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            西門子變頻器常用的控制方式和方法

            作者:plc 來源:控制方式 發布日期:2020-10-28 22:32 閱讀: 二維碼分享

              西門子變頻調速技術是現代電力傳動技術的重要發展方向,作為變頻調速系統的核心,變頻器控制方式的性能越來越成為速度控制性能的決定性因素,制造除外變頻器本身的過程。 什么樣的控制方式用于變頻器也是非常重要的?;诠I現實,本文回顧了近年來各種變頻器控制方法的特點,并展望了未來的發展方向。

             1、變頻器的基本結構

              變頻器是將頻率電源轉換成各種頻率的交流電源以實現電動機的變速操作的裝置,其中控制電路完成對主電路的控制,并且整流電路將交流電轉換為直流電,直流電的中間電路使整流電路的輸出平滑,逆變電路將直流電轉換為交流電,對于需要大量計算的諸如矢量控制變頻器的變頻器,有時需要用于扭矩計算的CPU和一些相應的電路。

             2、變頻器的分類

              變頻器有各種分類方法。根據主電路工作模式,它們可分為電壓型變頻器和電流型變頻器,根據開關模式分類,它們可分為PAM控制變頻器,PWM控制變頻器和高載波頻率。 PWM控制變頻器;根據工作原理,可分為V/f控制變頻器,轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器;根據用途分類,可分為通用變頻器,高性能專用變頻器,高頻變頻器,單相變頻器和三相變頻器。
             

             3、變頻器的常用控制方法

             3.1非智能控制方法

                    交流變頻器中使用的非智能控制方法包括V/f協調控制,滑差頻率控制,矢量控制和直接轉矩控制。

              (1)V/f控制 V/f控制是為了獲得理想的轉矩 - 速度特性,基于改變電源頻率來調節速度的想法,同時保證電機的磁通量不變。通用變頻器基本上采用這種方式,V/f控制變頻器結構非常簡單,但變頻器采用開環控制方式,不能實現高控制性能。此外,在低頻時,必須執行轉矩補償以改變低頻轉矩特性。

              (2)滑差頻率控制 滑差頻率控制是一種直接控制扭矩的控制方法。它基于V/f控制,并且已知與異步電動機的實際速度對應的電源頻率,并且根據期望的轉矩調節變頻器。通過輸出頻率,電動機可以具有相應的輸出轉矩。這種控制方法需要在控制系統中安裝速度傳感器,有時需要電流反饋來控制頻率和電流。因此,這是一種閉環控制模式,它可以使變頻器具有良好的穩定性和快速的加減速和負載變化具有良好的響應特性。

              (3)矢量控制 矢量控制是通過矢量坐標電路控制電機定子電流的大小和相位,分別控制d,q,0坐標軸系統中電機的勵磁電流和轉矩電流,從而達到目的??刂齐姍C扭矩。通過控制每個矢量的序列和時間以及零矢量的動作時間,可以形成各種PWM波以實現各種控制目的。例如,形成具有***少切換次數的PWM波以減少切換損耗。目前,實際應用于變頻器的矢量控制方法主要包括兩種基于滑差頻率控制的矢量控制方法和無速度傳感器的矢量控制方法。 基于滑差頻率的矢量控制方法與滑差頻率控制方法的穩態特性一致,但基于滑差頻率的矢量控制也通過坐標變換控制電機定子電流的相位,以滿足一定的條件。消除扭矩電流轉換過程中的波動。

                   因此,與滑差頻率控制方法相比,基于滑差頻率的矢量控制方法可以在輸出特性方面得到極大改善。然而,該控制方法是閉環控制方法,并且速度傳感器需要安裝在電動機上,因此應用范圍受到限制。 無速度傳感器矢量控制分別通過坐標變換處理控制勵磁電流和轉矩電流,然后通過控制電機定子繞組上的電壓和電流來控制勵磁電流和轉矩電流,以識別勵磁電流和轉矩當前。該控制方式速度范圍寬,啟動轉矩大,運行可靠,操作方便,但計算復雜,一般需要專用的計算處理器。

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              (4)直接轉矩控制 直接轉矩控制采用空間矢量坐標的概念,分析定子坐標系中交流電機的數學模型,控制電機的磁鏈和轉矩,通過檢測定子電阻檢測定子磁鏈,從而消除了需要對于矢量控制等復雜變換計算,系統直觀簡潔,與矢量控制方法相比,計算速度和精度得到提高。

              (5)***優控制 ***優控制在實際中的應用根據需要而變化,并且可以根據***優控制理論針對特定控制要求優化各個參數,例如,在高壓變頻器的控制應用中,成功地采用了兩種時間分段控制和相移控制策略,以在一定條件下實現***佳電壓波形。

              (6)其他非智能控制方法 在實際應用中,在變頻器的控制中實現了一些非智能控制方法,如自適應控制,滑模變結構控制,差頻控制,循環電流控制,頻率控制等。

              3.2、智能控制方法

              智能控制方法主要包括神經網絡控制,模糊控制,專家系統和學習控制,在變頻器的控制中使用智能控制在特定應用中具有一些成功的例子。

              (1)神經網絡控制

              神經網絡控制方法應用于變頻器的控制,一般是進行相對復雜的系統控制。目前,人們對該系統的模型了解甚少。因此,神經網絡必須完成系統識別和控制的功能。而且,神經網絡控制模式可以同時控制多個變頻器,因此更適合控制多個變頻器的級聯。然而,太多的神經網絡層或太復雜的算法將在特定應用中帶來許多實際困難。

              (2)模糊控制

              模糊控制算法用于控制變頻器的電壓和頻率,控制電機的加速時間,避免過快的速度對電機使用壽命的影響,慢速增加影響工作效率,模糊控制的關鍵在于域,隸屬度和模糊層次的劃分,該控制方法特別適用于多輸入和單輸出plc控制系統。

              (3)專家系統

              專家系統是一種利用所謂“專家”經驗的控制方法。因此,在專家系統中,通常建立專家數據庫來存儲某些專家信息,并且還存在促進信息尋求理想控制結果的推理機制。專家數據庫的設計和推理機制尤為重要,這與專家系統控制的優缺點有關,應用專家系統可以控制變頻器的電壓及其電流。

              (4)學習控制

              學習控制主要用于重復輸入,而常規PWM信號(例如中心調制PWM)恰好滿足這種條件,因此學習控制也可用于控制變頻器,學習控制不需要知道太多系統信息,但需要1~2個學習周期,因此速度相對較差。此外,學習控制算法有時需要實現高級鏈接,這是模擬設備無法實現的,學習控制也涉及穩定性問題,在應用時應特別注意。

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