VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數低,諧波電流大,直流電路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網,即不能進行四象限運行。為此,矩陣式交—交變頻應運而生。由于矩陣式交—交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié),從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統(tǒng)的功率密度大。該技術雖尚未成熟,但仍吸引著眾多的學者深入研究。其實質不是間接的控制電流、磁鏈等量,而是把轉矩直接作為被控制量來實現的。具體方法是:
1、控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器,實現無速度傳感器方式;
2、自動識別(ID)依靠的電機數學模型,對電機參數自動識別;
3、算出實際值對應定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉矩、定子磁鏈、轉子速度進行實時控制;
4、實現Band—Band控制按磁鏈和轉矩的Band—Band控制產生PWM信號,對逆變器開關狀態(tài)進行控制。
矩陣式交—交變頻具有快速的轉矩響應(
直接轉矩控制(DTC)方式:
1985年,德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉矩控制變頻技術。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機,因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。
電壓空間矢量(SVPWM)控制方式:
它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的,一次生成三相調制波形,以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環(huán),以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多,且沒有引入轉矩的調節(jié),所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。
(1)運算電路:將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算,決定逆變器的輸出電壓、頻率。
(2)電壓、電流檢測電路:與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。
(3)驅動電路:驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。
(4)速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號,送入運算回路,根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。
(5)保護電路:檢測主電路的電壓、電流等,當發(fā)生過載或過電壓等異常時,為了防止逆變器和異步電動機損壞