闭环控制轴速比对变频器输出的影响？

Question

在闭环控制中，如果编码器没有直接安装在电机轴上，而是和电机轴有一个转速比，在实际运行过程中要调整这个参数；
请问这个参数是如何影响变频器的输出电压电流频率转速的，举例来说，如果轴转速比是2:1，相比于1:1和1:2变频器的输出会有什么不同？

Answer 1

闭环控制系统中的轴速比对变频器输出的影响主要体现在以下几个方面：

稳定性提高：闭环控制通过检测电机的实际转速并与设定的速度目标进行比较，可以实时调整变频器的输出频率，从而保持电机速度的恒定，不受电网波动或负载变化的影响。

转矩控制：轴速比决定了电动机的扭矩输出，合理的速比可以在保证速度控制的同时，优化扭矩性能，如在需要大扭矩时能够快速响应。

动态响应：闭环控制能更快地补偿因负载变化引起的瞬时速度偏差，提高了系统的动态响应能力。

在闭环控制的电动机系统中，当编码器与电机轴之间存在转速比时，这种比例被称为机械时间常数或者脉冲当量。它会影响变频器对电机速度的精确控制。

例如，假设轴转速比为2:1，这意味着电机每旋转两圈，编码器才会发出一个信号。若变频器接收到的是编码器的信号来反馈电机的实际速度，那么它需要将接收到的速度信息放大两倍才能得到电机实际的转动情况。因此，变频器需要调整其输出频率，使得电机的实际转速等于目标转速除以转速比。

对于输出电压和电流，变频器通常会根据电机的负载和效率需求来调整，而不是直接依赖于转速比。然而，由于转速比的存在，变频器可能需要更大的峰值功率来驱动电机达到较高的实际速度，因为电机的工作点可能会有所改变。

在这种情况下，相比于1:1的比例，1:2的设置下，变频器需要提供更少的输出频率变化就能达到相同的电机转速，而1:2的设置则需要更多的输出频率变化。总的来说，调整这个参数意味着要在保证电机稳定运行的同时，平衡变频器的功率消耗以及控制精度。

减少振动和噪声：由于精确的速度控制，闭环系统可以降低由速度不稳定导致的机械振动和噪声。

故障保护：在故障发生时，通过速度反馈，控制器可以快速采取措施，防止设备损坏。

然而，闭环控制也有其局限性，比如成本较高、硬件要求复杂以及系统设计和调试需要专业知识。此外，如果干扰过大或传感器精度不高，闭环效果可能会受到影响。