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    變頻器常見的控制方式

    2022-06-15 14:55:43

    變頻器控制電機是根據電機的特性參數和電機運行要求,控制電機提供的電壓、電流和頻率,以滿足負載要求。所以就像VFD的主電路一樣,逆變元件是一樣的,單片機位數也是一樣的,只是控制方式不同,其控制效果也不同。所以控制方式很重要。代表了 變頻器的水平。變頻器目前對電機的控制方法大致可以分為U/f恒定控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制和非線性控制。

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    U/f常數控制

    U/f控制是在改變電機電源頻率的同時,改變電機電源的電壓,使電機的磁通保持恒定,在較寬的調速范圍內,電機的效率和功率因數不會下降。因為是控制電壓與頻率的比值,所以叫U/f控制。恒定U/f控制的主要問題是低速時性能差。當轉速極低時,電磁轉矩無法克服較大的靜摩擦力,無法適當調整電機的轉矩補償,適應負載轉矩的變化。其次,不能精確控制電機的實際速度。由于恒U/f VFD是開環速度控制,從異步電機的機械特性圖可以看出,設定值是定子頻率,即理想空載轉速,而電機的實際轉速是由轉差率決定的,所以無法控制U/f恒控制方式存在的穩定性誤差,因此無法精確控制電機的實際轉速。 轉差頻率控制

    轉差頻率是應用于電機的交流電源頻率和電機速度之間的差頻。根據異步電動機穩定性的數學模型,當頻率一定時,異步電動機的電磁轉矩與轉差率成正比,機械特性呈線性。

    轉差頻率控制就是通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流。轉差頻率控制需要檢測電機轉速,形成速度閉環。調速器的輸出是轉差頻率,然后將電機轉速和轉差頻率之和作為VFD的給定頻率。與U/f控制相比,它的加減速特性和限制過電流的能力都有所提高。另外它有速度調節器,利用速度反饋形成閉環控制,速度靜態誤差小。然而,要實現自動控制系統的穩態控制,良好的動態性能是無法實現的。

    矢量控制

    矢量控制,也稱為磁場定向控制。它是由西德的F.Blasschke等人在20世紀70年代初首先提出的,并通過對比DC電機和交流電機闡述了這一原理。因此,它開創了交流電機和等效的DC電機。矢量變頻調速的方法是在三相坐標系下比較異步電動機的定子交流電流Ia、Ib、Ic。通過三相到兩相變換,等效為兩相靜止坐標系中的交流電流Ia1和Ib1,再根據轉子磁場通過定向旋轉變換,等效為同步旋轉坐標系中的DC電流Im1和It1(Im1等效為DC電機的勵磁電流,It1等效為DC電機的電樞電流)。然后,通過模仿DC電機的控制方法得到DC電機的控制量,并通過相應的坐標逆變換對異步電機進行控制。矢量控制方法的出現使異步電機變頻調速在電機調速領域處于全面主導地位。然而,矢量控制技術需要正確估計電機參數,如何提高參數的精度一直是研究的課題。


    直接轉矩控制

    1985年,德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制理論。這項技術在很大程度上解決了矢量控制的不足。不是通過控制電流和磁鏈來間接控制轉矩,而是直接控制轉矩作為控制量。轉矩控制的優勢在于轉矩控制是控制定子磁鏈,本質上不需要速度信息,對除定子電阻外的所有電機參數都具有魯棒性。引入的定子磁鏈觀測器可以方便地估計同步速度信息,從而可以方便地實現無速度傳感器直接轉矩控制。


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