1、變 頻 器 講 座目錄：一、 變頻器的原理；1、 變頻器的組成2、 變頻器的分類3、 變頻器的工作原理二、 變頻器的使用與維護(hù)1、 變頻器的應(yīng)用；2、 變頻器的安裝；3、 變頻器的參數(shù)設(shè)定；4、 變頻器的維護(hù)及故障處理；三、變頻器的選型及各廠家對(duì)比；一、 變頻器原理； 1、 變頻器的組成；圖11為變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成圖，圖12為變頻器的電路組成及主要部件的外形圖從圖中可以看出，變頻器是由兩大部分組成；主回路和控制回路。 圖11變頻器調(diào)速系統(tǒng) 圖12變頻器組成及實(shí)物主回路由整流器（整流模塊）、濾波器（濾波電容）和逆變器（大功率晶體管模塊）三個(gè)主要部件組成。控制回路則由單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和光電隔離電路

2、組成。這些典型的部件在圖12上可以看到實(shí)物照片。 圖13變頻器主回路各點(diǎn)波形主回路各點(diǎn)的波形如圖13所示，從圖中可以看出，除輸入電壓外，均不是光滑的正弦波，其中；輸入電流為雙脈沖波、輸出電壓為PWM（脈寬調(diào)制）波、輸出電流為含有多種高次諧波的正弦波。2、 變頻器的分類：a) 按變頻器的方法分i. 交直交變頻器，又稱間接變頻器，其構(gòu)成見圖21 圖21交直交變頻器ii. 交交變頻器；又稱直接變頻器，其構(gòu)成見圖22 圖22交交變頻器單相電路及方波電壓波形 （a）電原理圖；（b）方波電壓波形圖三相交交變頻器需用三套反并聯(lián)橋式線路，共需36只功率元件（成本很高），且交交變頻器的最大輸出頻率為30HZ，應(yīng)

3、用范圍受到限制。b) 按主電路濾波元件分：i. 電壓型變頻器，整流后的直流通過大電容濾波，使電壓波形比較平直，在理想的情況下可看成一個(gè)內(nèi)阻為零的電壓源。見圖23a （a）電壓型 （b）電流型 圖23電壓型和電流型變頻器 ii. 電流型變頻器，整流后的直流通過大電感濾波，使直流電流比較平直，對(duì)負(fù)載來說可看成一個(gè)內(nèi)阻很大的電流源。見圖23bc) 按變頻器調(diào)壓方法分i. PAM變頻器（脈沖幅值調(diào)節(jié)）PAM(pulse Amplitude Modulation)是一種改變電壓源電壓UD或電流源電流ID的幅值進(jìn)行輸出控制的方式，在逆變部分只控制頻率，整流器部分則控制輸出電壓或電流。圖24用PAM方式調(diào)壓

4、 （a）高壓時(shí) （b）低壓時(shí) ； ii. PWM變頻器（脈沖寬度調(diào)節(jié)）PWM(Pulse width Modulation)是在變頻器輸出波形的一個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，其等值電壓為正弦波，波形平滑且諧波少。圖25用PWM方式調(diào)壓 d) 按工作原理分i. U/F控制變頻器U /F 控制又稱VVVF控制，較簡單，它的基本特點(diǎn)是對(duì)變頻器輸出電壓和頻率同時(shí)進(jìn)行控制，通過保持U/F恒定使電動(dòng)機(jī)獲得所需的轉(zhuǎn)矩特性。 圖26電壓/頻率控制這種方式控制電路成本低，多用于精度要求不太高的通用變頻器。ii. SF控制變頻器SF即轉(zhuǎn)差頻率控制，是在VVVF控制的基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)方式，采用這種控制方式是通過電機(jī)上的速

