变频器控制方式

低压通用变频输出电压为 380～650V，输出功率为 0.75～400kW，工作频率为 0～

400Hz

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，它的主电路都采用交 直 交电路。其控制方式经历了以下四代。

1、U/f=C 的正弦脉宽调制（SPWM

  

）控制方式

其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑
调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出
电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特
性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能
不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定
子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制

  

变频调速。
2、电压空间矢量（SVPWM

  

）控制方式

它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的 ，
一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改
进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定
子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较

  

多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
3、矢量控制（VC

  

）方式

矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流 Ia、Ib、Ic、通过三相
－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流 Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转
变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流 Im1、It1（Im1 相当于直流电动机的励磁电流；
It1 相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动
机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机
等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后
分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制
方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特
性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂 ，

  

使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
4、直接转矩控制（DTC

  

）方式

1985 年，德国鲁尔大学的 DePenbrock 教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在
很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优
良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交

  

流传动上。
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转
矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计

  

算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
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、矩阵式交 交控制方式

    VVVF

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变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交 直 交变频中的一种。其共同缺

点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈

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回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交 交变频应运而生。由于矩阵式交 交
变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为
l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟，但仍