各流派变频器”软”比较,”无忌”谈(一)

变频器本属于下位机，是控制电机出力的，是执行器。顶尖的变频器品牌，有历史有积淀有创新有名气的，易于比较的如外观，过载能力，接口数量，扩展能力，总线协议，面板显示，报警保护在各种竞标书里早已争奇斗妍。六祖慧能专食肉边菜，我独取变频器的硬中软。...

自2009年后,很少静下来写东西了.可是中国工控网论坛的老朋友”秋天的虫子”的英年驾鹤,由衷地触我心怀。加之有沪上工控市长之称的张无忌弟约稿,于是就此付追思于键盘和CRT，以寄心香。

关键词：

什么叫”无忌”呢?

无舟楫者,无忌一也。孟浩然《凉州词•望洞庭湖赠张丞相》诗云:八月湖水平，涵虚混太清。气蒸云梦泽，波撼岳阳城。 欲济无舟楫，端居耻圣明。 坐观垂钓者，徒有羡鱼情。

当此危邦蜀道,红海兴波.在沉舸百千的工控海洋里，君子非能水，且不假舟楫，又怎么能够浮槎万里，横绝江海呢？自问：我的舟楫是什么？是变频器和电机。泛舟工业自动化，渔乐平生，要感谢这一付舟楫呢。

童言无忌，无忌二也。八指头陀谒语：吾爱童子身，莲花不染尘。骂之惟解笑，打亦不生嗔。因纯真，所以直言；因无知，所以无畏。既然诗无达诂、立心为善，索性不惴浅薄、笑骂由人。

张无忌者，无忌三也。九阳神功真诣：他横任他横，清风拂山岗。他狂任他狂，明月照大江。大公司虽有屠龙刀横行市场，普通工控人也可秉一颗赤子公平之心作为倚天长剑，指点风云、臧否优劣，为工控自动化镜鉴，烛照前行。这是工控人的责任。

欧系的老大是ABB。ABB与派生出的VACON源自芬兰坦佩雷，都是以应用宏为特色的软件结构。这种软件规划，很象独孤九剑。如果你上来就设电机铭牌数据，你错了。设置参数的第一步：选择应用宏。应用宏的意义是删繁就简，用最少参数，实现最贴近的功能。在基本6宏中，多目标宏（Muti-purpose）针对除带PID以外的应用；而PID宏对收卷、牵伸从轴等可简单地满足功能；风机泵宏（SFC）对多泵（风机）恒压控制里一带多泵中从泵切入、切出，休眠唤醒，主泵定时切换等都有详细的规划。多位置宏针对需要本地远程+手自动等多个地方切换控制的应用场合最合适；多段速宏对于卷扬机、药厂通风、洗涤等需要多个固定速度的应用最方便。变频器的宏就是预设好的一组参数，应用宏将现场实际使用过程中所需设定的参数数量减至最少，以实现某些固定的功能，省去了在默认参数的基础上一个个设参数的麻烦。所以应选择最近进你的应用的宏，然后在此基础上进一步设置参数。好处不少，但也有缺点：选了应用宏，连端子功能都被固定，无法改变；有些厂家认为不需要的参数被隐藏，只基本宏无法实现稍微复杂点的应用。为弥补缺欠，ABB和VACON都有基于IEC61131的FUNCTION BLOCK型式的编程方式，这样ABB的ACS880又变成了最灵活的变频器，比如纸机控制中需要“窗口”功能：既从机变频器监视主速度决定跟随的方式，如果主速度进入一个“窗口“范围内，则采取转矩控制（以转矩为指令给定）；如果在”窗口“范围以外，则采用速度控制（以速度为指令）；但这种深入的编程虽然对客户开放，但客户应用者必须对ABB的诸多内部模块比较熟悉，对应用者水平要求高。当然，ABB开发出了几百个现成的特殊应用宏，有些专用的要收额外费用，坏处是贵，好处是可以保护集成商备件及维保单子全收。不容易被代换。

ABB的参数组，首先要在9902中选择应用宏，其次加减速时间，有时候还要设置继电器输出。关键的是99组参数，必须按照电机铭牌设置。还有就是要看下宏上有没有运行允许，要是有就要设置1601，再有就是2605的曲线设置。在ABB体系里：运行允许（RUN enable）就相当于急停，只有相应DI和COM间设NC点，或把这个参数设为NONE才能使变频器运行。Switch Frq(开关频率)跟台湾的调制频率或日韩系里的PWM频率意思相同；电机电位器就是日韩所谓UP/Down功能；

