變頻器的的分類
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 15:32:01來(lái)源：
變頻器有很多種分類方式，這里我們主要介紹三種分類方式：按照主電路的工作方式分類，按照逆變方式進(jìn)行分類和按照工作原理進(jìn)行分類。下面根據(jù)幾種分類方法對(duì)變頻器進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。
1.按照主電路工作方式分類
電壓型變頻器和電流型變頻器是通用變頻器的兩種比較基本工作方式。
(1)電壓型變頻器是通過(guò)整流電路或斬波電路產(chǎn)生直流電壓，并通過(guò)直流中間電路的電容進(jìn)行平滑后輸出給逆變器。整流電路和直流中間電路起到了直流電壓源的作用。在逆變電路中，電壓源輸出的直流電壓按照用戶的需要被轉(zhuǎn)化為不同頻率和幅值的交流電壓。
在電壓型變頻器中，直流中間電路中的電容使直流電壓上升，為防止換流器件因?yàn)殡妷哼^(guò)高而被損壞還需要有專用的放電電路。
(2)電流型變頻器是整流電路給出直流電流，并通過(guò)中間電路的電抗器將電流進(jìn)行平滑后輸出給逆變器。整流電路和直流中間電路起著電流源的作用，而電流源輸出的直流電流在逆變器電路中被轉(zhuǎn)換為用戶所需頻率的交流電流，并被分配給各個(gè)輸出相后作為交流電流提供給電動(dòng)機(jī)。在電流型變頻器中，電動(dòng)機(jī)定子電壓的控制是通過(guò)檢測(cè)電壓對(duì)電流進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)于電流型變頻器來(lái)說(shuō)，在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的過(guò)程中可以通過(guò)將直流中間電路的電壓反向的方式使整流電路變?yōu)槟孀冸娐罚⒇?fù)載的能量反饋給電源。
2.按照逆變方式分類
按照逆變方式對(duì)變頻器進(jìn)行分類時(shí)，變頻器可以分為PAM控制方式和PWM控制方式兩種。
1)PAM控制方式
PAM控制方式是Pulse Amplitude Modulation(脈沖振幅調(diào)制)控制的簡(jiǎn)稱，就是在整流電路部分對(duì)輸出電壓或電流的幅值進(jìn)行控制，在逆變電路部分對(duì)輸出頻率進(jìn)行控制的方式。因?yàn)樵赑AM方式控制的變頻器中，逆變電路中換流器件的開(kāi)關(guān)頻率即為變頻器的輸出頻率，所以這是一種同步調(diào)制方式。
由于逆變電路換流器件的開(kāi)關(guān)頻率較低，在使用PAM控制方式的變頻器進(jìn)行調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，效率較高。但是為了獲得變頻調(diào)速所要求電壓與頻率協(xié)調(diào)控制時(shí)，主電路就會(huì)有兩個(gè)控制極，所以增加了PAM控制的復(fù)雜性，并且當(dāng)電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)波動(dòng)較大。
2)PWM控制方式
PWM控制方式是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制）控制的簡(jiǎn)稱，是在逆變電路部分同時(shí)對(duì)輸出電壓或電流的幅值和頻率進(jìn)行控制的控制方式。在這種控制方式中，以較高頻率對(duì)逆變電路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行開(kāi)閉控制，通過(guò)改變輸出脈沖的寬度來(lái)達(dá)到控制電壓或電流的目的。采用PWM控制方式的變頻器可以減少高次諧波帶來(lái)的各種不良影響，同時(shí)具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、控制簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。為了使異步電動(dòng)機(jī)具有更高效率調(diào)速特性，變頻器采用了多種PWM控制方式。其中主要有：正弦PWM(SPWM)控制方式、梯形PWM (TPWM)控制方式、鞍形PWM (SAPWM)控制方式等。
隨著電力電子器件性能的不斷提高，科研工組者采用具有較高開(kāi)關(guān)頻率的電力電子器件對(duì)PWM控制方式進(jìn)行了改進(jìn)。就是將載波頻率提高到人耳可以聽(tīng)到的頻率范圍(10～20kHz)以上，從而達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)噪聲的目的。這種控制方式稱為高頻PWM控制方式或靜音控制方式。
3.按照工作原理分
當(dāng)按照工作原理對(duì)變頻器進(jìn)行分類時(shí)，可以根據(jù)它的工作原理發(fā)展歷程分為V/f控制方式、轉(zhuǎn)差頻率控制方式、矢量控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式4種。
1)V/f控制方式
PWM控制方式稱之為恒定電壓／頻率控制方法。也就是通過(guò)電壓／頻率的值保持一定而得到所需要的轉(zhuǎn)矩特性。V/f控制是一種開(kāi)環(huán)控制方式，由于它的控制方式比較簡(jiǎn)單，所以相比之下，控制電路的成本也較低。這種控制方式一般應(yīng)用于對(duì)控制精度要求不高的風(fēng)機(jī)、水泵類的調(diào)速系統(tǒng)中。
2)轉(zhuǎn)差頻率控制方式
轉(zhuǎn)差頻率控制方式是對(duì)V/f控制方式的一種改進(jìn)。這種控制方式的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先由速度傳感器和控制電路得到實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速的速度偏差信號(hào)，再由轉(zhuǎn)差控制器計(jì)算出基準(zhǔn)速度偏差值，用基準(zhǔn)偏差值與實(shí)際的轉(zhuǎn)速值相加得到基準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速值，控制器可以根據(jù)這個(gè)值計(jì)算出逆變器的頻率和電壓的控制信號(hào)。
轉(zhuǎn)差頻率控制是一種速度閉環(huán)標(biāo)量控制，與開(kāi)環(huán)的V／f控制方式相比，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生較大變化時(shí)仍然能夠達(dá)到較高的速度精度并具有較好的轉(zhuǎn)矩特性。
3)矢量控制方式
矢量控制方式是交流電動(dòng)機(jī)的一種理想的調(diào)速方法。矢量控制的基本思想是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流分量和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，并分別加以控制。由于這種控制方式中同時(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)的定子電流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。
矢量控制是一種高性能的控制方式。采用矢量控制的交流調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速特性上可以與直流電動(dòng)機(jī)相媲美。
4)直接轉(zhuǎn)矩控制方式
直接轉(zhuǎn)矩控制方式是對(duì)矢量控制系統(tǒng)的改進(jìn)，它是一種非常有應(yīng)用前景的控制方法。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的比較主要區(qū)別是采用了直接測(cè)定定子磁鏈的方法，并對(duì)轉(zhuǎn)矩采用砰-砰控制方式，不采用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，所以控制的運(yùn)算量也大大減小。控制定子磁鏈，不受轉(zhuǎn)子磁鏈參數(shù)的影響。