班長帶你學變頻器:交流調速的開環控制與閉環控制

控制系統中,將輸出量通過適當的檢測裝置返回到輸入端並與輸入量進行比較的過程,就是反饋。如果系統的輸出端與輸入端之間不存在反饋,也就是控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響,這樣的系統稱開環。與閉環控制系統相對,系統的控制輸入不受輸出影響的控制系統。在開環控制系統中,不存在由輸出端到輸入端的反饋通路(見反饋控制系統)。因此,開環控制系統又稱為無反饋控制系統。開環控制系統由控制器與被控對象組成。控制器通常具有功率放大的功能。同閉環控制系統相比,開環控制系統的結構要簡單得多,同時也比較經濟。 開環控制系統主要是用於增強型的系統。

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開環控制系統:若系統的輸出量對系統的控制作用不產生影響(即無檢測反饋單元),則稱為開環控制系統。開環控制系統的控制精度完全取決於各單元的精度,因此,它主要使用在精度要求不高並且不存在內外干擾的場合。但開環控制系統結構簡單,且一般不存在穩定性的問題。

而閉環控制系統的輸出通過檢測反饋單元返回來作用於控制部分,形成閉合迴路,這種控制系統就稱為閉環控制系統,又稱為反饋控制系統。其優點是能夠自動糾正外部干擾和系統內參數變化引起的偏差,這樣就可以採用精度不太高而成本較低的元件,組成一個較為精確的控制系統。但是閉環控制系統也有它的缺點。由於閉環控制系統是以偏差消除偏差的,即系統要工作就必須有偏差存在,因此這類系統不會有很高的精度。

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一、交流調速的開環控制與閉環控制

開環:就是變頻器對要進行的控制量,比如電壓電流頻率等量,在輸入輸出的通過相應的反饋電流來獲取這些參數的實際值,然後通過反饋電路和控制電路送入相應的控制單元與目標值進行對比,使得最後的輸出自動穩定在目標值附近,這樣可以做到精確控制。

  變頻器開環控制就是變頻器根據需要固定頻率運行,不能根據負載的變化調整。閉環控制即變頻器可以隨著負載的變化根據需求變化頻率,達到工藝要求的目的。閉環控制過程中可能要用到一些傳感器儀表等。

開環控制與閉環控制的最重要的區別,就是是否有反饋、糾偏系統。舉個簡單的例子,我們用控制面板給變頻器設定的輸出頻率是要達到40Hz,變頻器的輸出是否準確,這個只能通過專業的儀表來測量後,才能得出結論,這就是開環控制。假如我們用專業的儀器給變頻器一個反饋信號,如果變頻器的實際輸出頻率沒有達到40Hz,那麼,儀器就會反饋一個結果給變頻器,變頻器按照反饋的結果,來進行糾偏,確保變頻器一直運行在40Hz,這就是閉環控制。

通俗點講,變頻調速,對於速度環開環就是是沒有編碼器反之就是有編碼器。有編碼器的變頻是半閉環(只是電機反饋給變頻,全閉環是機械反饋給變頻的上位機)

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二、開環與閉環調速的優缺點對比

 開環系統結構簡單,控制電壓直接控制電機觸發電路。但系統靜特性差,在轉矩變化的情況下轉速變化很大。

  閉環系統結構複雜,但是調速性能好,系統特性曲線較硬,轉矩變化對系統速度擾動幾乎不記。閉環系統一般採用轉速電流雙閉環系統,需要對兩個調節器進行工程設計,比較繁瑣。

開環的調速,僅僅單向地輸出控制信號來調速。

當負載變化引起速度偏差時,控制系統無法發現,自然就不能控制並使誤差減小。

比例控制的閉環調速,會檢測輸出並反饋到輸入端與調速參數相比較,根據實際速度誤差修正控制信號,這樣,隨機的負載變化引起的誤差可大大降低。

如果需要更高的控制精度,可以加上積分控制。

積分控制會對誤差信號進行累計,最終消除剩餘誤差,理論上可達到最終的零誤差。

如果需要更好的動態響應,還可以加上微分控制。

微分控制根據誤差變化的速率調整控制量,可加快修正速度,同時減少過沖。

最經典、最常用的 PID 閉環控制策略,就是由比例(P)、積分(I)、微分(D)三者組合而成。


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