「逆变器」逆变电源控制方式有哪些，不同方法可选

　　我们都知道逆变电源是电气工作中应该掌握的一项技术，利用逆变电源控制电机是电气控制中常用的方法;有些还需要熟练使用。

　　逆变电源控制电机频率可调节多少

　　首先，为什么要用逆变电源控制一个电机?

　　我们先简单看一下这两款设备。

　　电机是感性负载，它抵抗电流的变化，启动时会产生较大的电流变化。

　　逆变电源是利用功率半导体器件的开关功能将工频电源转换成另一频率的功率控制装置。主要由两部分电路组成，一是主电路(整流模块、电解电容、逆变模块)，二是控制电路(开关电源板、控制电路板)。

　　为了降低电机的启动电流，尤其是功率较大的电机，功率越大，启动电流越大，启动电流过大会给供配电网带来较大的负担，而逆变电源可以解决这个启动问题，让电机平稳启动，不会造成启动电流过大。

　　使用逆变电源的另一个功能是调节电机的速度。在很多场合，需要控制电机的转速来获得更好的生产效率，而逆变电源调速一直是其最大的亮点。逆变电源改变电源的频率，达到控制电机转速的目的。

　　逆变电源控制方式有哪些?

　　逆变电源控制电机最常用的五种方式如下:

　　低压通用变频输出电压380-650V，输出功率0.75-400kW，工作频率0-400Hz，主电路采用交流-DC-交流电路。其控制方式经历了以下四代。

　　1U/f=C正弦脉宽调制(SPWM)控制方法

　　其特点是控制电路结构简单，成本低，机械性能和硬度好，能满足一般传动的平滑调速要求，已广泛应用于工业的各个领域。但是，在低频时，由于输出电压较低，转矩会受到定子电阻压降的显著影响，从而降低最大输出转矩。

　　另外，它的机械特性毕竟不如DC电机硬，动态转矩能力和静态调速性能不尽如人意，系统性能不高，控制曲线会随着负载的变化而变化，转矩响应慢，电机旋转。转矩利用率不高，低速时由于定子电阻和逆变器死区效应的存在，性能下降，稳定性变差。因此，人们研究了矢量控制变频调速。

　　电压空间矢量控制方法

　　它以三相波形的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标。

　　经过实际使用，得到了改进，即频率补偿的引入可以消除速度控制的误差;反馈估计磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响;输出电压和电流为闭环，以提高动态精度和性能。稳定。但是控制回路多，没有引入转矩调节，系统性能没有得到根本提升。

　　矢量控制方法

　　矢量控制变频调速的方法是将异步电动机在三相坐标系中的定子电流Ia、Ib、Ic通过三相-两相变换转换成两相静止坐标系中的交流电流Ia1Ib1，再根据转子磁场的定向旋转变换通过，它相当于同步旋转坐标系中的DC电流Im1、It1(Im1相当于DC电机的励磁电流;It1相当于与转矩成比例的电枢电流)，然后模仿DC电机的控制方法是获得DC电机的控制量，通过相应的坐标逆变换，实现对异步电机的控制。

　　其本质是交流电机相当于DC电机，速度和磁场两个分量独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流得到转矩和磁场两个分量，通过坐标变换，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。但在实际应用中，由于难以精确观测转子磁链，系统特性受电机参数影响较大，等效DC电机控制过程中使用的矢量旋转变换复杂，使得实际控制效果难以达到理想分析。结果。

　　直接转矩控制(DTC)方法

　　1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首先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矢量控制的上述缺点，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，该技术已成功应用于电力机车牵引的大功率交流传动。直接转矩控制直接分析交流电机在定子坐标系中的数学模型，控制电机的磁链和转矩。它不需要将交流电机等效为DC电机，从而消除了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿DC电机的控制，也不需要为了解耦而简化交流电机的数学模型。

　　矩阵交换-交换控制模式

　　VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是各种交流-DC-交流变频。常见的缺点是输入功率因数低，谐波电流大，DC电路需要较大的储能电容，再生能量无法回馈电网，即无法进行四象限运行。

　　为此，矩阵式交-交变频应运而生。因为矩阵AC-AC频率转换消除了中间的DC环节，从而消除了对庞大且昂贵的电解电容器的需要。它可以实现1的功率因数，输入电流为正弦，可以工作在四个象限，系统的功率密度大。虽然技术尚未成熟，但仍然吸引了许多学者深入研究。其本质不是间接控制电流、磁链等。，而是将转矩直接实现为受控量。

　　具体方法是:

　　控制定子磁链，引入定子磁链观测器，实现无速度传感器模式;

　　自动识别(ID)依靠精确的电机数学模型自动识别电机参数;

　　计算定子阻抗、互感、磁饱和系数、惯量等对应的实际值。计算实际转矩、定子磁链和转子速度，用于实时控制;

　　根据磁链和转矩的带通控制，实现带通控制，产生PWM信号控制逆变器的开关状态。

　　矩阵式交交变频，转矩响应快(< 2ms)，速度精度高(2%，无PG反馈)，转矩精度高(+3%);同时，它还具有较高的启动扭矩和较高的扭矩精度，特别是在低速(包括0速)时，它可以输出150%至200%的扭矩。

　　逆变电源是如何控制电机的?两者是如何连线的?

　　逆变器控制电机的接线比较简单，类似于接触器的接线。三根主供电线进然后出到电机，但是提到了设置，控制逆变电源的方式也不一样。

　　首先，我们来看看逆变器的端子。虽然品牌很多，接线方式也不一样，但是大部分逆变器的端子也差不多。一般分为正反转开关输入，用来控制电机的正反转。反馈端子用于反馈电机的运行状态，包括运行频率、速度、故障状态等。对于速度给定控制，有的逆变电源用电位器，有的直接用按钮，但都没用。

　　它由物理布线控制。另一种方法是通过通信网络。许多逆变器现在支持通信控制。通过这条通讯线，可以控制电机的启停、正反转、调节速度等。，并同时反馈。信息也通过通信传输。

　　当电机的转速(频率)发生变化时，其输出转矩会发生什么变化?

