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西门子变频器控制方法有哪些？

宣布日期：

2022-09-26

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，事情频率为0～400Hz，它的主电路都接纳交—直—交电路。其控制方法经历了以下四代。

1、U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方法

其特点是控制电路结构简单、本钱较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在工业的各个领域获得广泛应用。可是，这种控制方法在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出更大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变革而变革，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保存而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。

2、电压空间矢量(SVPWM)控制方法

它是以三相波形整体生效果果为前提，以迫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，以内切多边形迫近圆的方法进行控制的。经实践使用后又有所革新，即引入频率赔偿，能消除速度控制的误差；通过反响估算磁链幅值，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理，所以系统性能没有获得基础改善。

矢量控制(VC)方法

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流)，然后模仿直流电动机的控制要领，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，划分对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后剖析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。矢量控制要领的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确视察，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制历程中所用矢量旋转变换较庞大，使得实际的控制效果难以抵达理想剖析的结果。

直接转矩控制(DTC)方法

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很洪流平上解决了上述矢量控制的缺乏，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的消息态性能获得了迅速生长。目前，该技术已乐成地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下剖析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多庞大盘算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

矩阵式交—交控制方法

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其配合缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不可反响回电网，即不可进行四象限运行。为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。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。具体要领是：

——控制定子磁链引入定子磁链视察器，实现无速度传感器方法；

——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；

——算出实际值对应定子阻抗、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控制爆发PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应(<2ms)，很高的速度精度(±2％，无PG反响)，高转矩精度(<＋3％)；同时还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。

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