通用变频器控制方式不断发展

    早期通用变频器大多数采用开环恒压比(U/f)的控制方式，其优点是控制结构简单、成本较低；缺点是系统性能不高，比较适合应用在风机、水泵的调速场合。具体来说，其控制曲线随着负载的变化而变化；转矩响应慢，电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变死区效应的存在而使性能下降、稳定性变差等。    变频器控制方式主要经历了以下三个阶段。    (1)第一阶段：20世纪80年代初日本学者提出了基本磁通轨迹的电压空间矢量(或称磁通轨迹法）。该方法以三相波形的整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成二相调制波形。这种方法被称为电压空间矢量控制。如富士公司的FRN5000G5/P5、SANKEN公司的MF系列变频器就是采用这种控制技术。    (2)第二阶段：矢量控制，也称磁场定向控制。它是20世纪70年代初由西德的F.Blasschke等人首先提出来的，他们以直流电动机和交流电动机相比较的方法阐述了这一原理，由此开创了交流电动机和等效直流电动机控制的先河。它使人们看到，交流电动机尽管控制复杂，但同样可以实现转矩、磁场独立控制的内在本质。矢量控制的基本点是控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制。1992年开始，德国西门子公司开发了6SE70通用型系列变频器，通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制，并于1994年将该系列变频器容量扩展至315kW以上。    (3)第三阶段：1985年，德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(Direct Torque Control，DTC)。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。转矩控制的优越性在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好；所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便地实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。1995年ABB公司首先推出的ACS600直接转矩控制系列变频器，已达到小于2ms的转矩响应速度，在带PG(速度传感器)时的静态速度精度达0.01%；在不带PG的情况下，即使受到输入电压的变化或负载突变的影响，同样可以达到0.1%的速度控制精度。