| 20世纪八十年代,工业领域的通用变频器仅限“V/F控制”,但从九十年代开始,以提高“V/F控制”的低速转矩为目的,导入了“无(速度)传感器控制”的方式。随着包括此后的半导体在内的硬件技术和控制理论技术的进步,控制性能得以飞速提高。 “带PLG矢量控制”可应对需要更高精度的速度控制领域,从20世纪九十年代开始应用于感应电机。如下表所示,说明以相关速度控制为核心的变频器的代表性控制方式。大体上说,下表从左到右,其性能、精度是越来越高的控制方式。通用性、经济性则与此方向相反。有关无传感器矢量控制,不同的厂家有不同的控制方式和名称,这里举例说明是三菱电机的三菱变频器控制方式。
(1)V/F控制 基本的变频器控制方式就是改变频率来控制电机。仅靠改变频率会因电流增大而使电机发热、烧坏,因此保持V(输出电压)和F(频率)的比率恒定的方式就是V/F控制。该V/F控制在工业领域的应用示例很多,今后也将会应用于更广泛的领域。 <特征> (1)控制方式简单,从调整要素较少且不择电机这一点来看,优于通用性。 (2)适用低速电压调整(升压调整),通常用于1:10左右的速度控制。 <补充> 该控制方式,在低速时由于连线及电机绕组的电压降引起的有效电压衰减,使电机转矩不足。这种现象低速时非常明显。这里通过补偿(转矩提升)电压降低的部分来补偿低速时的转矩不足。 ![]() (2)矢量控制 是对感应电机的励磁电流和转矩电流各自独立地控制,从而控制电机瞬时转矩的方式。为计算实际的电机速度,需采用带PLG电机。 ※励磁电流:是产生磁通必需的电流,转矩电流分量:对应电机产生转矩的电流。![]() <特征> (1)可进行感应电机的瞬时转矩控制,实现高响应、高性能的控制。 (2)以高精度计算时,须求出正确的电机电气参数,不像V/F控制那样,没有对应电机的通用性。另外,还需安装高精度的速度检测器(PLG)。 <补充> 利用PLG(编码器)检测实际电机速度,通过计算电机的“转差频率”来推断负载的大小。根据该负载的大小,按照磁通电流分量和产生转矩电流分量分解变频器输出电流,然后分别加以计算、控制,以获得高响应性和稳定的低速转矩。 除可进行速度控制和转矩控制外,还可进行位置控制。 (3) 无传感器矢量控制
<补充> 由于无传感器矢量控制要使用感应电机的数学模型,因此需有电机参数(等价电阻和线圈部分)。近年来,由于变频器本身自动测量电机参数的自动调节功能已实用化,因此大大地扩大了电机的适用范围。 (4) 节能运行
(2)IPM电机 坚固、价廉的通用感应电机,被广泛地应用于工业领域,但如从节能角度来考虑感应电机,则会发现由于励磁电流和转子侧二次铜损导致了能量的损失。由于IPM(内置永磁体)电机改正了这个缺点,因此与感应电机相比更加高效。 通过IPM电机和变频器的组合,在风扇、泵以及鼓风机等变转矩负载时,实现了过变频器驱动高效感应电机的节能效果。 <节能特征> ·采用磁铁产生磁通,无需励磁电流。 ·转矩分量电流未流经转子,无二次铜损。 ·电机发热小,可实现小型化。 ·内置永磁体型,利用了磁阻转矩※,可进一步提高效率。 ※磁阻转矩:旋转角度位置上磁阻不同而产生的转矩。
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