伦茨变频器

由于在变频器计算最佳的输出电压时考虑了电机的常数（定子电阻和电感），所以可得到最佳的电机励磁。 因为变频器连续的检测负载电流，变频器就能调节输出电压与负载相匹配，所以电机电压可适应电机的类型，跟随负载的变化。 VVC+的控制原理是将矢量调制的原理应用于固定电压源PWM逆变器，这一控制建立在一个改善了的电机模型上，该电机模型较好的对负载和转差进行了补偿。 因为有功和无功电流成分对于控制系统来说都是很重要的，控制电压矢量的角度可显著的改善0-12HZ范围内的动态性能，而在标准的PWM U/F驱动中0-10HZ范围一般都存在着问题。 利用SFAVM或60°AVM原理来计算逆变器的开关模式，可使气隙转矩的脉动很小（与使用同步PWM的变频器相比）。 用户可以选择自己最喜爱的工作原理，或者由逆变器依据散热器的温度来自动选择控制原理。如果温度低于75°C采用SFAVM原理来控制，当温度高于75℃时就应用60°AVM原理。 以下给出这两个原理的概要 选择 逆变器最大的开关频率 特点 SFAVM 最大8kHz 1. 与同步60°PWM(VVC)相比，转矩纹波小 2. 无“换挡” 3. 逆变器的开关损耗大 60°AVM 最大14kHz 1. 逆变器的开关损耗减少（与SFAVM相比减少1/3） 2. 与同步60°PWM(VVC)相比转矩纹波小 3. 与SFAVM相比转矩纹波相对大些 如上图所示，电机模型为负载补偿器和电压矢量发生器分别计算额定的空载值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道实际的空载值就有可能更准确地估计电机轴的负载转矩。 与V/f控制相比，电压矢量控制在低速时很有利，传动的动特性可得到明显的改善。此外因为控制系统能更好地估计负载转矩，给出电压和电流的矢量值，与标量（仅有大小的值）控制的情况相比，电压矢量控制还能得到很好的静态特征 [2] 。 各组成部分原理 自六十年代后期以来，由于微处理器和半导体技术的发展及其价格的降低，使变频器发生了很大的变化。但是，变频器的基本原理并没有变。 变频器可以分为四个主要部分： 1、整流器：它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。整流器有两种基本类型---可控和不可控的。 2、中间电路：它有以下三种类型： a) 将整流电压变换成直流电流。 b) 使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。 c) 将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。 3、逆变器：它产生电动机电压的频率，另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。 4、控制电路：它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。如下图： 上图示出变频器不同的设计及控制原理。图中： 1- 可控整流器， 2- 不可控整流器， 3- 可变直流电流的中间电路， 4- 固定直流电压的中间电路， 5- 可变直流电压的中间电路， 6- 脉冲幅度调试逆变器， 7- 脉冲宽度调制逆变器。 电流逆变器：CSI（1+3+6） 脉冲幅度调制逆变器：PAM（1+4+7），（2+5+7） 脉冲宽度调制逆变器：PAM/VVC(2+4+7) 为了全面，还应该简要的提一下没有中间电路的直接变频器。这种变频器用于功率等级不兆瓦级的地方，它们直接将50Hz电源变换为一个低频电源，其最大输出频率为30Hz。 整流器 变频器中的整流器可由二极管或晶闸管单独构成，也可由两者共同构成。由二极管构成的是不可控整流器，有晶闸管构成的是可控整流器。二极管和晶闸管都用的整流器是半控整流器。 中间电路 中间电路可看做是一个能量的存储装置，电动机可以通过逆变器从中间电路获得能量。和逆变器不同，中间电路可根据三种不同的原理构成。 在使用电源逆变器时，中间电路由一个大的电感线圈构成，它只能与可控整流器配合使用。电感线圈将整流器输出的可变电流电压转换成可变的直流电流。电机电压的大小取决于负载的大小。 中间电路的滤波器使斩波器输出的方波电压变得平滑。滤波器的电容和电感使输出电压在给定频率下维持一定。 中间电路还能提供如下一些附加功能，这取决于中间电路的设计。例如： l使整流器和逆变器解耦 l减少谐波 l 储存能量以承受断续的负载波动 逆变器 逆变器是变频器最后一个环节，其后与电动机相联。它最终产生适当的输出电压。 变频器通过使输出电压适应负载的办法，保证在整个控制范围内提供良好的运行条件。这方法是将电机的励磁维持在最佳值。 逆变器可以从中间电路得到以下三者之一。 l 可变直流电流 l 可变直流电压 l 固定直流电压 在以上每种情况下，逆变器都要确保给电机提供可变的量。换句话说，电动机电压的频率总是由逆变器产生的。如果中间电路提供的电流或电压是可变的，逆变器只需调节频率即可。如果中间电路只提供固定的电压，则逆变器既要调节电动机的频率，还要调节电动机的电压。 晶闸管在很大程度上被频率更好的晶体管所取代，因为晶体管可以更快速地导通和关断。开关频率取决于所用的半导体器件，典型的开关频率在300Hz到20KHz之间。 逆变器中的半导体器件，由控制电路产生的信号使其导通和关断。这些信号可以受到不同的控制。