MATLAB异步电机矢量控制变频调速系统的研究(3)

菜单

那些通用变频器，特别是关于电机控制理论的，在经济发展及其快的世界大环境中显示了它的优越性，其发展的趋势为以下:

主控一体化。日本三菱公司将功率芯片和控制电路集成在一种芯片上的DmmM(即双列直插式封装),现已完成研究并且推向市场，逆变电源和控制电路实现，电路的智能化和高性能的HVIC（高耐压IC）的SOC（SystemOnChip）的概念已被广大的用户接受。

(1)小型化。要想变频器变得小型化，有一些因素制约了它的发展，如功率器件发热的改善和冷却技术的成长。我们所考虑的变频器的小型化是除了出自支持部件的封装技术和体系计划的大规模集成化这些的。

(2)低电磁噪音化。未来的逆变器需要符合EMC标准的抗干扰及谐波抑制，主要的方法在转换器的输入和交流电抗器或有源功率因数校正（有源功率因数校正APFC）电路，提高输入电流波形，降低电网谐波和逆变桥选择电流过零的开关技巧。而控制电源用的开关电源将推荐使用半谐振式样，当噪声在30-50MHz的时候使用这种开关可降低到15-20dB。

(3)专用化。随着变频器的发展产生了很多特殊的产品。其目的是为了更好地发挥其独特的功能和用户友好的频率转换器尽可能。用于起重机负载，机械主轴传动，电梯，恒压供水，纺织，机车牵引等专用变频器开始逐渐出现。

(4)系统化。以前我们所使用的通用变频器是模拟式、数字式、智能化、多功能的，而如今继承之前的优点之后逐渐走向集中型。为了给用户提供最好的服务，最近，日本提交安川变频器，伺服装置，装置为“D&M&C”概念的中心控制器和通信设备，并制定了相应的标准。这一研究的完成，使得在今后的运行中变频器的快速响应和高性能将成为基本条件。

2 矢量控制系统

2.1 矢量控制系统的原理

在各种控制技术在变频系统应用的更新换代之后，矢量控制最终成为如今工业系统控制的主流，这个是经过分析电机数学模型对电流、电压等各种变量进行解耦而完成的。无速度反馈控制和速度反馈控制系统的矢量控制系统是因为它是为不同的应用系统服务的。想要实现变频调速的最佳状态，即电机控制拥有精准的静态精度和良好的动态品质，矢量控制变频器通过分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测和控制，自动转换电压和频率，最终让指令值和检测实际值达到一致。目前大家一般采用矢量变频器异步电机变频调速系统，是因为它具有简单的控制结构并且相当高的可靠性。其主要表现在以下几个方面：

1) 调速范围广因为它可以从零转速起运行；

2) 能够对转矩进行精确控制；

3) 系统的动态响应速度快；

4) 电动机的加速度特性很好。

假设用户安装了异步电机轴转速传感器，将降低异步电动机的强坚固性和高可靠性，即使带速率传感器矢量控制变频器的异步电机闭环交频调速技术性能相对较好。我们在加载速度传感器的时候还的考虑到电动机自身或者环境的成分。系统增加了一个反馈电路及其有用的补助环节却也可以使它的出故障的概率增大。在考虑到诸多因素之后人们一般不会选用速度传感器矢量变频开环控制异步机变频调速系统的，特别是那些在调速范围、转速精度和动态品质要求特别高的地方。

2.2 转差频率矢量控制

因为电机转矩在改变所以产生了异步电动机转差频率，电机的转矩偏差和瞬态电流是导致突变状态的最主要的原因。如果转子、定子、气隙磁场这三个量中的其中之一始终处于保持不变控制过程里面，电机的转矩就和稳态工作时一样，取决于转差率。要想得到延时的转矩响应，首先应该控制电子频率和相位、电流的幅值，使电机的旋转磁场量保持稳定进一步改变旋转磁场的旋转速率。