变频器控制方案的研究

《变频器控制方案的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、变频器控制方案的研究　　摘要：本文在以下几个方面对变频器控制方案进行了研究，变频器的原理，变频器的控制方式，变频器的选型等。　　关键词：变频器；控制；选型　　变频调速技术近年来发展很快，变频器在节约电能的同时可以减少排放、降低能耗，理解并掌握变频器的控制具有十分重要的现实意义，而且现在越来越多的工业控制场合选用PLC和变频器用于电机的调速控制。　　1.变频器的原理　　变频器可分为间接变频器和直接变频器两大类。间接变频器先将工频交流电源整流成电压大小可控的直流，再经过逆变器变换成可变频率交流，由此也称交-直-交变频器；直接变频

2、器则将工频交流一次性变换成可变频率交流，故可称交-交变频器。目前以间接变频器应用较为广泛。　　1.1交-直-交变频器　　按照电压、频率的控制方式，交-直-交变频器有三种结构形式：　　（1）可控整流器调压、逆变器调频方式。其调压与调频功能分别在两个环节上实现，由控制电路协调配合，故结构简单、控制方便。由于装置输入环节采用可控整流，当低频低压运行时，移相触发角u很大，致使输入功率因数低下，此外逆变器多用晶闸管型二阶梯波，每周换流二次的逆变器，器件开关频率低输出谐波成分大。当然，可控器件如IGBT的出现使得PWM控制成为可能，可以

3、大大的改善其工作性能，但成本较高。6　　（2）不控整流器整流、斩波器调压、逆变器调频方式。由于采用二极管整流，使输入功率因数提高。由于输出逆变环节功率器件采用晶闸管，仍有输出谐波成分大的弊病。　　（3）不控整流器整流、脉宽调制型（PWM）逆变器同时实现调压调频方式。此时除装置输入功率因数高，又因采用高开关频率的逆变器，输出谐波很小，性能优良。　　1.2交-交变频器　　交-直-交变频器控制简单，所用晶闸管元件少，但它要经过两次能量转换损耗比较大，而且大部分变频器都用不可控器件作逆变开关，采用电容强迫换流，电路结构复杂。交-交变

4、频器可直接将电网频率交流变成频率可调交流，无需中间直流环节，从而可提高整个变频装置的变换效率。又由于交-交变频器中晶闸管可利用交流电网实现电源自然换流，无需专门设计换流电路，简化了变流器结构。再由于这种变频器基本单元是由三相可逆整流装置所构成、每相装置均为两个反并联的三相整流器、变频器容量就由它们来分担，因此在不采用元件串、并联的条件下，可将交-交变频器容量做得很大，使这种变频器在大容量低速同步电机的无齿系传动、大型线绕异步电机的超同步双馈调速，以及新型交流励磁变速恒频发电系统中得到了相当广泛的应用。　　2.变频器的控制方式

5、　　作为变频调速系统的核心-变频器的性能越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的“先天”6条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。在交流变频器中常用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。　　2.1v/f控制　　即u/f=c，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。v/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。v/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环

6、控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。其特点是：控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，己在产业的各个领域得到广泛应用。这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此

7、人们又研究出矢量控制变频调速。　　2.2转差频率控制　　转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在v/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。6　　2.3矢量控制，又称VC控制　　矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子

8、交流电流Ia、Ib、Ic通过三相―二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控