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變頻器常用的控製方式綜述
變頻調速技術是現代電力傳動技術的重要發展方向，而作為變頻調速係統的核心―變頻器的性能也越來越成為調速性能優劣的決定因素，除了變頻器本身製造工藝的“先天”條(tiao)件(jian)外(wai)，對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)采(cai)用(yong)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)也(ye)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。本(ben)文(wen)從(cong)工(gong)業(ye)實(shi)際(ji)出(chu)發(fa)，綜(zong)述(shu)了(le)近(jin)年(nian)來(lai)各(ge)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)的(de)特(te)點(dian)，並(bing)展(zhan)望(wang)了(le)今(jin)後(hou)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。
1、變頻器簡介
1.1 變頻器的基本結構
變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變bian換huan成cheng各ge種zhong頻pin率lv的de交jiao流liu電dian源yuan，以yi實shi現xian電dian機ji的de變bian速su運yun行xing的de設she備bei，其qi中zhong控kong製zhi電dian路lu完wan成cheng對dui主zhu電dian路lu的de控kong製zhi，整zheng流liu電dian路lu將jiang交jiao流liu電dian變bian換huan成cheng直zhi流liu電dian，直zhi流liu中zhong間jian電dian路lu對dui整zheng流liu電dian路lu的de輸shu出chu進jin行xing平ping滑hua濾lv波bo，逆ni變bian電dian路lu將jiang直zhi流liu電dian再zai逆ni變bian成cheng交jiao流liu電dian。對dui於yu如ru矢shi量liang控kong製zhi變bian頻pin器qi這zhe種zhong需xu要yao大da量liang運yun算suan的de變bian頻pin器qi來lai說shuo，有you時shi還hai需xu要yao一yi個ge進jin行xing轉zhuan矩ju計ji算suan的deCPU以及一些相應的電路。
1.2 變頻器的分類
變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為PAM控製變頻器、PWM控製變頻器和高載頻PWM控製變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控製變頻器、轉差頻率控製變頻器和矢量控製變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。
2、變頻器中常用的控製方式
2.1 非智能控製方式
在交流變頻器中使用的非智能控製方式有V/f協調控製、轉差頻率控製、矢量控製、直接轉矩控製等。
(1) V/f控製
V/f控製是為了得到理想的轉矩-速(su)度(du)特(te)性(xing)，基(ji)於(yu)在(zai)改(gai)變(bian)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)進(jin)行(xing)調(tiao)速(su)的(de)同(tong)時(shi)，又(you)要(yao)保(bao)證(zheng)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)磁(ci)通(tong)不(bu)變(bian)的(de)思(si)想(xiang)而(er)提(ti)出(chu)的(de)，通(tong)用(yong)型(xing)變(bian)頻(pin)器(qi)基(ji)本(ben)上(shang)都(dou)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)。V/f控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)結(jie)構(gou)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)，但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)采(cai)用(yong)開(kai)環(huan)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，不(bu)能(neng)達(da)到(dao)較(jiao)高(gao)的(de)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)，而(er)且(qie)，在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)，必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)轉(zhuan)矩(ju)補(bu)償(chang)，以(yi)改(gai)變(bian)低(di)頻(pin)轉(zhuan)矩(ju)特(te)性(xing)。
(2) 轉差頻率控製
