【導讀】變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變bian換huan成cheng各ge種zhong頻pin率lv的de交jiao流liu電dian源yuan，以yi實shi現xian電dian機ji的de變bian速su運yun行xing的de設she備bei

，其qi中zhong控kong製zhi電dian路lu完wan成cheng對dui主zhu電dian路lu的de控kong製zhi，整zheng流liu電dian路lu將jiang交jiao流liu電dian變bian換huan成cheng直zhi流liu電dian，直zhi流liu中zhong間jian電dian路lu對dui整zheng流liu電dian路lu的de輸shu出chu進jin行xing平ping滑hua濾lv波bo
，逆ni變bian電dian路lu將jiang直zhi流liu電dian再zai逆ni成cheng交jiao流liu電dian。

變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變bian換huan成cheng各ge種zhong頻pin率lv的de交jiao流liu電dian源yuan，以yi實shi現xian電dian機ji的de變bian速su運yun行xing的de設she備bei，其qi中zhong控kong製zhi電dian路lu完wan成cheng對dui主zhu電dian路lu的de控kong製zhi，整zheng流liu電dian路lu將jiang交jiao流liu電dian變bian換huan成cheng直zhi流liu電dian
，直zhi流liu中zhong間jian電dian路lu對dui整zheng流liu電dian路lu的de輸shu出chu進jin行xing平ping滑hua濾lv波bo，逆ni變bian電dian路lu將jiang直zhi流liu電dian再zai逆ni成cheng交jiao流liu電dian。

對於如矢量控製變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻調速是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到調速的目的。

變頻器的分類

變頻器的分類方法有多種：

按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;
按照開關方式分類，可以分為PAM控製變頻器、PWM控製變頻器和高載頻PWM控製變頻器;
按照工作原理分類
，可以分為V/f控製變頻器
、轉差頻率控製變頻器和矢量控製變頻器等;
按照用途分類，可以分為通用變頻器
、高性能專用變頻器、高頻變頻器
、單相變頻器和三相變頻器等。

變頻器的工作原理

我們知道
，交流電動機的同步轉速表達式位：

n=60 f(1-s)/p (1)

式中

n———異步電動機的轉速;
f———異步電動機的頻率;
s———電動機轉差率;
p———電動機極對數。

由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比
，隻要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的範圍內變化時
，電動機轉速調節範圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率
、高性能的調速手段。

變頻器接線圖

變頻器控製方式

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。其控製方式經曆了以下四代。

1、1U/f=C的正弦脈寬調製(SPWM)控製方式

其特點是控製電路結構簡單、成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)，機(ji)械(xie)特(te)性(xing)硬(ying)度(du)也(ye)較(jiao)好(hao)，能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)一(yi)般(ban)傳(chuan)動(dong)的(de)平(ping)滑(hua)調(tiao)速(su)要(yao)求(qiu)，已(yi)在(zai)產(chan)業(ye)的(de)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。但(dan)是(shi)
，這(zhe)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)，由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)，轉(zhuan)矩(ju)受(shou)定(ding)子(zi)電(dian)阻(zu)壓(ya)降(jiang)的(de)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)顯(xian)著(zhu)，使(shi)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)減(jian)小(xiao)。

另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬
，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且係統性能不高、控製曲線會隨負載的變化而變化
，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控製變頻調速。

2、電壓空間矢量(SVPWM)控製方式

它(ta)是(shi)以(yi)三(san)相(xiang)波(bo)形(xing)整(zheng)體(ti)生(sheng)成(cheng)效(xiao)果(guo)為(wei)前(qian)提(ti)，以(yi)逼(bi)近(jin)電(dian)機(ji)氣(qi)隙(xi)的(de)理(li)想(xiang)圓(yuan)形(xing)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)軌(gui)跡(ji)為(wei)目(mu)的(de)，生(sheng)成(cheng)三(san)相(xiang)調(tiao)製(zhi)波(bo)形(xing)，以(yi)內(nei)切(qie)多(duo)邊(bian)形(xing)逼(bi)近(jin)圓(yuan)的(de)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)的(de)。

經實踐使用後又有所改進
，即引入頻率補償，能消除速度控製的誤差;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，以提高動態的精度和穩定度。但控製電路環節較多
，且沒有引入轉矩的調節

，所以係統性能沒有得到根本改善。

3

、矢量控製(VC)方式

矢量控製變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標係下的定子電流Ia、Ib、Ic
、通過三相-二相變換
，等效成兩相靜止坐標係下的交流電流Ia1Ib1
，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標係下的直流電流Im1、It1(Im1相當於直流電動機的勵磁電流;It1相當於與轉矩成正比的電樞電流)，然後模仿直流電動機的控製方法
，求得直流電動機的控製量
，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控製。

