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西門子變頻器中常用的控制方式

信息來源:      發(fā)布時間:2015-01-27 08:44:53      點(diǎn)擊次數(shù):0

  非智能控制方式

  西門子變頻器中常用的控制方式,在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。

  (1)轉(zhuǎn)差頻率控制

  轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式,它是在V/f控制的基礎(chǔ)上,按照知道異步電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率,并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,就可以使電動機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方式,在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器,有時還加有電流反饋,對頻率和電流進(jìn)行控制,因此,這是一種閉環(huán)控制方式,可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性,并對急速的加減速和負(fù)載變動有良好的響應(yīng)特性。

  (2)V/f控制

  V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性,基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時,又要保證電動機(jī)的磁通不變的思想而提出的,通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單,但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式,不能達(dá)到較高的控制性能,而且,在低頻時,必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償,以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。

  (3)直接轉(zhuǎn)矩控制

  直接轉(zhuǎn)矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念,在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,通過檢測定子電阻來達(dá)到觀測定子磁鏈的目的,因此省去了矢量控制等復(fù)雜的變換計(jì)算,系統(tǒng)直觀、簡潔,計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開環(huán)的狀態(tài)下,也能輸出100%的額定轉(zhuǎn)矩。

  (4)矢量控制

  矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機(jī)定子電流的大小和相位,以達(dá)到對電動機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間,又可以形成各種PWM波,達(dá)到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM 波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。

  基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致,但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動機(jī)定子電流的相位進(jìn)行控制,使之滿足一定的條件,以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此,基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式比轉(zhuǎn)差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是,這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式,需要在電動機(jī)上安裝速度傳感器,因此,應(yīng)用范圍受到限制。

  無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換處理分別對勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,然后通過控制電動機(jī)定子繞組上的電壓、電流辨識轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流的目的。這種控制方式調(diào)速范圍寬,啟動轉(zhuǎn)矩大,工作可靠,操作方便,但計(jì)算比較復(fù)雜,一般需要專門的處理器來進(jìn)行計(jì)算,因此,實(shí)時性不是太理想,控制精度受到計(jì)算精度的影響。

  (5)最優(yōu)控制

  最優(yōu)控制在實(shí)際中的應(yīng)用根據(jù)要求的不同而有所不同,可以根據(jù)最優(yōu)控制的理論對某一個控制要求進(jìn)行個別參數(shù)的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中,就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略,以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。

  (6)其他非智能控制方式

  在實(shí)際應(yīng)用中,還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現(xiàn),例如自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。

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