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变频器的控制策略的发展

2016-09-21 技术知识

第一代变频器采用的是压频比标量控制方式,它根据异步电动机等效电路确定的线性U/f比进行变濒调速。电压是指基波的有效值,改变U/f只能调节电动机的稳态磁通和转矩,谈不上动态控制。为提高低频时电动机产生的转矩,通常采用提升电压以及随负载变化补偿定子绕组电压降的办法,可以拓宽变频调速范围至20:1左右。

第二代变频器的主要特征是采用矢量控制方式,它参照直流电动机的控制方式,将异步电动机的定子电流空间矢量分解为转子励磁分量和转矩分量。

首先是要控制励磁,所以又把矢量控制称为磁场定向控制。至于转矩的控制则是间接的。矢量控制的主要缺点是需要复杂的坐标变换运算以及需检测转速信号。因此,进一步提出无速度传感器矢量控制的方案,它根据异步电动机实际运行的相电压和相电流以及定转子绕组参数推算出转速观测值,进而计算出转子磁链和转矩电流的观测值,以实现磁场定向的矢量控制。

由于转速观测值的精度受到所用计算参数与电机实际运行参数之间偏差大小的影响,所以无速度传感器矢量控制的调速精度和调速范围,均低于带速度编码器的矢量控制方案。一般前者的调速精度为1%,输出额定转矩时的最低频率只能达到1Hz左右,而后音调速精度为0.01%,最低频率为0.1Hz。然而,由于无需安装速度编码器使用方便,无速度传感器矢量控制变频器仍受到用户的欢迎。

与矢量控制并行发展的还有直接转矩控制方式,它以异步电动机的转矩作为被控量,强调转矩的直接控制效果,并不刻意追求输出的电流为正弦波形。

异步电动机的直接转矩控制是直接在定子坐标上计算磁链的幅值和转矩的大小,对其进行直接跟踪调节,以获得迅速的动态响应,其响应速度可小到1—2ms。从转矩调控要求看,磁链有点误差,并不会对转矩控制性能产生重大影响。这种控制方式的优点是对电动机参数变化不敏感。