5、度傳感器構(gòu)成速度反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，變頻器的輸出頻率由電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差頻率之和來自動(dòng)設(shè)定，從而達(dá)到調(diào)速控制的目的同時(shí)也使輸出轉(zhuǎn)矩得到控制。見圖27 圖27S轉(zhuǎn)差頻率控制iii. VC控制變頻器VC即矢量控制，矢量控制的基本思想，是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)電流分量（勵(lì)磁電流）和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制。這種控制方式必須同時(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位，即控制定子矢量。這種控制方式被稱為矢量控制（Vector Control）見圖28 圖28矢量控制 e) 按照用途分i. 通用變頻器（如風(fēng)機(jī)、泵類等，以節(jié)能為目的的應(yīng)用場(chǎng)合）ii. 高性能專用變頻器

6、（空調(diào)、可逆軋機(jī)、電梯、地鐵、車輛等）iii. 高頻變頻器（轉(zhuǎn)速；二極電機(jī)達(dá)1800r/min）iv. 高壓變頻器（功率；5000KW，電壓；3KV,6KV.10KV）3、 通用變頻器的工作原理 通用變頻器的框圖見31 圖31變頻器的簡化結(jié)構(gòu)圖a) 變頻器的整流變頻器的整流單元的做用是：將三相的正弦交流電變?yōu)槊}動(dòng)的直流電。整流器有兩種基本類型可控的和不可控的。目前；通用型變頻器大都是不可控的整流器（就是直接用二極管整流），其優(yōu)點(diǎn)是：電路簡單成本低。可控整流器的優(yōu)點(diǎn)是可以做有源逆變器，即把負(fù)載反饋的能量轉(zhuǎn)化為交流電能送往電網(wǎng)。但是電路復(fù)雜成本高。b) 變頻器的中間電路中間電路由兩部分組成；一部分

7、是濾波電路；另一部分是制動(dòng)電路。 i、 濾波電路；濾波電路又分為兩種；一種是電壓型；一種是電流型。 圖32電壓型變頻器 圖33電壓型變頻器輸出電壓和電流波形 圖34電流型變頻器 圖35電流型變頻器輸出電壓和電流波形表1 電流型變頻器與電壓型變頻器的主要特點(diǎn)比較在目前的通用變頻器當(dāng)中，電壓型的占大多數(shù)，主要是逆變環(huán)節(jié)的器件因素和使用濾波電容重量較輕的原因。ii、制動(dòng)電路；為了處理電動(dòng)機(jī)的再生電能，在通用變頻器中電路的形式有多種，但原理上基本為分為兩種，一種是動(dòng)力制動(dòng)（也叫能耗制動(dòng)）。這種制動(dòng)是利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電動(dòng)機(jī)的再生電能的方式（就是將再生的電能消耗在電阻上），有的安裝在機(jī)內(nèi)

8、，有的需在機(jī)外配置；另一種動(dòng)力制動(dòng)方式是叫做（DC）制動(dòng)，即在異步電動(dòng)機(jī)定子加直流的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電動(dòng)機(jī)速停。第三種制動(dòng)叫做回饋制動(dòng)；回饋制動(dòng)的原理是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在再生發(fā)電的狀態(tài)下，能量將通過逆變單元回饋到直流側(cè)，使直流回路電容器的電壓升高，將這一升高的電壓和電流通過逆變器（可控整流器）將能量回饋到電網(wǎng)中去，從而達(dá)到了制動(dòng)的目的。而且還可回收制動(dòng)能量，提高了系統(tǒng)效率，節(jié)約了能源。通用變頻器上一般的使用動(dòng)力制動(dòng)，回饋制動(dòng)由于控制復(fù)雜成本高較少使用。 C） 逆變器逆變器有兩種模式 ，一種叫PAM（脈沖幅度調(diào)制），在早期的產(chǎn)品中使用，現(xiàn)已基本不用了。另一種是PWM（脈沖寬度調(diào)

