變頻器對電動機的4種控制方式介紹

        變頻器對電動機的控制方式有4種，分別是：矢量控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、U/f恒定控制、直接轉(zhuǎn)矩控制。

1、矢量控制

        矢量控制，也稱磁場定向控制。它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出，以直流電機和交流電機比較的方法闡述了這一原理。由此開創(chuàng)了交流電動機和等效直流電動機的先河。矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標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系下的交流電流Ia1、Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于直流電動機的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應的坐標反變換實現(xiàn)對異步電動機的控制。矢量控制方法的出現(xiàn)，使異步電動機變頻調(diào)速在電動機的調(diào)速領域里全方位的處于優(yōu)勢地位。但是，矢量控制技術需要對電動機參數(shù)進行正確估算，如何提高參數(shù)的準確性是一直研究的話題。

2、轉(zhuǎn)差頻率控制

        轉(zhuǎn)差頻率是施加于電動機的交流電源頻率與電動機速度的差頻率。根據(jù)異步電動機穩(wěn)定數(shù)學模型可知，當頻率一定時，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)差率，機械特性為直線。

        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機的轉(zhuǎn)速，構成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電動機速度與轉(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，利用速度反饋構成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。然而要達到自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達不到良好的動態(tài)性能。

3、U/f恒定控制

        U/f控制是在改變電動機電源頻率的同時改變電動機電源的電壓，使電動機磁通保持一定，在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)，電動機的效率，功率因數(shù)不下降。因為是控制電壓(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，電磁轉(zhuǎn)矩無法克服較大的靜摩擦力，不能恰當?shù)恼{(diào)整電動機的轉(zhuǎn)矩補償和適應負載轉(zhuǎn)矩的變化;其次是無法準確的控制電動機的實際轉(zhuǎn)速。由于恒U/f變頻器是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制，由異步電動機的機械特性圖可知，設定值為定子頻率也就是理想空載轉(zhuǎn)速，而電動機的實際轉(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，故無法準確控制電動機的實際轉(zhuǎn)速。

4、直接轉(zhuǎn)矩控制

        1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，該技術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，控制上對除定子電阻外的所有電機參數(shù)變化魯棒性良好;所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的實現(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。

        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，利用速度反饋構成閉環(huán)控制，速度的靜態(tài)誤差小。然而要達到自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制，還達不到良好的動態(tài)性能。