变频器常用的操控办法介绍

1 变频器简介
变频调速技能是现代电力传动技能的重要开展方向， 而作为变频调速体系的中心 —变频器的功用也越来越成为调速功用好坏的决定因素， 除了变频器自身制作工 艺的“先天”条件外，对变频器选用什么样的操控办法也是十分重要的。本文从 工业实践动身，总述了近年来各种变频器操控方式的特色，并展望了往后的开展 方向。
1.1 变频器的根本结构
变频器是把工频电源(50Hz 或 60Hz)改换成各种频率的沟通电源，以完结电机的 变速运转的设备，其间操控电路完结对主电路的操控，整流电路将沟通电改换成 直流电，直流中心电路对整流电路的输出进行滑润滤波，逆变电路将直流电再逆 变成沟通电。关于如矢量操控变频器这种需求很多运算的变频器来说，有时还需 要一个进行转矩核算的 CPU 以及一些相应的电路。
1.2 变频器的分类
变频器的分类办法有多种，依照主电路作业办法分类，能够分为电压型变频器和 电流型变频器;依照开关办法分类，能够分为 PAM 操控变频器、PWM 操控变频器 和高载频 PWM 操控变频器;依照作业原理分类，能够分为 V/f 操控变频器、转差 频率操控变频器和矢量操控变频器等;依照用处分类，能够分为通用变频器、高 功用专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
2 变频器中常用的操控办法
2.1 非智能操控办法
在沟通变频器中运用的非智能操控办法有 V/f 和谐操控、转差频率操控、矢量控 制、直接转矩操控等。
(1) V/f 操控
V/f 操控是为了得到抱负的转矩-速度特性，依据在改动电源频率进行调速的同 时，又要确保电动机的磁通不变的思维而提出的，通用型变频器根本上都选用这 种操控办法。 操控变频器结构十分简略， V/f 可是这种变频器选用开环操控办法， 不能到达较高的操控功用，并且，在低频时，有必要进行转矩补偿，以改动低频转 矩特性。
(2) 转差频率操控
转差频率操控是一种直接操控转矩的操控办法，它是在 V/f 操控的基础上，依照 知道异步电动机的实践转速对应的电源频率， 并依据期望得到的转矩来调理变频 器的输出频率，就能够使电动机具有对应的输出转矩。这种操控办法，在操控系 统中需求装置速度传感器， 有时还加有电流反应， 对频率和电流进行操控， 因而， 这是一种闭环操控办法，能够使变频器具有杰出的稳定性，并对急速的加减速和 负载变化有杰出的呼应特性。
(3) 矢量操控
矢量操控是经过矢量坐标电路操控电动机定子电流的巨细和相位， 以到达对电动 机在 d、q、0 坐标轴系中的励磁电流和转矩电流别离进行操控，从而到达操控电 动机转矩的意图。经过操控各矢量的效果次序和时刻以及零矢量的效果时刻，又 能够构成各种 PWM 波，到达各种不同的操控意图。例如构成开关次数最少的 PWM 波以削减开关损耗。 现在在变频器中实践使用的矢量操控办法主要有依据转差频 率操控的矢量操控办法和无速度传感器的矢量操控办法两种。
依据转差频率的矢量操控办法与转差频率操控办法两者的定常特性共同， 可是基
于转差频率的矢量操控还要经过坐标改换对电动机定子电流的相位进行操控， 使 之满意必定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的动摇。因而，依据转差频率的 矢量操控办法比转差频率操控办法在输出特性方面能得到很大的改进。可是，这 种操控办法归于闭环操控办法，需求在电动机上装置速度传感器，因而，使用范 围遭到限制。
无速度传感器矢量操控是经过坐标改换处理别离对励磁电流和转矩电流进行控 制，然后经过操控电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以到达操控励磁电流 和转矩电流的意图。这种操控办法调速规模宽，发动转矩大，作业牢靠，操作方 便，但核算比较杂乱，一般需求专门的处理器来进行核算，因而，实时性不是太 抱负，操控精度遭到核算精度的影响。
(4) 直接转矩操控
直接转矩操控是使用空间矢量坐标的概念， 在定子坐标系下剖析沟通电动机的数 学模型，操控电动机的磁链和转矩，经过检测定子电阻来到达观测定子磁链的目 的，因而省去了矢量操控等杂乱的改换核算，体系直观、简练，核算速度和精度 都比矢量操控办法有所提高。 即便在开环的状态下， 也能输出 100%的额外转矩， 关于多拖动具有负荷平衡功用。
(5) 最优操控
最优操控在实践中的使用依据要求的不同而有所不同， 能够依据最优操控的理论 对某一个操控要求进行单个参数的最优化。例如在高压变频器的操控使用中，就 成功的选用了时刻分段操控和相位平移操控两种战略， 以完结必定条件下的电压 最优波形。
(6)其他非智能操控办法
在实践使用中，还有一些非智能操控办法在变频器的操控中得以完结，例如自适 应操控、滑模变结构操控、差频操控、环流操控、频率操控等。
2.2 智能操控办法
智能操控办法主要有神经网络操控、含糊操控、专家体系、学习操控等。在变频 器的操控中选用智能操控办法在详细使用中有一些成功的典范。
(1) 神经网络操控
神经网络操控办法使用在变频器的操控中，一般是进行比较杂乱的体系操控，这 时关于体系的模型了解甚少，因而神经网络既要完结体系辨识的功用，又要进行 操控。并且神经网络操控办法能够一起操控多个变频器，因而在多个变频器级联 时进行操控比较合适。 可是神经网络的层数太多或许算法过于杂乱都会在详细应 用中带来不少实践困难。
(2) 含糊操控
含糊操控算法用于操控变频器的电压和频率，使电动机的升速时刻得到操控，以 防止升速过快对电机运用寿命的影响以及升速过慢影响作业效率。 含糊操控的关 键在于论域、从属度以及含糊等级的区分，这种操控办法特别适用于多输入单输 出的操控体系。
(3) 专家体系
专家体系是使用所谓“专家”的经历进行操控的一种操控办法，因而，专家体系 中一般要树立一个专家库，寄存必定的专家信息，别的还要有推理机制，以便于 依据已知信息寻求抱负的操控成果。专家库与推理机制的规划是尤为重要的，关 系着专家体系操控的好坏。使用专家体系既能够操控变频器的电压，又能够操控 其电流。
(4) 学习操控
学习操控主要是用于重复性的输入，而规矩的 PWM 信号(例如中心调制 PWM)刚好 满意这个条件，因而学习操控也可用于变频器的操控中。学习操控不需求了解太 多的体系信息，可是需求 1~2 个学习周期，因而快速性相对较差，并且，学习控 制的算法中有时需求完结超前环节，这用模仿器材是无法完结的，一起，学习控 制还涉及到一个稳定性的问题，在使用时要特别注意