4樓的,你過(guò)于驕傲了吧!每個(gè)人都是這樣一步步來(lái)的。
一、 引言
目前我國(guó)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(duì)外宣稱(chēng)采用了基于無(wú)速度的矢量控制技術(shù)。在國(guó)外品牌中基本上已經(jīng)做到了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、無(wú)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(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界在變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究方面已經(jīng)做了很多相應(yīng)的工作,取得了一定的成果,但是相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)工程化的實(shí)踐和積累還有一定的差距。如何將理論化的知識(shí)轉(zhuǎn)化到我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)化產(chǎn)品實(shí)踐,提高我國(guó)變頻調(diào)速產(chǎn)品的性能和質(zhì)量,是一個(gè)比較迫切的值得研究的問(wèn)題。本文試圖從控制策略和調(diào)制技術(shù)兩個(gè)方面對(duì)目前的V/f控制和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行比較說(shuō)明,供大家交流和探討。
通常V/f變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由控制、調(diào)制、主回路三個(gè)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(shí)現(xiàn)。這種控制方式是針對(duì)交流電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型得出的,不依賴(lài)電機(jī)參數(shù)及其變化,因而控制簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn)。但是調(diào)速范圍比較窄,僅適用于風(fēng)機(jī)、水泵等對(duì)調(diào)速性能要求不高的負(fù)載。為了提高系統(tǒng)低速時(shí)候的帶載能力和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要,必須對(duì)現(xiàn)有的控制方法和脈寬調(diào)制策略進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和提高。下面針對(duì)其中幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)分別進(jìn)行討論。
二、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(kāi)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(duì)于變頻器輸出電壓來(lái)說(shuō)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。滑差補(bǔ)償主要是針對(duì)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(jiǎn)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(guò)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(duì)電機(jī)的部分參數(shù)有一定的依賴(lài)性,在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在一些困難。
死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)在開(kāi)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(méi)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(guò)零點(diǎn)直接補(bǔ)償法,基于定子磁場(chǎng)定向的電流分解方法,死區(qū)電壓脈沖寬度補(bǔ)償方法,無(wú)電流傳感的死區(qū)時(shí)間預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法等。電流過(guò)零點(diǎn)判斷的補(bǔ)償方法簡(jiǎn)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(guò)零點(diǎn)的判斷失誤,過(guò)零點(diǎn)有一個(gè)死區(qū)平臺(tái)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。基于定子磁場(chǎng)定向的方法不直接判斷電流過(guò)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(cè)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(duì)電流相位角進(jìn)行預(yù)測(cè),然后對(duì)死區(qū)時(shí)間做出相應(yīng)的補(bǔ)償,預(yù)測(cè)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(méi)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^(guò)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(guò)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(duì)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(guò)電流形成一個(gè)簡(jiǎn)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(tái)上實(shí)現(xiàn)比較困難。
