技術雜談：變頻器的控制方式及應用選型
變頻技能是應溝通電機無級調速的需求而誕生的。20世紀60年代今后，電力電子器材閱歷了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS操控晶體管)、MCT(MOS操控晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的發(fā)展過程，器材的更新促進了電力電子改換技能的不斷發(fā)展。20世紀70年代開端，脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研討引起了大家的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技能中心的PWM形式優(yōu)化疑問吸引著大家的濃厚興趣，并得出許多優(yōu)化形式，其間以鞍形波PWM形式作用最好。20世紀80年代后半期開端，美、日、德、英等發(fā)達國家的VVVF變頻器已投入市場并取得了廣泛使用。
2 變頻器操控辦法
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，作業(yè)頻率為0～400Hz，它的主電路都選用交直交電路。其操控辦法閱歷了以下四代。
2.1U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)操控辦法
其特點是操控電路構造簡略、本錢較低，機械特性硬度也較好，可以滿足通常傳動的滑潤調速請求，已在工業(yè)的各個領域得到廣泛使用。可是，這種操控辦法在低頻時，因為輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。別的，其機械特性畢竟沒有直流電動機硬，動態(tài)轉矩才能和靜態(tài)調速功能都還不盡如人意，且體系功能不高、操控曲線會隨負載的改變而改變，轉矩呼應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應的存在而功能降低，安穩(wěn)性變差等。因此大家又研討出矢量操控變頻調速。
2.2電壓空間矢量(SVPWM)操控辦法
它是以三相波形全體生成作用為條件，以迫臨電機氣隙的抱負圓形旋轉磁場軌跡為目的，一次生成三相調制波形，以內切多邊形迫臨圓的辦法進行操控的。經實踐運用后又有所改進，即引進頻率抵償，能消除速度操控的差錯;經過反應預算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環(huán)，以進步動態(tài)的精度和安穩(wěn)度。但操控電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引進轉矩的調理，所以體系功能沒有得到底子改進。
2.3矢量操控(VC)辦法
矢量操控變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、經過三相-二相改換，等效成兩相停止坐標系下的溝通電流Ia1Ib1，再經過按轉子磁場定向旋轉改換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然后仿照直流電動機的操控辦法，求得直流電動機的操控量，經過相應的坐標反改換，完成對異步電動機的操控。其實質是將溝通電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個重量進行獨立操控。經過操控轉子磁鏈，然后分解定子電流而取得轉矩和磁場兩個重量，經坐標改換，完成正交或解耦操控。矢量操控辦法的提出具有劃時代的含義。然而在實踐使用中，因為轉子磁鏈難以精確觀測，體系特性受電動機參數的影響較大，且在等效直流電動機操控過程中所用矢量旋轉改換較雜亂，使得實踐的操控作用難以達到抱負剖析的成果。
2.4直接轉矩操控(DTC)方法
1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授初次提出了直接轉矩操控變頻技能。該技能在很大程度上解決了上述矢量操控的不足，并以新穎的操控思維、簡潔明了的體系構造、優(yōu)秀的動靜態(tài)功能得到了迅速發(fā)展�，F在，該技能已成功地應用在電力機車牽引的大功率溝通傳動上。
直接轉矩操控直接在定子坐標系下剖析溝通電動機的數學模型，操控電動機的磁鏈和轉矩。它不需求將溝通電動機等效為直流電動機，因此省去了矢量旋轉改換中的很多雜亂核算;它不需求仿照直流電動機的操控，也不需求為解耦而簡化溝通電動機的數學模型。
2.5矩陣式交—交操控方法
VVVF變頻、矢量操控變頻、直接轉矩操控變頻都是交-直-交變頻中的一種。其一起缺陷是輸入功率因數低，諧波電流大，直流電路需求大的儲能電容，再生能量又不能反應回電網，即不能進行四象限運轉。為此，矩陣式交-交變頻應運而生。因為矩陣式交-交變頻省去了中心直流環(huán)節(jié)，然后省去了體積大、報價貴的電解電容。它能完成功率因數為l，輸入電流為正弦且能四象限運轉，體系的功率密度大。該技能現在雖沒有老練，但仍吸引著眾多的專家深入研究。其實質不是間接的操控電流、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被操控量來完成的。具體方法是：
——操控定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，完成無速度傳感器方法;
——自動識別(ID)依靠精確的電機數學模型，對電機參數自動識別;
——算出實踐值對應定子阻抗、互感、磁飽滿要素、慣量等算出實踐的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時操控;
——完成Band—Band操控按磁鏈和轉矩的Band-Band操控發(fā)生PWM信號，對逆變器開關狀況進行操控。
矩陣式交—交變頻具有迅速的轉矩呼應(<2ms)，很高的速度精度(±2%，無PG反應)，高轉矩精度(<+3%);一起還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包含0速度時)，可輸出150%～200%轉矩。
| 【上一個】 高壓變頻器帶電抗器并網回饋測試平臺的應用 | 【下一個】 風電齒輪箱的現狀調查與損壞原因分析 |
| ^ 技術雜談：變頻器的控制方式及應用選型 |