其qi實shi質zhi是shi將jiang交jiao流liu電dian動dong機ji等deng效xiao為wei直zhi流liu電dian動dong機ji
，分fen別bie對dui速su度du，磁ci場chang兩liang個ge分fen量liang進jin行xing獨du立li控kong製zhi。通tong過guo控kong製zhi轉zhuan子zi磁ci鏈lian，然ran後hou分fen解jie定ding子zi電dian流liu而er獲huo得de轉zhuan矩ju和he磁ci場chang兩liang個ge分fen量liang，經jing坐zuo標biao變bian換huan，實shi現xian正zheng交jiao或huo解jie耦ou控kong製zhi。矢shi量liang控kong製zhi方fang法fa的de提ti出chu具ju有you劃hua時shi代dai的de意yi義yi。然ran而er在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，由you於yu轉zhuan子zi磁ci鏈lian難nan以yi準zhun確que觀guan測ce，係xi統tong特te性xing受shou電dian動dong機ji參can數shu的de影ying響xiang較jiao大da

，且qie在zai等deng效xiao直zhi流liu電dian動dong機ji控kong製zhi過guo程cheng中zhong所suo用yong矢shi量liang旋xuan轉zhuan變bian換huan較jiao複fu雜za，使shi得de實shi際ji的de控kong製zhi效xiao果guo難nan以yi達da到dao理li想xiang分fen析xi的de結jie果guo。

4
、直接轉矩控製(DTC)方式

1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控製變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控製的不足
，並以新穎的控製思想、簡潔明了的係統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。

目(mu)前(qian)，該(gai)技(ji)術(shu)已(yi)成(cheng)功(gong)地(di)應(ying)用(yong)在(zai)電(dian)力(li)機(ji)車(che)牽(qian)引(yin)的(de)大(da)功(gong)率(lv)交(jiao)流(liu)傳(chuan)動(dong)上(shang)。直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)直(zhi)接(jie)在(zai)定(ding)子(zi)坐(zuo)標(biao)係(xi)下(xia)分(fen)析(xi)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)，控(kong)製(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)磁(ci)鏈(lian)和(he)轉(zhuan)矩(ju)。它(ta)不(bu)需(xu)要(yao)將(jiang)交(jiao)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)等(deng)效(xiao)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)，因(yin)而(er)省(sheng)去(qu)了(le)矢(shi)量(liang)旋(xuan)轉(zhuan)變(bian)換(huan)中(zhong)的(de)許(xu)多(duo)複(fu)雜(za)計(ji)算(suan);它不需要模仿直流電動機的控製
，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。

5、矩陣式交—交控製方式

VVVF變頻、矢量控製變頻
、直接轉矩控製變頻都是交—直—交(jiao)變(bian)頻(pin)中(zhong)的(de)一(yi)種(zhong)。其(qi)共(gong)同(tong)缺(que)點(dian)是(shi)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)低(di)
，諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)大(da)，直(zhi)流(liu)電(dian)路(lu)需(xu)要(yao)大(da)的(de)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong)，再(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)又(you)不(bu)能(neng)反(fan)饋(kui)回(hui)電(dian)網(wang)
，即(ji)不(bu)能(neng)進(jin)行(xing)四(si)象(xiang)限(xian)運(yun)行(xing)。

為此，矩陣式交—交變頻應運而生。由於矩陣式交—交變頻省去了中間直流環節
，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l
，輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)為(wei)正(zheng)弦(xian)且(qie)能(neng)四(si)象(xiang)限(xian)運(yun)行(xing)，係(xi)統(tong)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)大(da)。該(gai)技(ji)術(shu)目(mu)前(qian)雖(sui)尚(shang)未(wei)成(cheng)熟(shu)，但(dan)仍(reng)吸(xi)引(yin)著(zhe)眾(zhong)多(duo)的(de)學(xue)者(zhe)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。其(qi)實(shi)質(zhi)不(bu)是(shi)間(jian)接(jie)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)流(liu)、磁鏈等量，而是把轉矩直接作為被控製量來實現的。

--具體方法是：

控製定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現無速度傳感器方式;

自動識別(ID)依靠的電機數學模型，對電機參數自動識別;
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矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控製;
實現Band—Band控製按磁鏈和轉矩的Band—Band控製產生PWM信號，對逆變器開關狀態進行控製。

矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(<2ms)，很高的速度精度(±2%
，無PG反饋)，高轉矩精度(<+3%);同時還具有較高的起動轉矩及高轉矩精度，尤其在低速時(包括0速度時)
，可輸出150%～200%轉矩。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

如何優化開關穩壓器中控製算法的使用

穩壓器電路仿真電路設計怎麼發現問題？

基於FPGA的模數轉換器(ADC)或數模轉換器

六種常見的DC－DC升壓電路

萊迪思推出Avant平台，解鎖FPGA創新新高度