变频器维修保养常识

变频器的5种控制方式详解！

   变频器是将工频电源（50Hz或60Hz）转换成各种频率的AC电源以实现电动机的变速操作的装置，其中控制电路完成对主电路的控制，并且 整流电路将交流电转换为直流电，直流电的中间电路使整流电路的输出平滑，逆变电路将直流电转换为交流电。 对于需要大量计算的诸如矢量控制逆变器的变频器，有时需要用于扭矩计算的CPU和一些相应的电路。 变频调速通过改变电动机定子绕组的电源频率来达到调速的目的。

变频器的分类

变频器的分类方法有多种：

按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；

按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；

按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；

按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

变频器的工作原理：

  我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：

n＝60 f(1－s)/p (1)

    式中
    n———异步电动机的转速；
    f———异步电动机的频率；
    s———电动机转差率；
    p———电动机极对数。
  由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

变频器控制方式

  低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。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
  本实用新型的优点是控制电路结构简单，成本低，机械性能好，能满足一般传动平稳调速的要求，并广泛应用于各种领域。 行业。 然而，在低频模式中，转矩受到低频下定子电阻的电压降的影响，从而减小了输出的最大转矩。
  另外，其机械特性没有直流电机硬，动态转矩能力和静态调速性能都不尽如人意，且系统性能不高，控制曲线会随负载变化而变化，转矩响应慢， 电动机转动力矩利用率不高，由于定子电阻的存在和逆变器低速的死区效应，性能下降，稳定性恶化。 因此，人们也研究了矢量控制频率控制。
电压空间矢量(SVPWM)控制方式

  它基于三相波形的整体生成效果的前提。 为了接近电动机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹，一次产生三相调制波形，并且用圆圈逼近内接多边形。
  经过实践，它得到了改进，即频率补偿的引入可以消除速度控制的误差; 通过反馈估算磁链的大小，消除低速时定子电阻的影响; 关闭输出电压和电流，以提高动态精度和稳定性。 然而，有许多控制电路连接并且没有引入扭矩调节，因此系统性能没有得到根本改善。
矢量控制(VC)方式

      矢量控制变频调速方法是使三相坐标系中异步电动机的定子电流Ia，Ib，Ic通过三相两相变换，相当于交流电流Ia1Ib1。 两相静止坐标系，然后通过根据转子磁场定向旋转变换，相当于同步旋转坐标系中的直流电流Im1，It1（Im1相当于直流电机的励磁电流; It1相当于 电枢电流与转矩成正比），然后模拟直流电动机控制方法得到直流电动机的控制量，并通过相应坐标的逆变换实现异步电动机的控制。

  其实质是交流电机相当于直流电机，速度和磁场的两个组成部分是独立控制的。 通过控制转子磁链然后分解定子电流，获得转矩和磁场的两个分量，并进行坐标变换以实现正交或解耦控制。 所提出的矢量控制方法具有划时代的意义。 然而，在实际应用中，由于转子磁链很难准确观察，系统特性受电机参数的影响很大，等效直流电机控制过程中使用的矢量旋转变换复杂，使实际控制效果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缺点，并以新颖的控制思想，简单明了的系统结构，优异的动静态性能得到了迅速发展。

   目前，该技术已成功应用于电力机车牵引的大功率交流传动。 直接转矩控制直接分析定子坐标系中交流电机的数学模型，控制电机的磁链和转矩。 它不需要交流电动机等同于直流电动机，从而消除了矢量旋转变换中的许多复杂计算; 它不需要控制直流电动机，也不需要简化交流电动机的数学模型来进行去耦。
矩阵式交—交控制方式
    VVVF变频，矢量控制变频，直接转矩控制变频均为AC-DC-AC变频之一。 常见的缺点是低输入功率因数，大谐波电流，用于DC电路的大容量存储电容器，并且再生能量不能反馈到电网，即，四象限操作是不可能的。
    为此，矩阵式AC-AC变频应运而生。 由于矩阵型AC-AC频率转换消除了中间DC链路，因此省略了庞大且昂贵的电解电容器。 它可以实现l的功率因数，输入电流是正弦的并且可以在四个象限中操作，并且系统具有高功率密度。 虽然该技术尚未成熟，但仍然吸引了许多学者深入研究。 本质上不是间接控制电流，磁链等，而是直接作为控制量来实现扭矩。

    具体方法是：
    控制定子磁链进入定子磁链观测器，实现无速度传感器接近;
    自动识别（ID）依赖于精确的电机数学模型来自动识别电机参数;

根据定子阻抗，互感，磁饱和系数，惯性等计算实际值，实时计算实际转矩，定子磁链和转子转速;
   Band-Band控制实现了由磁链控制和扭矩产生的PWM信号，并控制逆变器开关的状态。

  Matrix AC-AC具有快速扭矩响应（<2ms），高速精度（±2％，无PG反馈），高扭矩精度（<+ 3％），高启动力矩和高扭矩精度，尤其是在低速时 速度（包括0速），可输出150％~200％的扭矩。

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