1.  變頻器的控制方式
    低壓通用變頻強輸出電壓在380 ~ 650V,輸出功率在0.75 ~ 400kW,工作頻率在0 ~ 400Hz,它的主電路都采用交-直-交電路。其控制方式經歷以下四代。
    (1)第一代以U/f = C,正弦脈寬調制(SPWM)控制方">

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技術頻道

變頻器的控制方式及合理選用

1. 變頻器的控制方式
低壓通用變頻強輸出電壓在380 ~ 650V,輸出功率在0.75 ~ 400kW,工作頻率在0 ~ 400Hz,它的主電路都采用交-直-交電路。其控制方式經歷以下四代。
(1)第一代以U/f = C,正弦脈寬調制(SPWM)控制方式。其特點是:控制電路結構簡單、成本較低,但系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性變差等。
(2)第二代以電壓空間矢量(磁通軌跡法),又稱SVPWM控制方式。它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的,一次生成三相調制波形。以內切多邊形逼近圓的方式而進行控制的。經實踐使用后又有所改進:引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流成閉環,以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多,且沒有引入轉矩的調節,所以系統性能沒有得到根本改善。
(3)第三代以矢量控制(磁場定向法)又稱VC控制。其實質是將交流電動機等效直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,以轉子磁通定向,然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經坐標變換,實現正交或解耦控制。然而轉子磁鏈難以準確觀測,以及矢量變換的復雜性,實際效果不如理想的好。
(4)第四代以直接轉矩控制,又稱DTC控制。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是:
? 控制定子磁鏈——引入定子磁鏈觀測器,實現無速度傳感器方式;
? 自動識別(ID)——依靠精確的電機數學模型,對電機參數自動識別;
? 算出實際值——對定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制;
? 實現Band - Band控制——按磁鏈和轉矩的Band - Band控制產生PWM信號,對逆變器開關狀態進行控制;
? 具有快速的轉矩響應(<2ms),很高的速度精度(±2%,無PC反饋),高轉矩精度(<+3%)。
? 具有較高的起動轉矩及高轉矩精度,尤其在低速時(包括0速度時),可輸出150% ~ 200%轉矩。

2. 控制方式的合理選用
控制方式是決定變頻器使用性能的關鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多,包括歐、美、日及國產的共約50多種。選用變頻器時不要認為檔次越高越好,其實只要按負載的特性,滿足使用要求就可,以便做到量才使用、經濟實惠。附表 中參數供選用時參考。

 

控制方式

U / f = C控制

電壓空間矢量控制

矢量控制

直接轉矩控制 *

反饋裝置

不帶 PG

PG PID 調節器

不要

不帶PG

PG或編碼器

不要

速比 i

< 1 : 40

1 : 60

1 : 100

1 : 100

1 : 1000

1 : 100

起動轉矩 ( 3Hz)

150%

150%

150%

150%

零轉速時為150%

零轉速時為>150% ~ 200%

靜態速度精度/%

+ ( 0.2 ~ 0.3 )

+ ( 0.2 ~ 0.3 )

+ 0.2

+ 0.2

+ 0.02

+ 0.2

適用場合

一般風機、泵類等

較高精度調速,控制

一般工業上的調速或控制

所有調速或控制

伺服拖動、高精度傳動、轉矩控制

重荷起動、起重負載轉矩控制系統,恒轉矩波動大負載

* 直接轉矩控制,在帶 PG 或編碼器后 i 可拓展至 1 : 1000,靜態速度精度的達 +0.01%

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