變頻器工作原理與選型知識(shí)

1、異步機(jī)變頻調(diào)速已得到廣泛的應(yīng)用。 變頻器的花樣種類繁多， 變頻器的供應(yīng)商們?yōu)榱送其N自己的產(chǎn)品， 都大力宣傳自己的優(yōu)點(diǎn)， 其他產(chǎn)品的缺點(diǎn)， 使人眼花繚亂。變頻器的應(yīng)用者在選用時(shí)經(jīng)常提出許多如何合理應(yīng)用及方案比較的問題， 變頻器的開發(fā)者在方案論證時(shí)也常提出產(chǎn)品定位及前景方面的問題。 作者根據(jù)自己多年來在該領(lǐng)域中的體會(huì)，就下面幾個(gè)問題談?wù)勛约旱目捶?。各種產(chǎn)品，只要它們在市場上站得住腳，就必然有它們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。市場是無情的， 如果都是缺點(diǎn)， 該產(chǎn)品必然被淘汰， 若都是優(yōu)點(diǎn)它必然淘汰別人。作者希望通過本論壇引起討論， 去掉商業(yè)炒作， 還事物以本來面目。 以下均為個(gè)人看法，僅供參考。涉及一些價(jià)格，均

2、為做方案比較用的價(jià)格，不是實(shí)際購物價(jià)格，不涉及商業(yè)行為。大功率節(jié)能調(diào)速的合理電壓等級(jí)大中功率風(fēng)機(jī)和泵采用變頻調(diào)速可節(jié)約大量電能，大部分功率在 0.2-2范圍內(nèi)。 我們現(xiàn)在 200 以上的電機(jī)多是中壓， 電壓等級(jí)多為 10， 少量為 6。 選用 10 “直接 ”變頻，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看都不合理。所有的 “直接 ”變頻都不是真正的直接變頻， 在其輸入側(cè)都有變壓器， 因此電機(jī)和變頻器沒有必要和電網(wǎng)電壓一致。 本 文討論不同功率段的合理電壓等級(jí)。高性能調(diào)速系統(tǒng)中的矢量控制和直接力矩控制高性能調(diào)速系統(tǒng)中的矢量控制發(fā)明于70 年代末， 商品化于 80 年代， 至今仍然為多數(shù)公司所采用。直接力矩發(fā)明于 80

3、 年代后期，部分公司采用，商品化于90 年代初，被廣泛宣傳為新一代技術(shù)。本文介紹作者對(duì)這兩種系統(tǒng)的看法。有速度 （位置）傳感器和無速度（位置）傳感器系統(tǒng)在矢量控制和直接力矩控制系統(tǒng)開發(fā)的初期都要求裝設(shè)速度（位置 ）傳感器（編碼器）。有些場合安裝編碼器困難，所以又開發(fā)出無速度（位置 ）傳感器系統(tǒng)，它的性能不如前者， 但優(yōu)于開環(huán)系統(tǒng)。 現(xiàn)在有些宣傳說， 無編碼器系統(tǒng)的低速起動(dòng)性能已達(dá)到有編碼器系統(tǒng)水平， 此提法有模糊之處。 本文討論什么時(shí)候應(yīng)裝編 碼器，何時(shí)可以不裝編碼器。2 大功率節(jié)能調(diào)速傳動(dòng)的合理電壓等級(jí)大中功率風(fēng)機(jī)和泵采用變頻調(diào)速可節(jié)約大量電能，大部分功率在 200-2000范圍中。我們現(xiàn)有

4、的交流電動(dòng)機(jī)200是個(gè)界限， 200 以下是低壓 380V， 200 以上為中壓 :3、 6 和 10。電力部門從減小線損的角度出發(fā)，希望提高供電電壓， 3 已取消， 6 正在淘汰中，大力推行10，將來還可能提至20。用戶從簡化配置出發(fā)，很自然的提出要求，希望200 以上的電機(jī)和變壓器也都采用 10，不幸這合乎情理的要求技術(shù)上實(shí)現(xiàn)困難，經(jīng)濟(jì)上價(jià)高，因?yàn)?:A 10 電機(jī)從制造角度并不困難，但隨著電壓升高，絕緣等級(jí)提高，電機(jī)重量和價(jià)格也增加， 以系列 4極 560 電機(jī)為例 :380V 重 3.6T， 價(jià) 11 萬;6重 3.9T，價(jià)15萬;10重4.4T,價(jià)20萬。B 受電力電子器件電壓及電機(jī)

