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交流变频器

交流变频器 ?近20年来,?虽然以?功率晶体管(GT¤R≤)作为m逆变器功率器件,8位微处理器为控制mol核心…

交流变频器

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近20年来,?虽然以?功率晶体管(GT¤R≤)作为m逆变器功率器件,8位微处理器为控制mol核心,按压频比(U/f)控制原理实现异步电动机调速的变频器♀,在?性能和品种?上出现了巨大的技术进步,∵但下?列技术的﹥进∏步,使变频?调速技术进一步得到提?升:其一,所有的电力电子器件GTR已经¥基本上为绝缘栅双极型晶体※管(?IG? ?BT)所替代,进而广?泛采用性能更为完善的㎝智能功率模?块(I?PM),∈使得变频器∟的容量和电压等级不断地扩大和提高;其二,8位微处?理器基本被16位微<处′理器所替代,进而有采用功能更强的32位微处理器或双CPU,使得变频器的功能从?单一的变⊥频调速功能发展为含有逻辑-和智能控制%?的综合功能;其三,在改善压频比控制性能的同时,推出能实现矢量控制和转?矩?直接控﹤制的变频器,?使得?变频器不仅能实?现宽调速‖,还可进行伺服控制。

变频调≌≈速?技术的发展,大体??可m以从如下4个方∽面?进行综述?。℃
  
1电力电子+器件的更新
  
逆变器从采用晶闸﹣管半控器件到采ml用GTR㎞全⊙控器件,其输″出波形?从交流方波发展为脉宽?调制∩?(∑PWM)波形,大大减小了谐波分量,拓宽?了异步电动机变频调速范围,并减小了转∴矩的脉动幅度。然而,GTR工作频率一般在2?kHz以下,载波频率和最小脉宽都受到限制?,难以得到较℅为理想的正◎弦∞波脉宽调制波?形,使异步电动机㎏在?变频调速时产生?噪声。
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I?GB?T的工作频率可在10~20kHz÷之间,与GTR相比,不仅工?作频率高出一个≯数量?级,而且在电压和?电流·指标均?已超出GT?R。由于逆变器载波频率的提?高,以及可?以构成特定℉的PWM♂波形,?异步电?动机2变频≡调速控制器?的谐波*噪声大为降低。$
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㏑智能‰功∠率模块(IPM)≒是以IG?BT为开关器件,同±时含有驱动电路和保护?电路的一种功率集成器件(PIC≮)。IPM的保护功?能有过电流、短路、欠电压、1过电压和过热等,还可以实§现再∫生制动。由IPM组成的逆变器只需对桥臂上各个IGBT提供隔离的PWM信号即可。简单的?外部电路和⊿控制电路?的集成化,使变频器体积大为减小∶。还㏒o有,≥由?于功率开关器件的故障检测和保护电路接近故障?点,故可以抑制故障扩大?,保证装置可靠运行。
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2控制策略¥的发展
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第??1代变频器采?用的是恒压频比控制?方式,它根据异步电动机等效电路确定的线性进?行变£频调速。电压是指基波的有效值,?改变U/f只能调节电动机的稳态磁通和转矩,谈不上№动态控制。为提高低频时电?动机产?生的转矩,通常采用提升电压以及随负载变化?补尝定子绕组电压降的办法,可以?拓宽变频调速范围至20∶1左右。
  
第2代变频器?的主要特征是采交流变频器用矢量控制方式,它参照直流电〒动机的控制方式,将异步电动机的定子电流空间矢量∣分解为转?子?励磁分量和转矩分量?∷。首∮先是要控制励磁,所以∷又把矢∨量控制称为磁场?定向控制。至于转矩的控制则是×间?接?的。矢﹢量控制的主要缺点是需要复杂的坐标变换运算,以及需检测转速信号。因此,进一≠步提㏕出无速度传感器矢量控制的方法,它根据异步?@电动机实际运行的相电?压和相电流,以及定?转子绕组参数推算出转速㎎观测﹣值,以实现磁场定向的矢量控制?。由于转速观测值?㎜的精*度受到?所用计算参数与?电动机实际运行参数之=√间偏差∧大㈱%小?的影∥响,所以无速度传感器矢¢量控制的调速精度和范围,均低于带速度编码?器的?矢?量控制方案。?一般前者的°调速精度?为1%,输出额定转矩时的最低频率只能达到1Hz左右,=℡而后者调速⌒精度为0.?01%,最低频率为0?.1?H?z﹢。
  
与矢量控制并行发展的还?有直接转3矩控制方⊕式?,它以异步电动机的转矩作为被控量,强调转矩的直接控制效果,并不刻意追求输出电∪流为正弦波形。异步电动机∝的直接转矩控制是直接在?定子坐标上计算磁链的?幅㏄值和转¬矩的?大小,对其进行直接跟踪调节,以获得?£迅速的?动态响应,其?响应速度可小到1~?2ms。从转矩调控要求看,磁链有点误差,并不会对转矩控制性能产生重大μ影响。这种控制方式的优点是对>电动机参数变化不敏感?。
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近?几≧年来,不依赖电动机模型的模3糊自寻优控制、人工神经网络等?智能化控制方法开始引入到交流调速系统中,成为交流调速控制?理论、控制技术新的研?究发展方向。

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作者: mgnqyz

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