轉差頻率控製是一種直接控製轉矩的控製方式，它是在V/f控kong製zhi的de基ji礎chu上shang，按an照zhao知zhi道dao異yi步bu電dian動dong機ji的de實shi際ji轉zhuan速su對dui應ying的de電dian源yuan頻pin率lv，並bing根gen據ju希xi望wang得de到dao的de轉zhuan矩ju來lai調tiao節jie變bian頻pin器qi的de輸shu出chu頻pin率lv，就jiu可ke以yi使shi電dian動dong機ji具ju有you對dui應ying的de輸shu出chu轉zhuan矩ju。這zhe種zhong控kong製zhi方fang式shi，在zai控kong製zhi係xi統tong中zhong需xu要yao安an裝zhuang速su度du傳chuan感gan器qi，有you時shi還hai加jia有you電dian流liu反fan饋kui，對dui頻pin率lv和he電dian流liu進jin行xing控kong製zhi，因yin此ci，這zhe是shi一yi種zhong閉bi環huan控kong製zhi方fang式shi，可ke以yi使shi變bian頻pin器qi具ju有you良liang好hao的de穩wen定ding性xing，並bing對dui急ji速su的de加jia減jian速su和he負fu載zai變bian動dong有you良liang好hao的de響xiang應ying特te性xing。
(3) 矢量控製
矢量控製是通過矢量坐標電路控製電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、0坐(zuo)標(biao)軸(zhou)係(xi)中(zhong)的(de)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)和(he)轉(zhuan)矩(ju)電(dian)流(liu)分(fen)別(bie)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，進(jin)而(er)達(da)到(dao)控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)轉(zhuan)矩(ju)的(de)目(mu)的(de)。通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)各(ge)矢(shi)量(liang)的(de)作(zuo)用(yong)順(shun)序(xu)和(he)時(shi)間(jian)以(yi)及(ji)零(ling)矢(shi)量(liang)的(de)作(zuo)用(yong)時(shi)間(jian)，又(you)可(ke)以(yi)形(xing)成(cheng)各(ge)種(zhong)PWM波，達到各種不同的控製目的。例如形成開關次數最少的PWMboyijianshaokaiguansunhao。muqianzaibianpinqizhongshijiyingyongdeshiliangkongzhifangshizhuyaoyoujiyuzhuanchapinlvkongzhideshiliangkongzhifangshihewusuduchuanganqideshiliangkongzhifangshiliangzhong。
基ji於yu轉zhuan差cha頻pin率lv的de矢shi量liang控kong製zhi方fang式shi與yu轉zhuan差cha頻pin率lv控kong製zhi方fang式shi兩liang者zhe的de定ding常chang特te性xing一yi致zhi，但dan是shi基ji於yu轉zhuan差cha頻pin率lv的de矢shi量liang控kong製zhi還hai要yao經jing過guo坐zuo標biao變bian換huan對dui電dian動dong機ji定ding子zi電dian流liu的de相xiang位wei進jin行xing控kong製zhi，使shi之zhi滿man足zu一yi定ding的de條tiao件jian，以yi消xiao除chu轉zhuan矩ju電dian流liu過guo渡du過guo程cheng中zhong的de波bo動dong。因yin此ci，基ji於yu轉zhuan差cha頻pin率lv的de矢shi量liang控kong製zhi方fang式shi比bi轉zhuan差cha頻pin率lv控kong製zhi方fang式shi在zai輸shu出chu特te性xing方fang麵mian能neng得de到dao很hen大da的de改gai善shan。但dan是shi，這zhe種zhong控kong製zhi方fang式shi屬shu於yu閉bi環huan控kong製zhi方fang式shi，需xu要yao在zai電dian動dong機ji上shang安an裝zhuang速su度du傳chuan感gan器qi，因yin此ci，應ying用yong範fan圍wei受shou到dao限xian製zhi。
無速度傳感器矢量控製是通過坐標變換處理分別對勵磁電流和轉矩電流進行控製，然後通過控製電動機定子繞組上的電壓、電dian流liu辨bian識shi轉zhuan速su以yi達da到dao控kong製zhi勵li磁ci電dian流liu和he轉zhuan矩ju電dian流liu的de目mu的de。這zhe種zhong控kong製zhi方fang式shi調tiao速su範fan圍wei寬kuan，啟qi動dong轉zhuan矩ju大da，工gong作zuo可ke靠kao，操cao作zuo方fang便bian，但dan計ji算suan比bi較jiao複fu雜za，一yi般ban需xu要yao專zhuan門men的de處chu理li器qi來lai進jin行xing計ji算suan，因yin此ci，實shi時shi性xing不bu是shi太tai理li想xiang，控kong製zhi精jing度du受shou到dao計ji算suan精jing度du的de影ying響xiang。
