對通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的分析

于良

【關(guān)鍵詞】變頻器 調(diào)速系統(tǒng) 技術(shù) 分析

通用變頻器，可以將電網(wǎng)中工頻電流變換成電壓和頻率，這樣就可以靈活改變工頻電流，經(jīng)常使用與交流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中。變頻調(diào)速是理想的調(diào)速方式，實(shí)際應(yīng)用中絕大多數(shù)為交流-直流-交流變頻器類型，先將交流整流成直流，再由直流逆變?yōu)樗璧慕涣鳌?/p>

1 通用變頻器

通用變頻器是由主電路和控制電路組成?？刂齐娐分饕芍醒胩幚砥鳎–PU）、數(shù)字信號處理器（DSP）、A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路、I/O接口電路、通信接口電路、輸出信號檢測電路、數(shù)字操作盤電路及控制電源等組成。在通用變頻器的發(fā)展過程中，上述電路技術(shù)也不斷地更新?，F(xiàn)階段，市面上出現(xiàn)新型電子器件以及高性能的微處理器，并且現(xiàn)代控制技術(shù)在不斷發(fā)展和技術(shù)更新，使通用變頻器技術(shù)不斷地發(fā)生飛躍性的變化，性能價(jià)格比越來越高，體積越來越小。各生產(chǎn)廠商為了使自己的產(chǎn)品永遠(yuǎn)是最新產(chǎn)品而不斷探索，正努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化、容量化、高性能化以及智能化和多功能化，并且通用變頻器技術(shù)將會隨著與通用變頻器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步發(fā)展。通用變頻器（Toshiba通用型VFS15）示例如圖1所示。

2 關(guān)鍵性技術(shù)分析

2.1 死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)

現(xiàn)階段，通用變頻器在死區(qū)補(bǔ)償方面，主要采用的是電壓反饋型補(bǔ)償方法。該方法的工作原理，將指令輸出的電壓與電壓脈寬調(diào)制變頻器實(shí)際輸出電壓進(jìn)行比較，將比較得出的差值作為補(bǔ)償值，并且與指令輸出電壓值相加，最終得到新的電壓指令。從輸出電壓的角度分析，準(zhǔn)閉環(huán)控制是該控制方法的主要思想，由于死區(qū)時(shí)間致使電壓出現(xiàn)的偏差原則上可以得到消除，并且能夠保證在不受電流變化的影響下得到有效補(bǔ)償。但是，該方法的突出缺點(diǎn)是線路電壓檢測技術(shù)很復(fù)雜，并且對線路電壓檢測精度要求很高，要想得到良好的補(bǔ)償效果，需要確保時(shí)間不滯后。

2.2 滑差補(bǔ)償技術(shù)

通用變頻器異步電機(jī)的滑差值大小，受到電壓輸入頻率的影響，頻率大時(shí)滑差小，頻率小時(shí)滑差大，這種關(guān)系在滑差頻率補(bǔ)償方面，尤其是其在低頻率運(yùn)行時(shí)能夠發(fā)揮重要作用。現(xiàn)階段，滑差補(bǔ)償技術(shù)采用的最直接的方法是以轉(zhuǎn)矩計(jì)算值作為基礎(chǔ)，減少電流或者是增加額定值，最終目的是為了補(bǔ)償速降，但是對于具體的補(bǔ)償值，需要參考電機(jī)相關(guān)參數(shù)和電流值進(jìn)行確定，比如：電機(jī)的電感和電阻等。電機(jī)的這些參數(shù)會受到溫度變化的影響，溫度的變化會使其范圍增大，其范圍可達(dá)到100%。該種補(bǔ)償方法的突出缺點(diǎn)是穩(wěn)定性不高。目前比較先進(jìn)的滑差補(bǔ)償方法是基于轉(zhuǎn)子磁場的定向控制補(bǔ)償。

2.3 能量回饋技術(shù)

通用變頻器兩側(cè)可以進(jìn)行單元能量回饋，電機(jī)處于電動運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，會自動封鎖逆變器的開關(guān)管，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，電機(jī)直流側(cè)的能量回饋會不斷升高直流母線的電壓，并且當(dāng)其的電壓值超過電網(wǎng)線的電壓峰值時(shí)，整流橋在反電壓的作用下關(guān)斷，如果直流母線電壓持續(xù)升高，逆變器就會在其電壓值超過自身工作電壓的情況下開始工作，將直流母線直流側(cè)的能量回饋到電網(wǎng)中，最終達(dá)到能量回饋的目的。

2.4 脈沖優(yōu)化管理的技術(shù)

通用變頻器的信號脈沖與功率脈沖相互作用時(shí)，就會自動分析驅(qū)動以及主電路中的脈沖序列和脈沖產(chǎn)生的瞬間現(xiàn)象，并且會自動分析變頻系統(tǒng)中的動態(tài)換流過程，針對脈寬最小的單位進(jìn)行單管，按照最小脈寬等對交換電流的思想進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上，自動確定脈沖管理方法，常用的脈沖管理方法有預(yù)勵(lì)磁技術(shù)、最小脈寬等。針對變頻器存在的單獨(dú)開關(guān)器件工作時(shí)間過短，致使器件需要承受直流母線電壓的現(xiàn)象，采取的主要措施是要對參數(shù)控制脈沖和離散型同步之間產(chǎn)生矛盾進(jìn)行有效解決。

3 總結(jié)

綜上所述，通用變頻器變頻系統(tǒng)的調(diào)速關(guān)鍵技術(shù)有很多種，但是都存在的一定的不足之處，還有很多需要改進(jìn)的地方，需要我們對這些技術(shù)的工作原理進(jìn)行全面了解，考慮變頻器的實(shí)際工作狀況和環(huán)境，采用不同的變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行變頻器設(shè)計(jì)。當(dāng)前人們對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能要求越來越高，對供電可靠性要求也越來越高。因此，需要加大對變頻器調(diào)速技術(shù)的研究力度，努力研究一些新型的變頻調(diào)速技術(shù)，對于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性，提高供電質(zhì)量有著極大的促進(jìn)作用，促進(jìn)電力系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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