PWM是變頻器的一種電壓調製方式。 調速控制是指調整頻率的同時，其他一些引數也要協同調整，以達到對電動機的最優控制，後者可以說是更高層次的綜合控制。 一、變頻器調速控制方式 低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都採用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。 1U/f=C的正弦脈寬調製(SPWM)控制方式： 其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由於輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速效能都還不盡如人意，且系統性能不高、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效能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出向量控制變頻調速。 電壓空間向量(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，一次生成三相調製波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用後又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差;透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。 向量控制(VC)方式： 向量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相座標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、透過三相-二相變換，等效成兩相靜止座標系下的交流電流Ia1Ib1，再透過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉座標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流;It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的座標反變換，實現對非同步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。透過控制轉子磁鏈，然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經座標變換，實現正交或解耦控制。向量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由於轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機引數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用向量旋轉變換較複雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。 直接轉矩控制(DTC)方式： 1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述向量控制的不足，並以新穎的控制思想、簡潔明瞭的系統結構、優良的動靜態效能得到了迅速發展。目前，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子座標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了向量旋轉變換中的許多複雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。 矩陣式交—交控制方式： VVVF變頻、向量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限執行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由於矩陣式交— 交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限執行，系統的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。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： 1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度感測器方式; 2、自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機引數自動識別; 3、算出實際值對應定子阻抗、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; 4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM訊號，對逆變器開關狀態進行控制。 矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%);同時還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。 二、PWM脈寬調整技術 脈寬調製(PWM)是利用微處理器的數字輸出來對類比電路進行控制的一種非常有效的技術,廣泛應用在從測量、通訊到功率控制與變換的許多領域中。簡而言之,PWM是一種對模擬訊號電平進行數字編碼的方法。透過高解析度計數器的使用,方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬訊號的電平進行編碼。PWM訊號仍然是數字的,因為在給定的任何時刻,滿幅值的直流供電要麼完全有(ON),要麼完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候,斷的時候即是供電被斷開的時候。只要頻寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。PWM的一個優點是從處理器到被控系統訊號都是數字形式的,無需進行數模轉換。讓訊號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變為邏輯0或將邏輯0改變為邏輯1時,也才能對數字訊號產生影響。
PWM是變頻器的一種電壓調製方式。 調速控制是指調整頻率的同時，其他一些引數也要協同調整，以達到對電動機的最優控制，後者可以說是更高層次的綜合控制。 一、變頻器調速控制方式 低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都採用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。 1U/f=C的正弦脈寬調製(SPWM)控制方式： 其特點是控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由於輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速效能都還不盡如人意，且系統性能不高、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效能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出向量控制變頻調速。 電壓空間向量(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，一次生成三相調製波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用後又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差;透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。 向量控制(VC)方式： 向量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相座標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、透過三相-二相變換，等效成兩相靜止座標系下的交流電流Ia1Ib1，再透過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉座標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流;It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的座標反變換，實現對非同步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。透過控制轉子磁鏈，然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經座標變換，實現正交或解耦控制。向量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中，由於轉子磁鏈難以準確觀測，系統特性受電動機引數的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用向量旋轉變換較複雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。 直接轉矩控制(DTC)方式： 1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述向量控制的不足，並以新穎的控制思想、簡潔明瞭的系統結構、優良的動靜態效能得到了迅速發展。目前，該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子座標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了向量旋轉變換中的許多複雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。 矩陣式交—交控制方式： VVVF變頻、向量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網，即不能進行四象限執行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由於矩陣式交— 交變頻省去了中間直流環節，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限執行，系統的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。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： 1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度感測器方式; 2、自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機引數自動識別; 3、算出實際值對應定子阻抗、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; 4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM訊號，對逆變器開關狀態進行控制。 矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%);同時還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。 二、PWM脈寬調整技術 脈寬調製(PWM)是利用微處理器的數字輸出來對類比電路進行控制的一種非常有效的技術,廣泛應用在從測量、通訊到功率控制與變換的許多領域中。簡而言之,PWM是一種對模擬訊號電平進行數字編碼的方法。透過高解析度計數器的使用,方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬訊號的電平進行編碼。PWM訊號仍然是數字的,因為在給定的任何時刻,滿幅值的直流供電要麼完全有(ON),要麼完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候,斷的時候即是供電被斷開的時候。只要頻寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。PWM的一個優點是從處理器到被控系統訊號都是數字形式的,無需進行數模轉換。讓訊號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變為邏輯0或將邏輯0改變為邏輯1時,也才能對數字訊號產生影響。