變頻器如何借助編碼器實現(xiàn)閉環(huán)控制

閉環(huán)控制對于變頻器而言，其實質是通過將變頻器輸出的電動機及其所帶動的機械設備狀態(tài)信息，如轉速等，通過編碼器或其他傳感器反饋回變頻器，與設定值進行比較運算，進而調整輸出，使之更趨近于預定的精確值。只要變頻器內置有閉環(huán)控制功能，用戶就可以根據(jù)使用說明書配置相應的編碼器或傳感器來實現(xiàn)這一控制模式。


圖為海德漢角度編碼器

在變頻電機的運行中，速度反饋至關重要。電機在啟動、加速和減速過程中，其驅動電流需與電機在實際轉速下產生的反電勢相匹配。若兩者阻抗不匹配，電機可能無法達到預定的輸出速度，特別是在負載較重時。反電勢的強度與轉速成正比，當轉速較低時，反電勢較弱，可能導致電機電流增加，甚至損壞電機線圈或驅動器。因此，通過速度反饋和及時的信息反饋，可以準確計算實際轉速，并調整驅動電流與反電勢的匹配，從而保護電機和驅動器。

變頻電機實現(xiàn)速度閉環(huán)反饋主要有三種方式：

首先，霍爾傳感器是其中的一種，它通常布置在電機的旋轉路徑上，通過反饋三相位置變化來獲取信息。然而，由于其提供的信息有限且速度精度較低，特別是在低速時，其分辨率能力明顯不足。

其次，無感應器技術也是一種常用的方法，它利用線圈的自感應反電動勢。但這種方法在低速時，由于反電動勢較弱，且可能受到感應電路背景阻抗的影響，導致反饋不穩(wěn)定。

最后，旋轉編碼器因其高分辨率（例如每圈1024個脈沖）而成為實現(xiàn)高精度速度反饋的理想選擇，特別是在低速時，其性能表現(xiàn)尤為出色。

變頻器配備編碼器的主要作用在于優(yōu)化低速啟動效果。它能精確計算驅動電流，防止因電流過小或電機失速導致的過流問題，從而保護裝置和電機。特別是在一些具備編碼器反饋的矢量變頻器中，其低速性能尤為出色。

此外，一些變頻器還配備了PG卡，支持位置閉環(huán)控制。編碼器可以將信號反饋給具有位置控制功能的變頻器或PLC，從而實現(xiàn)精確的位置閉環(huán)控制。在這種情況下，推薦使用絕對值編碼器以確保更高的控制精度。

節(jié)能始終是變頻電機運行的重要考慮因素。在啟動和低速運行過程中，電機經(jīng)常面臨過流問題，特別是在低速時，由于反電勢較低，需要外部阻抗進行匹配，這增加了額外的能耗。編碼器的使用可以優(yōu)化驅動電流，降低這部分能耗，從而實現(xiàn)更為高效的運行。

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