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西门子变频器常用的控制方式和方法

作者:plc 来源:控制方式 发布日期:2021-10-28 22:32 阅读: 二维码分享

  西门子变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向,作为变频调速系统的核心,变频器控制方式的性能越来越成为速度控制性能的决定性因素,制造除外变频器本身的过程。 什么样的控制方式用于变频器也是非常重要的。基于工业现实,本文回顾了近年来各种变频器控制方法的特点,并展望了未来的发展方向。

 1、变(bian)频器的基本结构

  变频(pin)器(qi)是将频(pin)率电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)转(zhuan)(zhuan)换(huan)成(cheng)各(ge)种频(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)以实(shi)现电(dian)(dian)(dian)(dian)动机的(de)(de)(de)(de)(de)变速操作的(de)(de)(de)(de)(de)装(zhuang)置,其中控(kong)制(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)完成(cheng)对主电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi),并且整(zheng)流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)将交(jiao)(jiao)流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)转(zhuan)(zhuan)换(huan)为(wei)直流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian),直流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)中间电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)使整(zheng)流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)输出平滑,逆变电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)将直流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian)转(zhuan)(zhuan)换(huan)为(wei)交(jiao)(jiao)流(liu)电(dian)(dian)(dian)(dian),对于需要大量计算的(de)(de)(de)(de)(de)诸(zhu)如矢量控(kong)制(zhi)变频(pin)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)变频(pin)器(qi),有时(shi)需要用于扭矩计算的(de)(de)(de)(de)(de)CPU和(he)一些(xie)相应的(de)(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。

 2、变(bian)频器(qi)的分类

  变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)有(you)各种分类方(fang)法。根据(ju)主(zhu)电(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)(zuo)模式,它们可(ke)(ke)分为(wei)(wei)电(dian)压(ya)型变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和电(dian)流型变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),根据(ju)开关模式分类,它们可(ke)(ke)分为(wei)(wei)PAM控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),PWM控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和高(gao)(gao)载波频(pin)(pin)率。 PWM控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi);根据(ju)工(gong)作(zuo)(zuo)原理,可(ke)(ke)分为(wei)(wei)V/f控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),转(zhuan)差频(pin)(pin)率控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和矢量控(kong)制(zhi)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi);根据(ju)用(yong)途分类,可(ke)(ke)分为(wei)(wei)通用(yong)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),高(gao)(gao)性(xing)能专用(yong)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),高(gao)(gao)频(pin)(pin)变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),单相变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和三相变(bian)频(pin)(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。
 

 3、变频器的常用控制方法

 3.1非智(zhi)能(neng)控制方法

        交流变频器(qi)中使用的非智能控(kong)制方法包括V/f协调控(kong)制,滑差(cha)频率控(kong)制,矢量控(kong)制和直(zhi)接转矩控(kong)制。

  (1)V/f控(kong)制 V/f控(kong)制是为(wei)了(le)获得理想的转(zhuan)(zhuan)矩(ju) - 速(su)度特(te)(te)性(xing),基于改变电(dian)源频(pin)率(lv)来(lai)调节速(su)度的想法,同时保证电(dian)机的磁通量不(bu)变。通用变频(pin)器基本上(shang)采(cai)用这种方式(shi),V/f控(kong)制变频(pin)器结构非常简单(dan),但变频(pin)器采(cai)用开环控(kong)制方式(shi),不(bu)能实现高控(kong)制性(xing)能。此外,在低(di)频(pin)时,必须执行(xing)转(zhuan)(zhuan)矩(ju)补偿以改变低(di)频(pin)转(zhuan)(zhuan)矩(ju)特(te)(te)性(xing)。

