變頻器控制方式-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯變頻器控制方式-基礎(chǔ)電子變頻器對(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)的控制方式大體可分為U/f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。U/f恒定控制U/f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?Voltage)與頻率(Frequency)之比，稱為U/f控制。恒定U/f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U/f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U/f恒定控制方式存在的穩(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。字串4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U/f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。矢量控制矢量控制，也稱磁場(chǎng)定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke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Ia、Ib、Ic。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Ia1、Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，It1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(shì)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(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock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(cè)器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的實(shí)現(xiàn)無速度傳感器，這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。變頻器的選擇風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載在過載能力方面要求較低，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度的平方成反比，所以低速運(yùn)行時(shí)負(fù)載較輕(羅茨風(fēng)機(jī)除外)，又因?yàn)檫@類負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)速精度沒有什么要求，故選型時(shí)通常以價(jià)廉為主要原則，選擇普通功能型變頻器。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載多數(shù)負(fù)載具有恒轉(zhuǎn)矩特性，但在轉(zhuǎn)速精度及動(dòng)態(tài)性能等方面要求一般不高，例如擠壓機(jī)，攪拌機(jī)，傳送帶，廠內(nèi)運(yùn)輸電車，吊車的平移機(jī)構(gòu)，吊車的提升機(jī)構(gòu)和提升機(jī)等。選型時(shí)可選V/f控制方式的變頻器，但是采用具有恒轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。要求響應(yīng)快的系統(tǒng)所謂響應(yīng)快是指實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)于轉(zhuǎn)速指令的變化跟蹤得快，從負(fù)載變動(dòng)等急劇外界干擾引起的過渡性速度變化中恢復(fù)得快。要求響應(yīng)快的典型負(fù)載有軋鋼機(jī)、生產(chǎn)線設(shè)備、機(jī)床主軸、六角孔沖床等。要使變頻器主電路能力充分發(fā)揮加減速特性，選用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器。字串2動(dòng)態(tài)，靜態(tài)指標(biāo)要求不高系統(tǒng)這類負(fù)載一般要求低速時(shí)有較硬的機(jī)械特性，才能滿足生產(chǎn)工藝對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)指標(biāo)要求，如果控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制，可選用具有無速度反饋的矢量控制功能的變頻器。動(dòng)態(tài)靜態(tài)指標(biāo)要求較高的系統(tǒng)對(duì)于調(diào)速精度和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)都有較高要求，以及要求高精度同步運(yùn)行等場(chǎng)合，可選用帶速度反饋的矢量控制方式的變頻器。如果控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，可選用能夠四象限運(yùn)行，U/f控制方式，具有恒轉(zhuǎn)矩功能型變頻器。例如軋鋼，造紙，塑料薄膜加工生產(chǎn)線。這一類對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機(jī)械，采用矢量控制的高性能變頻器。要求控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)，靜態(tài)性能例如電力機(jī)車，交流伺服系統(tǒng)，電梯，起重機(jī)等領(lǐng)域，可選用具有直接轉(zhuǎn)矩控制功能的專用變頻器。結(jié)論由于被控對(duì)象的千差萬別，性能指標(biāo)要求的各不相