(4) 直接轉矩控製
直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)是(shi)利(li)用(yong)空(kong)間(jian)矢(shi)量(liang)坐(zuo)標(biao)的(de)概(gai)念(nian)，在(zai)定(ding)子(zi)坐(zuo)標(biao)係(xi)下(xia)分(fen)析(xi)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)，控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)磁(ci)鏈(lian)和(he)轉(zhuan)矩(ju)，通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)定(ding)子(zi)電(dian)阻(zu)來(lai)達(da)到(dao)觀(guan)測(ce)定(ding)子(zi)磁(ci)鏈(lian)的(de)目(mu)的(de)，因(yin)此(ci)省(sheng)去(qu)了(le)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)等(deng)複(fu)雜(za)的(de)變(bian)換(huan)計(ji)算(suan)，係(xi)統(tong)直(zhi)觀(guan)、簡潔，計算速度和精度都比矢量控製方式有所提高。即使在開環的狀態下，也能輸出100%的額定轉矩，對於多拖動具有負荷平衡功能。
(5) 最優控製
zuiyoukongzhizaishijizhongdeyingyonggenjuyaoqiudebutongeryousuobutong，keyigenjuzuiyoukongzhidelilunduimouyigekongzhiyaoqiujinxinggebiecanshudezuiyouhua。liruzaigaoyabianpinqidekongzhiyingyongzhong，jiuchenggongdecaiyongleshijianfenduankongzhihexiangweipingyikongzhiliangzhongcelve，yishixianyidingtiaojianxiadedianyazuiyouboxing。
(6) 其他非智能控製方式
在實際應用中，還有一些非智能控製方式在變頻器的控製中得以實現，例如自適應控製、滑模變結構控製、差頻控製、環流控製、頻率控製等。
2.2 智能控製方式
智能控製方式主要有神經網絡控製、模糊控製、專家係統、學習控製等。在變頻器的控製中采用智能控製方式在具體應用中有一些成功的範例。
(1) 神經網絡控製
神shen經jing網wang絡luo控kong製zhi方fang式shi應ying用yong在zai變bian頻pin器qi的de控kong製zhi中zhong，一yi般ban是shi進jin行xing比bi較jiao複fu雜za的de係xi統tong控kong製zhi，這zhe時shi對dui於yu係xi統tong的de模mo型xing了le解jie甚shen少shao，因yin此ci神shen經jing網wang絡luo既ji要yao完wan成cheng係xi統tong辨bian識shi的de功gong能neng，又you要yao進jin行xing控kong製zhi。而er且qie神shen經jing網wang絡luo控kong製zhi方fang式shi可ke以yi同tong時shi控kong製zhi多duo個ge變bian頻pin器qi，因yin此ci在zai多duo個ge變bian頻pin器qi級ji聯lian時shi進jin行xing控kong製zhi比bi較jiao適shi合he。但dan是shi神shen經jing網wang絡luo的de層ceng數shu太tai多duo或huo者zhe算suan法fa過guo於yu複fu雜za都dou會hui在zai具ju體ti應ying用yong中zhong帶dai來lai不bu少shao實shi際ji困kun難nan。
(2) 模糊控製
模mo糊hu控kong製zhi算suan法fa用yong於yu控kong製zhi變bian頻pin器qi的de電dian壓ya和he頻pin率lv，使shi電dian動dong機ji的de升sheng速su時shi間jian得de到dao控kong製zhi，以yi避bi免mian升sheng速su過guo快kuai對dui電dian機ji使shi用yong壽shou命ming的de影ying響xiang以yi及ji升sheng速su過guo慢man影ying響xiang工gong作zuo效xiao率lv。模mo糊hu控kong製zhi的de關guan鍵jian在zai於yu論lun域yu、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控製方式尤其適用於多輸入單輸出的控製係統。
(3) 專家係統
專家係統是利用所謂“專家”dejingyanjinxingkongzhideyizhongkongzhifangshi，yinci，zhuanjiaxitongzhongyibanyaojianliyigezhuanjiaku，cunfangyidingdezhuanjiaxinxi，lingwaihaiyaoyoutuilijizhi，yibianyugenjuyizhixinxixunqiulixiangdekongzhijieguo。zhuanjiakuyutuilijizhideshejishiyouweizhongyaode，guanxizhezhuanjiaxitongkongzhideyoulie。yingyongzhuanjiaxitongjikeyikongzhibianpinqidedianya，youkeyikongzhiqidianliu。