5、允許的限制， 10 變頻器必須多電平，多器件串聯(lián)。造成線路復(fù)雜，價(jià)格昂貴，可*性差。對(duì)于10 變頻器若使用 1700V 器件，需 10 串，三相共120支器件。若使用 3300V 器件，也需5 串共 60支器件，數(shù)量巨大。另一方面電流小，器件的電流能力得不到充分利用，仍以 560 為例，10電機(jī)電流僅40A左右，現(xiàn)1700V的電流已達(dá)2400A, 3300V器件電流達(dá)1600A,有大電流器件不采用， 偏要用大量小電流器件串聯(lián)， 極不合理。 即使電機(jī)功率達(dá)2000，電流也只有140A 左右，仍很小。為了電平隔離， 改善輸入電流波形及減小諧波， 現(xiàn)在所有的中壓 “直接變頻 ”器都不是真正的直接變頻

6、， 其輸入側(cè)都裝有輸入變壓器， 這種安排短時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。 既然輸入側(cè)有變壓器， 變頻器和電機(jī)的電壓就沒有必要和電網(wǎng)一樣， 非用10 和 6 不可，因此就有了變頻器和電機(jī)的合理電壓等級(jí)問題。另外，過去電機(jī)中低壓的 200 分界是考慮電機(jī)直接起動(dòng)，起動(dòng)電流7-8 倍額定電流， 10380V 電力變壓器容量2000，短路阻抗6%左右，電機(jī)起動(dòng)時(shí)380V 母線壓降限制在5%左右而定的。再加大變壓器，短路電流太大，低壓開關(guān)難以承受。采用變頻器調(diào)速后，起動(dòng)電流被限制在額定值內(nèi)，中低壓分界條件也應(yīng)隨之變化?，F(xiàn)在660V低壓電機(jī)容量已達(dá)1000-1200，它也為討論合理電壓等級(jí)提供了基礎(chǔ)。本文分析合理電壓等

7、級(jí)的出發(fā)點(diǎn)是A.低壓變頻器采用1200V或1700V，器件額定電流小于18002400A,并 聯(lián)數(shù)不大于2。并聯(lián)再多實(shí)現(xiàn)麻煩，就不如改為多電平串聯(lián)，中壓變頻。B 中壓變頻采用器件種類及電壓等級(jí)很多，相應(yīng)線路方案也不同。本文基于目前市場上流行的產(chǎn)品， 它們是基于 1700V 的分離直流電源多重化 (H 橋串聯(lián) ) 方案 ()及基于 3300V ， 4500V 和 6000V 的或或三電平方案() 。文獻(xiàn) 1 對(duì)合理由電壓等級(jí)進(jìn)行了分析，這里不再重復(fù)，只把幾點(diǎn)看法列于下面 :A 800-1200以下的變頻調(diào)速宜選用 380V 或 660V 電壓等級(jí)。它線路簡單，技術(shù)成熟，可*性高，小，價(jià)格便宜。仍

8、以560電機(jī)為例，630 660V的低壓變頻器約 50 萬，而同容量2300V 的中壓變頻器約 90 萬。實(shí)現(xiàn)的方法有低-低，低-高，高-低和高-低-高等幾種形式。由于電機(jī)、變壓器的價(jià)格遠(yuǎn)低于變頻器，即使更換電機(jī)、變壓器也合理。B 1000-1500 以上的調(diào)速可以用中壓變頻國外的中壓變頻器有多個(gè)電壓等級(jí):1.1， 2.3, 3, 4.2, 6，它們主要由電力電子器件的電壓等級(jí)所確定。 在中器件不串及中橋不串聯(lián)情況下， 器件電壓與變頻器電壓間的關(guān)系示于表1。表 1 在不串聯(lián)情況下，器件電壓與變頻器電壓間的關(guān)系器件電壓 (V) 1700 3300 4500 6000變頻器電壓 () 1.1 2.