9、制），這種方案由于結(jié)構(gòu)簡單成本低，目前的通用變頻器基本采用這種方法實(shí)現(xiàn)逆變。PWM逆變器有以下優(yōu)點(diǎn)：i、 主電路只有一個(gè)功率級(jí)可控環(huán)節(jié)，簡化了主電路結(jié)構(gòu)降低了成本。ii、 電壓（或電流）更接近正弦波，諧波含量減小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，也擴(kuò)展了調(diào)速范圍。iii、 可以采用不控整流，使電網(wǎng)功率因素接近于1。iv、 逆變器同時(shí)進(jìn)行調(diào)壓、變頻、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)不受濾波環(huán)節(jié)的影響。v、 容易實(shí)現(xiàn)快速的電流控制，適合高性能矢量型的變頻器。 圖36 變頻器輸出變頻器輸出的電壓和在電機(jī)上形成的電流波形如圖36所示。二、 變頻器的使用與維護(hù)1、 變頻器的應(yīng)用；變頻器的應(yīng)用在中國的發(fā)展最快的一個(gè)行業(yè)之一，這是和電力電子器件制

10、造技術(shù)、變流電技術(shù)、控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展密切相關(guān)。近年來的年銷售量過數(shù)十億元（RMB）。隨著電力的不足，國內(nèi)控制技術(shù)的飛速發(fā)展及國力的不斷提升，變頻器將會(huì)在各個(gè)方面得到的應(yīng)用。變頻器的使用將會(huì)有以下方面優(yōu)勢(shì)；a) 降低生產(chǎn)成本國家政策 我國國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委在中國節(jié)能技術(shù)政策大綱中把泵和風(fēng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)列為國家九五計(jì)劃重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目。 1998年1月1日實(shí)施中華人民共和國節(jié)約能源法第39條，將變頻器列入節(jié)能技術(shù)加以推廣。 國家經(jīng)貿(mào)委會(huì)同國家有關(guān)部門致力于變頻調(diào)速技術(shù)的開發(fā)推廣應(yīng)用。 國家成立了風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能中心，開展信息咨詢和培訓(xùn)。變頻調(diào)速技術(shù)是節(jié)約能源的有效

11、措施相關(guān)背景 建筑能耗在我國社會(huì)終端總能耗所占比例，將逐步提高到35左右，建筑將超越工業(yè)等其它行業(yè)成為能耗的首位。 到2008年，北京建筑面積會(huì)從目前的3.5億平米增加到5億平米以上。隨著北京市工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整和新建筑的不斷增加，建筑能耗所占比例將達(dá)到總能源的40以上。 根據(jù)近年統(tǒng)計(jì)，采暖空調(diào)的能耗占建筑總能耗的55。 隨著我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及第三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，商業(yè)建筑將會(huì)以比民用建筑以更快的速度增長。據(jù)估計(jì)，商業(yè)建筑空調(diào)有節(jié)能2040的潛力。i、 風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)的節(jié)能ii、 機(jī)械設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的降低iii、 機(jī)械設(shè)備壽命的增長b) 提高過程控制水平i、 增加生產(chǎn)能力ii、 提高系統(tǒng)靈活

12、性iii、 滿足環(huán)境要求c) 電機(jī)的軟起軟停控制i、 消除電壓跌落ii、 減輕沖擊電流iii、 延長設(shè)備使用壽命iv、 相對(duì)降壓起動(dòng)的較高起動(dòng)力矩節(jié)能舉例說明1：風(fēng)門控制 VS 變頻控制風(fēng)門控制（出口側(cè)）變頻器控制風(fēng)量消費(fèi)電力風(fēng)門控制15kW X0.9 X0.7元 X24hr X365日83,000元變頻器控制15kW X0.3 X0.7元 X24hr X365日28,000元節(jié)能部分 例：用15KW的電機(jī) (電費(fèi)0.7元/kWh)-= 節(jié)能效果55,000元 一年可節(jié)約電費(fèi) 節(jié)能舉例說明2： 住宅小區(qū)供水控制也是個(gè)比較典型的例子，一般水泵電機(jī)是以最大的供水量來設(shè)計(jì)的，用水高峰也應(yīng)該有一定的水

