1引言
目前我國變頻器生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的變頻器大都是采用普通的V/f控制方式，只有為數(shù)不多的幾家對外宣稱采用了基于無速度的矢量控制技術(shù)。在國外品牌中基本上已經(jīng)到了開環(huán)、閉環(huán)、無速度控制三位一體的控制思想，尤其值得關(guān)注的是ABB公司的DTC控制方法在產(chǎn)品中已經(jīng)有成功的應(yīng)用。國內(nèi)學(xué)術(shù)界的變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究方面已經(jīng)做了很多相應(yīng)的工作，取的了一定的成果，但是相對于國外來說工程化的實踐和積累還有一定的差距。如果將理論化的知識轉(zhuǎn)化到我國現(xiàn)有工業(yè)化產(chǎn)品實踐，提高我國變頻調(diào)速產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，是一個比較迫切的值得研究的問題。本文試圖從控制策略和調(diào)制技術(shù)兩個方面對目前的V/f控制和實現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行比較說明，供大家交流和探討。
通常V/f變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是控制、調(diào)制、主回路三個部分組成，其中控制部分和脈寬調(diào)制部分全部由軟件算法實現(xiàn)。這種控制方法是針對交流電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型得出的，不依賴電機(jī)參數(shù)及其變化，因而控制簡單，容易實現(xiàn)。但是調(diào)速范圍比較窄，僅適應(yīng)于風(fēng)機(jī)、水泵等對調(diào)速性能要求不高的負(fù)載。為了提高系統(tǒng)低速時候的帶載能力和系統(tǒng)的動態(tài)性能，滿足實際工業(yè)現(xiàn)場的需要，必須對現(xiàn)有的控制方法和脈寬調(diào)制策略進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和提高。下面針對其中幾個關(guān)鍵的技術(shù)分別進(jìn)行討論。
2控制策略中的若干技術(shù)
2.1補(bǔ)償技術(shù)
補(bǔ)償技術(shù)在開環(huán)控制中是不可少的。它包括力矩補(bǔ)償、滑差補(bǔ)償和死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償。在低頻時定子電阻的壓降相對于變頻器輸出來說已經(jīng)不能忽略，必須進(jìn)行補(bǔ)償，否則輸出電壓不夠，電機(jī)在低頻時不動或者轉(zhuǎn)速明顯下降。滑差補(bǔ)償主要是針對電機(jī)在負(fù)載較大時實際輸出轉(zhuǎn)速會低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速而設(shè)計。這兩種補(bǔ)償方法在實際中可以采用簡單的固定值進(jìn)行補(bǔ)償，改進(jìn)的方法利用三相電機(jī)電流進(jìn)行計算補(bǔ)償，不過只是根據(jù)電流幅值的補(bǔ)償，實際上該方法是標(biāo)量補(bǔ)償；更為精確的補(bǔ)償方法是將三相電機(jī)交流電流進(jìn)行矢量分解，同時將電機(jī)的損耗參與計算，這樣的補(bǔ)償效果更好。但是這種方法計算比較復(fù)雜，同時對電機(jī)的部分參數(shù)有一定的依賴性，在實現(xiàn)過程中存在一些困難。
死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)在開環(huán)控制中占有很重要的作用，它能有效的提高輸出電流波形的平滑度和減少諧波，同時能夠提高輸出電壓的有效值和減少電機(jī)電流的震蕩。特別是在要求靜音的環(huán)境下，人為的提高載波頻率，如果沒有死區(qū)補(bǔ)償，在低頻時電機(jī)即使空載也可能不能運行。目前比較常用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)有電流過零點直接補(bǔ)償法，基于定子磁場定向的電流分解方法，死區(qū)電壓脈沖寬度補(bǔ)償方法，無電流傳感器的死區(qū)時間預(yù)測補(bǔ)償方法等。電流過零點判斷的補(bǔ)償方法簡單易于實現(xiàn)，但是由于電流波形中噪聲成分大，同時負(fù)載的波動和外界的任何干擾都會引起過零點的判斷失誤，過零點有一個死區(qū)平臺影響低頻補(bǔ)償效果，特別是載波頻率比較高時尤為顯著?；诙ㄗ哟艌龆ㄏ虻姆椒ú恢苯优袛嚯娏鬟^零點，而是將定子電流在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中分解得到電流矢量角和死區(qū)電壓矢量之間的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，如果該方法和死區(qū)電壓脈沖寬度補(bǔ)償相結(jié)合，效果更為突出。相位角預(yù)測的死區(qū)時間補(bǔ)償方法是一種省掉電流傳感器的固定補(bǔ)償方法，該方法首先對電流相位角進(jìn)行預(yù)測，然后對死區(qū)時間做出相應(yīng)的補(bǔ)償，預(yù)測的角度可以根據(jù)變頻器輸出容量的不同在軟件中設(shè)置，或者由外部修改設(shè)定。該方法的優(yōu)點是可以省掉電流傳感器，降低成本和系統(tǒng)體積，但是補(bǔ)償沒有根據(jù)外部負(fù)載變化而相應(yīng)調(diào)整，因而精度和動態(tài)性能也會相應(yīng)的降低。
2.2電流震蕩抑制技術(shù)
交流電機(jī)在PWM方式供電的條件下在電機(jī)輕載或者空載的時候由于某些原因電機(jī)會在一個比較寬的頻率段系統(tǒng)會出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時電流幅度值波動很大，輸出頻率也會有一定改變，電流的震蕩有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)因為過電流而誤觸發(fā)報警，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠的工作。引