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变频器根据编码器反馈的速度而改变转速?
发布时间:2025-12-08        浏览次数:5        返回列表

变频器可以根据编码器反馈的速度调整自身输出转速,实现闭环速度控制,这种方式比开环 V/F 控制的速度精度更高,能有效补偿负载波动、电网电压变化带来的转速偏差,适配高精度调速场景(如流水线同步、拉丝机、印刷机)。以下是核心原理、实现方式和实操步骤:

一、核心原理:闭环速度控制的逻辑

开环控制中,变频器仅根据设定频率输出电压,电机实际转速受负载影响会出现 “滑差”(如异步电机额定负载下滑差约 2%~5%);闭环控制中,编码器实时检测电机实际转速并反馈给变频器,变频器对比「设定转速」与「反馈转速」的偏差,自动调整输出频率,将转速偏差控制在 ±0.5% 以内(部分矢量变频器可达 ±0.1%)。

二、实现条件:硬件配置 + 参数设置

1. 硬件连接(关键:编码器与变频器的匹配)

  • 编码器选型:优先选 增量式编码器(如 ABZ 三相,500~2500 线),需与变频器支持的输入信号匹配(集电极开路 / 差分信号);

  • 接线方式

    1. 编码器的 A、B、Z 相信号接变频器的高速脉冲输入端子(台达 VFD-B 系列为 CN2 端子的 DI5/DI6/DI7,三菱 FR-A800 为 CN1 的 RA/RB/RZ);

    2. 编码器电源由变频器提供(DC5V/DC12V,不可外接其他电源,避免电压冲突);

    3. 编码器信号线用双绞屏蔽线,屏蔽层单端接地(变频器端),远离强电线路,减少干扰。

2. 变频器参数设置(以台达 VFD-B 为例)

闭环速度控制需先将变频器切换为矢量控制模式(比 V/F 模式更适合闭环),再配置编码器参数和控制逻辑:

参数编号参数功能设置值说明
01-00控制模式选择02 = 矢量控制(无 PG)→ 改为 03 = 矢量控制(有 PG)启用闭环速度控制
07-00编码器类型00 = 集电极开路 / 01 = 差分信号与编码器输出类型一致
07-01编码器线数500/1000/2500与实际编码器线数匹配(如 1000 线则设为 1000)
02-00频率指令来源01 = 外部模拟量 / 10=PID设定目标转速(如电位器调速设为 01)
02-01运转指令来源01 = 外部端子外部按钮控制启停 / 正反转
14-01速度环比例增益20~50(默认 20)增益越高,转速响应越快,过高易震荡
14-02速度环积分时间100~300ms(默认 200)积分时间越短,转速偏差消除越快

三、控制流程:变频器如何根据编码器反馈调速?

  1. 设定目标转速:通过电位器、PLC 或面板设置目标频率(如 50Hz 对应电机额定转速);

  2. 编码器反馈转速:电机运行时,编码器输出脉冲信号,变频器通过高速计数器计算脉冲频率,换算为电机实际转速;

  3. 偏差计算与调整:变频器对比「目标转速」和「实际转速」,若实际转速低于目标(如负载增大导致转速下降),则自动提高输出频率;若实际转速高于目标,则降低输出频率

  4. 稳态保持:当转速偏差小于设定阈值(如 ±0.1%),变频器维持当前输出频率,实现恒速运行。

四、常见问题与解决

  1. 编码器反馈无信号,变频器报 “PG 故障”

    • 原因:接线错误、编码器电源未通、编码器损坏;

    • 解决:用万用表测量编码器电源电压;示波器检测 A/B 相脉冲信号;更换编码器测试。

  2. 转速波动大,闭环控制不稳定

    • 原因:速度环增益过高、编码器信号干扰、机械负载抖动;

    • 解决:降低速度环比例增益(14-01);优化编码器布线(屏蔽接地);检查机械传动链(如联轴器松动)。

  3. 闭环与开环转速差异小,精度提升不明显

    • 原因:未切换到矢量控制模式、编码器线数过低;

    • 解决:确认参数 01-00 设为 “03 = 矢量控制(有 PG)”;更换更高线数编码器(如 2500 线)。

五、适用场景对比

控制方式精度适用场景
开环 V/F 控制±2%~5%风机、水泵等对转速精度要求低的负载
闭环矢量控制(编码器反馈)±0.1%~0.5%流水线同步、拉丝机、印刷机等高精度恒速场景

总结

变频器通过编码器反馈实现转速闭环控制的核心是 “反馈 - 对比 - 调整” 循环,关键在于编码器的正确接线矢量控制参数的合理整定。这种方式能显著提升转速稳定性,尤其适合负载波动大、对速度精度要求高的工业场景。

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