西門子SIEMENS變頻器的控制方式介紹       

       變頻技術(shù)誕生背景是交流電機無級調(diào)速的廣泛需求。傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)因體積大故障率高而應用受限,。

20世紀60年代以后,，電力電子器件普遍應用了晶閘管及其升級產(chǎn)品,。但其調(diào)速性能遠遠無法滿足需要,。1968年以丹佛斯為代表的高技術(shù)企業(yè)開始批量化生產(chǎn)變頻器,，開啟了變頻器工業(yè)化的新時代,。

接下來講解西門子SIEMENS變頻器的功能作用介紹如下：

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,。

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,。 

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)性能沒有得到改善。  

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)坐標系下的直流電流Im1,、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉(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)過相應的坐標反變換,，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,。然而在實際應用中,，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測，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)變換較復雜,，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。 

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式

1985年,，德國魯爾大學的DePenbrock教授一提出了直接轉(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)已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上,。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型,，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)學模型。

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，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)依靠精確的電機數(shù)學模型,，對電機參數(shù)自動識別； 

3,、算出實際值對應定子阻抗,、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(<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,。我公司是一家以經(jīng)銷銷售歐美自動化產(chǎn)品的綜合性貿(mào)易公司,，主要負責歐美品牌的采購，主要為中國大陸市場為服務對象,，為幫助客戶更多的節(jié)省時間,、人力和物力成本，我們將從原產(chǎn)地直接進行采購為客戶進行供貨,，保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，以短優(yōu)的價格優(yōu)勢在市場進行競爭,。我們所要做的就是給客戶節(jié)省成本,，創(chuàng)造更多的財富及價值！

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