1引言
變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機無級調(diào)速的需要而誕生的江刚。20世紀(jì)60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR（晶閘管）窗看、GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）盐固、BJT（雙極型功率晶體管）屠橄、MOSFET（金屬氧化物場效應(yīng)管）、SIT（靜電感應(yīng)晶體管）硫忆、SITH（靜電感應(yīng)晶閘管）筷资、MGT（MOS控制晶體管）、MCT（MOS控制晶閘管）袭丛、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）胃宰、HVIGBT（耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管）的發(fā)展過程，器件的更新促進了電力電子變換技術(shù)的不斷發(fā)展饲骂。20世紀(jì)70年代開始垦适，脈寬調(diào)制變壓變頻（PWM－VVVF）調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代旋逛，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣矛塑，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳妥触。20世紀(jì)80年代后半期開始媳厕，美、日群镰、德睬魂、英等發(fā)達國家的VVVF變頻器已投入市場并獲得了廣泛應(yīng)用。
2變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V镀赌，輸出功率為0.75～400kW氯哮，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交直交電路商佛。其控制方式經(jīng)歷了以下四代喉钢。
2.1U/f=C的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）控制方式
其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低良姆，機械特性硬度也較好肠虽，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用歇盼。但是舔痕，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低豹缀，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著伯复，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬啸如，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意品昭，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化影菩，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢侍融、電機轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降猜摹，穩(wěn)定性變差等崇夫。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。
2.2電壓空間矢量（SVPWM）控制方式
它是以三相波形整體生成效果為前提灿磁，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的缭涣，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的嫁橱。經(jīng)實踐使用后又有所改進热阁，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差环起；通過反饋估算磁鏈幅值荡明，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓娘扩、電流閉環(huán)着茸，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多畜侦，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)元扔，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。
2.3矢量控制（VC）方式
矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia旋膳、Ib、Ic途事、通過三相－二相變換验懊，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換尸变，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1义图、It1（Im1相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流）召烂，然后模仿直流電動機的控制方法碱工，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換奏夫，實現(xiàn)對異步電動機的控制怕篷。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制憎唯。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈茬蓝，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換筛粘，實現(xiàn)正交或解耦控制桐夭。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中熊倡，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測搅谆，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(zhuǎn)變換較復(fù)雜讳帆，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果阀温。
2.4直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式
1985年，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)抠佩。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足归衫，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)肺然、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展蔫缸。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上际起。
直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型拾碌，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機街望，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算校翔；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(xué) |