13、壓。但是：當(dāng)上午、下午上班時(shí)期和晚上后半夜用水量減少時(shí)，水泵也必需開著，這樣電能就白白地浪費(fèi)了。用了變頻器以后情況就不同了，用一個(gè)壓力傳感器檢測(cè)管道壓力做為變頻器的輸入控制信號(hào)。用水高峰時(shí)電機(jī)全速運(yùn)行，用水少時(shí)讓電機(jī)功率降下來，有的變頻器還專門設(shè)計(jì)了換醒功能（像A-B的變頻器就有這功能），沒人用水的時(shí)候就停機(jī)休息，一但有人用水變頻器就換醒運(yùn)行。 2、 變頻器的安裝；變頻器的使用手冊(cè)上一般都有安裝的具體要求，在此不多說。但根據(jù)我多年來所遇的問題作重點(diǎn)說明；a) 變頻器安裝的環(huán)境；i、 環(huán)境溫度不要高于50C，必要時(shí)安裝在空調(diào)房內(nèi)。ii、 粉塵、濕度要小。特別要注意金屬粉塵，容易造成變頻器短路（銅

14、材的拉絲機(jī)就是這樣）。還要注意有油氣的環(huán)境不能安裝（變頻器風(fēng)道如果有油氣很容易與粉塵氈在一起堵死風(fēng)道）。iii、 柜裝變頻器除安要求保證上下通風(fēng)距離外，還要注意盤柜的通風(fēng)。b) 變頻器與電機(jī)的安裝距離，最好是越短越好，距離長了不但容易造成干擾，而且還容易燒電機(jī)。超過60米以上時(shí)，除加大輸出線外，還應(yīng)增加輸出濾波器。要特別注意變頻器的輸出線與儀表的信號(hào)線分開30厘米以上（貴冶和銅礦都有過類似的經(jīng)驗(yàn)）。c) 變頻器的接地線一定要安裝，不然會(huì)產(chǎn)生很高的共模電壓造成電機(jī)擊穿，對(duì)人生安全也不利。d) 變頻器的供電側(cè)是否要安裝接觸器？不同的廠家說法不一，在我們的實(shí)踐中認(rèn)為：不裝為好。原因是：有的變頻器是將

15、制動(dòng)能源回饋給電網(wǎng)，停機(jī)后不但能源不能回饋，更主要的是起不到制動(dòng)的目的。有的場(chǎng)合，變頻器開停較頻繁，如果輸入的電源被接觸器斷開，那么變頻器內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇將停轉(zhuǎn)，溫度不能得到及時(shí)散發(fā)。所有，一般只裝一個(gè)空開即可。（這方面貴冶有過類似的問題）4、 變頻器的參數(shù)設(shè)定；變頻器參數(shù)設(shè)定是關(guān)系到變頻器能否用好的問題，通常來講：變頻器是為了滿足工藝要求而設(shè)置的。也就是說；要設(shè)置好參數(shù)首先要了解工藝要求，對(duì)于以節(jié)能為目的的簡單應(yīng)用（如風(fēng)機(jī)水泵類），只有少數(shù)幾個(gè)參數(shù)要設(shè)定外，一般來說只用出廠值也就可以了。但是要精確控制的場(chǎng)合就不那么容易了，最好由專業(yè)人員來調(diào)試，比如扎機(jī)、吊機(jī)、拉絲機(jī)等。下面就講一下參數(shù)設(shè)定的基