  (2)滑差频率(lv)(lv)控制(zhi)(zhi)(zhi) 滑差频率(lv)(lv)控制(zhi)(zhi)(zhi)是一种直(zhi)接(jie)控制(zhi)(zhi)(zhi)扭矩(ju)的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)方法(fa)。它基于V/f控制(zhi)(zhi)(zhi),并且已知与异(yi)步电动机的(de)(de)(de)(de)实(shi)际(ji)速(su)(su)度对应的(de)(de)(de)(de)电源频率(lv)(lv),并且根据期(qi)望的(de)(de)(de)(de)转矩(ju)调节变(bian)频器。通过输(shu)出(chu)频率(lv)(lv),电动机可以具有相应的(de)(de)(de)(de)输(shu)出(chu)转矩(ju)。这种控制(zhi)(zhi)(zhi)方法(fa)需要(yao)在控制(zhi)(zhi)(zhi)系统中安装(zhuang)速(su)(su)度传感(gan)器,有时需要(yao)电流(liu)反馈(kui)来(lai)控制(zhi)(zhi)(zhi)频率(lv)(lv)和(he)电流(liu)。因此(ci),这是一种闭环控制(zhi)(zhi)(zhi)模式,它可以使(shi)变(bian)频器具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)稳定性和(he)快速(su)(su)的(de)(de)(de)(de)加减速(su)(su)和(he)负(fu)载变(bian)化(hua)具有良(liang)好的(de)(de)(de)(de)响应特性。

  (3)矢量控制 矢量控制是通过矢量坐标电路控制电机定子电流的大小和相位,分别控制d,q,0坐标轴系统中电机的励磁电流和转矩电流,从而达到目的。控制电机扭矩。通过控制每个矢量的序列和时间以及零矢量的动作时间,可以形成各种PWM波以实现各种控制目的。例如,形成具有***少切换次数的PWM波以减少切换损耗。目前,实际应用于变频器的矢量控制方法主要包括两种基于滑差频率控制的矢量控制方法和无速度传感器的矢量控制方法。 基于滑差频率的矢量控制方法与滑差频率控制方法的稳态特性一致,但基于滑差频率的矢量控制也通过坐标变换控制电机定子电流的相位,以满足一定的条件。消除扭矩电流转换过程中的波动。

       因此,与滑差频率控制方法相比,基于滑差频率的矢量控制方法可以在输出特性方面得到极大改善。然而,该控制方法是闭环控制方法,并且速度传感器需要安装在电动机上,因此应用范围受到限制。 无速度传感器矢量控制分别通过坐标变换处理控制励磁电流和转矩电流,然后通过控制电机定子绕组上的电压和电流来控制励磁电流和转矩电流,以识别励磁电流和转矩当前。该控制方式速度范围宽,启动转矩大,运行可靠,操作方便,但计算复杂,一般需要专用的计算处理器。

变频器,西门子变频器,控制方式,模糊控制

  (4)直接转矩(ju)(ju)控(kong)制(zhi) 直接转矩(ju)(ju)控(kong)制(zhi)采用(yong)空间矢量(liang)(liang)坐标(biao)的概念,分析定子坐标(biao)系(xi)中交流电(dian)机(ji)的数学模型,控(kong)制(zhi)电(dian)机(ji)的磁链和转矩(ju)(ju),通(tong)过检测(ce)定子电(dian)阻检测(ce)定子磁链,从(cong)而消(xiao)除(chu)了需要对(dui)于矢量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)等(deng)复(fu)杂变换(huan)计算,系(xi)统直观(guan)简洁,与矢量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)方(fang)法相比(bi),计算速度(du)和精度(du)得到提高。

  (5)***优(you)控(kong)制(zhi)(zhi) ***优(you)控(kong)制(zhi)(zhi)在实际中的(de)应用根(gen)据需要(yao)而变化,并且可(ke)以根(gen)据***优(you)控(kong)制(zhi)(zhi)理(li)论针对特定控(kong)制(zhi)(zhi)要(yao)求优(you)化各个参数,例如,在高(gao)压变频器的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)应用中,成功地采用了两种(zhong)时间分段控(kong)制(zhi)(zhi)和相(xiang)移控(kong)制(zhi)(zhi)策略,以在一定条(tiao)件下实现***佳电压波形(xing)。

  (6)其(qi)他非智能控制方法 在实(shi)际应用(yong)中(zhong),在变(bian)频器的(de)控制中(zhong)实(shi)现了一些非智能控制方法,如(ru)自适应控制,滑模变(bian)结构控制,差频控制,循环电流控制,频率控制等。