(4) 學習控製
學習控製主要是用於重複性的輸入，而規則的PWM信號(例如中心調製PWM)恰好滿足這個條件，因此學習控製也可用於變頻器的控製中。學習控製不需要了解太多的係統信息，但是需要1~2個(ge)學(xue)習(xi)周(zhou)期(qi)，因(yin)此(ci)快(kuai)速(su)性(xing)相(xiang)對(dui)較(jiao)差(cha)，而(er)且(qie)，學(xue)習(xi)控(kong)製(zhi)的(de)算(suan)法(fa)中(zhong)有(you)時(shi)需(xu)要(yao)實(shi)現(xian)超(chao)前(qian)環(huan)節(jie)，這(zhe)用(yong)模(mo)擬(ni)器(qi)件(jian)是(shi)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)的(de)，同(tong)時(shi)，學(xue)習(xi)控(kong)製(zhi)還(hai)涉(she)及(ji)到(dao)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)，在(zai)應(ying)用(yong)時(shi)要(yao)特(te)別(bie)注(zhu)意(yi)。
3、變頻器控製的展望
隨著電力電子技術、微電子技術、計算機網絡等高新技術的發展，變頻器的控製方式今後將向以下幾個方麵發展。
(1) 數字控製變頻器的實現
現xian在zai，變bian頻pin器qi的de控kong製zhi方fang式shi用yong數shu字zi處chu理li器qi可ke以yi實shi現xian比bi較jiao複fu雜za的de運yun算suan，變bian頻pin器qi數shu字zi化hua將jiang是shi一yi個ge重zhong要yao的de發fa展zhan方fang向xiang，目mu前qian進jin行xing變bian頻pin器qi數shu字zi化hua主zhu要yao采cai用yong單dan片pian機jiMCS51或80C196MC等，輔助以SLE4520或EPLD液晶顯示器等來實現更加完善的控製性能。
(2) 多種控製方式的結合
單一的控製方式有著各自的優缺點，並沒有“萬能”的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，在(zai)有(you)些(xie)控(kong)製(zhi)場(chang)合(he)，需(xu)要(yao)將(jiang)一(yi)些(xie)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)，例(li)如(ru)將(jiang)學(xue)習(xi)控(kong)製(zhi)與(yu)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)相(xiang)結(jie)合(he)，自(zi)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)與(yu)模(mo)糊(hu)控(kong)製(zhi)相(xiang)結(jie)合(he)，直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)與(yu)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)控(kong)製(zhi)相(xiang)結(jie)合(he)，或(huo)者(zhe)稱(cheng)之(zhi)為(wei)“混合控製”，這樣取長補短，控製效果將會更好。
(3) 遠程控製的實現
計算機網絡的發展，使“天涯若咫尺”，依靠計算機網絡對變頻器進行遠程控製也是一個發展方向。通過RS485接口及一些網絡協議對變頻器進行遠程控製，這樣在有些不適合於人類進行現場操作的場合，也可以很容易的實現控製目標。
(4) 綠色變頻器
隨(sui)著(zhe)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)戰(zhan)略(lve)的(de)提(ti)出(chu)，對(dui)於(yu)環(huan)境(jing)的(de)保(bao)護(hu)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)到(dao)人(ren)們(men)的(de)重(zhong)視(shi)。變(bian)頻(pin)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)對(dui)電(dian)網(wang)會(hui)帶(dai)來(lai)汙(wu)染(ran)，降(jiang)低(di)變(bian)頻(pin)器(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)噪(zao)聲(sheng)以(yi)及(ji)增(zeng)強(qiang)其(qi)工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)、安全性等等這些問題，都試圖通過采取合適的控製方式來解決，設計出綠色變頻器。
4、結束語
bianpinqidekongzhifangshishiyigezhideyanjiudewenti，yikaozhiliyuzhexianggongzuodeyoushizhishidegongtongnuli，shiguochanbianpinqizaorizouxiangshijieshichangbingqiechengweiyiliudechanpin。
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