探析變頻器對變頻電機的驅(qū)動控制

汪洋

摘? 要：隨著我國社會生活與工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，越來越多的控制設備應用已經(jīng)成為社會發(fā)展的必然趨勢，比如電氣設備中的風扇傳動控制系統(tǒng)、馬達驅(qū)動系統(tǒng)等內(nèi)容，都需要通過變頻器進行轉(zhuǎn)速變化的閉環(huán)控制。因此本文就以變頻電機的驅(qū)動控制經(jīng)營分析，通過對變頻電機控制系統(tǒng)的內(nèi)容與要求的闡述，從而針對變頻電機控制的問題提出有針對性解決措施。

關鍵詞：變頻器;閉環(huán)控制;轉(zhuǎn)速

1變頻電機調(diào)速系統(tǒng)

變頻電器的變頻電機調(diào)速系統(tǒng)主要通過電路輸出的脈沖方波進行控制，電路輸出的主要波形為高次諧波，同時電路中的電壓也會隨波形發(fā)生一定的頻率變化。二者有效結(jié)合才能實現(xiàn)對電機設備驅(qū)動的準確控制。很多電器在進行驅(qū)動控制時所使用的供電電源都會達不到要求，目前去進行變頻電器電機驅(qū)動控制的電流主要有以下四種類型。

（1）整流電路：整流電路通過不可控橋式電流操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電應用在電器設備的控制中。優(yōu)點是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電流輸出，但實際設備的質(zhì)量并不是很高。

（2）濾波電路：整流電路中轉(zhuǎn)化的三相電流中含有大量的高次諧波，濾波電路就是針對整流電路處理后的三相電流進行進一步控制。同時，濾波電路也能夠進一步找出整流電路與其他電路之間的耦合問題，避免電路運行過程中的自身干擾問題，一般初次接入電源的電路的電容器電壓為0。如果直接將充電后的電容器應用到整流橋中，則會有于過大電流造成整流橋中發(fā)光發(fā)光二極管的損壞，而濾波電路真是通過增加電阻來避免這一問題，等電流穩(wěn)定后才可以進行電機驅(qū)動控制的操作。

（3）制動電路：由于電器設備停止時或者功率下降時，電機在減速過程中轉(zhuǎn)子速度會過高甚至超過電機本身速度，導致獲獎的動能直接通過電容器兩端增加到直流母線上，濾波電路也不能全面消除這一問題，對變頻電器設備運行質(zhì)量與設備本身都會造成巨大損害，而制動電路的作用就是要消除電機減速時出現(xiàn)的電路反饋能量，保證變頻電器電機減速運行時的穩(wěn)定控制。

圖1 開環(huán)電流控制?????? 圖2 電壓磁通矢量控制

（4）逆變電路：逆變電路還是將原有整流電路的三相橋式整流電路轉(zhuǎn)化的直流電進行逆變處理，逆變電路的構(gòu)成是增加了逆變管控制設備。在實際的變頻電機控制中主要有兩種控制方式，，分別是電路的閉環(huán)反饋控制和開環(huán)反饋控制，開關反饋控制是在變頻器的實際應用中設定一個頻率控制信號，通過頻率信號的變化實現(xiàn)制變頻器的循環(huán)控制的工作。但是通過功率控制轉(zhuǎn)速進行電機驅(qū)動控制時，控制轉(zhuǎn)速與實際給定轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)一定的差別，而且這種差別是無法規(guī)避的。所以在精度較高的工業(yè)變頻電器中并不適合應用開環(huán)反饋。閉關反饋是在上述開環(huán)反饋上的一種調(diào)整優(yōu)化，調(diào)整的內(nèi)容就是增加了反饋緩解技術(shù)，其作用就是對變頻電器運行時的轉(zhuǎn)速變動誤差進行調(diào)節(jié)。而且閉關反饋控制都安裝下很好的轉(zhuǎn)速傳感器，可以根據(jù)實際的轉(zhuǎn)速情況進行與預期參考值進行比對，根據(jù)結(jié)果對轉(zhuǎn)速差額進行調(diào)整保證電機設備的高精度控制。

