變(bian)(bian)頻調速技術是現代電力傳動(dong)技術的重(zhong)要發展(zhan)方向，而作為(wei)變(bian)(bian)頻調速系統(tong)的核心—變(bian)(bian)頻器的性能(neng)也越(yue)來(lai)越(yue)成為(wei)調速性能(neng)優劣的決(jue)定(ding)因素。

除了變頻器本身制造工藝的“先天”條件外，對變頻器采用什么樣的控制方式也是非常重要的。本文從工業實際出發，綜述了近年來各種變頻器控制方式的特點，并展望了今后的發展方向。

一、 變(bian)頻(pin)器的分類

二、變頻(pin)器中常(chang)用的控制方式

1、非智能控制(zhi)方式

在交流變頻器中使(shi)用的非智能控制方式(shi)有V/f控(kong)(kong)制(zhi)、轉(zhuan)(zhuan)差(cha)頻率(lv)控(kong)(kong)制(zhi)、矢量控(kong)(kong)制(zhi)、直接轉(zhuan)(zhuan)矩控(kong)(kong)制(zhi)等。

(1) V/f控(kong)制

V/f就(jiu)是(shi)加在(zai)電機定子上的(de)電壓(ya)和(he)電源頻率的(de)比值(zhi)。

如(ru)下圖(tu)，V/F符(fu)(fu)合(he)直(zhi)線AB，則是直(zhi)線型(xing)；符(fu)(fu)合(he)折線段ABC，則是多(duo)點型(xing)；符(fu)(fu)合(he)曲(qu)線AB，則是平方型(xing)。

V/f控制是為了得到理想(xiang)的(de)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)-速(su)度(du)特性，基于在改變(bian)(bian)電(dian)源頻(pin)(pin)率進行調速(su)的(de)同時，又要(yao)保證電(dian)動機的(de)磁通不(bu)變(bian)(bian)的(de)思想(xiang)而(er)提出(chu)的(de)，通用型變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)基本上都采用這種控制方(fang)(fang)式。V/f控制變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)結(jie)構非常簡單，但是這種變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)采用開(kai)環控制方(fang)(fang)式，不(bu)能達到較高(gao)的(de)控制性能，而(er)且(qie)，在低(di)頻(pin)(pin)時，必須(xu)進行轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)補償，以改變(bian)(bian)低(di)頻(pin)(pin)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)特性。

(2) 轉差頻率控制

轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)差頻(pin)率控制(zhi)是(shi)(shi)一種(zhong)直接控制(zhi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩的(de)(de)控制(zhi)方式，它是(shi)(shi)在V/f控制(zhi)的(de)(de)基礎(chu)上，按照知道(dao)異步(bu)電動(dong)機的(de)(de)實際轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速對應的(de)(de)電源頻(pin)率，并根據(ju)希望得(de)到的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩來調節變頻(pin)器的(de)(de)輸出頻(pin)率，就可以使電動(dong)機具有對應的(de)(de)輸出轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩。

這種(zhong)控(kong)制方式(shi)，在控(kong)制系(xi)統中需要安裝速度傳感(gan)器，有(you)(you)時還(huan)加(jia)有(you)(you)電流反饋，對頻率和電流進行控(kong)制，因此，這是一種(zhong)閉環控(kong)制方式(shi)，可以使變頻器具有(you)(you)良好(hao)的(de)穩(wen)定性(xing)，并對急速的(de)加(jia)減(jian)速和負載變動有(you)(you)良好(hao)的(de)響應特性(xing)。

(3) 矢(shi)量控制?????