9、3 3 4.2目前器件最高6000V ，在不串情況下變頻器最高電壓4.2。 6 變頻器必須串聯(lián)，線路復(fù)雜，器件多，可*性受影響。國外很少做6 變頻器， 10基本不做。從原理上說通過H 橋單元串聯(lián)，變頻器輸出電壓不受器件電壓限制，可以較高，但提高電壓的代價(jià)是器件大量增加，可* 性降低。對(duì)于同樣輸出功率的變頻器，使用較高電壓較多單元串聯(lián)所花的代價(jià)大于用較低電壓， 較少數(shù)量， 電流較大單 元的代價(jià)，也就是說在器件電流允許條件下應(yīng)選用盡可能低的電壓等級(jí)。許多應(yīng)用場合都要求旁路功能， 即在變頻器故障時(shí)將電機(jī)旁路， 直接接入電網(wǎng)恒速工作。 為降低變頻器造價(jià)， 電機(jī)電壓低于電網(wǎng)電壓后， 如何旁路是一個(gè)需要解

10、決的問題。 這問題可以解決， 對(duì)于不同的變頻器旁路方法不同， 變頻器的旁路指在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)將電機(jī)直接接入電網(wǎng)， 恒速工作。 如果電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓一致，旁路不成問題。為了降低變頻器造價(jià)，電機(jī)電壓低于電網(wǎng)電壓后，如何旁路，是這里所要討論的問題。如果采用低壓變頻， 變頻器輸入交流電壓與額定輸出電壓一樣， 電機(jī)可以繞過變頻順直接接低壓380V 或 660V 電源。如果采用中壓變頻， 可以把輸入變頻器兩副邊串聯(lián)起來向電機(jī)供電， 參見圖1。當(dāng)三個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)接“ 1時(shí)，變頻器工作”;當(dāng)三個(gè)開關(guān)接“ 2時(shí)旁路，輸入變壓器”的兩組副邊線電壓各等于1.52(為電機(jī)額定輸入電壓)，并互差300，把它們串起來后電

11、壓為 1.5 150= 1.01，正好供電機(jī)恒速工作。如果采用變頻器，輸入變頻器副邊太多，無法通過改變接線來旁路變頻器，只能旁路出故障的單元， 經(jīng)觸點(diǎn)將故障單元輸出短路， 單元中封鎖。 在這類變頻器設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了旁路單元的工況。 如果一定要旁路變頻器， 只能另加一臺(tái)備用降壓變壓器，這對(duì)于在一個(gè)電網(wǎng)上掛有多套變頻器時(shí)是合理的。設(shè)計(jì)旁路電路時(shí)需注意校驗(yàn)電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 例如變壓器短路阻抗為6%，容量為1.1 倍變頻器容量，電機(jī)起動(dòng)電流為 7 倍，則電機(jī)起動(dòng)電壓為 0.72，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為0.52 倍額定起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它應(yīng)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。若起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠，只能加大變壓器容量或選用小短路阻抗變壓器。高性

12、能調(diào)速系統(tǒng)中的矢量控制和直接力矩控制調(diào)速系統(tǒng)的任務(wù)是控制速度， 速度通過轉(zhuǎn)矩來改變， 調(diào)速系統(tǒng)的性能取決于轉(zhuǎn)矩控制的好壞， 矢量控制 ()和直接力矩控制 () 的任務(wù)都是實(shí)現(xiàn)高性能轉(zhuǎn)矩控制，它們的速度調(diào)節(jié)部分相同。異步機(jī)的轉(zhuǎn)矩等于磁鏈?zhǔn)噶亢投ㄗ与娏魇噶康氖噶糠e。磁鏈不能直接測量， 需要通過定子電壓電流及電機(jī)參數(shù)算得。由于定子電壓電流都是交流量， 處理起來較麻煩， 所以在控制系統(tǒng)中， 借助于坐標(biāo)變化， 把它們變成坐標(biāo)系的直流量， 計(jì)算得到的控制量再經(jīng)反變換變回交流坐標(biāo)軸系去產(chǎn)生信號(hào)。 為了在高速和低速均能取得好的性能， 必須用電壓電流兩個(gè)模型，涉及到電機(jī)參數(shù)較多。在系統(tǒng)中用交流量直接計(jì)算力矩和磁

