作业帮变频技术的几种控制方式
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/25 22:48:21
变频技术的几种控制方式
变频技术的几种控制方式
变频技术的几种控制方式
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的.20世纪60年代后半期开始,电力电子器件从SCR（晶闸管）、GTO（门极可关断晶闸管）、BJT（双极型功率晶体管）、MOSFET（金属氧化物场效应管）、SIT（静电感应晶体管）、SITH（静电感应晶闸管）、MGT（MOS控制晶体管）、MCT（MOS控制品闸管）发展到今天的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、HVIGBT（耐高压绝缘栅双极型晶闸管）,器件的更新促使电力变换技术的不断发展.20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频（PWM—VVVF）调速研究引起了人们的高度重视.
20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳.20世纪80年代后半期开始,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用.VVVF变频器的控制相对简单,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用.但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小.另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,因此人们又研究出矢量控制变频调速.
矢量控制变频调速的做法是：将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过三相—二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流）,然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制.矢量控制方法的提出具有划时代的意义.然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果.
1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术.该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展.目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上.直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩.它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型.VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种.其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流回路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行.为此,矩阵式交—交变频应运而生.由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容.它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大.该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究.