16、本原則和方法。a) 先易后難，一般來說可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)安裝情況先滿足基本運(yùn)行條件（這和現(xiàn)場(chǎng)接線有關(guān)）。比如：“本地”和“遠(yuǎn)程”控制；給定信號(hào)是電流還是電壓？正作用還是反作用？控制接線端子與對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置是否一致？一般來說，這幾個(gè)與“外界”有關(guān)的參數(shù)設(shè)置好了，就可以運(yùn)行了。完成了以上參數(shù)的設(shè)置后，就可以對(duì)變頻器按工藝要求進(jìn)行細(xì)調(diào)了，比如電機(jī)自適應(yīng)參數(shù)等（有的叫做學(xué)習(xí)功能），有些參數(shù)是要在工藝人員的配合下運(yùn)行了一段時(shí)間以后找到最佳值才修改的（PID等）。b) 保存變頻器參數(shù)，一般有兩種保存方法。一是保存在面板上，當(dāng)參數(shù)調(diào)亂以后下載下去就可以了，也可以對(duì)相同的變頻器相同的應(yīng)用場(chǎng)合下載到另一臺(tái)上。

17、另一種是記錄到說明書上或?qū)懺诳刂乒裆稀Ｈ绻缕渌巳フ{(diào)，也可以設(shè)一密碼加以保護(hù)。c) 防止事故發(fā)生的重要參數(shù)，反轉(zhuǎn)限制，電流限制，頻率限制，溫度限制等，要根據(jù)工藝要求加以屏蔽或限制。以確保安全。d) 參數(shù)設(shè)定的方法與種類，一般分為兩種，一種是菜單形式，一種是流水號(hào)單元形式。后一種日本和國產(chǎn)品牌多些，歐美品牌多是菜單形式。要方便快速還是菜單形式的好用，而且是以功能塊的形式出現(xiàn)。（現(xiàn)場(chǎng)調(diào)機(jī)試驗(yàn)）5、 變頻器的維護(hù)及故障處理； 變頻器的日常維護(hù)說明書上都有說明，變頻器上也有維護(hù)信息可以調(diào)出來查看。從多年的經(jīng)驗(yàn)來看還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面；a) 電路和風(fēng)道的清洗；最好每年進(jìn)行一次，變頻器是一種比較特殊的

18、電子產(chǎn)品，里面既有強(qiáng)電也有弱電，而且還是大功率重負(fù)荷下運(yùn)行，自身的溫度一定要強(qiáng)迫風(fēng)冷。同時(shí)風(fēng)道又很容易“吸塵” 。如果散熱不好很容易造成變頻器損壞。由于現(xiàn)代的變頻器都是用IGBT模塊，在清洗過程中很容易被靜電損壞，建議由專業(yè)人員進(jìn)行。b) 冷卻風(fēng)機(jī)、濾波電容要按說明書的要求更換。實(shí)踐證明；由此引發(fā)的事故也不少。而公司各單位很少有按時(shí)更換的。c) 變頻器輸出測(cè)量：變頻器輸出的電壓、電流因?yàn)槭敲}沖波形，用一般的電工儀表是測(cè)不準(zhǔn)的，由于輸出電壓中含有高次諧波測(cè)出來的值都是偏大。最好用專用儀表測(cè)量，比如，日本產(chǎn)的“整流電壓表”和美國“FIUKE”公司生產(chǎn)的低通電壓表。d) 變頻器故障的顯示與處理：若保

19、護(hù)功能動(dòng)作，變頻器立即停止輸出，并顯示故障代碼。故障代碼由于各廠家表述不一，故障內(nèi)容也不一樣。我們只要根據(jù)故障代碼來查清故障的所在。故障分以下幾種情況：一種是外部原因所致，比如電機(jī)堵轉(zhuǎn)、外部報(bào)警、供電電壓不正常、控制信號(hào)丟失等。只要排除即可。另一種是變頻器內(nèi)部原因所致：比如顯示熔斷器斷、接地、過流、過熱等，像這類故障一般問題比較嚴(yán)重，最好由專業(yè)人員來處理。e) 變頻器的復(fù)位：出現(xiàn)故障停機(jī)后，一般是要將變頻器復(fù)位后才能重新啟動(dòng)（確認(rèn)故障處理好以后才能重新啟動(dòng)）。復(fù)位有兩種辦法：一種是鍵盤復(fù)位（各廠家定義的鍵有所不同）、另一種是上電復(fù)位，即給變頻器斷電幾分鐘后再重新送電即可。三、 變頻器的選型與各