　　逆变器驱动时的起动转矩和最大转矩小于直接工频电源驱动时的起动转矩和最大转矩。

　　当电机采用工频电源供电时，起动和加速冲击较大，而采用逆变电源供电时，这些冲击较弱。工频直接起动会产生很大的起动电流。使用逆变电源时，逆变电源的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机的启动电流和冲击要小一些。

　　通常，电机产生的扭矩随着频率的降低而降低(速度降低)。一些逆变电源手册中描述了减少的实际数据。

　　通过使用磁通矢量控制的逆变器，电机低速时转矩不足的情况将得到改善，电机即使在低速区也能输出足够的转矩。

　　当逆变电源调整到大于50Hz的频率时，电机的输出扭矩将会降低

　　通常的电机是按照50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此，低于额定频率的调速称为恒转矩调速。(T=Te，P<=Pe)

　　当逆变器的输出频率大于50Hz时，电机产生的转矩应与频率成反比地线性下降。

　　当电机以大于50Hz的频率运行时，必须考虑电机负载的大小，以防止电机输出扭矩不足。

　　例如，电机在100赫兹时产生的扭矩减少到50赫兹时产生的扭矩的大约1/2。

　　因此，额定频率以上的调速称为恒功率调速。(P=Ue*Ie)

　　50Hz以上逆变电源的应用

　　众所周知，对于特定的电机，其额定电压和额定电流是恒定的。

　　如果逆变电源和电机的额定值都是:15kW/380V/30A，电机可以工作在50Hz以上。

　　速度为50Hz时，逆变器输出电压为380V，电流为30A。此时，如果输出频率提高到60Hz，逆变器的最大输出电压和电流只能是380V/30A。显然，输出功率保持不变，所以我们称之为恒功率调速。

　　此时扭矩如何?

　　因为P = wT(w;角速度，T:扭矩)，因为P不变，w增大，所以扭矩会相应减小。

　　我们也可以从另一个角度来看:

　　电机的定子电压U=E+I*R (I为电流，R为电阻，E为感应电势)

　　可以看出，当U和I不变时，E也不变。

　　而E=k*f*X (k:常数;f:频率;X:磁通量)，所以当f从50 - >60Hz时，X会相应减小

　　对于电机，T=K*I*X (K:常数;I:当前;X:磁通量)，所以转矩T会随着磁通量X的减小而减小

　　同时，在小于50Hz时，由于I*R很小，当U/f=E/f不变时，磁通(X)也不变。转矩T与电流成正比。这就是为什么逆变电源的过载(转矩)能力通常用其过流能力来描述，称之为恒转矩调速(额定电流不变->最大转矩不变)

　　结论:当逆变器的输出频率从50Hz以上增加时，电机的输出转矩将会降低

　　与输出扭矩相关的其他因素

　　加热和冷却能力决定了逆变器的输出电流能力，从而影响逆变器的输出转矩能力。

　　载波频率:一般情况下，逆变电源的额定电流是以最高载波频率为基准的，可以保证在最高环境温度下连续输出。如果载波频率降低，电机的电流不会受到影响。然而，部件的发热将会减少。

　　环境温度:就像逆变电源保护电流值不会在检测到环境温度相对较低时增加。

　　海拔:海拔升高对散热和隔热性能都有影响。一般1000m以下可以忽略，1000m以上每减少5%的容量。

　　逆变电源控制电机的合适频率是多少?

　　在上面的整理中，我们已经了解了为什么要用逆变电源来控制电机，以及逆变电源是如何控制电机的。逆变电源控制电机，总结起来就是两点:一是逆变电源控制电机的启动电压和频率;它实现了平滑启动和平滑停止;第二种是用逆变电源调节电机的速度，通过改变频率来调节电机的速度。。

　　对于感应电机，调速的最大速度限制不是逆变电源。对于普通逆变电源，V/F模式下的最高工作频率不会低于400Hz。比如西门子的逆变电源是600Hz矢量控制，最高运行频率限制为200hz-300hz;伺服控制的最高工作频率会更高。所以楼主想把感应电机的调速提高到100Hz，在逆变电源方面没有悬念和疑问。

　　完全没有技术壁垒。感应电动机的机械结构，如转子，是鼠笼式结构。因此，其机械强度与电机的最大设计转速有关。速度越高，机械离心力越大。以速度为准，其机械强度不会是无限的。感应电机的转子轴承也有最大速度限制。所以对于高估标的高速运行，需要了解转子轴承的最高转速限制，只要符合要求就可以使用;感应电机转子的动平衡调试和调谐，制造商也不可能超出自己的设计参数进行调试和验证。

　　通常检查动平衡，以满足电机在工厂校准的最大速度。嗯，总而言之，感应电机变频控制，如果应用超频的话。第一是与所用感应电机的制造商核实一下，看看这是否可行。或者干脆提出自己的要求，定制电机。

　　为了确保最高速度下的可靠性另外，如果不是自己解决这些问题，应该先确定电机转子的动平衡测试，再确认轴承的极限转速;如果超过了高速轴承，就需要更换高速轴承来满足场地的需要。

　　另外，散热问题也要考虑。最后，根据经验，如果要运行100Hz以内的感应电机，100kW以内的中小功率感应电机应该相对可以接受。如果超过100kW及以上，最好定制。不要选择正规的仿制药。

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