控制變頻器的方式是什么

　　變頻調速技術(shù)是現代電力傳動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向。 作為變頻調速系統的核心，變頻器的性能日益成為速度控制性能的決定性因素。除了變頻器本身的制造過(guò)程的“先天”條件之外，控制變頻器也非常重要。那么控制變頻器的方式是什么?

　　一、變頻器中常用的控制方式

　　1、非智能控制方式

　　在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f控制、轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等。

　　(1) V/f控制

　　V/f就是加在電機定子上的電壓和電源頻率的比值。

　　V/f控制是為了得到理想的轉矩-速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制變頻器結構非常簡(jiǎn)單，但是這種變頻器采用開(kāi)環(huán)控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉矩補償，以改變低頻轉矩特性。

　　(2) 轉差頻率控制

　　轉差頻率控制是一種直接控制轉矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎上，按照知道異步電動(dòng)機的實(shí)際轉速對應的電源頻率，并根據希望得到的轉矩來(lái)調節變頻器的輸出頻率，就可以使電動(dòng)機具有對應的輸出轉矩。

　　這種控制方式，在控制系統中需要安裝速度傳感器，有時(shí)還加有電流反饋，對頻率和電流進(jìn)行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩定性，并對急速的加減速和負載變動(dòng)有良好的響應特性。

　　(3) 矢量控制

　　矢量控制是通過(guò)矢量坐標電路控制電動(dòng)機定子電流的大小和相位，以達到對電動(dòng)機在d、q、0坐標軸系中的勵磁電流和轉矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達到控制電動(dòng)機轉矩的目的。通過(guò)控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的。例如形成開(kāi)關(guān)次數最少的PWM波以減少開(kāi)關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應用的矢量控制方式主要有基于轉差頻率控制的矢量控制方式和無(wú)速度傳感器的矢量控制方式兩種。

　　基于轉差頻率的矢量控制方式與轉差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉差頻率的矢量控制還要經(jīng)過(guò)坐標變換對電動(dòng)機定子電流的相位進(jìn)行控制，使之滿(mǎn)足一定的條件，以消除轉矩電流過(guò)渡過(guò)程中的波動(dòng)。因此，基于轉差頻率的矢量控制方式比轉差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動(dòng)機上安裝速度傳感器，因此，應用范圍受到限制。

　　無(wú)速度傳感器矢量控制是通過(guò)坐標變換處理分別對勵磁電流和轉矩電流進(jìn)行控制，然后通過(guò)控制電動(dòng)機定子繞組上的電壓、電流辨識轉速以達到控制勵磁電流和轉矩電流的目的。這種控制方式調速范圍寬，啟動(dòng)轉矩大，工作可靠，操作方便，但計算比較復雜，一般需要專(zhuān)門(mén)的處理器來(lái)進(jìn)行計算，因此，實(shí)時(shí)性不是太理想，控制精度受到計算精度的影響。

　　(4) 直接轉矩控制

　　直接轉矩控制是利用空間矢量坐標的概念，在定子坐標系下分析交流電動(dòng)機的數學(xué)模型，控制電動(dòng)機的磁鏈和轉矩，通過(guò)檢測定子電阻來(lái)達到觀(guān)測定子磁鏈的目的。

　　因此省去了矢量控制等復雜的變換計算，系統直觀(guān)、簡(jiǎn)潔，計算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在開(kāi)環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出100%的額定轉矩，對于多拖動(dòng)具有負荷平衡功能。

　　(5) 最優(yōu)控制

　　最優(yōu)控制在實(shí)際中的應用根據要求的不同而有所不同，可以根據最優(yōu)控制的理論對某一個(gè)控制要求進(jìn)行個(gè)別參數的最優(yōu)化。例如在高壓變頻器的控制應用中，就成功的采用了時(shí)間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實(shí)現一定條件下的電壓最優(yōu)波形。

　　(6) 其他非智能控制方式

　　在實(shí)際應用中，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實(shí)現，例如自適應控制、滑模變結構控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。