2電機變頻器控制技術(shù)

2.1 電壓矢量控制技術(shù)? 電機矢量控制主要應用于異步電機單相坐標系的控制，處理方式也就是直角坐標體系的變換，將電路中的交流電進行直流電機的控制方法進行模仿，從而達到直流電機的控制量，但是電機參數(shù)會受到系統(tǒng)本身性能的影響，如果電機矢量轉(zhuǎn)化性能達不到要求也會影響整體的控制效果。

2.2直接轉(zhuǎn)矩控制? 直接轉(zhuǎn)矩紅紙技術(shù)的應用對于上面提到的矢量控制有重要的平衡作用，而且直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應用的動態(tài)性更強，結(jié)構(gòu)設計也更為簡單，隨著當前技術(shù)研究的不斷完善。直接轉(zhuǎn)矩在實際應用的效果也在不斷提升，尤其是大功率的變頻電器控制對于牽引交流傳統(tǒng)應用，變換方式更為簡單、應用面積更廣、無需對外交流就能夠?qū)﹄姍C車牽引交流傳。

3、電機變頻驅(qū)動技術(shù)的問題及處理方案

電器變頻器對變頻電機驅(qū)動控制應用，主要是普通異步電機對其他變頻電機的替代，但是實際設計過程中大部分的異步電機是通過恒定頻率來獲取電能，這種情況就會出現(xiàn)變頻編輯組設計變頻驅(qū)動電路出現(xiàn)不適配的情況，而且不適配情況還會導致系統(tǒng)中在實際運行過程中出現(xiàn)脈動轉(zhuǎn)矩。增加變頻電機本身的消耗與磨損問題，并伴隨有大量的噪聲污染。出現(xiàn)以上變頻電機問題的主要有以下幾點原因：一是變頻器本身的結(jié)構(gòu)技術(shù)是脈寬調(diào)制技術(shù)，這種技術(shù)在電機實際電壓的輸出過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波電流，這些電流會對電機的正常運行造成一定干擾，增加故障率與驅(qū)動控制不良的現(xiàn)象。二是傳統(tǒng)的異步電機在超速條件下性能較弱，驅(qū)動控制時對變頻器調(diào)速范圍產(chǎn)生影響。三是傳統(tǒng)異步電機中的風扇與排風安裝在同一轉(zhuǎn)動軸上，如果電機轉(zhuǎn)速變化會影響到散熱效果，同時溫度升高又會使電機運轉(zhuǎn)的額定電能輸出出現(xiàn)波動，造成變頻電機設備驅(qū)動控制問題的惡性循環(huán)。四是變頻器電壓輸出過程中高次諧波會增加對于電機本身的損耗，電機老化也是影響驅(qū)動控制的重要因素，針對以上各類電機變頻驅(qū)動問題的一一列舉，可以看出影響變頻器控制作為的原因與問題都是多種多樣，實際過程中還是需要以防范維護為主，并結(jié)合具體問題進行分析，可以從以下兩個方面進行普遍問題的解決。首先對于一些老式電機更換驅(qū)動電源，通過優(yōu)化電路輸出改善逆變器中的電流與電壓波形，主要是為了降低電流中的楷波含量，加強楷波含量控制提升電機濾波器的補償能力。其次，從逆變器電機入手進行完善，能夠?qū)鹘y(tǒng)的異步電機的濾波補償與電壓穩(wěn)定進行有效的等額分配，是一種最優(yōu)的變頻器控制方式，但是目前我國對于逆變器的技術(shù)研究還不夠完善，僅僅能夠?qū)Ξ惒诫姍C驅(qū)動控制進行一定額度內(nèi)的補充，是否能夠全面解決變頻驅(qū)動問題還需要進一步研究。

結(jié)束語

綜上可知，變頻器電機驅(qū)動控制技術(shù)在在未來有著巨大的市場前景，通過電壓穩(wěn)定性與濾波調(diào)節(jié)可以起到一定作用，但是最終的技術(shù)應用方向還是逆變器的開發(fā)。相關研究部門還需要不斷完善改進才行。