變頻器的控制方式及合理選用

1. 變頻器的控制方式
低壓通用變頻強輸出電壓在380 ~ 650V，輸出功率在0.75 ~ 400kW，工作頻率在0 ~ 400Hz，它的主電路都采用交-直-交電路。其控制方式經(jīng)歷以下四代。
（1）第一代以U/f = C，正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式。其特點是：控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。
（2）第二代以電壓空間矢量（磁通軌跡法），又稱SVPWM控制方式。它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形。以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式而進(jìn)行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn)：引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流成閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁場定向法）又稱VC控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。然而轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，以及矢量變換的復(fù)雜性，實際效果不如理想的好。
（4）第四代以直接轉(zhuǎn)矩控制，又稱DTC控制。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的。具體方法是：
? 控制定子磁鏈——引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式；
? 自動識別（ID）——依靠精確的電機數(shù)學(xué)模型，對電機參數(shù)自動識別；
? 算出實際值——對定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實時控制；
? 實現(xiàn)Band - Band控制——按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band - Band控制產(chǎn)生PWM信號，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制；
? 具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（<2ms），很高的速度精度（±2%，無PC反饋），高轉(zhuǎn)矩精度（<+3%）。
? 具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時（包括0速度時），可輸出150% ~ 200%轉(zhuǎn)矩。

2. 控制方式的合理選用
控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場上低壓通用變頻器品牌很多，包括歐、美、日及國產(chǎn)的共約50多種。選用變頻器時不要認(rèn)為檔次越高越好，其實只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟實惠。附表 中參數(shù)供選用時參考。