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变频器是把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以完成电机的变速运转的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出停止平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。关于如矢量控制变频器这种需求大量运算的变频器来说，有时还需求一个停止转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是经过改动电机定子绕组供电的频率来到达调速的目的。

变频器的分类

变频器的分类办法有多种：

依照主电路工作方式分类，能够分为电压型变频器和电流型变频器；依照开关方式分类，能够分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；依照工作原理分类，能够分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；依照用处分类，能够分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

变频器的工作原理：

我们晓得，交流电动机的同步转速表达式位：

n＝60 f（1－s）/p （1）

式中

n———异步电动机的转速；

f———异步电动机的频率；

s———电动机转差率；

p———电动机极对数。

由式（1）可知，转速n与频率f成正比，只需改动频率f即可改动电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调理范围十分宽。变频器就是经过改动电动机电源频率完成速度调理的，是一种理想率、高性能的调速手腕。

变频器接线图

变频器控制方式

低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式阅历了以下四代。

1U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式

其特性是控制电路构造简单、本钱较低，机械特性硬度也较好，可以满足普通传动的平滑调速请求，已在产业的各个范畴得到普遍应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比拟显著，使输出转矩减小。

另外，其机械特性究竟没有直流电动机硬，动态转矩才能和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩应用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能降落，稳定性变差等。因而人们又研讨出矢量控制变频调速。

电压空间矢量（SVPWM）控制方式

它是以三相波形整体生效果果为前提，以迫近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形迫近圆的方式停止控制的。

经理论运用后又有所改良，即引入频率补偿，能消弭速度控制的误差；经过反应预算磁链幅值，消弭低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以进步动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调理，所以系统性能没有得到基本改善。

矢量控制（VC）方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、经过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再经过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模拟直流电动机的控制办法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，完成对异步电动机的控制。

其本质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个重量停止独立控制。经过控制转子磁链，然后合成定子电流而取得转矩和磁场两个重量，经坐标变换，完成正交或解耦控制。矢量控制办法的提出具有划时期的意义。但是在实践应用中，由于转子磁链难以精确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实践的控制效果难以到达理想剖析的结果。

直接转矩控制（DTC）方式

1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授初次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大水平上处理了上述矢量控制的缺乏，并以新颖的控制思想、简约明了的系统构造、动静态性能得到了疾速开展。

目前，该技术已胜利地应用在电力机车牵引的大功率交传播动上。直接转矩控制直接在定子坐标系下剖析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需求将交流电动机等效为直流电动机，因此省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需求模拟直流电动机的控制，也不需求为解耦而简化交流电动机的数学模型。

矩阵式交—交控制方式

VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺陷是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需求大的储能电容，再生能量又不能反应回电网，即不能停止四象限运转。

为此，矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价钱贵的电解电容。它能完成功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运转，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸收着众多的学者深化研讨。其本质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来完成的。

--详细办法是：

控制定子磁链引入定子磁链观测器，完成无速度传感器方式；自动辨认（ID）依托准确的电机数学模型，对电机参数自动辨认；算出实践值对应定子阻抗、互感、磁饱和要素、惯量等算出实践的转矩、定子磁链、转子速度停止实时控制；完成Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态停止控制。

矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（<2ms），很高的速度精度（±2％，无PG反应），高转矩精度（<＋3％）；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，特别在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。



资讯来源：汕头罗克自动化