矢(shi)(shi)量(liang)控制(zhi)(zhi)是(shi)通過(guo)矢(shi)(shi)量(liang)坐(zuo)標電路控制(zhi)(zhi)電動機定子電流(liu)(liu)的(de)(de)大(da)小和相位，以(yi)達到對電動機在d、q、0坐(zuo)標軸系中的(de)(de)勵(li)磁(ci)電流(liu)(liu)和轉矩電流(liu)(liu)分別進(jin)行控制(zhi)(zhi)，進(jin)而達到控制(zhi)(zhi)電動機轉矩的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。通過(guo)控制(zhi)(zhi)各(ge)矢(shi)(shi)量(liang)的(de)(de)作用(yong)(yong)順(shun)序(xu)和時間(jian)以(yi)及零矢(shi)(shi)量(liang)的(de)(de)作用(yong)(yong)時間(jian)，又(you)可以(yi)形成(cheng)各(ge)種PWM波，達到各(ge)種不同的(de)(de)控制(zhi)(zhi)目(mu)的(de)(de)。例如(ru)形成(cheng)開(kai)關(guan)次數(shu)最少的(de)(de)PWM波以(yi)減少開(kai)關(guan)損耗。目(mu)前在變頻器(qi)中實際(ji)應用(yong)(yong)的(de)(de)矢(shi)(shi)量(liang)控制(zhi)(zhi)方式主(zhu)要有(you)基(ji)于(yu)轉差頻率控制(zhi)的(de)矢(shi)(shi)量控制(zhi)方(fang)式(shi)和無速度(du)傳感器的(de)矢(shi)(shi)量控制(zhi)方(fang)式(shi)兩種(zhong)。

基于轉差頻率的矢量控制方式與轉差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉差頻率的矢量控制還要經過坐標變換對電動機定子電流的相位進行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉矩電流過渡過程中的波動。因此，基于轉差頻率的矢量控制方式比轉差頻率控制方式在輸出特性方面能得到很大的改善。但是，這種控制方式屬于閉環控制方式，需要在電動機上安裝速度傳感器，因此，應用范圍受到限制。

無速(su)度傳感器矢量控(kong)制(zhi)是(shi)通過(guo)坐標變換處理(li)分別對勵磁(ci)電(dian)流(liu)和轉(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)電(dian)流(liu)進行控(kong)制(zhi)，然后通過(guo)控(kong)制(zhi)電(dian)動機定子繞組上的(de)電(dian)壓、電(dian)流(liu)辨(bian)識(shi)轉(zhuan)速(su)以達到(dao)(dao)控(kong)制(zhi)勵磁(ci)電(dian)流(liu)和轉(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)電(dian)流(liu)的(de)目的(de)。這(zhe)種控(kong)制(zhi)方式調速(su)范圍寬，啟動轉(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)大(da)，工(gong)作可靠(kao)，操作方便，但計(ji)算比較復雜，一(yi)般需要專門的(de)處理(li)器來(lai)進行計(ji)算，因(yin)此，實(shi)時(shi)性不(bu)是(shi)太理(li)想(xiang)，控(kong)制(zhi)精(jing)度受到(dao)(dao)計(ji)算精(jing)度的(de)影響。

(4) 直接(jie)轉矩控(kong)制

直接轉矩(ju)控制是(shi)利用空間矢(shi)量坐(zuo)標(biao)的概念，在定子(zi)(zi)坐(zuo)標(biao)系下分析(xi)交流(liu)電動機的數(shu)學(xue)模型(xing)，控制電動機的磁鏈和轉矩(ju)，通過檢測定子(zi)(zi)電阻來達到(dao)觀(guan)測定子(zi)(zi)磁鏈的目的。

因此省(sheng)去了矢量(liang)控制等復(fu)雜的(de)變換計算，系統直觀、簡潔，計算速度和精度都比矢量(liang)控制方式有所提高(gao)。即使在(zai)開環的(de)狀態(tai)下，也(ye)能(neng)輸出100%的(de)額定轉矩，對于多拖(tuo)動具有負荷平(ping)衡(heng)功能(neng)。

