1引言
目前我國變頻器生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的變頻器大都是采用普通的V/f控制方式，只有為數(shù)不多的幾家對外宣稱采用了基于無速度的矢量控制技術(shù)。在國外品牌中基本上已經(jīng)到了開環(huán)、閉環(huán)、無速度控制三位一體的控制思想，尤其值得關(guān)注的是ABB公司的DTC控制方法在產(chǎn)品中已經(jīng)有成功的應(yīng)用。國內(nèi)學(xué)術(shù)界的變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究方面已經(jīng)做了很多相應(yīng)的工作，取的了一定的成果，但是相對于國外來說工程化的實踐和積累還有一定的差距。如果將理論化的知識轉(zhuǎn)化到我國現(xiàn)有工業(yè)化產(chǎn)品實踐，提高我國變頻調(diào)速產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，是一個比較迫切的值得研究的問題。本文試圖從控制策略和調(diào)制技術(shù)兩個方面對目前的V/f控制和實現(xiàn)技術(shù)進行比較說明，供大家交流和探討。
通常V/f變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是控制、調(diào)制、主回路三個部分組成，其中控制部分和脈寬調(diào)制部分全部由軟件算法實現(xiàn)。這種控制方法是針對交流電機穩(wěn)態(tài)模型得出的，不依賴電機參數(shù)及其變化，因而控制簡單，容易實現(xiàn)。但是調(diào)速范圍比較窄，僅適應(yīng)于風機、水泵等對調(diào)速性能要求不高的負載。為了提高系統(tǒng)低速時候的帶載能力和系統(tǒng)的動態(tài)性能，滿足實際工業(yè)現(xiàn)場的需要，必須對現(xiàn)有的控制方法和脈寬調(diào)制策略進行相應(yīng)的改進和提高。下面針對其中幾個關(guān)鍵的技術(shù)分別進行討論。
2控制策略中的若干技術(shù)
2.1補償技術(shù)
補償技術(shù)在開環(huán)控制中是不可少的。它包括力矩補償、滑差補償和死區(qū)效應(yīng)補償。在低頻時定子電阻的壓降相對于變頻器輸出來說已經(jīng)不能忽略，必須進行補償，否則輸出電壓不夠，電機在低頻時不動或者轉(zhuǎn)速明顯下降。滑差補償主要是針對電機在負載較大時實際輸出轉(zhuǎn)速會低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速而設(shè)計。這兩種補償方法在實際中可以采用簡單的固定值進行補償，改進的方法利用三相電機電流進行計算補償，不過只是根據(jù)電流幅值的補償，實際上該方法是標量補償；更為精確的補償方法是將三相電機交流電流進行矢量分解，同時將電機的損耗參與計算，這樣的補償效果更好。但是這種方法計算比較復(fù)雜，同時對電機的部分參數(shù)有一定的依賴性，在實現(xiàn)過程中存在一些困難。
死區(qū)效應(yīng)補償技術(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少諧波，同時能夠提高輸出電壓的有效值和減少電機電流的震蕩。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)補償，在低頻時電機即使空載也可能不能運行。目前比較常用的死區(qū)補償技術(shù)有電流過零點直接補償法，基于定子磁場定向的電流分解方法，死區(qū)電壓脈沖寬度補償方法，無電流傳感器的死區(qū)時間預(yù)測補償方法等。電流過零點判斷的補償方法簡單易于實現(xiàn)，但是由于電流波形中噪聲成分大，同時負載的波動和外界的任何干擾都會引起過零點的判斷失誤，過零點有一個死區(qū)平臺影響低頻補償效果，特別是載波頻率比較高時尤為顯著。基于定子磁場定向的方法不直接判斷電流過零點，而是將定子電流在旋轉(zhuǎn)坐標系中分解得到電流矢量角和死區(qū)電壓矢量之間的關(guān)系進行相應(yīng)的補償，如果該方法和死區(qū)電壓脈沖寬度補償相結(jié)合，效果更為突出。相位角預(yù)測的死區(qū)時間補償方法是一種省掉電流傳感器的固定補償方法，該方法首先對電流相位角進行預(yù)測，然后對死區(qū)時間做出相應(yīng)的補償，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)點是可以省掉電流傳感器，降低成本和系統(tǒng)體積，但是補償沒有根據(jù)外部負載變化而相應(yīng)調(diào)整，因而精度和動態(tài)性能也會相應(yīng)的降低。
2.2電流震蕩抑制技術(shù)
交流電機在PWM方式供電的條件下在電機輕載或者空載的時候由于某些原因電機會在一個比較寬的頻率段系統(tǒng)會出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時電流幅度值波動很大，輸出頻率也會有一定改變，電流的震蕩有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)因為過電流而誤觸發(fā)報警，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠的工作。引