变频器的转矩提升功能

  转矩提升又叫转矩补偿，是为补偿电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围内U/F增大的方法。变频器将电动机在一定时间内从静止状态驱动到一定的运转速度，需要克服机械装置的静态转矩阻力和运行加速度转矩阻力。由于在低速时电动机励磁电压降低，为此，需要补偿电动机的欠励磁状态，使电动机低速运行时的转矩增大（U/F特性增强，也即U/F在低频段的斜率增大），以此来克服这两种转矩阻力。

    普通电动机采用的冷轧硅钢片铁芯的导磁系数不是很高且不是常数，正常情况下铁芯工作在其磁化曲线的附点以上至膝点附近的一段区域内。在这段区域内导磁系数最高，在工频电源下能满足电动机正常运行的要求。电动机采用变频器供电运行时，在低频区域电动机电流很小（有时比电动机在工频下的空载电流还要低），使得这种冷轧硅钢片铁芯工作在磁化曲线的附点以下，在这一段区域内铁芯的导磁系数相对较小。电动机绕组中电流产生的磁通在定子铁芯和转子铁芯中闭合的数量会相对减少，表现为对铁芯的磁化力不足，导致电动机的电磁转矩严重下降，实际运行时可能因电磁转矩不够或负载转矩相对较大而无法启动或在低频段不能正常运行。因此，各种各样的变频器中均设置有相应的转矩提升功能，为不同的负载提供不同的转矩特性曲线。如富士5000GIIS/P11S系列变频器就提供了38条不同状态下的转矩提升曲线。在变频器调试时选择不同的转矩提升曲线可以实现对不同负载在低频段的补偿。

    转矩提升功能用于改善变频器启动时的低速性能，使电动机输出的转矩能满足生产机械启动的要求。在异步电动机变频调速系统中转矩的控制较为复杂，在低频段，由于电动机电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持U/F为常数，磁通将减小，进而减小了电动机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。可是，电动机漏阻抗的影响不仅与频率有关，还和电动机电流的大小有关，准确补偿是很困难的。近年来国外开发了一些能自行补偿的变频器，但所需计算量大，硬件、软件都较复杂。

    变频器转矩提升曲线在调试时应按电动机运行状态下的负载特性曲线进行选择，泵类负载、恒功率负载、恒转矩负载应在各自相应的转矩提升曲线中选择。由于普通电动机的低频特性不好，如果工艺流程不需要在较低频状态下运行，应按工艺流程要求设置最低运行频率，避免电动机在较低频状态下运行。如果工艺流程需要电动机在较低频段运行，则应根据电动机的实际负载特性认真选择合适的转矩提升曲线。

    选择转矩提升曲线是否合适，可以通过在调试中测量其电压、电流、频率、功率因数等参数来确定。在调试中应在整个调速范围内测定初步选定的的几条相近的转矩提升曲线下的各参数数值，首先看是否有超差，然后对比确定较理想的数值。对转矩提升曲线下某一频率运行点来说，电压提升不高（欠补偿）或电压提升过高（过补偿）都会使电流增大。必须通过反复比较分析各种测定数据，才能找出真正符合工艺要求、使变频器驱动的电动机能安全运行、功率因数又相对较高的转矩提升曲线。

    在通用变频器组成的调速系统中，经常遇到因转矩提升功能设置不当而造成启动失败的问题。不同品牌变频器转矩提升功能的含义有所不同：如富士产品定义了转矩提升1和转矩提升2，美国A-B公司的产品则定义了直流升压、启动升压、运行升压、运行加速升压。在转矩提升功能中，有许多提升模式供用户选择，同一厂家不同系列产品的出厂设置有所不同，在系统调试时若忽视了该参数的设置修改，当负载启动转矩较大时，将导致过电流跳闸，造成启动失败。

    转矩提升设置为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿启动转矩，使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的启动特性，通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载（风机、泵类负载），如转矩提升参数设置不当，会出现低速时的输出电压过高，电动机带负载启动时电流大，而转速上不去的现象。需要指出，转矩补偿值较大时，容易导致低速时电动机处于过励磁状态，按这种状态连续运行时，电动机可能会发生快速发热现象，危害电动机的安全运行。同时，转矩补偿值过大时，也容易产生启动阶段过电压甚至过电流故障。转矩补偿值的大小应该以满足电动机启动需求的最小值为宜。