变频器的控制方式及合理选用

1. 变频器的控制方式
低压通用变频强输出电压在380 ~ 650V，输出功率在0.75 ~ 400kW，工作频率在0 ~ 400Hz，它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历以下四代。
（1）第一代以U/f = C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
（2）第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SVPWM控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。
（4）第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。具体方法是：
? 控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
? 自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
? 算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
? 实现Band - Band控制——按磁链和转矩的Band - Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制；
? 具有快速的转矩响应（<2ms），很高的速度精度（±2%，无PC反馈），高转矩精度（<+3%）。
? 具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150% ~ 200%转矩。

2. 控制方式的合理选用
控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器时不要认为档次越高越好，其实只要按负载的特性，满足使用要求就可，以便做到量才使用、经济实惠。附表 中参数供选用时参考。