模块八变频驱动技术与教学实践

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1、模块八变频驱动技术与教学实践变频驱动技术基础知识变频技术电气传动是工业控制领域屮的一个重要内容，它利用电动机将电能转变为机械能，从而满足工农业牛产及FI常牛活中的各种需求。变频调速技术是交流电气传动系统的一种，目前,变频调速技术已成为节能、改善工艺流程、提高产品质量和改善环境、推动技术进步的有效措施。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节能效果，广泛的适用范围及英它许多优点而被国内外公认为最冇发展前途的调速方式，其重要性口益得到世界各国的重视。变频技术的核心一变频器是交流骡动器的一种，我们常见的驱动器可以包括：交流驱动器（驱动交流电机：如界步电机、同步电机、步进电

2、机、伺服电机等，）、直流驱动器（驱动直流电机）两个部分。变频器是VVVF（变压变频）的简易说法，国外的资料-•般都叫交流驱动器。变频器是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。8.1.2变频技术的发展过程变频技术人致沿下述四个方而发展：1、电机控制算法山于交流电机控制理论不断发展，控制策略和控制算法也H益复杂。从最简单的转速开环恒压频比控制发展到基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制和基于动态模型保持定子磁链恒定的直接转矩控制。扩展卡尔曼滤波、FFT、状态观测器、自适应控制、人工神经网络等等均应用到了各种交流电机的矢量控制或肓接转矩控制当中。先进的控制

3、理论与先进的控制算法在新型变频器上的成功应川，使得交流调速系统的功能更完善、调速性能也进一步提高，2、电力电子器件电力电子器件是交流调速技术的支柱，其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。迄今为止，电力电了器件的发展经历了四代，20世纪80年代中期以前，变频装置功率回路主要采用第一代分立换流关断器件■品闸管元件，变频装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装査相比。20世纪80年代小期以后用第二代B关断电力电子器件-GTR、GTO等，变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展，第三代电力电子器件功率集成电路

4、PIC是20世纪90年代制造变频器的主流产品，中、小功率的变频调速装置主要是采用IGBT,中、人功率的变频调速装置采用GTO器件。随后电力电子器件的发展进入了第四代智能模块IPM,IGCT^IEGT、SGCT、ASPM等。3、微机控制技术随着微机控制技术，特别是以单片机、DSP、RISC为控制核心的微机控制技术的迅速发展,现代交流调速系统的控制回路由模拟控制迅速走向数字控制。更高速率和容量的控制器对信息处理能力人幅度提高，实现了许多复杂的控制,如矢量控制屮的复杂坐标变换运算、解藕控制、滑模变结构控制、参数辨识的白适应控制等，数字控制也提高了交流调速系统的可靠性和操作、设置的多样性和灵

5、活性，降低了变频调速装置的成本和体积。4、脉宽调制(PWM)技术PWM控制是交流调速系统的控制核心,任何控制算法的授终实现几乎都是以各种PWM控制方式完成的。脉宽调制(PWM)技术种类很多，等宽PWM法、正弦PWM法(SPWM)、磁链追踪型PWM法及电流跟踪型PWM法等等，并且正在不断发展Z小。从最初追求电压波形的正弦，到电流波形的正弦，再到磁通的正弦；从效率最优，转短脉动最少，再到消除噪音等，PWM控制技术的发展经历了一个不断创新和不断完善的过程。8.1.3变频调速技术的发展趋势1)实现变频器的人工智能化；2)开发清洁电能的变频器；3)实现软开关化；4)实现变频器硬件的集成化；5)

6、实现变频器的通信网络化和技术规格标准化。&1・4变频器的分类变频器的种类很多，分类方法也有多种。1）按交流环节分类交一肓一交变频器：先把频率固定的交流电整流成肓流电，再把宜流电逆变成频率连续可调的交流电。交一交变频器：把电网固定频率的交流功率肓接转换成频率可调的交流功率（转换前后的相数相同）。通常由三相反并联晶闸管可逆桥式变流器组成。2）按直流环节的滤波形式分类电压源型变频器：在交一肓一交变频器装置屮，当屮间肓流环节采用人容滤波时，肓流电压波形比较平直，在理想情况卜，这种变频器是一个内阻为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这类变频装置叫做电压源型变频器。电流源型变频器：当交一

7、直一交变频器装置中的屮间直流环节采用人电感滤波时，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这类变频装置称为电流源型变频器。3）按控制方式分类电压频率比控制变频器：电压频率比控制是为了得到理想的转矩一速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的它的控制相对简单，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动平滑调速要求，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。转弟频率控制变频器：转斧频率控制方式是对电压频率比控制的一种改进，这种控制需耍由安装