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西門子變頻器常用的控製方式和方法

作者:plc 來源:控製方式 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,作為變頻調速係統的核心,變頻器控製方式的性能越來越成為速度控製性能的決定性因素,製造除外變頻器本身的過程。 什麽樣的控製方式用於變頻器也是非常重要的。基於工業現實,本文回顧了近年來各種變頻器控製方法的特點,並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,其中控製電路完成對主電路的控製,並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,對於需要大量計算的諸如矢量控製變頻器的變頻器,有時需要用於扭矩計算的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控製變頻器,PWM控製變頻器和高載波頻率。 PWM控製變頻器;根據工作原理,可分為V/f控製變頻器,轉差頻率控製變頻器和矢量控製變頻器;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、變頻器的常用控製方法

 3.1非智能控製方法

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

  (1)V/f控製 V/f控製是為了獲得理想的轉矩 - 速度特性,基於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控製變頻器結構非常簡單,但變頻器采用開環控製方式,不能實現高控製性能。此外,在低頻時,必須執行轉矩補償以改變低頻轉矩特性。

  (2)滑差頻率控製 滑差頻率控製是一種直接控製扭矩的控製方法。它基於V/f控製,並且已知與異步電動機的實際速度對應的電源頻率,並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。這種控製方法需要在控製係統中安裝速度傳感器,有時需要電流反饋來控製頻率和電流。因此,這是一種閉環控製模式,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)矢量控製 矢量控製是通過矢量坐標電路控製電機定子電流的大小和相位,分別控製d,q,0坐標軸係統中電機的勵磁電流和轉矩電流,從而達到目的。控製電機扭矩。通過控製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波以實現各種控製目的。例如,形成具有***少切換次數的PWM波以減少切換損耗。目前,實際應用於變頻器的矢量控製方法主要包括兩種基於滑差頻率控製的矢量控製方法和無速度傳感器的矢量控製方法。 基於滑差頻率的矢量控製方法與滑差頻率控製方法的穩態特性一致,但基於滑差頻率的矢量控製也通過坐標變換控製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,與滑差頻率控製方法相比,基於滑差頻率的矢量控製方法可以在輸出特性方麵得到極大改善。然而,該控製方法是閉環控製方法,並且速度傳感器需要安裝在電動機上,因此應用範圍受到限製。 無速度傳感器矢量控製分別通過坐標變換處理控製勵磁電流和轉矩電流,然後通過控製電機定子繞組上的電壓和電流來控製勵磁電流和轉矩電流,以識別勵磁電流和轉矩當前。該控製方式速度範圍寬,啟動轉矩大,運行可靠,操作方便,但計算複雜,一般需要專用的計算處理器。

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  (4)直接轉矩控製 直接轉矩控製采用空間矢量坐標的概念,分析定子坐標係中交流電機的數學模型,控製電機的磁鏈和轉矩,通過檢測定子電阻檢測定子磁鏈,從而消除了需要對於矢量控製等複雜變換計算,係統直觀簡潔,與矢量控製方法相比,計算速度和精度得到提高。

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

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

  3.2、智能控製方法

  智能控製方法主要包括神經網絡控製,模糊控製,專家係統和學習控製,在變頻器的控製中使用智能控製在特定應用中具有一些成功的例子。

  (1)神經網絡控製

  神經網絡控製方法應用於變頻器的控製,一般是進行相對複雜的係統控製。目前,人們對該係統的模型了解甚少。因此,神經網絡必須完成係統識別和控製的功能。而且,神經網絡控製模式可以同時控製多個變頻器,因此更適合控製多個變頻器的級聯。然而,太多的神經網絡層或太複雜的算法將在特定應用中帶來許多實際困難。

  (2)模糊控製

  模糊控製算法用於控製變頻器的電壓和頻率,控製電機的加速時間,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,模糊控製的關鍵在於域,隸屬度和模糊層次的劃分,該控製方法特別適用於多輸入和單輸出plc控製係統

  (3)專家係統

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

  (4)學習控製

  學習控製主要用於重複輸入,而常規PWM信號(例如中心調製PWM)恰好滿足這種條件,因此學習控製也可用於控製變頻器,學習控製不需要知道太多係統信息,但需要1~2個學習周期,因此速度相對較差。此外,學習控製算法有時需要實現高級鏈接,這是模擬設備無法實現的,學習控製也涉及穩定性問題,在應用時應特別注意。

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