在近代工業(yè)發(fā)展的幾十年來(lái)，變頻器逐漸成為了工業(yè)控制領(lǐng)域的中堅(jiān)力量。尤其是如今它承擔(dān)了電機(jī)調(diào)速的功能，因此，無(wú)論是提高生產(chǎn)效率還是在節(jié)能方面，它承擔(dān)了必不可少的作用。作為應(yīng)用頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)和微電子的功率控制裝置，它功能是通過(guò)改變交流電機(jī)的功率頻率來(lái)控制交流電機(jī)速度。
那么，在電機(jī)調(diào)速的過(guò)程中變頻技術(shù)起到了哪些作用？為何交流電機(jī)調(diào)速“非它不可”？
關(guān)于變頻技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的作用，我們將從以下幾個(gè)方面了解其出生和發(fā)展過(guò)程。
在工業(yè)生產(chǎn)中，使用電機(jī)準(zhǔn)確控制物體的速度和位置，是一個(gè)必要的過(guò)程，如提升設(shè)備，織機(jī)，材料輸送帶，收縮輥......等類(lèi)型。設(shè)備。
在以前電機(jī)調(diào)速技術(shù)不成熟的時(shí)候，人們只能通過(guò)使用一些機(jī)械輔助結(jié)構(gòu)來(lái)解決設(shè)備運(yùn)動(dòng)控制的問(wèn)題，例如變速箱，離合器...等復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，但你總會(huì)遇到一些無(wú)法通過(guò)上述機(jī)械輔助手段調(diào)整電機(jī)運(yùn)行的情況，那么為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)目的時(shí)，就必需更換齒輪箱，改變齒輪比，或切換離合器，這樣不僅非常費(fèi)時(shí)，并且會(huì)造成機(jī)械設(shè)備的嚴(yán)重耗損。
在另一種類(lèi)型的流體控制應(yīng)用場(chǎng)景中，電動(dòng)機(jī)由葉輪旋轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)氣體，液體流動(dòng)或?qū)е孪鄳?yīng)的氣壓，液壓，并且早期階段只能將閥門(mén)通過(guò)管道內(nèi)部。轉(zhuǎn)動(dòng)和關(guān)閉以實(shí)現(xiàn)流體流量和壓力控制，該控制模式是一種非常浪費(fèi)的電力。
在變頻器時(shí)代，由于不公平地調(diào)整電機(jī)速度，為了實(shí)現(xiàn)某些運(yùn)動(dòng)目的，傳統(tǒng)機(jī)械必須增加許多配件，這不僅可以提高整體系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，還限制了性能和開(kāi)發(fā)設(shè)備。空間，為了解決這些問(wèn)題，推出簡(jiǎn)單高效的電機(jī)速度控制技術(shù)一直是工業(yè)驅(qū)動(dòng)研究的熱點(diǎn)和痛點(diǎn)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，早期電機(jī)速度的焦點(diǎn)始終是直流電動(dòng)機(jī)。其中一個(gè)主要原因是人們首先掌握整改技術(shù)，直流電機(jī)的機(jī)械性能也適用于某些場(chǎng)景要求，最簡(jiǎn)單的電力調(diào)整。樞軸方法是串聯(lián)電阻，電壓越大，降低電壓降低，直流電機(jī)速度越慢。
但是，直流電機(jī)的缺陷也非常明顯，例如：收集器環(huán)和碳刷需要定期維護(hù)，直流電機(jī)制造過(guò)程復(fù)雜，制造高......這意味著在各種電機(jī)應(yīng)用中，直流電動(dòng)機(jī)不合適 。
與直流電機(jī)相比，交流電機(jī)簡(jiǎn)單，沒(méi)有普通結(jié)構(gòu)，易于制造，穩(wěn)定，適合高速，高電壓，電流應(yīng)用，唯一需要解決通信電機(jī)速度控制問(wèn)題。
早在1888年，AC和AC電機(jī)已被錄取，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間之后，由于其結(jié)構(gòu)原因，交流電機(jī)只能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)固定速度操作。速度與頻率成比例。從上述公式可以看出：n=60f（1-s）/ p，旋轉(zhuǎn)比S和POAROGUM n值P是電動(dòng)機(jī)的固有特性參數(shù)，并且在制造電動(dòng)機(jī)之后不能改變。如果您想自由調(diào)整速度，只有輸入頻率f更改其功率;在變頻器出生之前，基本上沒(méi)有自由調(diào)整電網(wǎng)電壓的頻率。
在20世紀(jì)80年代，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器和晶閘管，可以控制晶閘管的導(dǎo)通狀態(tài)。以這種方式，使用微處理器控制上橋和下橋開(kāi)關(guān)元件的下降閉合，并且可以將DC電氣變化轉(zhuǎn)換為AC電流，這是我們經(jīng)常說(shuō)的變頻技術(shù);與此同時(shí)，我們可以調(diào)整電源組件。 ，打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作周期可以調(diào)整為變頻器輸出頻率。
