永磁同步变频器(丹佛斯变频器驱动永磁同步电机的控制方式和应用案例详解)

在工业控制应用过程中，电机作为核心动力设备，在选择时既要保证能够满足设备机械特性方面的要求，又要考虑其虑安全性、经济性和可靠性。一直以来，三相异步电机由于其结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠而被广泛使用。

但是随着现代新型高磁性稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机在近几年开始逐渐登上舞台。和异步电机相比，永磁同步电机采用永磁体励磁，不存在励磁电流和转子损耗，因此能效较高，并且由于损耗发热低，同样机座号的电机可以承载更大的电流负荷，这意味着相同功率的永磁同步电机体积和重量都比异步电机要低，材料消耗更少。

交流永磁同步电机工频启动一直是一个难题，因而长期限制了永磁同步电机的应用领域。但是高性能变频器的出现改变了这种状况，通过合理的参数配置，高性能变频器可以顺利的驱动永磁同步电机，从而帮助用户实现高效节能，并合理的控制成本。

一、变频器驱动永磁同步电机的控制方法

1. V/F控制方式

V/F方式是早期变频器驱动永磁同步电机的控制方式之一，这种方式需要放大变频器的功率，将永磁同步电机当作普通的交流异步电机，只做简单的压频比控制。同时，对永磁同步电机的感应电势波形要求较高，电机电流中含有不合理的磁场电流成分，无法体现出永磁同步电机高效节能的优势，还容易造成失速、过流等问题，因此现在已经不推荐使用了。

2. 永磁同步电机闭环磁通矢量控制方式

见上图，这是伺服的控制方式，转矩响应快，转速精度高，低速性能良好。但是需要电机编码器反馈，在布线和使用上不及异步电机方便。

3. 永磁同步电机开环磁通矢量控制方式

这种控制方式的试转矩响应稍低一点，低速波动也比永磁同步电机闭环磁通矢量控制方式大一点，对变频器算法实现要求高，一般主流厂商只有高档型号变频器才有开环磁通矢量控制功能，会增加客户的采购成本。

4. VVC plus 永磁同步电机控制模式

丹佛斯变频器特有的VVC plus 永磁同步电机控制模式，采用转矩角控制，在驱动永磁同步电机时，电机电流与负载转矩成正比关系，与同步电机的理论模型一致。

丹佛斯VVC plus 控制模式不需要电机编码器反馈，适应于动态响应要求较低的负载，如风机水泵调速、一般机械传动等，与原通用变频器的应用场合几乎相同。而且支持隐极和凸极永磁同步电机，对电机感应电势波形要求不高，甚至于驱动感应电势波形几乎为方波的永磁同步电机（无刷直流电机）运行也非常平稳。

二、丹佛斯变频器驱动永磁同步电机案例

1. 永磁同步电机选择

市场上有许多永磁同步电机的供应商，比如LUST、Phase、Lafert、中源等。上海津信以LUST永磁同步电机为例（型号：LSC-110-1-30-560），其具体参数如下：

2. 丹佛斯变频器选择及参数设置

丹佛斯FC360系列变频器可以为各种工业应用提供精确、有效的电机控制，并全面支持各类交流永磁同步电机。本案例中电机额定电流为1.6A，所以选择0.75kW的变频器已经很充分了。变频器使用VVC plus 控制模式，参数设置如下：

同步电机等效电路参数（定子电阻、d轴电感）设置时需要注意以下事项：

• 同步电机等效电路参数取决于电机类型，一般需要电机厂家提供。假如厂家提供的参数是相与相之间的值，必须除以2，FC360变频器需要的值是电机星型等效电路的单相值。
• 如果找不到电机相关参数，可以使用FC360变频器的电机自整定功能自动测量。

3. 电机运行监控：

变频器和电机参数设置完成后，开机启动，下图是加速时的转速电流波型曲线，可以看出，电机加速及运行平稳，电流输出正常。