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130B1107丹麥DANFOSS變頻器的控制方式
閱讀：1107 發(fā)布時間：2021-4-9丹麥DANFOSS變頻器主要由整流（交流變直流）,、濾波,、逆變（直流變交流）、制動單元,、驅(qū)動單元,、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓,，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的,，另外,，變頻器還有很多的保護功能，如過流,、過壓、過載保護等等,。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
130B1107丹麥DANFOSS變頻器的控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V,，輸出功率為0.75～400kW,，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路,。其控制方式經(jīng)歷了以下四代,。
1.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,，機械特性硬度也較好,，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。但是,，這種控制方式在低頻時,，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,，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,，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意,，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢,、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,，穩(wěn)定性變差等,。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。
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,，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的,，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,。經(jīng)實踐使用后又有所改進,，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差,；通過反饋估算磁鏈幅值,，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓,、電流閉環(huán),，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,，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié),，所以系統(tǒng)性能沒有得到*。
3.丹麥DANFOSS變頻器矢量控制(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,、Ib,、Ic、通過三相－二相變換,，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，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1,、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),，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量,，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換,，實現(xiàn)對異步電動機的控制。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。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈,，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，實現(xiàn)正交或解耦控制,。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，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,，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，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果,。 [8]
4.直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式丹麥DANFOSS變頻器
1985年,，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授*提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,，并以新穎的控制思想,、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展,。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,。 直接轉(zhuǎn)矩控制丹麥DANFOSS變頻器直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，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,，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；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)模型,。
5.矩陣式交—交控制方式
VVVF變頻、矢量控制變頻,、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種,。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低,，諧波電流大,，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng),，即不能進行四象限運行,。為此,，矩陣式交—交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),，從而省去了體積大,、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l,，輸入電流為正弦且能四象限運行,，丹麥DANFOSS變頻器系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)雖尚未成熟,，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究,。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量,，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來實現(xiàn)的,。具體方法是：
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,，實現(xiàn)無速度傳感器方式,；
2、自動識別(ID)依靠電機數(shù)學(xué)模型,，對電機參數(shù)自動識別,；
3、算出實際值對應(yīng)定子阻抗,、互感,、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩,、定子磁鏈,、轉(zhuǎn)子速度進行實時控制；
4,、實現(xiàn)Band—Band控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號,，對逆變器開關(guān)狀態(tài)進行控制。
矩陣式交—交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(<2ms),，很高的速度精度(±2%,，無PG反饋)，高轉(zhuǎn)矩精度(<+3%),；同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度,，尤其在低速時(包括0速度時)，可輸出150%～200%轉(zhuǎn)矩,。