變頻器控制方式
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。
1 U/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。
2 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。
3 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
變頻器控制方式
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。
1 U/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。
2 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。
3 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