最后，結(jié)合整流技術(shù)，我們可以改變電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率和改變電機(jī)頻率所需的電源的頻率，并實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的速度。調(diào)整控制;通過(guò)長(zhǎng)科技開(kāi)發(fā)和科學(xué)家，變頻器在二級(jí)應(yīng)用中升級(jí)并演變，慢慢轉(zhuǎn)向我們今天看到的方式。
了解變頻器的完整性，開(kāi)發(fā)頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)旁邊的三個(gè)階段：
1.電力電子設(shè)備更新
隨著半導(dǎo)體器件的連續(xù)發(fā)展，我們使用全控制的設(shè)備來(lái)更換半控制晶閘管（SCR），該晶閘管（SCR）變?yōu)槊}沖寬度調(diào)制的PWM波形，這大大減少了諧波分量，增加了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。該范圍減少了扭矩的波動(dòng)。
IGBT操作頻率通?？梢赃_(dá)到10到20kHz。與2KHz三極管BJT相比，工作頻率很高，尤其是在某些電壓和電流指示器中，超過(guò)使用BJT，例如電流浪涌。由于可以使用IGBT，因此可以提高載波頻率，因此可以形成所需的PWM波形，從而大大減少諧波噪聲，因此在電流轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，IGBT基本上取代BJT。
IPM，即智能電源模塊，IGBT作為開(kāi)關(guān)設(shè)備，不僅是集成電源開(kāi)關(guān)設(shè)備和驅(qū)動(dòng)電路。它還集成了故障檢測(cè)電路，例如過(guò)壓，過(guò)電流和內(nèi)部過(guò)熱，并且可以發(fā)送到CPU。即使使用負(fù)載事故或使用不當(dāng)，IPM本身也沒(méi)有損壞。
IGBT模塊
2.控制方法的發(fā)展
較早的變頻器控制模式是恒定電壓頻率比，即V/F控制。v是電壓的有效值，改變V/F只能調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)磁通量和扭矩。為了改善低頻的扭矩，扭矩增加，并且可以使用補(bǔ)償電壓的方法，有些可以補(bǔ)償具有負(fù)載變化的定子繞組電壓降。
后來(lái)，有一種新的控制方法-變頻器中的矢量控制?；驹硎墙⒌刃У闹绷麟妱?dòng)機(jī)模型，并將異步機(jī)的定子電流分解成激勵(lì)構(gòu)件和扭矩分量。激發(fā)載波的控制是最重要的，因此矢量控制被稱(chēng)為磁場(chǎng)方向，并且扭矩的控制是間接的。
矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
矢量控制需要坐標(biāo)變換操作，并且需要檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)，因此速度傳感器需要反饋，即閉環(huán)矢量控制。然后，提出了一種具有無(wú)障行傳感器矢量控制的方案?；陔妱?dòng)機(jī)的實(shí)際相電壓和相位電流和固定轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈和扭矩電流的觀察值，從而實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)取向的矢量控制。
還存在一種與矢量控制并聯(lián)的方法，稱(chēng)為直接扭矩控制（DTC），強(qiáng)調(diào)直接控制扭矩。實(shí)際上基于測(cè)量的電動(dòng)機(jī)電壓和電流來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)磁通量和扭矩的估計(jì)，并且在控制扭矩之后，也可以控制電動(dòng)機(jī)的速度。
直接扭矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.功能多樣性
除了電機(jī)變頻速度的基本任務(wù)外，電流變頻器還具有各種功能。例如：
（1）智能調(diào)速。
（2）程序化運(yùn)作
（3）自主節(jié)能運(yùn)行
（4）電機(jī)參數(shù)的自學(xué)
（5）PID控制操作
（6）通信和反饋功能
自20世紀(jì)70年代，異步電動(dòng)機(jī)矢量控制理論的出現(xiàn)，既解決了交流電機(jī)扭矩控制的問(wèn)題，也為直接扭矩控制提供了有效方案。而如今，在這個(gè)行業(yè)領(lǐng)域之中，國(guó)內(nèi)變頻器品牌的產(chǎn)品，無(wú)論是在功能還是價(jià)格方面，都能很好的滿足我國(guó)工業(yè)發(fā)展的需求。
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