20、廠家的比較四、 變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望   交流傳動(dòng)與控制技術(shù)是目前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，這是和電力電子器件制造技術(shù)、變流技術(shù)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展密切相關(guān)。    通用變頻器作為早個(gè)商品開始在國內(nèi)上市，是近十年的事，銷售額逐年增加，于今全年有超過數(shù)十億元（RMB）的市場(chǎng)。其中各種進(jìn)口品牌居多，功率小至百瓦大至數(shù)千千瓦；功能簡易或復(fù)雜；精度低或高；響應(yīng)慢或快：有PG（測(cè)速機(jī)）或無PG;有噪音或無噪音等等。    對(duì)于許多用戶來說,這十幾年中經(jīng)歷了多次更新，目前所使用的變頻器大都屬于最為先

21、進(jìn)的機(jī)型，如果從應(yīng)用的角度來說，我們的水準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國家沒有什么兩樣。作為國內(nèi)制造商,通過這十年來對(duì)國外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收、引進(jìn)，正在積極地進(jìn)行國產(chǎn)變頻器的自主開發(fā)，逐步縮小和先進(jìn)國家的差距。    回顧近十年來國外通用變頻器技術(shù)的發(fā)展對(duì)于深入了解交流傳動(dòng)與控制技術(shù)的走向，以及如何站在高起點(diǎn)上結(jié)合我國國情開發(fā)我國自己的產(chǎn)品應(yīng)該說具有十分積極的意義.2.關(guān)于功率器件    變頻技術(shù)是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的。在低壓交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)控制中，應(yīng)用最多的功率器件有GTO、GTR、IGBT以及智能模塊IPM(Intelligent Pow

22、er Module），后面二種集GTR的低飽和電壓特性和MOSFET的高頻開關(guān)特性于一體是目前通用變頻器中最廣泛使用的主流功率器件。IGBT集射電壓Vce可3V,頻率可達(dá)到20KHZ,內(nèi)含的集射極間超高速二極管Trr可達(dá)150ns,1992年前后開始在通用變頻器中得到廣泛應(yīng)用。其發(fā)展的方向是損耗更低,開關(guān)速度更快、電壓更高,容量更大(3.3KV、 1200A), 目前，采用溝道型柵極技術(shù)、非穿通技術(shù)等方法大幅度降低了集電極一發(fā)射極之間的飽和電壓VCE（sat)的第四代IGBT也已問世。    第四代IGBT的應(yīng)用使變頻器的性能有了很大的提高。其一是ICBT開關(guān)器件

23、發(fā)熱減少，將曾占主回路發(fā)熱5070的器件發(fā)熱降低了30。其二是高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善；其三是開關(guān)頻率提高，使之超過人耳的感受范圍，即實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行的靜青化；其四是驅(qū)動(dòng)功率減少，體積趨于更小。    而IPM的投入應(yīng)用比IGBT約晚二年，由于IPM包含了1GBT芯片及外圍的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路.甚至還有的把光耦也集成于一體，因此是種更為好用的集成型功率器件，目前，在模塊額定由流10600A范圍內(nèi)，通用變頻器均有采用IPM的趨問，其優(yōu)點(diǎn)是：（l）開關(guān)速度快，驅(qū)動(dòng)電流小，控制驅(qū)動(dòng)更為簡單。 2)內(nèi)含電流傳感器，可以高效迅速地檢測(cè)出過電流和短路電流，能對(duì)

