控制策略和調(diào)制策略在改善變頻器性能方面的若干技術(shù)和方法，這些方法可以在一個(gè)通用的硬件平臺上全部由軟件實(shí)現(xiàn)，有利于模塊化和集成化。針對其中的一些技術(shù)問題和相應(yīng)的解決思路和方法，供大家探討。
控制策略中的若干技術(shù)
1. 補(bǔ)償技術(shù)
補(bǔ)償技術(shù)在開環(huán)控制中是必不可少的。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(shí)定子電阻的壓降相對于變頻器輸出電壓來說已經(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(shí)不動(dòng)或者轉(zhuǎn)速明顯下降?；钛a(bǔ)償主要是針對電機(jī)在負(fù)載較大時(shí)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速會(huì)低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速而設(shè)計(jì)的。這兩種補(bǔ)償方法在實(shí)現(xiàn)中可以采用簡單的固定值進(jìn)行補(bǔ)償，改進(jìn)的方法有利用三相電機(jī)電流進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，不過只是根據(jù)電流幅值的補(bǔ)償，實(shí)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(shí)將電機(jī)的損耗參與計(jì)算，這樣的補(bǔ)償效果更好。但是這種方法計(jì)算比較復(fù)雜，同時(shí)對電機(jī)的部分參數(shù)有一定的依賴性，在實(shí)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小諧波，同時(shí)能夠提高輸出電壓的有效值和減小電機(jī)電流的振蕩。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(shí)電機(jī)即使空載也可能不能運(yùn)行。目前比較常用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)有電流過零點(diǎn)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，無電流傳感的死區(qū)時(shí)間預(yù)測補(bǔ)償方法等。電流過零點(diǎn)判斷的補(bǔ)償方法簡單易于實(shí)現(xiàn)，但是由于電流波形中噪聲成分大，同時(shí)負(fù)載的波動(dòng)和外界的任何干擾都會(huì)引起過零點(diǎn)的判斷失誤，過零點(diǎn)有一個(gè)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(shí)尤為顯著?；诙ㄗ哟艌龆ㄏ虻姆椒ú恢苯优袛嚯娏鬟^零點(diǎn)，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(shí)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(shí)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(diǎn)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(dòng)態(tài)性能也會(huì)相應(yīng)的降低。
2. 電流振蕩抑制技術(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(shí)候由于某些原因電機(jī)會(huì)在一個(gè)比較寬的頻率段系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時(shí)電流幅值波動(dòng)很大，輸出頻率也會(huì)有一定改變，電流的振蕩有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)因?yàn)檫^電流而誤觸發(fā)報(bào)警，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠的工作。引起振蕩的原因是多方面的，比較普遍的觀點(diǎn)是電機(jī)和變頻器在能量交換過程中引起的，它的出現(xiàn)也和死區(qū)效應(yīng)有很大的關(guān)系。對死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償后可以有效的減少振蕩的幅度，但是還不能從根本上抑制振蕩。一種有效的方法是當(dāng)振蕩發(fā)生時(shí)，相應(yīng)改變實(shí)際輸出的頻率或者電壓，通過電流形成一個(gè)簡單的負(fù)反饋系統(tǒng)，達(dá)到抑制振蕩的目的。但是這種方法也有一定的局限性。由于不同電機(jī)的振蕩頻率范圍是不一樣的，從5Hz～30Hz左右變化，而采用電流的幅值控制，只是一個(gè)標(biāo)量，這就使得控制的效果不佳，系統(tǒng)的魯棒性降低。如果將定子電流進(jìn)行分解，直接控制影響能量交換的磁通勵(lì)磁電流分量，抑制效果就會(huì)有較大的提高。更為精確有效的方法是采用智能控制的方法，但是算法復(fù)雜，在通用的V/f控制平臺上實(shí)現(xiàn)比較困難。
3. 簡單磁通矢量控制方法
普通的V/f控制是建立在穩(wěn)態(tài)電機(jī)模型上的，忽略了定子電阻壓降，因而對電機(jī)動(dòng)態(tài)過程中的狀態(tài)不能控制，由于是開環(huán)控制，對負(fù)載的波動(dòng)或者電機(jī)參數(shù)變化不敏感，動(dòng)態(tài)性能不高。簡單磁通矢量控制方法是在普通V/f控制的基礎(chǔ)上對電機(jī)電流進(jìn)行了控制，具體表現(xiàn)在通過把變頻器輸出的電流進(jìn)行矢量分解計(jì)算得到力矩電流分量和勵(lì)磁電流分量，然后調(diào)節(jié)電壓使電機(jī)電流和負(fù)載力矩相匹配，從而改善低速力矩特性。該方法在6Hz時(shí)可以提供200％的額定力矩。矢量計(jì)算所用到的一些電機(jī)參數(shù)預(yù)先存放在控制器的RAM中，針對某一型號電機(jī)這些參數(shù)基本上是常數(shù)。
4. 基于無速度傳感的矢量控制技術(shù)
對于高性能的交流調(diào)速控制系統(tǒng)，速度閉環(huán)是必不可少的，轉(zhuǎn)速閉環(huán)需要實(shí)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，目前速度反饋量的檢測多是采用光電脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或測速發(fā)電機(jī)。速度傳感器價(jià)格比較昂貴，明顯增加了系統(tǒng)的硬件成本;對環(huán)境的適應(yīng)能力不強(qiáng)，不利于使用在高溫或者振動(dòng)的場合;信號傳輸距離受到限制不能在長距離的線路中可靠的工作。因此研究無速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng)，對提高系統(tǒng)的可靠性、環(huán)境的適應(yīng)性、進(jìn)一步擴(kuò)大交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍具有重要意義，已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界近年來的研究熱點(diǎn)。 http://coxu.com.cn