　　2、智能控制方式

　　智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制、模糊控制、專(zhuān)家系統、學(xué)習控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應用中有一些成功的范例。

　　(1) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制方式應用在變頻器的控制中，一般是進(jìn)行比較復雜的系統控制，這時(shí)對于系統的模型了解甚少，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )既要完成系統辨識的功能，又要進(jìn)行控制。

　　而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制方式可以同時(shí)控制多個(gè)變頻器，因此在多個(gè)變頻器級聯(lián)時(shí)進(jìn)行控制比較適合。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的層數太多或者算法過(guò)于復雜都會(huì )在具體應用中帶來(lái)不少實(shí)際困難。

　　(2) 模糊控制

　　模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率，使電動(dòng)機的升速時(shí)間得到控制，以避免升速過(guò)快對電機使用壽命的影響以及升速過(guò)慢影響工作效率。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統。

　　(3) 專(zhuān)家系統

　　專(zhuān)家系統是利用所謂“專(zhuān)家”的經(jīng)驗進(jìn)行控制的一種控制方式，因此，專(zhuān)家系統中一般要建立一個(gè)專(zhuān)家庫，存放一定的專(zhuān)家信息，另外還要有推理機制，以便于根據已知信息尋求理想的控制結果。專(zhuān)家庫與推理機制的設計是尤為重要的，關(guān)系著(zhù)專(zhuān)家系統控制的優(yōu)劣。應用專(zhuān)家系統既可以控制變頻器的電壓，又可以控制其電流。

　　(4) 學(xué)習控制

　　學(xué)習控制主要是用于重復性的輸入，而規則的PWM信號(例如中心調制PWM)恰好滿(mǎn)足這個(gè)條件，因此學(xué)習控制也可用于變頻器的控制中。

　　學(xué)習控制不需要了解太多的系統信息，但是需要1~2個(gè)學(xué)習周期，因此快速性相對較差，而且，學(xué)習控制的算法中有時(shí)需要實(shí)現超前環(huán)節，這用模擬器件是無(wú)法實(shí)現的，同時(shí)，學(xué)習控制還涉及到一個(gè)穩定性的問(wèn)題，在應用時(shí)要特別注意。

　　二、未來(lái)變頻器控制的展望

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )等高新技術(shù)的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個(gè)方面發(fā)展。

　　(1) 數字控制變頻器的實(shí)現

　　現在，變頻器的控制方式用數字處理器可以實(shí)現比較復雜的運算，變頻器數字化將是一個(gè)重要的發(fā)展方向，目前進(jìn)行變頻器數字化主要采用單片機MCS51或80C196MC等，輔助以SLE4520或EPLD液晶顯示器等來(lái)實(shí)現更加完善的控制性能。

　　(2) 多種控制方式的結合

　　單一的控制方式有著(zhù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并沒(méi)有“萬(wàn)能”的控制方式，在有些控制場(chǎng)合，需要將一些控制方式結合起來(lái)，例如將學(xué)**控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制相結合，自適應控制與模糊控制相結合，直接轉矩控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制相結合，或者稱(chēng)之為“混合控制”，這樣取長(cháng)補短，控制效果將會(huì )更好。

　　(3) 遠程控制的實(shí)現

　　計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，使“天涯若咫尺”，依靠計算機網(wǎng)絡(luò )對變頻器進(jìn)行遠程控制也是一個(gè)發(fā)展方向。通過(guò)RS485接口、RTU模塊及一些網(wǎng)絡(luò )協(xié)議對變頻器進(jìn)行遠程控制，這樣在有些不適合于人類(lèi)進(jìn)行現場(chǎng)操作的場(chǎng)合，也可以很容易的實(shí)現控制目標。

　　(4)綠色變頻器

　　隨著(zhù)可持續發(fā)展戰略的發(fā)展，對環(huán)境的保護越來(lái)越受到重視。變頻器產(chǎn)生的高次諧波會(huì )對電網(wǎng)造成污染，降低變頻器運行時(shí)的噪聲，提高工作的可靠性和安全性。通過(guò)采用適當的控制方法解決了所有這些問(wèn)題。