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变频电源的类型与控制方式研究

2016-07-17周家骐

大科技 2016年21期
关键词:控制法智能型变频

周家骐

(长沙理工大学 410076)

变频电源的类型与控制方式研究

周家骐

(长沙理工大学 410076)

变频电源控制方式多种多样,各类控制方式都有着其独特之处,本文主要对变频电源控制方式进行讨论,分析了变频电源控制方式的各种特点,提供了变频电源技术的各项参数,用于工程技术人员的选择和设计。

变频电源;控制方式;分析

变频器是交流电机的常见器件,将其应用在交流电机中既可以满足无极调速要求,也可以有效降低能耗,因此,在各个工业领域中都得到了推广,目前,市场中的低压通用变频电源种类多样,各种变频电源负载特色不同,如何选择适宜的变频器,使系统具有更高的性价比,是当前研究工程技术人员最为关注的问题。变频电源使用性能是由变频器控制部分决定的,这也是其中的核心部分,变频电源控制方式直接影响着变频器作用的发挥效果。

1 非智能型控制变频电源

变频电源的控制方式包括非智能型与智能型两种:

基于静态型异步电动机的U/F协调控制、差频率控制和矢量控制、直接转矩控制等都是现阶段最为常用的非智能控制方式,其中,U/F协调控制方式的速度特性非常好,既可以进行调速,还能够改变电源的频率,有效提升了系统运行的稳定性,该种方式多应用于通用型变频电源中。非智能控制方式的类型多种多样,代表性的有以下几种:

(1)U/F控制方式:变频电源的结构非常简单,且应用开环控制法,这在一定程度上影响了其控制性能,因此,在低频运行过程中,需要对其进行转矩补偿,这可以有效改变系统的特性。U/F控制法的最突出优势就是成本低、电路构造简单、物理特性理想,可以满足常规传动装置的要求,但是,也显著的缺点,其调速变化曲线会在载荷的变化下发生变化,马达转矩利用率偏低、转矩回应速度慢,在低速旋转的过程中,很容易由于逆变器和定子电阻的影响造成控制效果不佳,影响装置的稳定性。

(2)转差频率控制方式:对于平滑调速而言,采用恒压频比控制变压调速法即可满足系统的运行要求,但是对于不同的运行模式,需要采用相应的调控方式,由于其控制系统采用了频率开环与转速开环,转差频率控制方式是建立在恒压频比控制的变压变频方式上发展而来,有效提高了动态和静态的特性。转差频率控制方式与传统的调控压频调速装置相比,技术水平得到了有效提升,但是容易受到电动机电磁惯性因素的影响,因此,在该种调控模式下,动态环境下的磁通密度与旋转力矩无法得到彻底的控制。

(3)矢量控制法:该种方式最早是由西门子公司的工程师F.Blaschke提出,他认为,采用异步电动机矢量控制理论可以有效解决转矩控制的相关问题,到了后来,这种理论逐步成熟。其提出的矢量控制本质就是将交流电动机看做直流电动机,分别控制磁场与速度两个分量。具体而言,矢量控制法又可以分为不同的类型,如基于转差频率矢量控制、基于无速度传感器矢量控制、基于速度传感器的矢量控制等等,在使用该种控制方式时,就是将异步电动机在三相坐标系的定子电流利用Ia、Ib、Ic三相-二相进行变换,等效为两相静止坐标系下的电流,再利用转子磁场定向转换法,将其等效为同步旋转坐标中的直流电流,采用直流电机控制的形式来进行控制。矢量控制理论的提出是变频电源的革命性发展,然而,在具体应用过程中,转子磁链会受到系统特性的影响,且直流电动机的控制应用了特别复杂的矢量旋转变换方式,这也会影响到具体的控制效果。且转差频率控制与矢量控制之间有着一致的定常特性,两者之间都在输出频率方面得到了有效的改善。由于这种控制方式是闭环控制方式,就是需要设置好速度传感器,这也导致其应用范围受了一定的阻碍。

2 智能型控制变频电源

常见的智能型控制变频电源有模糊控制法、神经网络控制法、学习控制法、专家系统法等等,目前,多种类型的变频电源都开始应用智能型控制法,获取了理想的效果,不同的控制方式有着各自的特点:

(1)神经网络控制法:变频电源控制使用的神经网络控制方式是一种相对复杂的系统控制,神经网络既可以辨别系统,还可以对其进行控制。此外,如果应用多个变频电源时,可以采用神经网络控制法,但是该种方法也有一些不足,就是层数多、算法复杂,对其具体应用造成了影响。

(2)专家系统控制法:该种系统应用“专家经验验证法”,需要建立专门的专家库,在里面提前存储专家的相关信息和推理机制,其目的是为了依据已知的信息找到理想的控制结果。专家系统的应用效果是由专家库与推理机制的设计效果来决定的。

(3)模糊控制法:变频电源在运转时,其频率与电压一般采用模糊控制法,采用这一控制方式可以有效控制电动机升速时间,避免升速过快影响电动机的寿命与工作效率。模糊控制法的关键就是模糊级别、隶属度以及域,这一方式多应用在单输出、多输入系统之中。

目前,市场上涌现了多种品牌的变频电源,每一种变频电源的性能都不同,但是并非价格越贵,性能就越好,在具体的应用过程中,需要根据使用范围与要求来进行选择。

3 结语

目前,变频电源已经在工业领域中得到了普及性应用,每一种变频电源的特点不同,本文针对变频电源的控制类型与控制方式进行了全面的分析,详细介绍了每一种电源的参数类型,在具体的应用过程中,需要根据需求来选择变频电源控制方式,合理的设置变频器,充分发挥出不同变频器的优势。

[1]刘文革,王爱新,田亚锋,李珊.变频电源技术在钻进式井壁取心器上的应用[J].机电信息,2014(21).

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TN86

A

1004-7344(2016)21-0309-01

2016-7-10

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