13、鏈， 然后通過力矩、 磁鏈兩個(gè)控制器產(chǎn)生信號(hào)， 省去了坐標(biāo)變換。 在研制的初期沒有考慮低速運(yùn)行工況， 并以定子磁鏈為基礎(chǔ)， 涉及電機(jī)參數(shù)只有一個(gè)， 因此的供貨商大力宣傳計(jì)算簡單， 涉及電機(jī)參數(shù)最少，精度高等。實(shí)際上在考慮低速運(yùn)行工況后，也必須引入電流模型，也要用到轉(zhuǎn)子磁鏈，涉及的電機(jī)參數(shù)和一樣多，所以精度也一樣。沒坐標(biāo)變換，計(jì)算公式簡單， 但為了實(shí)現(xiàn)控制， 必須在一個(gè)開關(guān)周期中計(jì)算很多次， 要求計(jì)算速度快，以公司的600系列為例，它的計(jì)算周期是258在中測量電壓電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均值，然后一周期計(jì)算一次，對(duì)計(jì)算速度要求低，以公司的 670系列為例，他計(jì)算周期是400m相差16倍。矢量變換

14、計(jì)算只不過4個(gè)乘法和兩個(gè)加法， 以現(xiàn)在處理器的能力看， 它算不了什么。 另外以定子磁鏈為基礎(chǔ)也不是的專利，有的系統(tǒng)也以定子磁鏈為基礎(chǔ)。根據(jù)產(chǎn)品樣本，600（）轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)時(shí)間是 5， 670（）也是 5 ，再快的響應(yīng)機(jī)械也受不了。有人認(rèn)為， 利用磁鏈幅值的控制得到近似圓形磁場， 磁鏈幅值的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，而是連續(xù)控制，磁鏈幅值不變，無轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。這種看法也欠妥，中由于存在轉(zhuǎn)矩控制， 轉(zhuǎn)矩平均值不會(huì)受磁鏈變化影響而波動(dòng)， 磁鏈變化只影響電流波形 ;對(duì)于，由于變頻器按模式工作，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)是不可控制，也不是連續(xù)控制，同樣存在電流脈動(dòng)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的問題， 670 的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為 2%。綜上所述

15、， 作者認(rèn)為這兩種系統(tǒng)無本質(zhì)區(qū)別， 只不過在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制時(shí)走了 不同的路，不存在誰優(yōu)于誰，誰取代誰的問題。有速度（位置）傳感器和無速度（位置 ）傳感器系統(tǒng)在矢量控制和直接力矩控制系統(tǒng)開發(fā)的初期都要求在電機(jī)軸上裝設(shè)編碼器，測取速度（位置）信號(hào)，有些場合安裝編碼器困難，所以又開發(fā)了無速度傳感器系統(tǒng)。 無速度傳感器系統(tǒng)現(xiàn)在是熱門話題， 方法很多， 但真正用于工業(yè)產(chǎn)品的都基于同樣原理電壓、電流模型法。電壓模型使用電機(jī)參數(shù)較少，在速度高于 5-10%（高速） 時(shí)，計(jì)算精度較高，低于5-10%（低速）時(shí)，由于電壓太小，計(jì)算誤差大。電流模型使用電機(jī)參數(shù)多，特別是受轉(zhuǎn)子電阻變化影響大， 計(jì)算誤差略大， 但這誤

16、差與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 在有速度傳感器的系統(tǒng)中，高速時(shí)使用電壓模型，控制精度高 ;低速時(shí)使用電流模型，精度雖不如高速時(shí)， 但仍能正常運(yùn)行。 在無速度傳感器系統(tǒng)中， 高速時(shí)轉(zhuǎn)速角速度比較電壓電流模型計(jì)算結(jié)果辨識(shí)得到，因此只能達(dá)到有速度傳感器系統(tǒng)的低速時(shí)水平 ;低速時(shí)由于電壓模型不準(zhǔn)，基準(zhǔn)沒了，無法辨識(shí) ，系統(tǒng)只能拋棄矢量控制， 改為開環(huán)工作。 現(xiàn)在市場上的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)在低速時(shí)都是開環(huán)系統(tǒng)， 性能差。 它們只適合用于無長期低速運(yùn)行工況， 且高速時(shí)調(diào)速精度要求不高的場合。有的公司宣稱它的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)在靜止時(shí)也能產(chǎn)生滿力矩， 這話沒錯(cuò)，但也有宣傳成分。因?yàn)樵陟o止時(shí)，速度為零是已知的，不

