通用变频器加减速方式的研究与实现

在对通用变频器常用的四类加减速方式分析研究的基础上,提出了一种简单实用的可以根据需 要任意设备加减速时间、圆弧时间及目标频率的曲线加减速实现方法,从而能平滑有效地控制异步电动机,减 小了电机起动和停止时的电流冲击 ### 通用变频器加减速方式的研究与实现 #### 摘要 本文基于对通用变频器中常用的四种加减速方式进行深入分析的基础上，提出了一种简单实用的方法，该方法能够根据实际需求自由设定加减速时间、圆弧时间和目标频率，从而实现曲线加减速控制。这种方法能够更加平滑有效地控制异步电动机，在启动和停止过程中显著减少电流冲击。 #### 关键词 加减速曲线；软起动；软停车；通用变频器 #### 引言 在变频器驱动异步电动机的过程中，为了避免过大的起动转差导致电流冲击过大甚至跳闸的情况发生，通常需要控制电动机转速按照一定的曲线平滑上升或下降。此外，在一些特殊应用场景下（如电梯、传送带等），也需要限制速度的变化速率，以提高系统的稳定性和安全性。为此，大多数通用变频器内部预设了多种加减速曲线。本文通过对这些常用加减速方式的分析，并结合实际需求，提出了一种改进的加减速实现方法，该方法在数字信号处理器（DSP）控制的通用变频器上得以实现，有效满足了不同应用场景下的软起动和软停车需求。 #### 常用加减速方式介绍 **1.1 线性方式（直线方式）** 变频器输出频率随着时间线性上升，是最常见的加减速方式之一。这种方式适用于大多数负载情况，特点是加速过程较快。但由于其加速速率恒定，可能不适合某些需要平滑起停的应用场景。 **1.2 S形曲线方式** 在加速的初始和末尾阶段，频率的上升较为缓慢，形成一个S形曲线。这种方式特别适用于电梯等需要减少乘客不适感的场合，也可以用于需要降低机械振动和冲击的应用场景。通过这种方式，可以在启动和停止过程中减少冲击，提高乘坐舒适度或减少机械磨损。 **1.3 倒U形曲线方式** 此方式在加速初期采用线性方式，而接近目标频率时则转变为S形曲线。这种方式适用于具有较大惯性的二次方律负载（例如风扇），在低速时利用线性加速快速达到一定转速，而在高速时采用S形曲线减速，以减少加速电流和冲击。 **1.4 U形曲线方式** 与倒U形曲线相反，这种方式在加速初期采用S形曲线，而在接近目标频率时则变为线性加速。这种方式适用于高惯性负载，例如大型机械传动系统，可以有效地减少启动过程中的冲击和振动。 #### 加减速曲线的算法实现 **2.1 S形加减速曲线的实现** 为了便于在微控制器上实现S形曲线，本研究提出了一种由三段组成的S形曲线：起始抛物线段、中间直线段和结束抛物线段。通过调整这三段曲线的时间和斜率，可以实现平滑的加减速过程。具体来说： - **起始抛物线段（加加速段）**：在此阶段，频率逐渐加速，为后续的加速过程做准备。 - **中间直线段（匀加速段）**：频率按照恒定速率上升，以达到目标频率的大部分区间。 - **结束抛物线段（减加速段）**：频率上升速度逐渐减缓，直至达到目标频率。 这种方法的优势在于可以通过调整各个段的时间长度和平滑度来适应不同的应用场景需求。例如，对于需要减少启动冲击的负载，可以适当延长起始抛物线段的时间；而对于需要快速响应的负载，则可以缩短中间直线段的时间，加快整体的加减速过程。 通过合理设计和优化加减速曲线，可以显著提升变频器驱动系统的性能，不仅能够有效减少启动和停止过程中的电流冲击，还能提高系统的稳定性和使用寿命。这种方法对于提升现代工业自动化水平具有重要意义。