變頻器是一種電力電子設(shè)備，主要用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)改變電源電壓和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，以滿足不同工況下的需求。本文將詳細(xì)介紹變頻器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法。

相比較國(guó)外變頻器的發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)的變頻器應(yīng)用起步較晚，直到20世紀(jì)90年代末期才得到較為廣泛的推廣。國(guó)內(nèi)變頻技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，可以概括為：變頻器的整體技術(shù)相對(duì)落后，和國(guó)外在變頻調(diào)速研宄上取得的先進(jìn)成果比，存在著較大的差距;變頻器使用的核心部件技術(shù)空白，目前來(lái)說(shuō)，變頻器的生產(chǎn)中需要的關(guān)鍵功率器件，在國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有廠家可以生產(chǎn)，導(dǎo)致我們核心技術(shù)受制于國(guó)外，必須依靠進(jìn)口;主要產(chǎn)品集中在低壓產(chǎn)品和中低端市場(chǎng)。由于產(chǎn)品可靠性和工藝水平不高，目前國(guó)內(nèi)變頻器產(chǎn)品主要面向低壓和對(duì)性能要求一般的市場(chǎng)，高性能、大功率市場(chǎng)主要被國(guó)外大公司占領(lǐng)。

一、變頻調(diào)速的原理

變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)供電電源的頻率和電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。根據(jù)電機(jī)的工作原理，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源電壓和頻率之間存在以下關(guān)系：

n = 60f / p

其中，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。從上式可以看出，通過(guò)改變電源頻率和電壓，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

二、變頻調(diào)速的方法

1. 直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control，簡(jiǎn)稱DTC)

直接轉(zhuǎn)矩控制是一種基于電機(jī)電流反饋的調(diào)速方法。通過(guò)對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋，調(diào)整逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的精確控制。直接轉(zhuǎn)矩控制具有較高的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，適用于各種工況下的調(diào)速需求。

2. 矢量控制(Vector Control，簡(jiǎn)稱VC)

矢量控制是一種基于電機(jī)磁場(chǎng)定向的調(diào)速方法。通過(guò)對(duì)電機(jī)定子電流進(jìn)行分解，得到勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(jìn)行控制。矢量控制具有較高的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度，適用于高速、高精度的調(diào)速需求。

3. 開(kāi)環(huán)速度控制(Open-loop Speed Control)

開(kāi)環(huán)速度控制是一種簡(jiǎn)單的調(diào)速方法，主要通過(guò)調(diào)整逆變器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。開(kāi)環(huán)速度控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但調(diào)速精度較低，適用于對(duì)調(diào)速精度要求不高的場(chǎng)合。

4. 閉環(huán)速度控制(Closed-loop Speed Control)

閉環(huán)速度控制是一種基于反饋控制的調(diào)速方法。通過(guò)設(shè)置速度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，計(jì)算出誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制器處理后，調(diào)整逆變器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確調(diào)節(jié)。閉環(huán)速度控制具有較高的調(diào)速精度和穩(wěn)定性，適用于對(duì)調(diào)速精度要求較高的場(chǎng)合。

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審核編輯 黃宇