关于变频器控制方式
点击数：7720 次 录入时间：03-04 11:40:08 整理：http://www.55dianzi.com 变频器基础
变频器发展，一定程度上讲，也是变频器控制方式发展。变频器控制方式，从变频器诞生之日起，就成各国研究者课题。我们着眼一下当前电力设施，就可以看到，变频器控制技术仍是带动电力发展重要环节。究竟变频器控制方式经历了那些发展呢？早期变频器大多数为开环恒压比（V／F=常数）控制方式．其优点是控制结构简单、成本较低，缺点是系统性能不高，比较适合应用风机、水泵调这场合。具体来说，其控制曲线会负载变化而变化；转矩响应慢，电视转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应存而性能下降稳定性变差等。对变频器U／F控制系统改造主要经历了三个阶段。第一阶段：(1) 八十年代初日本学者提出了基本磁通轨迹电压空间矢量（或称磁通轨迹法）。该方法以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙理想圆形旋转磁场轨迹为目，一次生成二相调制波形。这种方法被称为电压空间矢量控制。典型机种如1989年前后进入中国市场FUJI（富士）FRN5OOOG5/P5、SANKEN（三垦）MF系列等。(2) 引人频率补偿控制，以消除速度控制稳态误差(3) 基于电机稳态模型，用直流电流信号重建相电流，如西门子MicroMaster系列,由此估算出磁链幅值，并反馈控制来消除低速时定子电阻对性能影响。(4) 将输出电压、电流进行闭环控制，以提高动态负载下电压控制精度和稳定度，同时也一定程度上求电流波形改善。这种控制方法另一个好处是对再生引起过电压、过电流抑制较为明显，可以实现快速加减速。之后，1991年由富士电机推出大家熟知FVR与 FRNG7／P7系列设计中，不同程度融入了(2)(3)(4)项技术，很具有代表性。三菱日立，东芝也都有类似产品。，上述四种方法中，未引入转矩调节，系统性能没有到根本性改善。第二阶段：矢量控制。也称磁场定向控制。它是七十年代初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制先河。它使人们看到交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制内本质。矢量控制基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，坐标变换实现正交或解耦控制。，转子磁链难以准确观测，以及矢量变换复杂性，使实际控制效果往往难以达到理论分析效果，这是矢量控制技术实践上不足。此外．它必须直接或间接到转子磁链空间上位置才能实现定子电流解耦控制，这种矢量控制系统中需要配留转子位置或速度传感器，这显然给许多应用场合带来不便。仅管如此，矢量控制技术仍然努力融入通用型变频器中，1992年开始，德国西门子开发了6SE70通用型系列，FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制。1994年将该系列扩展至315KW以上。目前，6SE70系列200KW以下价格较高，200KW以上有很高性价比。第三阶段：1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论（Direct Torque Control简称DTC）。直接转矩控制与矢量控制不同，它控制电流、磁链等量来间接控制转矩，把转矩直接作为被控量来控制。转矩控制优越性：转矩控制是控制定子磁链，本质上并不需要转速信息；控制上对除定子电阻外所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入定子磁键观测器能很容易估算出同步速度信息。能方便实现无速度传感器化。这种控制方法被应用于通用变频器设计之中，是很自然事，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。，这种控制依赖于精确电机数学模型和对电机参数自动识别（Identification向你ID),ID运行自动确立电机实际定子阻抗互感、饱和因素、电动机惯量等重要参数，然后精确电动机模型估算出电动机实际转矩、定子碰链和转子速度，并由磁链和转矩Band－Band控制产生PWM信号对逆变器开关状态进行控制。这种系统可以实现很快转矩响应速度和很高速度、转矩控制精度。
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