《变频器的交流与调速技术的展开》.doc

变频器的交流与调速技术的展开 近20年来，虽然以功率晶体管(GTR)作为逆变器功率器件，8位微处置器为控制中心，按压频比(U/f)控制原理完成异步电动机调速的变频器，在功用和品种上出现了庞大的技术进步，但下列技术的进步，使变频调速技术进一步失掉提升：其一，一切的电力电子器件GTR已经基本上为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)所替代，进而普遍采用功用更为完善的智能功率模块(IPM),使得变频器的容量和电压等级不时地扩展和提高;其二，8位微处置器基本被16位微处置器所替代，进而有采用功用更强的32位微处置器或双CPU，使得变频器的功用从单一的变频调速功用展开为含有逻辑和智能控制的综合功用;其三，在改善压频比控制功用的同时，推出能完成矢量控制和转矩直接控制的变频器，使得变频器不只能完成宽调速，还可中止伺服控制。 变频调速技术的展开，大体可以从如下4个方面中止综述。电力电子器件的更新　　逆变器从采用晶闸管半控器件到采用GTR全控器件，其输出波形从交流方波展开为脉宽调制(PWM)波形，大大减小了谐波分量，拓宽了异步电动机变频调速范围，并减小了转矩的脉动幅度。但是，GTR义务频率普通在2kHz以下，载波频率和最小脉宽都遭到限制，难以失掉较为理想的正弦波脉宽调制波形，使异步电动机在变频调速时发作噪声。的义务频率可在10~20kHz之间，与GTR相比，不只义务频率高出一个数量级，而且在电压和电流目的均已超出GTR。由于逆变器载波频率的提高，以及可以构成特定的PWM波形，异步电动机变频调速控制器的谐波噪声大为降低。智能功率模块(IPM)是以IGBT为开关器件，同时含有驱动电路和维护电路的一种功率集成器件(PIC)。IPM的维护功用有过电流、短路、欠电压、过电压和过热等，还可以完成再生制动。由IPM组成的逆变器只需对桥臂上各个IGBT提供隔离的PWM信号即可。复杂的外部电路和控制电路的集成化，使变频器体积大为减小。还有，由于功率开关器件的缺点检测和维护电路接近缺点点，故可以抑制缺点扩展，保证装置可靠运转。 2控制战略的展开 第1代变频器采用的是恒压频比控制方式，它根据异步电动机等效电路确定的线性中止变频调速。电压是指基波的有效值，改动U/f只能调理电动机的稳态磁通和转矩，谈不上静态控制。为提高低频时电动机发作的转矩，通常采用提升电压以及随负载变化补尝定子绕组电压降的办法，可以拓宽变频调速范围至20∶1左右。第2代 三菱变频器的主要特征是采用矢量控制方式，它参照直流电动机的控制方式，将异步电动机的定子电流空间矢量分解为转子励磁分量和转矩分量。首先是要控制励磁，所以又把矢量控制称为磁场定向控制。至于转矩的控制则是间接的。矢量控制的主要缺陷是需求复杂的坐标变换运算，以及需检测转速信号。因此，进一步提出无速度传感器矢量控制的方法，它根据异步电动机理论运转的相电压和相电流，以及定转子绕组参数推算出转速观测值，以完成磁场定向的矢量控制。由于转速观测值的精度遭到所用计算参数与电动机理论运转参数之间倾向大小的影响，所以无速度传感器矢量控制的调速精度和范围，均低于带速度编码器的矢量控制方案。普通前者的调速精度为1%，输出额定转矩时的最低频率只能抵达1Hz左右，然后者调速精度为0.01%，最低频率为0.1Hz。与矢量控制并行展开的还有直接转矩控制方式，它以异步电动机的转矩作为被控量，强调转矩的直接控制效果，并不刻意追求输出电流为正弦波形。异步电动机的直接转矩控制是直接在定子坐标上计算磁链的幅值和转矩的大小，对其中止直接跟踪调理，以获得迅速的静态照应，其照应速度可小到1~2ms。从转矩调控要求看，磁链有点误差，并不会对转矩控制功用发作严重影响。这种控制方式的优点是对电动机参数变化不敏感。　　 近几年来，不依赖电动机模型的模糊自寻优控制、人工神经网络等智能化控制方法末尾引入到交流调速系统中，成为交流调速控制实践、控制技术新的研讨展开方向3数字微处置器的运用数字化使得控制器对信息的处置才干大幅度提高，许多难以完成的复杂控制，采用微机控制器后便都处置了。高功用的矢量控制系统，假设没有微机的支持是不可以真正完成的。此外，微机控制技术给交流调速系统添加了多方面的功用，特别是缺点诊断技术失掉了完全的完成。微机控制技术及大规模集成电路的运用提高了交流调速系统的可靠性，操作、设置的多样性和灵敏性，降低了变频调速装置的本钱和体积以微处置器为中心的数字控制已成为现代交流调速系统的主要特征之一，用于交流调速系统的微处置器展开情况简介如下： 3.1单片机 末尾采用微机控制时，总要选用CPU、ROM、RAM、定时器/计数器、I/O、A/D、D/A等芯片，组成最小微机系统。为了顺应这种需求，一些公司末尾在一块芯片上