3. 簡(jiǎn)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(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的狀態(tài)不能控制,由于是開(kāi)環(huán)控制,對(duì)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(jiǎn)單磁通矢量控制方法是在普通V/f控制的基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行了控制,具體表現(xiàn)在通過(guò)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(duì)某一型號(hào)電機(jī)這些參數(shù)基本上是常數(shù)。
4. 基于無(wú)速度傳感的矢量控制技術(shù)
對(duì)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(cè)多是采用光電脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)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(duì)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(chǎng)合;信號(hào)傳輸距離受到限制不能在長(zhǎng)距離的線路中可靠的工作。因此研究無(wú)速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng),對(duì)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(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
無(wú)速度傳感器控制的最終目標(biāo)是同時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子磁鏈以及電機(jī)參數(shù)進(jìn)行精確的估計(jì)。對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈的估算方法有好多種,基于理想模型的觀測(cè)和估計(jì)方法有:開(kāi)環(huán)磁鏈估算和帶補(bǔ)償?shù)拇沛湽浪?模型參考自適應(yīng)法(MRAS);閉環(huán)觀測(cè)器法。基于非理想特性的方法有:利用齒諧波信號(hào)的轉(zhuǎn)速辨識(shí)方法;旋轉(zhuǎn)高頻注入轉(zhuǎn)子凸極檢測(cè)法;漏感脈動(dòng)檢測(cè)法;dq阻抗差異定向法;飽和凸極檢測(cè)方法。對(duì)電機(jī)參數(shù)的檢測(cè)有離線式檢測(cè)和在線式檢測(cè)兩種方法。
無(wú)速度傳感矢量控制技術(shù)在實(shí)現(xiàn)中有幾個(gè)特別值得關(guān)注的方面,它們對(duì)系統(tǒng)控制性能和控制精度有著十分重要的影響。這幾個(gè)方面是:
(1) 電流及電壓信號(hào)的檢測(cè)和信號(hào)處理技術(shù)
其中信號(hào)的處理技術(shù)主要是對(duì)檢測(cè)到的電流電壓信號(hào)如何進(jìn)行有效精確的濾波,既能重現(xiàn)有效信號(hào)同時(shí)不產(chǎn)生幅值衰減和相位滯后。比較實(shí)用的方法有簡(jiǎn)化的擴(kuò)展卡爾曼濾波器,形態(tài)濾波器等。
(2) 定子電阻的在線調(diào)整問(wèn)題
定子電阻阻值在電機(jī)運(yùn)行時(shí)隨著溫度升高有很大的變化,最大變化可以達(dá)到額定值的150%,如何在運(yùn)行中在線檢測(cè)定子電阻,同時(shí)調(diào)整相應(yīng)的控制量,對(duì)系統(tǒng)性能的影響是很重要的。
(3) 死區(qū)效應(yīng)的補(bǔ)償技術(shù)
(4) 建立精確的動(dòng)態(tài)電機(jī)模型問(wèn)題
在線或者離線測(cè)得的電機(jī)參數(shù)只是在某一時(shí)刻得到的,如果參數(shù)在運(yùn)行中發(fā)生變化,電機(jī)的模型也應(yīng)該相應(yīng)的改變,以達(dá)到最佳的控制效果。目前實(shí)用研究中使用的較多的是模型參考自適應(yīng)的方法。
(5) 逆變器模型的重構(gòu)問(wèn)題
這個(gè)技術(shù)主要是針對(duì)在極限情況下0Hz運(yùn)行時(shí)提出的。這種情況下功率器件的飽和壓降和集電極電流的時(shí)間關(guān)系都要加以考慮。
三、PWM調(diào)制策略的若干技術(shù)
早期的PWM調(diào)制方法基本上是通過(guò)硬件電路模擬產(chǎn)生,主要以正弦波脈寬調(diào)制為主,后來(lái)發(fā)展到模擬和數(shù)字電路混和控制,當(dāng)前的調(diào)制技術(shù)基本上是通過(guò)軟件算法直接實(shí)現(xiàn)的。軟件實(shí)現(xiàn)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì):程序編寫(xiě)靈活,修改方便,在相同的硬件條件下可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制策略,同時(shí)維護(hù)方便,抗擾性強(qiáng)。從最初追求電壓波形的正弦,到電流波形的正弦,再到磁通的正弦;從效率最優(yōu),轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最少,再到消除噪音等,PWM控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過(guò)程。PWM控制技術(shù)從控制思想上分,可分為四類(lèi),即等寬PWM法、正弦波PWM法(SPWM)、磁鏈追蹤型PWM法和電流跟蹤型PWM法。近幾年新近提出的不連續(xù)的SVPWM方法和隨機(jī)PWM方法在這里作為重點(diǎn)加以介紹。
