为什么在速度开环时电机运行正常，但速度闭环时就出现不稳定？

上海大载机电有限公司2024-11-01

速度开环与闭环电机运行稳定性差异的原因在电机控制过程中，速度开环和速度闭环是两种不同的控制方式，出现速度开环时电机运行正常但速度闭环时不稳定的情况，主要有以下几方面原因。一、控制方式本质差异导致的频率变化在速度开环状态下，变频器依据预先设定的速度给定值输出一个固定频率，这个频率在整个运行过程中相对稳定。然而，由于电机自身存在转差率，并且负载的变化也会对电机产生影响，所以电机实际输出的转速会出现一定的波动。不过，这种波动在开环控制下并不会引起变频器输出频率的改变。而在速度闭环控制时，系统会通过反馈机制，根据电机实际转速与给定转速的差值来调整变频器的输出频率。当负载发生变化时，为了保持电机转速的稳定，变频器会相应地改变输出频率，以克服负载变化对速度产生的影响。从表面观察，就会发现输出频率出现轻微的变化。如果这个反馈调整过程不够精细或者过于敏感，就可能导致电机速度出现不稳定的情况。例如，在一个简单的输送带系统中，开环控制下变频器以固定频率驱动电机，当输送带上的物品重量发生变化（即负载变化）时，电机转速会随之波动，但变频器输出频率不变。而在闭环控制时，系统检测到电机转速的变化后，会调整变频器输出频率来维持转速稳定，然而如果调整不当，电机转速就可能出现忽高忽低的不稳定现象。二、闭环检测元件故障闭环控制系统依赖检测元件来获取电机的实际速度信息。如果这些检测元件出现问题，就不能正确地反映电机的实际速度。例如，速度传感器损坏、安装位置不当或者受到干扰，导致其反馈给控制系统的速度信号不准确。当控制系统基于这些错误的信号进行调整时，必然会使电机速度出现不稳定的情况。三、速度闭环 PID 设置不合理速度闭环控制通常会采用 PID（比例 - 积分 - 微分）控制器来实现精确的速度调节。如果 PID 参数设置不合理，就容易导致系统震荡，进而使电机速度不稳定。比如，比例系数过大，会使系统对偏差反应过度，积分时间常数过小可能导致积分作用过强，产生超调现象，微分时间常数设置不当也会影响系统的动态响应特性。这些参数的不合理组合都会破坏系统的稳定性，使得电机在速度闭环控制下无法正常稳定运行。