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  • 變頻器的四種控制方式介紹
    • 發(fā)布時間:2023-05-20 19:05:45
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    變頻器的四種控制方式介紹
    變頻器
    變頻器也稱為變頻驅(qū)動器或驅(qū)動控制器,是可調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的一種,是應(yīng)用變頻驅(qū)動技術(shù)改變交流電動機(jī)工作電壓的頻率和幅度,來平滑控制交流電動機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩。
    變頻器的四種控制方式即V/f恒定控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。
    1、V/f恒定控制
    V/f控制是在改變電動機(jī)電源頻率的同時改變電動機(jī)電源的電壓,使電動機(jī)磁通保持一定,在較寬的調(diào)速范圍內(nèi),電動機(jī)的效率,功率因數(shù)不下降。因為是控制電壓與頻率之比,稱為V/f控制。
    恒定V/f控制存在的主要問題是低速性能較差,轉(zhuǎn)速極低時,電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法克服較大的靜摩擦力,不能恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩補償和適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化; 其次是無法準(zhǔn)確的控制電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。
    由于恒V/f變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制,由異步電動機(jī)的機(jī)械特性圖可知,設(shè)定值為定子頻率也就是理想空載轉(zhuǎn)速,而電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)差率所決定,所以V/f恒定控制方式存在的穩(wěn)定誤差不能控制,故無法準(zhǔn)確控制電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。
    2、轉(zhuǎn)差頻率控制
    轉(zhuǎn)差頻率是施加于電動機(jī)的交流電源頻率與電動機(jī)速度的差頻率。根據(jù)異步電動機(jī)穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型可知,當(dāng)頻率一定時,異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)差率,機(jī)械特性為直線。
    轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流。轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,構(gòu)成速度閉環(huán),速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率,然后以電動機(jī)速度與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定頻率。
    與V/f控制相比,其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。另外,它有速度調(diào)節(jié)器,利用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)控制,速度的靜態(tài)誤差小。然而要達(dá)到自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制,還達(dá)不到良好的動態(tài)性能。    
    3、矢量控制
    矢量控制也稱磁場定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出,以直流電機(jī)和交流電機(jī)比較的方法闡述了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動機(jī)和等效直流電動機(jī)的先河。
    矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相-二相變換,等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1、Ib1,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換,等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流;
     It1相當(dāng)于直流電動機(jī)的電樞電流),然后模仿直流電動機(jī)的控制方法,求得直流電動機(jī)的控制量,經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。
    矢量控制方法的出現(xiàn),使異步電動機(jī)變頻調(diào)速在電動機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里全方位的處于優(yōu)勢地位。但是,矢量控制技術(shù)需要對電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行正確估算,如何提高參數(shù)的準(zhǔn)確性是一直研究的話題。
    4、直接轉(zhuǎn)矩控制
    1985年,德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論,該技術(shù)在很大程度上解決了矢量控制的不足,它不是通過控制電流,磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。
    轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于:轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈,在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息,控制上對除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好;所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度信息,因而能方便的實現(xiàn)無速度傳感器,這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。
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