(5) 最優(you)控制

最優(you)控(kong)制(zhi)(zhi)在實際中的應(ying)用根(gen)據(ju)要(yao)求的不同(tong)(tong)而(er)有所不同(tong)(tong)，可以(yi)根(gen)據(ju)最優(you)控(kong)制(zhi)(zhi)的理論對某一個控(kong)制(zhi)(zhi)要(yao)求進行個別參數的最優(you)化。例如(ru)在高壓變頻器的控(kong)制(zhi)(zhi)應(ying)用中，就成(cheng)功(gong)的采用了時間(jian)分段控(kong)制(zhi)(zhi)和相位(wei)平移控(kong)制(zhi)(zhi)兩(liang)種策略，以(yi)實現一定條件下(xia)的電壓最優(you)波形。

(6) 其他非智能控制方式

在實際應用中(zhong)，還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中(zhong)得以實現(xian)，例如自適(shi)應控(kong)(kong)制(zhi)、滑模變結構控(kong)(kong)制(zhi)、差頻控(kong)(kong)制(zhi)、環(huan)流控(kong)(kong)制(zhi)、頻率控(kong)(kong)制(zhi)等。

(2) 模糊控制

模(mo)糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)算法用(yong)于控(kong)(kong)(kong)制(zhi)變頻(pin)器的(de)(de)(de)電壓和頻(pin)率(lv)，使電動機(ji)的(de)(de)(de)升速時(shi)間得(de)到控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，以避(bi)免(mian)升速過(guo)(guo)快對(dui)電機(ji)使用(yong)壽(shou)命的(de)(de)(de)影響以及(ji)升速過(guo)(guo)慢影響工作效率(lv)。模(mo)糊控(kong)(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)關鍵在于論域、隸屬度以及(ji)模(mo)糊級別的(de)(de)(de)劃分，這種控(kong)(kong)(kong)制(zhi)方式尤其(qi)適用(yong)于多(duo)輸入單輸出的(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統。

(3) 專家系統(tong)

專(zhuan)家(jia)(jia)系統(tong)(tong)是利用所(suo)謂(wei)“專(zhuan)家(jia)(jia)”的(de)(de)(de)經驗進行控(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)種控(kong)(kong)制(zhi)方式，因(yin)此，專(zhuan)家(jia)(jia)系統(tong)(tong)中(zhong)一(yi)(yi)般要(yao)建立一(yi)(yi)個(ge)專(zhuan)家(jia)(jia)庫，存放一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)專(zhuan)家(jia)(jia)信息，另外還(huan)要(yao)有推理機制(zhi)，以(yi)(yi)便于根(gen)據已知信息尋求(qiu)理想的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)結果。專(zhuan)家(jia)(jia)庫與推理機制(zhi)的(de)(de)(de)設計是尤為重要(yao)的(de)(de)(de)，關系著專(zhuan)家(jia)(jia)系統(tong)(tong)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)優劣(lie)。應用專(zhuan)家(jia)(jia)系統(tong)(tong)既可以(yi)(yi)控(kong)(kong)制(zhi)變(bian)頻器的(de)(de)(de)電壓，又可以(yi)(yi)控(kong)(kong)制(zhi)其電流。

(4) 學習控(kong)制

學(xue)習(xi)控(kong)(kong)制(zhi)主要是用于(yu)重復性的(de)(de)輸入，而(er)規則(ze)的(de)(de)PWM信號(hao)(例(li)如(ru)中心調制(zhi)PWM)恰好滿足這個條件，因此學(xue)習(xi)控(kong)(kong)制(zhi)也可用于(yu)變頻器的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)中。

學習(xi)控(kong)制不需要了解太多的(de)系統信息，但是(shi)需要1~2個學習(xi)周期(qi)，因此(ci)快(kuai)速(su)性相(xiang)對較差，而且，學習(xi)控(kong)制的(de)算法(fa)中有時需要實現超前(qian)環節(jie)，這用模擬器件是(shi)無法(fa)實現的(de)，同時，學習(xi)控(kong)制還(huan)涉及到一個穩定性的(de)問(wen)題，在應用時要特別注意。

三、未來變頻器控制的(de)展(zhan)望