  3.2、智能控制方法

  智能控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)法主要包括(kuo)神经网络控(kong)(kong)制(zhi)(zhi),模糊控(kong)(kong)制(zhi)(zhi),专(zhuan)家系统和学(xue)习(xi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi),在变频器的控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)中使用智能控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)在特定应用中具有一些成功的例子。

  (1)神经(jing)网络控制

  神(shen)经(jing)网络控(kong)(kong)制(zhi)方法应(ying)用于(yu)变频器(qi)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi),一般是进行相对(dui)复杂(za)的(de)(de)系统(tong)控(kong)(kong)制(zhi)。目前,人们对(dui)该系统(tong)的(de)(de)模(mo)型了解甚少。因此,神(shen)经(jing)网络必须完成系统(tong)识别和控(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)功能。而且(qie),神(shen)经(jing)网络控(kong)(kong)制(zhi)模(mo)式可以同时控(kong)(kong)制(zhi)多(duo)个变频器(qi),因此更适(shi)合控(kong)(kong)制(zhi)多(duo)个变频器(qi)的(de)(de)级联(lian)。然而,太多(duo)的(de)(de)神(shen)经(jing)网络层或(huo)太复杂(za)的(de)(de)算法将(jiang)在(zai)特(te)定应(ying)用中带来许多(duo)实际困难(nan)。

  (2)模糊控制

  模糊控制算法用于控制变频器的电压和频率,控制电机的加速时间,避免过快的速度对电机使用寿命的影响,慢速增加影响工作效率,模糊控制的关键在于域,隶属度和模糊层次的划分,该控制方法特别适用于多输入和单输出plc控制系统

  (3)专家系统

  专家(jia)(jia)(jia)系(xi)统(tong)是(shi)一种利用(yong)所谓(wei)“专家(jia)(jia)(jia)”经验的(de)(de)控制(zhi)方(fang)法。因此(ci),在专家(jia)(jia)(jia)系(xi)统(tong)中(zhong),通常建立专家(jia)(jia)(jia)数据库来(lai)存(cun)储某些专家(jia)(jia)(jia)信息(xi),并且还存(cun)在促(cu)进信息(xi)寻求理想控制(zhi)结果的(de)(de)推(tui)理机(ji)制(zhi)。专家(jia)(jia)(jia)数据库的(de)(de)设计和推(tui)理机(ji)制(zhi)尤为重要,这与专家(jia)(jia)(jia)系(xi)统(tong)控制(zhi)的(de)(de)优缺(que)点有(you)关,应(ying)用(yong)专家(jia)(jia)(jia)系(xi)统(tong)可以控制(zhi)变频器的(de)(de)电压及其电流。

  (4)学习控制

  学(xue)习(xi)(xi)控制(zhi)(zhi)主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)重复(fu)输入,而常(chang)规PWM信号(例如中心调制(zhi)(zhi)PWM)恰(qia)好满(man)足(zu)这(zhei)种条件(jian),因此(ci)学(xue)习(xi)(xi)控制(zhi)(zhi)也可(ke)用(yong)于(yu)(yu)控制(zhi)(zhi)变(bian)频器,学(xue)习(xi)(xi)控制(zhi)(zhi)不需(xu)要(yao)知道太多(duo)系统信息,但需(xu)要(yao)1~2个(ge)学(xue)习(xi)(xi)周期,因此(ci)速度相对较差。此(ci)外,学(xue)习(xi)(xi)控制(zhi)(zhi)算(suan)法有(you)时需(xu)要(yao)实现高级链接,这(zhei)是模拟(ni)设(she)备无法实现的(de),学(xue)习(xi)(xi)控制(zhi)(zhi)也涉及稳定(ding)性问题,在应(ying)(ying)用(yong)时应(ying)(ying)特别(bie)注意。

         总结:以上(shang)内容就是小编为大家介绍的西门子变频器常用的控制方式和方法,本公司是西门子plc代理商,如果您有这方面的任(ren)何需求,欢(huan)迎大家咨询J9九游会AG电气,J9九游会AG 将(jiang)给您真诚的服务。



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