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1、低壓變頻器主要控制方式目前,隨著低壓變頻器技術(shù)的不斷成熟,低壓變頻的應(yīng)用場(chǎng)合決定了它不同的分類。單從技術(shù)角度來看,低壓變頻器的控制方式也在一定程度上表明了它的技術(shù)流派。我們?cè)诖朔治隽艘韵聨追N控制方式:     脈寬調(diào)制(SPWM)  其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,機(jī)械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是,這種控制方式在低頻時(shí),由于輸出電壓較低,轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外,其機(jī)械特性終究沒有直流電動(dòng)機(jī)硬,動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人

2、意,且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高,低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降,穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。但是此種控制方式也是目前變頻器普遍使用的控制方式之一。也是目前國(guó)產(chǎn)品牌使用最多的控制方式之一。     電壓空間矢量(SVPWM)  它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的,一次生成三相調(diào)制波形,以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn),即引入頻率補(bǔ)償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低

3、速時(shí)定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。由于眾多國(guó)產(chǎn)變頻器在矢量控制上還與國(guó)外品牌有一定差距,因此SVPWM控制方式在國(guó)內(nèi)的變頻器矢量控制方式中比較常見。    矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相二相變換,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流;It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模

4、仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),分別對(duì)速度,磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量,經(jīng)坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。使用矢量控制,可以使電機(jī)在低速,如(無速度傳感器時(shí))1Hz(對(duì)4極電機(jī),其轉(zhuǎn)速大約為30r/min)時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩(最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150)。對(duì)于常規(guī)的V/F控制,電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加,這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足,而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足,變頻器中需要通過提高電壓,

5、來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。這個(gè)功能即為轉(zhuǎn)矩提升。轉(zhuǎn)矩提升功能提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓,電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高。因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量(如勵(lì)磁分量)。矢量控制則把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配,從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量(如勵(lì)磁分量)的數(shù)值。矢量控制可以通過對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng),進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償,在不增加電流的情況下,允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。矢量控制方式也因此成為國(guó)外品牌占領(lǐng)高端市場(chǎng)的一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)。    直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)  方

6、式該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī),因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算;它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。ABB公司的ACS800系列即采用這種控制方式。矩陣式交交控制方式VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交直交變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流電路需要大的儲(chǔ)能

7、電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進(jìn)行四象限運(yùn)行。為此,矩陣式交交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l,輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前尚未成熟,其實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實(shí)現(xiàn)的。矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms),很高的速度精度(±2,無PG反饋),高轉(zhuǎn)矩精度(<3);同時(shí)還具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,尤其在低速時(shí)(包括0速度時(shí)),可輸出150200轉(zhuǎn)矩。三晶S350高性能矢量變頻器S350系列是由廣州三晶電氣有限公司

8、推出的新一代高性能矢量變頻器,有如下特點(diǎn):采用最新高速電機(jī)控制專用芯片DSP,確保矢量控制快速響應(yīng) 硬件電路模塊化設(shè)計(jì),確保電路穩(wěn)定高效運(yùn)行 外觀設(shè)計(jì)結(jié)合歐洲汽車設(shè)計(jì)理念,線條流暢,外形美觀 結(jié)構(gòu)采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì),風(fēng)扇可自由拆卸,散熱性好 無PG矢量控制、有PG矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制、V/F控制均可選擇 強(qiáng)大的輸入輸出多功能可編程端子,調(diào)速脈沖輸入,兩路模擬量輸出 獨(dú)特的“挖土機(jī)”自適應(yīng)控制特性,對(duì)運(yùn)行期間電機(jī)轉(zhuǎn)矩上限自動(dòng)限制,有效抑制過流頻繁跳閘 寬電壓輸入,輸出電壓自動(dòng)穩(wěn)壓(AVR),瞬間掉電不停機(jī),適應(yīng)能力更強(qiáng) 內(nèi)置先進(jìn)的 PID 算法 ,響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)試簡(jiǎn)單 ; 16 段速控制,簡(jiǎn)易PLC 實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定速、定向等多功能邏輯控制,多種靈活的控制方式以滿足各種不同復(fù)雜工況要求 內(nèi)置國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS RTU ASCII 通訊協(xié)議,用戶可

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