17、需辨識(shí)，但一轉(zhuǎn)起來，長期低速運(yùn)行就不行了。在表 2 中列出了 670 系列變頻器在有、無編碼器時(shí)的性能。6 結(jié)論1）大功率節(jié)能調(diào)速一律采用 6,10“直接變頻 ”不合理， 應(yīng)根據(jù)功率選擇合理電壓等級(jí)。 大功率的變頻器采用高電壓， 盡量采用電流大的器件， 降低器件的串聯(lián) 個(gè)數(shù)。矢量控制和直接力矩控制各有優(yōu)缺點(diǎn)， 只是不同公司走了不同路， 并無誰優(yōu)于誰，誰取代誰的問題。無速度傳感器系統(tǒng)只適用于無長期低速工況，高速時(shí)性能要求不高的場合。200315功率檔次的電機(jī)， 國內(nèi)的實(shí)際情況是380v 電壓等級(jí)占很大一部分。和的優(yōu)劣，商業(yè)宣傳成分較大讓他們?nèi)幷摪伞男詢r(jià)比角度考慮變頻電壓等級(jí)選擇的合理性， 3

18、15 以下可選 380v，250-800可選用 660v， 500 以上可選用 6高-高變頻或6、 10 高-低-高變頻。高-高產(chǎn)品價(jià)格高。高-低-高產(chǎn)品占變壓器的位置本身功耗略高，但可*性好價(jià)格也好。目前， 通用型變頻器絕大多數(shù)是交 直 交型變頻器， 通常尤以電壓器變頻器為通用，其主回路圖（見圖 1.1） ，它是變頻器的核心電路，由整流回路（交 直交換） ，直流濾波電路（能耗電路）及逆變電路（直 交變換）組成，當(dāng)然還包括有限流電路、制動(dòng)電路、控制電路等組成部分。小在空換他耗電麻直-主變換圖1,1基本電路1）整流電路如圖1.2所示，通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋組成。它的功能是將工頻電

19、源進(jìn)行整流，經(jīng)中間直流環(huán)節(jié)平波后為逆變電路和控制電路提供所需的直 流電源。三相交流電源一般需經(jīng)過吸收電容和壓敏電阻網(wǎng)絡(luò)引入整流橋的輸入 端。網(wǎng)絡(luò)的作用，是吸收交流電網(wǎng)的高頻諧波信號(hào)和浪涌過電壓，從而避免由此而損壞變頻器。當(dāng)電源電壓為三相 380V時(shí)，整流器件的最大反向電壓一般為 12001600V,最大整流電流為變頻器額定電流的兩倍。2）濾波電路逆變器的負(fù)載屬感性負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)，無論異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)，在直流濾波電路和異步電動(dòng)機(jī)之間， 總會(huì)有無功功率的交換，這種無功能量要靠 直流中間電路的儲(chǔ)能元件來緩沖。同時(shí)，三相整流橋輸出的電壓和電流屬直流脈 沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流

20、的波動(dòng)， 直流濾波電路起到對(duì)整流電路 的輸出進(jìn)行濾波的作用。通用變頻器直流濾波電路的大容量鋁電解電容， 通常是由若干個(gè)電容器串聯(lián)和并 聯(lián)構(gòu)成電容器組，以得到所需的耐壓值和容量。另外，因?yàn)殡娊怆娙萜魅萘坑休^ 大的離散性，這將使它們隨的電壓不相等。因此，電容器要各并聯(lián)一個(gè)阻值等相 的勻壓電阻，消除離散性的影響，因而電容的壽命則會(huì)嚴(yán)重制約變頻器的壽命。3）逆變電路逆變電路的作用是在控制電路的作用下，將直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電源。 逆變電路的輸出就是變頻器的輸出， 所以逆 變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。最常見的逆變電路結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)功率開關(guān)器

