变频器控制方式及合理选用.doc

变频器的控制方式及合理选用 1.变频器的控制方式 低压通用变频器输出电压在380~650V，输出功率在0.75~400KW，工作频率在0~400HZ，它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历以下四代。 第一代以U/f=C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。 第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SPWM控制方式。他是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。 第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。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； 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%）； 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。 2.控制方式的合理选用 控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器时不要认为档次越高越好，其实只要按负载的特性，满足使用要求就可，以便做到量才使用、经济实惠。附表中参数供选用时参考。 控制方式 U/f=C控制 电压空间矢量控制 矢量控制 直接转矩控制 反馈装置 不带PG 带PG或PID调节器 不要 不带PG 带PG或PID编码器 不要 速比i 〈1：40 1：60 1：100 1：100 1：1000 1：100 起动转矩在3HZ） 150% 150% 150% 150% 零转速时为150% 零转速时为150%~200% 静态速度精度/% ±0.2~0.3 ±0.2~0.3 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.2 适用场合 一般风机、泵类等 较高精度调速，控制 一般工业上的调速或控制 所有调速或控制 伺服拖动、高精度传动、转矩控制 重荷起动、起重负载转矩系统，恒转矩波动大负载 *直接转矩控制，在带PG或编码器后I可拓展至1：1000，静态速度精度可达±0.01%。 异步电动机变频变压运行特性分析及应用 为更好地掌握和应用异步电动机变频变压传动技术，对异步电动机在改变电源频率f1或改变电源U1以及改变U1/ f1下运行的各参数变化进行分析是很有必要的。为了分析方便，将异步电动机的参数归结为三类： 结构参数，包括定、转子电阻rm; 运行参数，包括励磁电流Im，定、转子电流I1、I2（折算到定子侧为I2’），气隙磁通Φm,电磁转矩T（最大转矩Tm、起动转矩Ts），转速n（同步转速n1、转差率s）及功率因数COSφ； 输入参数，包括输入相电压U1、频率f1。 将以上参数反映在异步电动机等值电路上，则如图1所示。 U1=UN（电机额定相电压），而f1改变时的特性 f1的改变主要影响n1以及x1、x2和rm、xm。 U1=UN时，f1 ，n成比