1. SPWM法
SPWM法從電動(dòng)機(jī)供電電源的角度出發(fā),著眼于如何產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的三相對(duì)稱(chēng)正弦波電源。具體方法是以一個(gè)正弦波作為基準(zhǔn)波(稱(chēng)為調(diào)制波),用一列等幅的三角波(稱(chēng)為載波)與基準(zhǔn)正弦波相交,由它們的交點(diǎn)確定逆變器的開(kāi)關(guān)模式。為了提高逆變器的輸出電壓幅值,針對(duì)SPWM法,人們提出了準(zhǔn)優(yōu)化 PWM法,即三次諧波疊加法。在正弦波中注入一定比例的三次諧波后,調(diào)制波的幅值大大降低,在調(diào)制波沒(méi)有過(guò)調(diào)制的情況下,可使基波幅值超過(guò)三角波幅值,實(shí)現(xiàn)調(diào)制系數(shù)大于1的調(diào)制。在這種調(diào)制方式下,最大調(diào)制比可提高到1.15左右,相應(yīng)直流母線電壓的利用率最大可提高15%。
2. SVPWM法
磁鏈追蹤型PWM法又稱(chēng)為電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM),與SPWM法不同,它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)的,著眼點(diǎn)在于如何使電動(dòng)機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。它以三相對(duì)稱(chēng)正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁鏈因?yàn)榛鶞?zhǔn),用逆變器不同開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)追蹤基準(zhǔn)磁鏈圓,由追蹤的結(jié)果決定出逆變器的開(kāi)關(guān)模式,形成PWM波。逆變器的開(kāi)關(guān)模式有8個(gè)空間電壓矢量,其中V0、V7為零電壓矢量。SVPWM不僅使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低,電流波形畸變減小,而且與 SPWM技術(shù)相比直流母線電壓利用率有很大提高,在這種調(diào)制模式下直流母線電壓的利用率最大可提高15%,并易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
3. 不連續(xù)的SVPWM策略(DHPWM)
不連續(xù)的SVPWM方法是近幾年提出的一種新穎的電壓空間矢量脈寬調(diào)制策略,國(guó)外文獻(xiàn)稱(chēng)為不連續(xù)的SVPWM策略(DHPWM),國(guó)內(nèi)有些文章稱(chēng)為混和型調(diào)制策略(HPWM)或低開(kāi)關(guān)損耗模式調(diào)制。對(duì)于連續(xù)PWM調(diào)制方法,三相調(diào)制波都位于其對(duì)應(yīng)載波的峰值之間,因此,所有的連續(xù)PWM調(diào)制方法,其逆變器的開(kāi)關(guān)損耗都是相同的,且與負(fù)載電流的相角無(wú)關(guān)。降低開(kāi)關(guān)損耗最簡(jiǎn)單的方法就是使開(kāi)關(guān)器件不動(dòng)作,或者在一個(gè)周期中盡量少動(dòng)作。傳統(tǒng)的SVPWM方法中零矢量(V0和V7)的位置在脈寬生成中是對(duì)稱(chēng)存在的,零矢量的導(dǎo)通時(shí)間相等,而且位置是固定的,不能改變。如果保持有效導(dǎo)通矢量的時(shí)間不變,這樣合成的空間電壓矢量有效值不會(huì)受到影響,同時(shí)改變零矢量V0和V7在脈寬分配中的位置,使開(kāi)關(guān)動(dòng)作的次數(shù)減少,這就是不連續(xù)的SVPWM方法。
零矢量的分配和位置不同就會(huì)有不同的調(diào)制效果。如果在三個(gè)相鄰矢量所夾扇區(qū)固定選用一個(gè)適當(dāng)?shù)牧闶噶浚墒姑恳唤M在一個(gè)周期內(nèi)有120°的扇區(qū)內(nèi)不開(kāi)關(guān)。每相不開(kāi)關(guān)范圍是連續(xù)的120°的區(qū)域,因而導(dǎo)致上下橋臂的開(kāi)關(guān)損耗不一致,波形畸變比SVPWM要大很多。如果在相鄰的60°區(qū)間選用不同的零矢量,這樣有三種零矢量的分配方案。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量使每相開(kāi)關(guān)器件在負(fù)載電流較小的區(qū)間內(nèi)開(kāi)關(guān),安排大的負(fù)載電流在不開(kāi)關(guān)的扇區(qū)內(nèi),這樣不僅可以減少開(kāi)關(guān)次數(shù),同時(shí)還可以有效降低開(kāi)關(guān)器件的最大開(kāi)關(guān)電流,從而使開(kāi)關(guān)損耗最小。該方法可以將開(kāi)關(guān)次數(shù)減少到原來(lái)SVPWM的1/3,極大的降低了開(kāi)關(guān)損耗,同時(shí)由于插入零矢量的位置改變了逆變器的續(xù)流過(guò)程,對(duì)抑制電流波形的振蕩和失真也有一定的效果。在工程中對(duì)該方法調(diào)制時(shí)的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難,一種行之有效的方法是在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)對(duì)有效導(dǎo)通主矢量的補(bǔ)償。
4. 隨機(jī)脈寬調(diào)制技術(shù)(RPWM)
