变频器控制电机最常用的五种控制方式

发布日期:2022-09-03 浏览次数:30


频率转换器的控制模式是?

 
变频器控制电机最常用的五种方式如下:
 
低电压一般频率变换输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,动作频率为0~400Hz。主电路采用AC-DC-AC电路。其控制方式经历了以下四代。

 
1U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式
 
其特征是简单的控制电路结构,低成本,机械硬度。它可以满足一般传输的平滑速度限制要求。广泛应用于行业的各个领域。但是,在低频率下,由于输出电压较低,因此扭矩受到定子电阻电压下降的显著影响。然后,那个减少最大输出扭矩。
 
 
另外,机械特性不像DC电机那样坚硬,其动态扭矩容量和静态速度调整性能不充分,系统性能不高,随着负荷的变化控制曲线发生变化,扭矩响应慢,电动机扭矩的利用率不高。性能降低,压板电阻和逆变器死时的影响低速稳定。因此,我们开发了矢量控制可变频率速度调整。
 
 
电压空间矢量(SVPWM)控制方式
 
在三相波形的整个世代效应的前提下,为了接近马达间隙的理想圆形旋转磁场轨道,一次产生三相调制波形,并在内接多边形圆的中间控制。
 
在实际应用之后,通过引入频率补偿来消除速度控制的误差。磁通耦合的幅度是闭环,其中反馈估计的输出电压和电流用于消除低速下定子电阻的影响以提高动态精度和稳定性。但是,有很多控制电路,没有导入扭矩调整,系统性能基本没有改善。

 
矢量控制(VC)方式
 
矢量控制可变频率速度调整的方法通过三相两相变换与三相坐标系的异步电动机的定子电流IA、IB及IC等效于两相静止坐标系的交流电流Ia1ib1。并且,对应于通过对应于转子磁场的方向转换旋转而在同步旋转坐标系中的直流电流Im1、It1(IM1相当于DC电机的励磁电流。接着,模仿DC电机的控制方法求出DC电机的控制量,实现基于对应的逆坐标变换的异步电动机的控制。
 
其本质是交流电相当于直流电动机,速度和磁场的两个分量是独立控制的。通过控制转子磁通量来分解定子电流,获得扭矩和磁场。通过坐标变换实现了正交或非干扰控制。矢量控制法的提案具有划时代的意义。然而,在实际应用中,不能准确地观察到转子磁通量,系统特性受到电机参数的很大影响,等效直流电机控制过程中使用的向量旋转变换复杂,并且难以实现理想的分析结果。

 
直接转矩控制(DTC)方式
 
1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。
 
目前,该技术已应用于电动机车牵引的高功率交流驱动装置。直接扭矩控制直接分析定子坐标系ac电机的数学模型,以控制马达的磁通量和扭矩。由于不需要等效于DC电机的AC马达,因此向量旋转变换的许多复杂计算不需要模仿省略的直流电机的控制,并且不需要简化以解绑定AC电机的数学模型。
 
 
矩阵式交—交控制方式
 
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流电路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。
 
因此,产生矩阵AC-AC频率变换。由于矩阵AC-AC频率消除中间DC链路,所以省略了大容量和昂贵价格的电解电容器。可实现L的功率因数,输入电流为正弦波,以4象限动作。系统的功率密度很大。虽然这个技术还不成熟,但它还是吸引了很多学者进行详细的研究。其本质不是间接地控制电流、流量链路等的量,而是作为控制量来实现直接扭矩。
 
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;
 
算出实际值对应定子阻抗、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。
 
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(<+3%);同时还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。