變頻器發(fā)展趨勢(shì)分析
接線端子|PCB接線端子|軌道式接線端子排-上海有樂(lè)電氣有限公司 / 2017-05-16
隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來(lái)。由于換向器的存在，直流電機(jī)的維護(hù)量加大，單機(jī)容量、較高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開(kāi)始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉的異步電動(dòng)機(jī)。但異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能難以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動(dòng)領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來(lái)，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時(shí)代。
20世紀(jì)80年代，脈寬調(diào)制變壓變頻調(diào)速研究引起了人們的高度重視，并得出諸多優(yōu)化模式, 其中以鞍形波PWM 模式效果較佳。20 世紀(jì)80年代后半期開(kāi)始, 美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的VVV F 變頻器已投入市場(chǎng)并廣泛應(yīng)用，但它的靜態(tài)調(diào)速精度較差。
之后出現(xiàn)的轉(zhuǎn)差頻率控制變頻是根據(jù)速度傳感器的檢測(cè), 可以求得轉(zhuǎn)差頻率△f ，再把它與速度設(shè)定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設(shè)定值f1 , 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。與VVV F 相比，其高速精度大為提高。但是，使用速度傳感器求取轉(zhuǎn)差頻率，要針對(duì)具體電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性調(diào)整控制參數(shù), 因而這種控制方式的通用性較差。
矢量控制變頻技術(shù)的做法是: 根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型, 利用坐標(biāo)變換的手段, 將交流電機(jī)的定子電流分解成磁場(chǎng)分量電流和轉(zhuǎn)矩分量電流, 并分別加以控制，即模仿自然解耦的直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行控制, 以獲得類(lèi)似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義，然而在實(shí)際應(yīng)用中, 由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確檢測(cè), 系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜,使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。
1985年, 德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenb rock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車(chē)牽引的大功率交流傳動(dòng)上。
直接轉(zhuǎn)矩控制變頻是利用空間電壓矢量PWM 控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)的。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。
矩陣式交-交變頻，省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為l, 輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。
