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新聞資訊
變頻器發(fā)展趨勢分析
2017-05-16
隨著生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。由于換向器的存在，直流電機的維護量加大，單機容量、較高轉速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開始轉向結構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉的異步電動機。但異步電動機的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術的研究，然而進展緩慢。在相當長的時期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動領域。20世紀60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術、控制技術和微電子技術的飛速發(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)速已進入逐步代替直流調(diào)速的時代。
20世紀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80年代后半期開始, 美、日、德、英等發(fā)達國家的VVV F 變頻器已投入市場并廣泛應用，但它的靜態(tài)調(diào)速精度較差。
之后出現(xiàn)的轉差頻率控制變頻是根據(jù)速度傳感器的檢測, 可以求得轉差頻率△f ，再把它與速度設定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設定值f1 , 實現(xiàn)轉差補償。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差頻率，要針對具體電動機的機械特性調(diào)整控制參數(shù), 因而這種控制方式的通用性較差。
矢量控制變頻技術的做法是: 根據(jù)交流電動機的動態(tài)數(shù)學模型, 利用坐標變換的手段, 將交流電機的定子電流分解成磁場分量電流和轉矩分量電流, 并分別加以控制，即模仿自然解耦的直流電動機的控制方式，對電動機的磁場和轉矩分別進行控制, 以獲得類似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義，然而在實際應用中, 由于轉子磁鏈難以準確檢測, 系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。
1985年, 德國魯爾大學的DePenb rock 教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術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、簡潔明了的系統(tǒng)結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前,該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。
直接轉矩控制變頻是利用空間電壓矢量PWM 控制電動機的磁鏈和轉矩實現(xiàn)的。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型。
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、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l, 輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學者深入研究。