24、功率芯片給予足夠的保護(hù)，故障率大大降低。（3)由于在器件內(nèi)部電源電路和驅(qū)動(dòng)電路的配線設(shè)計(jì)上做到優(yōu)化，所以浪涌電壓，門極振蕩，噪聲引起的干擾等問題能有效得到控制。（4）保護(hù)功能較為豐富，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、溫度保護(hù)一應(yīng)俱全，隨著技術(shù)的進(jìn)步，保護(hù)功能將進(jìn)一步日臻完善。（5IPM的售價(jià)已逐漸接近IGBT而計(jì)人采用IPM后的開關(guān)電源容量、驅(qū)動(dòng)功率容量的減小和器件的節(jié)省以及綜合性能提高等因素后在許多場(chǎng)合其性價(jià)比已高過IGBT，有很好的經(jīng)濟(jì)性。    為此IPM除了在工業(yè)變頻器中被大量采用之后，經(jīng)濟(jì)型的IPM在近年內(nèi)也開始在一些民用品如家用空調(diào)變頻器，冰箱變頻器、洗衣機(jī)變頻

25、器中得到應(yīng)用。IPM也在向更高的水平發(fā)展，日本三菱電機(jī)最近開發(fā)的專用智能模塊ASIPM將不需要外接光耦，通過內(nèi)部自舉電路可單電源供電并采用了低電感的封裝技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化，專用化，高性能，低成本方面又推進(jìn)了一步。3.關(guān)于控制方式    早期通用變頻器如東芝TOSVERT130系列、FUJI FVRG5P5系列，SANKEN SVF系列等大多數(shù)為開環(huán)恒壓比（VF=常數(shù)）的控制方式其優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)性能不高，比較適合應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)這場(chǎng)合。具體來說，其控制曲線會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化；轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電視轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器

26、死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降穩(wěn)定性變差等。對(duì)變頻器UF控制系統(tǒng)的改造主要經(jīng)歷了三個(gè)階段；第一階段：1. 八十年代初日本學(xué)者提出了基本磁通軌跡的電壓空間矢量（或稱磁通軌跡法）。該方法以三相波形的整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成二相調(diào)制波形。這種方法被稱為電壓空間矢量控制。典型機(jī)種如1989年前后進(jìn)入中國市場(chǎng)的FUJI（富士）FRN5OOOG5/P5、SANKEN（三墾）MF系列等。引人頻率補(bǔ)償控制，以消除速度控制的穩(wěn)態(tài)誤差基于電機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型，用直流電流信號(hào)重建相電流，如西門子MicroMaster系列,由此估算出磁鏈幅值，并通過反饋控制來消除低速時(shí)定子電阻對(duì)性

27、能的影響。將輸出電壓、電流進(jìn)行閉環(huán)控制，以提高動(dòng)態(tài)負(fù)載下的電壓控制精度和穩(wěn)定度，同時(shí)也一定程度上求得電流波形的改善。這種控制方法的另一個(gè)好處是對(duì)再生引起的過電壓、過電流抑制較為明顯，從而可以實(shí)現(xiàn)快速的加減速。之后，1991年由富士電機(jī)推出大家熟知的FVR與 FRNG7P7系列的設(shè)計(jì)中，不同程度融入了3項(xiàng)技術(shù)，因此很具有代表性。三菱日立，東芝也都有類似的產(chǎn)品。然而，在上述四種方法中，由于未引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)性能沒有得到根本性的改善.第二階段：矢量控制。也稱磁場(chǎng)定向控制。它是七十年代初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)比較的方法分析闡述了這一原理，由此開創(chuàng)了交流

28、電動(dòng)機(jī)等效直流電動(dòng)機(jī)控制的先河。它使人們看到交流電動(dòng)機(jī)盡管控制復(fù)雜，但同樣可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、磁場(chǎng)獨(dú)立控制的內(nèi)在本質(zhì)。    矢量控制的基本點(diǎn)是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。但是，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，以及矢量變換的復(fù)雜性，使得實(shí)際控制效果往往難以達(dá)到理論分析的效果，這是矢量控制技術(shù)在實(shí)踐上的不足。此外它必須直接或間接地得到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實(shí)現(xiàn)定子電流解耦控制，在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配留轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，這顯然給許多應(yīng)用場(chǎng)合帶來不便。僅管如此，矢量控制技術(shù)仍然在努力融入通用

