VVVF变频器控制原理.doc

(完整版)VVVF变频器控制原理(完整版)VVVF变频器控制原理(完整版)VVVF变频器控制原理VVVF变频器控制原理在感应电机额定频率(如通常的50hz、60hz）以下，变频器输出电压随输出频率的增大而增大,这是为了保证电机内部磁通近似恒定，这就是变压变频(VariableVoltageVariableFrequency--VVVF）控制的基本点。通常额定频率对应的输出电压就是电机的额定电压。在额定频率以内区域可以实现电机的恒转矩控制。注意通过输出电压和频率的比值（V/f）来判断电机气隙磁通大小，近似条件是忽略定子电阻、定子漏感上的压降。为补偿定子电阻等非理想近似的影响,在低频下常须对输出电压进行补偿，补偿的方式有多种。变频器输出电压随输出频率变化的曲线就是V/f曲线。关于V/f曲线的选择方法，可以结合应用选取，参见以前的文章《变频器的V/f曲线选择以及节能运行》。变频器也可以输出频率超过电机额定频率的电压，但此时输出电压大小一般不会超过电机额定电压（如额定频率以上可保持变频器输出电压恒等于电机额定电压），因为往往逆变器达到满调制的同时输出电压也达到电机能承受的最大电压。随着输出频率增大、输出电压不变，电机内部磁通减小，电机进入弱磁区域。在这个区域近似为恒功率控制.随着频率变化，电机内部磁通（可以是定子磁通、转子磁通或是气隙磁通）变化的目标就是变频器的弱磁控制规律，在更高级的控制策略（如矢量控制）中,如何确定弱磁的规律并使得磁链可控是重要的技术点.理论上变频器能够输出非常高频率（超过400Hz）的电压，这个极限取决于微处理器的内核(PWM发生单元等决定分辨率）以及功率开关器件(如IGBT)的开关特性。但实际应用中由于弱磁扩速范围的限制,一般不会输出那么高频率，因为按普通设计的电机此时已经不能正常运行.若变频器网侧采用不控整流器,网侧电压一定,直流母线电压也就确定了，那么在固定的PWM调制方式下，变频器能输出的最大正弦电压幅值就已经被决定了，超过该幅值的输出电压会有较大的低次谐波（对应逆变器过调制区域）。加零序三次谐波的PWM(如SVPWM)方式的母线电压利用率是最高的，比SPWM方式高出15%。如果有优化的需要（如降低逆变器开关损耗、电压THD等等），可以通过调整零序三次谐波的形状继而改变调制波波形（如不同种类的DPWM）来完成。当变频器网侧电压很高（假定功率器件允许）,变频器的确可以产生大于电机额定电压的正弦输出，但考虑到电机允许的电压要求,变频器内核控制算法不会这么做。为保证输出电压、电流的品质,需要对死区时间、逆变器非理想特性（功率器件导通、关断时间不一致）进行补偿。死区补偿值的极性与电机线电流的极性有关。在PWM频率变低时，同样死区时间产生的死区电压变小。死区补偿可以基于硬件或微处理器软件进行。