变，转速越高，转矩越小，转速越低，转矩越大。但不是无限增大和无限减小，一般增大或减小到一定值后转矩就不再变化，从而变为恒转矩运行。此类负载有机床主轴、轧机轧辊主传动、卷纸机。

此类负载选用变频器时最低频率要设定为50Hz，并规定调频只能往上调，例如，50～100Hz、50～200Hz等，因为变频器超过50HZ后，功率达到最大后不再变化，就是恒功率控制。当若用V/f控制法，就会造成低频时转矩不够。若为了满足低频将变频器容量选大，到高频时变频器就欠载运行，使用很不充分，造成容量浪费。

二次平方负载：转速减小，转矩按转速的2次方减小，功率按转速的3次方降低，所以低转速时电机电流小，转矩小，必须设定较长的加速时间和减速时间；转速增大，转矩按转速的2次方增大，功率按转速的3次方增大，随着转速提高，功率会急剧提高，易导致启动中断和电机严重发热。如风机水泵类负载。需要选用大容量变频器。

三、变频器控制方式

变频器的控制方式分为两种，V/F控制和矢量控制。

1、当变频器超过50HZ后，功率达到最大后不再变化，即恒功率，此时速度再增大，转矩就会变小。

2、当变频器低于50HZ时，分VF控制方式和矢量控制方式。

（1）V/F控制

V/F控制是指变频器运行时的输出电压和输出频率之比，频率越大，电压越大，频率越小，电压越小，两者始终正比为一个常数，由公式4可看出，电机的磁通是恒定的。变频器的输出频率从0HZ上升到50HZ时，输出电压也从0V上升到380V，所以380V50HZ时为电机最大磁通，超过最大磁通就会导致电机过热。

由公式5、6看出，当V/F为定值，电机所带负载不变也就是电流不变的情况下，V/F属于恒转矩调速。

如上述公式7所述，V/F控制方式在低速时转矩会降低，不再是恒转矩。为保证在低频时能够得到大的启动力矩，必须进行低频转矩补偿，即提高低频时的电压值，但补偿值不宜过大，否则易造成电机磁饱和，电机严重发热，此时变频器过载保护报警。

（2）矢量控制

矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理,根据异步电动机的动态数学模型，利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。

V/F只能控制电机的输出频率实现调速，不能实现电机输出转矩的实时控制。矢量控制对于低速时的力矩提升非常好。矢量控制时需要做自整定，需要做参数修改。