21、件（、等）組成的三相橋式 逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。通常的中小容量的變頻器主回路器件一般采用集成模塊或智能模塊。智能模塊的內(nèi)部高度集成了整流模塊、逆變模塊、各種傳感器、保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路。如三菱公司生產(chǎn)的50120， 富士公司生產(chǎn)的750060， 西門子公司生產(chǎn)的 50120 等， 內(nèi)部集成了整流模塊、 功率因數(shù)校正電路、 逆變模塊及各種檢測保護(hù)功能。 模塊的典型開關(guān)頻率為20，保護(hù)功能為欠電壓、過電壓和過熱故障時(shí)輸出故障信號(hào)燈。逆變電路中都設(shè)置有續(xù)流電路。 續(xù)流電路的功能是當(dāng)頻率下降時(shí)， 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也隨之下降。 為異步電

22、動(dòng)機(jī)的再生電能反饋至直流電路提供通道。 在逆變過程中，寄生電感釋放能量提供通道。另外，當(dāng)位于同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)，同時(shí)處于開通狀態(tài)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象， 并燒毀換流器件。 所以在實(shí)際的通用變頻器中還設(shè)有緩沖電路等各種相應(yīng)的輔助電路， 以保證電路的正常工作和在發(fā)生意外情況時(shí)，對(duì)換流器件進(jìn)行保護(hù) 變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)及電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)要求， 進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)提供電壓、 電流、 頻率進(jìn)行控制達(dá)到負(fù)載的要求。 因此就是變頻器的主電路一樣，逆變器件也相同，單片機(jī)位數(shù)也一樣，只是控制方式不一樣，其控制效果是不一樣的。 所以控制方式是很重要的。 它代表變頻器的水平。 目前變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式

23、大體可分為恒定控制 ， 轉(zhuǎn)差頻率控制， 矢量控制， 直接轉(zhuǎn)矩控制，非線性控制。恒定控制控制是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)電源的電壓， 使電動(dòng)機(jī)磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的效率，功率因數(shù)不下降。因?yàn)槭强刂齐妷?() 與頻率 () 之比， 稱為控制。 恒定控制存在的主要問題是低速性能較差，轉(zhuǎn)速極低時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法克服較大的靜摩擦力， 不能恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償和適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化 ; 其次是無法準(zhǔn)確的控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。由于恒變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制， 由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖可知， 設(shè)定值為定子頻率也就是理想空載轉(zhuǎn)速， 而電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)差率所決定， 所以恒定控制方

24、式存在的穩(wěn)定誤差不能控制，故無法準(zhǔn)確控制電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率是施加于電動(dòng)機(jī)的交流電源頻率與電動(dòng)機(jī)速度的差頻率。 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型可知， 當(dāng)頻率一定時(shí)， 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)差率，機(jī)械特性為直線。轉(zhuǎn)差頻率控制就是通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)矩和電流。 轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 構(gòu)成速度閉環(huán)， 速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率， 然后以電動(dòng)機(jī)速度與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定頻率。 與控制相比， 其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。另外，它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋構(gòu)成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。 然而要達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制， 還達(dá)不到良好的動(dòng)態(tài)性能。矢

25、量控制矢量控制，也稱磁場定向控制。它是70 年代初由西德等人首先提出，以直流電機(jī)和交流電機(jī)比較的方法闡述了這一原理。 由此開創(chuàng)了交流電動(dòng)機(jī)和等效直流電動(dòng)機(jī)的先河。 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流、。通過三相 -二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 1、 1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 1、 1(1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流) ，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法， 求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量， 經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。 矢量控制方法的出現(xiàn)， 使異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里全方位的處于優(yōu)勢地位。 但是， 矢量控制技術(shù)需要對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行正確估算，如何提高參數(shù)的準(zhǔn)確性是一直研究的話題。直接轉(zhuǎn)矩控制1985年，德國魯爾大學(xué)的教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，該技術(shù)在很大程度上解決了矢量控制的不足， 它不是通過控制電流， 磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩， 而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。 轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于， 轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈， 在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息， 控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度