29、型變頻器中，1992年開始，德國西門子開發(fā)了6SE70通用型系列，通過FC、VC、SC板可以分別實(shí)現(xiàn)頻率控制、矢量控制、伺服控制。1994年將該系列擴(kuò)展至315KW以上。目前，6SE70系列除了200KW以下價(jià)格較高，在200KW以上有很高的性價(jià)比。第三階段：    1985年德國魯爾大學(xué)Depenbrock教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論（Direct Torque Control簡稱DTC）。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量來控制。    轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性在于：轉(zhuǎn)矩控制是

30、控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好；所引入的定子磁鍵觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息。因而能方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器化。這種控制方法被應(yīng)用于通用變頻器的設(shè)計(jì)之中，是很自然的事，這種控制被稱為無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。然而，這種控制依賴于精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型和對(duì)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別（Identification向你ID),通過ID運(yùn)行自動(dòng)確立電機(jī)實(shí)際的定子阻抗互感、飽和因素、電動(dòng)機(jī)慣量等重要參數(shù)，然后根據(jù)精確的電動(dòng)機(jī)模型估算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩、定子碰鏈和轉(zhuǎn)子速度，并由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的BandBand控制產(chǎn)生PWM信號(hào)對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。這種系統(tǒng)

31、可以實(shí)現(xiàn)很快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度和很高的速度、轉(zhuǎn)矩控制精度。     1995年ABB公司首先推出的ACS600直接轉(zhuǎn)矩控制系列，已達(dá)到<2ms的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度在帶PG時(shí)的靜態(tài)速度精度達(dá)土O.01%，在不帶PG的情況下即使受到輸入電壓的變化或負(fù)載突變的影響，向樣可以達(dá)到正負(fù)0.1的速度控制精度。其他公司也以直接轉(zhuǎn)矩控制為努力目標(biāo)，如安川VS676H5高性能無速度傳感器矢量控制系列，雖與直接轉(zhuǎn)矩控制還有差別，但它也已做到了100ms的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)和正負(fù)0.2%（無PG）,正負(fù)0.01（帶 PG）的速度控制精度，轉(zhuǎn)矩控制精度在正負(fù)3左右。其他公司如日本富士電機(jī)推出的FRN

32、5000G9P9以及最新的 FRN5000GllP11系列出采取了類似無速度傳感器控制的設(shè)計(jì)，性能有了進(jìn)一步提高，然而變頻器的價(jià)格并不比以前的機(jī)型昂貴多少。    控制技術(shù)的發(fā)展完全得益于微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自從1991年INTEL公司推出8X196MC系列以來，專門用于電動(dòng)機(jī)控制的芯片在品種、速度、功能、性價(jià)比等方面都有很大的發(fā)展。如日本三菱電機(jī)開發(fā)用于電動(dòng)機(jī)控制的M37705、M7906單片機(jī)和美國德州儀器的TMS320C240DSP等都是頗具代表性的產(chǎn)品。4.關(guān)于PWM技術(shù)    PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。19

33、64年A.Schonung和H.stemmler首先在<<BBC>>評(píng)論上提出把這項(xiàng)通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動(dòng)中，從此為交流傳動(dòng)的推廣應(yīng)用開辟了新的局面。    從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考止弦波比較，產(chǎn)生止弦脈寬調(diào)制SPWM信號(hào)以控制功率器件的開關(guān)開始，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的PWM信號(hào)輸出，可以說直到目前為止，PWM在各種應(yīng)用場(chǎng)合仍占主導(dǎo)地位,并一直是人們研究的熱點(diǎn)。    由于PWM可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)，由此在交流傳動(dòng)乃至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制

34、技術(shù)大致可以分為三類，正弦PWM（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類），優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（如 ABB ACS1000系列和美國ROBICON公司的完美無諧波系列等）；而優(yōu)化PWM所追求的則是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率（THD）最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。    在70年代開始至80年代初，由于當(dāng)時(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般最高不超過5KHZ，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振動(dòng)引起人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī)PwM方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變開關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪聲（在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的