姓名:钟宁健
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交流变频调速技术在20世纪得到了迅速发展。这与一些关键性技术的突破性进展有关,它们是交流电动机的矢量控制技术、直接转矩控制技术以及以微型计算机和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等。
(1)矢量控制技术
矢量变换控制技术是西门子公司于1971年提出的一种新的控制思想和控制理论。它是以转子磁场定向,采用矢量变换的方法实现定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦,达到对交流电动机的磁链和电流分别控制的目的,从而获得了优良的静、动态性能。迄今为止,矢量控制技术已经获得了长足的发展,并得到了广泛的应用。
(2)直接转矩控制技术
继矢量控制技术出现之后,1985年,德国的M.Depenblock提出了一种新型的高性能变频调速技术――直接转矩控制技术(DTC)。直接转矩控制技术与矢量控制技术相比,其性能较高,采用电子磁场定向,不需要解耦电流,直接控制电动机磁链和转矩,以使转矩得到快速响应。而且电机参数和转子参数对直接转矩控制技术的影响不大,其工作原理比较简单,很容易掌握,进一步发展和应用的前景相当广阔。
(3)数字化控制技术
随着科技的进一步进步和发展,数字化控制技术逐渐成为技术主流,符合现在时代发展的潮流。早期的矢量控制技术和直接转矩控制技术在一定程度上无法满足市场的需要,那么数字化控制技术应运而生,数字化控制技术可以快速运算和良好的控制精度问题,使得运转噪音大大降低,大大缩短工作时间。而且使用数字化控制技术的变频器的体积将大大减小,提高了信息处理的效率,实现了之前人工技术和模拟技术都无法实现的效果。
(4)PWM控制技术1964年,德国的A.Schnung等率先提出了脉宽调制(PWM-pulsebmodulation)变频的思想,为近代交流调速系统开辟了新的发展领域。PWM控制技术通过改变矩形脉冲的宽度来控制逆变器输出交流基波电压的幅值,通过改变调制周期来控制其输出频率,从而在逆变器上同时进行输出电压幅值和频率的控制。PWM技术简化了逆变器的结构,能够明显的改善变频器的输出波形,降低电动机的谐波损耗,并减小转矩脉动,同时提高了系统的动态响应性能。PWM技术还可用于整流器的控制,能够实现输入电流非常接近正弦,并可使电网功率因数为1,PWM整流器因而被称为“绿色”变流器。目前,PWM技术已成为变频器中应用最为广泛的控制技术,交流电机调速性能的不断提高在很大程度上是由于PWM技术的不断进步。目前广泛应用的是在规则采样PWM的基础上发展起来的准优化PWM法,即三次谐波叠加法和电压空间矢量PWM法。在变频电路拓扑结构方面,基于双PWM技术的交—直—交变频器和矩阵式变频器,是变频调速技术的最新发展趋势。
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