高性能的通用變頻器

1一般通用變頻器的局限性

　　采用一般的通用變頻器給異步電動機供電時，可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，起動和停車都很方便。但是，調(diào)速時有靜差，精度不高，調(diào)速范圍不過1:10左右，而且也不能像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣提供很高的動態(tài)性能。
　　2高性能通用變頻器的控制策略

　　要實現(xiàn)高動態(tài)性能，必須充分研究電機的物理模型和動態(tài)數(shù)學模型?，F(xiàn)在常用的高性能控制策略有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種。

　　矢量控制系統(tǒng)的特點是:采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d-軸方向的dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系，把異步電機的定子電流分解為其勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于直流電機的轉(zhuǎn)矩模型，再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個獨立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而模仿直流電機分別用PI調(diào)節(jié)器進行控制。選用高精度的光電碼盤轉(zhuǎn)速傳感器時，矢量控制系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達1:1000，動態(tài)性能也很好。但按轉(zhuǎn)子磁鏈定向會受電機參數(shù)變化的影響而失真，從而降低了系統(tǒng)的調(diào)速性能，采用智能化調(diào)節(jié)器可以克服這一缺點，提高系統(tǒng)的魯棒性。

　　直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)舍去比較復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)坐標變換，僅在兩相靜止坐標系上構(gòu)成轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的反饋信號，并用雙位式砰-砰控制代替線性調(diào)節(jié)器來控制轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈，根據(jù)二者的變化選擇電壓空間矢量的PWM(SVPWM)開關(guān)狀態(tài)，以控制電機的轉(zhuǎn)速。這種系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，又避免了轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響。但砰-砰控制會使輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動，影響系統(tǒng)的低速性能。

　　從理論基礎(chǔ)上看，矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)都是基于異步電動機動態(tài)數(shù)學模型進行控制的。在兩相坐標系上的異步電動機具有4階電壓方程和1階運動方程，其狀態(tài)方程應(yīng)該是5階的，須選取5個狀態(tài)變量。在系統(tǒng)的動態(tài)模型中，輸入變量是Usd，Usq，ω1，TL，對于籠型轉(zhuǎn)子電機，轉(zhuǎn)子內(nèi)部是短路的，Urd=Urq=0，因此，可供選用的狀態(tài)變量共有9個，即轉(zhuǎn)速ω、4個電流變量isd，isq，ird，irq和4個磁鏈變量ψsd，ψsq，ψrd，ψrq。轉(zhuǎn)子電流ird和irq是不可測的，不宜用作狀態(tài)變量，只能選定子電流isd，isq和轉(zhuǎn)子磁鏈ψrd，ψrq，或者選定子電流isd，isq和定子磁鏈，也就是說，可以有ω-ψr-is狀態(tài)方程和ω-ψs-is狀態(tài)方程兩種。矢量控制選用了ω-ψr-is方程，而直接轉(zhuǎn)矩控制選用的是ω-ψs-is方程。