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变频器的控制方式及合理选用

   日期:2013-03-23     来源:工控之家网    作者:工控之家    浏览:21    评论:0    

1.  变频器的控制方式
    低压通用变频强输出电压在380 ~ 650V,输出功率在0.75 ~ 400kW,工作频率在0 ~ 400Hz,它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历以下四代。
    (1)第一代以U/f = C,正弦脉宽调制(SPWM)控制方式。其特点是:控制电路结构简单、成本较低,但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。
    (2)第二代以电压空间矢量(磁通轨迹法),又称SVPWM控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进:引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流成闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。
    (3)第三代以矢量控制(磁场定向法)又称VC控制。其实质是将交流电动机等效直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,以转子磁通定向,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,实际效果不如理想的好。
    (4)第四代以直接转矩控制,又称DTC控制。其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是:
    ? 控制定子磁链——引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式;
    ? 自动识别(ID)——依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别;
    ? 算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;
    ? 实现Band - Band控制——按磁链和转矩的Band - Band控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制;
    ? 具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PC反馈),高转矩精度(<+3%)。
    ? 具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150% ~ 200%转矩。

2.  控制方式的合理选用
    控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多,包括欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器时不要认为档次越高越好,其实只要按负载的特性,满足使用要求就可,以便做到量才使用、经济实惠。附表  中参数供选用时参考。

 

控制方式

 
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