最后不得不谈ABB和emotron（依尔通，原瑞典公司，后卖给印度CG公司）独特的控制算法：直接转矩控制。DTC 力图直接控制电机磁通和转矩，而不是像直流传动和矢量控制的交流传动那样试图间接控制这些变量。独立的转矩控制回路和速度控制回路构成完整的DTC 系统，它们以集成方式一起工作。



l       在95% 的应用中无需电机速度反馈或位置反馈。省编码器等反馈装置。

l       高的静态和动态速度精度。

在发动机和电机对拖的测功机和测试台应用上可以看出DTC以上优势。以转矩特性出色著称的日本安川用到H1000，必须带编码器以保护转矩和速度精度，而ABB的ACS800开环即能达到要求。问题是ACS800开环比H1000+编码器卡+编码器还贵。但测功机上振动很大，过一段时间编码器光栅会因振动而损坏，所以ABB还是具备优势。

l       DTC 控制可用于不同型号的电机，包括永磁电机和同步磁阻电机。

l       低速状态下精确的转矩和速度控制，零速下可保持完全启动转矩。

l       出色的转矩线性性能。

l       没有预设的开关频率。最佳晶体管开关针对每个控制周期来确定，从而让传动更易于匹配驱动负载的要求。



如果把各品牌的矢量算法比作安卓，那ABB的DTC算法就好比苹果手机的IOS。除了依尔通，可以说独家采用，粉丝无数。但我认为DTC也有他的缺点：

DTC意味着只以转矩和磁通为观照对象的控制，无需象模拟直流电机的众多矢量算法：先要把UVW三相解耦，投影于互相垂直的2坐标轴，一为励磁轴一为转矩轴，经与反馈作计算后再坐标反变化，重归交流三相。相比之下，DTC的算法更快，所以现在可达12.5微秒刷新一次电机状态。

早年说DTC的band-band控制在0速时电机抖动，随着鲁棒性算法的发展，基本已克服；

但每12.5微秒刷新一次，意味着IGBT的每一次开关都是根据观测值决定的，也就是全频段的异步调制，其实没有什么开关频率。

首先，这样的方式对功率器件如IGBT的要求高。早期的元件易疲劳损坏。

其次，全异步调制意露味着输出的不是SPWM（正弦）波，波形不对称。所谓在三相平衡的系统中偶次谐波和3的倍数次谐波可消去，但对于完全不对称的波形这类谐波无法消去，所以DTC输出的谐波含量一定比较高。

最后，对于电源类应用，并联输出一带多，DTC是完全不合适的。

不过ABB不愧为欧洲公司，早在90年代就内置万年历功能，且推出了“全生命周期”管理的概念。这个概念体现了欧洲人“可持续化”的思想。在工业4的体系中，做“产品生命周期”的管理是很重要的内容。不止ABB，很多厂家近年也增加了这个功能。他的好处在于：可预见性的维修更换，使用过程更可靠，和能充分利用产品的残值，避免浪费。

目前中国经济下行，工业自动化行业不景气。客户倾向于更小的投资获得更大的利益。原来我们卖一个变频器，过了保修期，厂家就可以基本免责了。但客户追求的恰恰是全部使用过程中的产品服务和保障。这种供求矛盾在经济不好时尤其尖锐。

怎么样开发那些只有小钱的众多客户的需求？对买不起的客户怎样降低使用门限？其实工程机械行业如卡特彼勒、山特维克等早就做出了回答。在建筑行业，很多建筑机械如施工升降机、塔机等都是租赁的。沈阳机床的i5，早就瞄准了租赁市场。虽然作为元件级的变频器不大可能租赁，但OEM于被租赁的设备中，如果整体设备建模，上传云端，那么变频器的生命周期管理数据导入整个设备建模中就十分必要了，跟租赁公司合作，让卖出去的每台变频器都继续为母公司挣钱，免除租赁公司的后顾之忧。这才是服务。

一直不明白，ABB的变频和机器人那么强，为什么伺服产品不出名呢？ABB虽然成了瑞典公司，但他的变频还是带有芬兰式的悲剧英雄情结。前几天朋友圈爆出了ABB外籍高管在飞机上没有修养的新闻，从这里是不是能蠹测在ABB内部上下级之间也有一种咆哮文化？英雄的诺基亚在智能大潮前倒下，扔下无数粉丝尘中拜舞。诺基亚的失败，听说原因之一是“咆哮文化”，独秀于变频之林的ABB呢？

在此为ABB浮一大白：

阿育名章莫漫狂，波起波伏憎线长。

夕阳返照桃花渡，红粉京畿一笑扬。

作者简介：


工控论坛四大才子之一，变频器应用专家，诗人，书法家，思想家。代表作品有：我爱冷兵器，质问当代工控人，变频界流行的十大谬误，工控人外评工控诗等。

    关注 无忌工控