在變頻器供電的交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,噪聲問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直受到人們的關(guān)注,在某些低噪聲的場(chǎng)所變頻器和電機(jī)所發(fā)出的噪聲令人難以忍受。變頻器噪聲主要由逆變器所采用的脈寬調(diào)制方法所致。在一般的PWM方法中,逆變器的功率開(kāi)關(guān)是以“確定的”方式通斷的,這種控制方式雖然可以很好地抑制電壓波形中的低次諧波,但卻將產(chǎn)生某些幅值很大的高次諧波,這些諧波主要集中在一倍和兩倍的載波頻率附近,它們將產(chǎn)生明顯的噪聲和振動(dòng)。近年來(lái)出現(xiàn)的隨機(jī)脈寬調(diào)制(RPWM) 為解決逆變器的噪聲問(wèn)題提供了一種全新的思路。隨機(jī)PWM的基本思想是用一種隨機(jī)的開(kāi)關(guān)策略代替常規(guī)PWM中固定的開(kāi)關(guān)模式,以使逆變器輸出電壓的諧波頻譜均勻地分布在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi),達(dá)到抑制噪聲和機(jī)械振動(dòng)的目的。
目前有三種可行的RPWM方案:
(1) 隨機(jī)化開(kāi)關(guān)頻率
即在傳統(tǒng)的SPWM中,使三角載波的斜率隨機(jī)變化,那么每周的開(kāi)關(guān)次數(shù)可隨機(jī)變化,從而達(dá)到開(kāi)關(guān)頻率隨機(jī)的目的。
(2) 隨機(jī)化脈沖位置
在這種方案中,隨機(jī)量是開(kāi)關(guān)信號(hào)脈沖在每個(gè)通斷周期內(nèi)的位置。最簡(jiǎn)單的是只有兩位隨機(jī)選擇,一種在開(kāi)始,一種在結(jié)束。 來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
(3) 隨機(jī)開(kāi)關(guān)
隨機(jī)波與正弦參考信號(hào)相比,比較的結(jié)果形成了數(shù)字RPWM信號(hào)。
在現(xiàn)有的空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上可以采用隨機(jī)化脈沖位置的方法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)PWM。
在上面優(yōu)化的SVPWM中分析了零矢量位置的不同,會(huì)降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗,如果采用隨機(jī)的方法將這些優(yōu)化的SVPWM隨機(jī)調(diào)制,在每一個(gè)載波周期出現(xiàn)各種零矢量插入的位置不同,就會(huì)隨機(jī)改變脈沖位置,實(shí)現(xiàn)隨機(jī)PWM調(diào)制的目的。目前比較簡(jiǎn)單和實(shí)用的方法只用2個(gè)零矢量固定的方式隨機(jī)切換,由一個(gè)隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的兩種狀態(tài)0和1,如果為0,將零矢量V0作用在開(kāi)關(guān)周期的兩頭;如果為1,將零矢量V7作用在開(kāi)關(guān)周期的中間。該方法實(shí)質(zhì)上是兩種低開(kāi)關(guān)損耗調(diào)制的隨機(jī)切換。
隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生的狀態(tài)隨機(jī)性越好,切換的調(diào)制狀態(tài)越多,系統(tǒng)的諧波能量就能更好的連續(xù)的分布,隨機(jī)PWM的效果就會(huì)越好。但是同時(shí)算法實(shí)現(xiàn)的難度和對(duì)控制器的實(shí)時(shí)性要求也會(huì)提高。采用RPWM方法,可以有效的降低逆變器系統(tǒng)的噪聲,同時(shí)將某些集中的離散的高頻成分轉(zhuǎn)化為連續(xù)的平均分布的頻率成分,降低了向外傳播的電磁干擾。
5. 過(guò)調(diào)制技術(shù)
過(guò)調(diào)制技術(shù)主要是在空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)。對(duì)高性能交流傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),如何充分利用直流電壓,以獲得最大輸出電磁轉(zhuǎn)矩是一個(gè)很重要的因素。尤其是在弱磁階段時(shí),為了獲得足夠的電壓,有必要控制逆變器工作在過(guò)調(diào)制范圍。傳統(tǒng)的SPWM控制時(shí)逆變器輸出電壓只能達(dá)到方波工況的78.54%,而空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)能夠?qū)⑤敵鲭妷禾岣叩椒讲ür時(shí)的90.69%,為了獲得更大的輸出電壓,逆變器必須工作在過(guò)調(diào)制區(qū),直至達(dá)到方波工況。
目前學(xué)術(shù)界提出的空間電壓矢量過(guò)調(diào)制方法有許多種,其算法的復(fù)雜程度和效果都各不相同。但是輸出電壓矢量調(diào)制方法實(shí)質(zhì)上一般只有兩種過(guò)調(diào)制方法:雙模式控制,將過(guò)調(diào)制區(qū)間分為兩個(gè)部分分別調(diào)制;單模式控制,即是將過(guò)調(diào)制區(qū)間作為一個(gè)整體控制。實(shí)質(zhì)上單模式只是雙模式的一種工程簡(jiǎn)化,因而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但是產(chǎn)生的基波電壓相比雙調(diào)制要低一些,諧波含量高。如果控制器的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)空間足夠,可以采用雙模式控制,提高系統(tǒng)的輸出特性。角度和調(diào)制比的關(guān)系可以離線獲得存儲(chǔ)在RAM中,或者在線采用擬合曲線進(jìn)行計(jì)算得到。
四、結(jié)束語(yǔ)
本文討論了控制策略和調(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(tái)上全部由軟件實(shí)現(xiàn),有利于模塊化和集成化。文中針對(duì)其中的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了介紹和討論,提出了一些相應(yīng)的解決思路和方法,供大家探討。