变频器调速系统关键技术分析

武浩波

摘 要：近年来，随着科技的不断发展，变频器在电网中的应有也越来越广泛，其在提高电网安全稳定运行以及供电可靠性方面发挥着非常大的作用。加强变频调速系统关键技术的研究是提高变频器性能的关键。基于此，文章主要针对变频调速系统的关键技术展开讨论，供相关工作人员参考。

关键词：变频调速系统；关键技术；应用

引言

变频器调速系统主要是通过改变电动机电源频率实现速度调节，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。目前变频器及其调速系统在生产制造业的电力电子技术上应用非常的广泛，并且发挥着巨大的作用。加强对变频器调速系统关键技术的研究并不断完善对于有效提升生产精度以及工作效率等都有非常重要的促进作用。

1通用变频器及其调速系统领域设计

通用变频器是由主电路和控制电路组成。控制电路主要由中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、A/D和D/A转换电路、I/O接口电路、通信接口电路、输出信号检测电路、数字操作盘电路及控制电源等组成。通用变频器调速系统相较于传统的变频调速器系统来说，其在工作精度、工作效率以及有效调速范围等方面优势非常明显。控制电路技术的不断发展带动了通用变频器技术的不断进步。新型电子器件以及高性能微处理器的出现，加上现代控制技术的不断发展和技术手段的不断更新，使通用型变频器技术发生了革命性的变化。其逐渐向着体积更小、性价比更高的方向发展。同时变频器技术的实用性也越来越强，给生产加工带来了更大的便利性。现阶段，随着科技的不断发展，变频器技术的发展更加趋于小型化、容量化、高性能化、智能化以及多功能化。

2变频器调速系统关键技术分析

2.1死区补偿技术

目前，应用较为广泛的变频器死区补偿解决方法主要是电压反馈型补偿方法。该方法的主要工作原理是首先将输出的电压与电压脉宽调制变频器实际输出电压进行比较，比较所得的差值就是补偿值，将该差值与指令输出的电压相加，两者相加之和就是最终所要得到的新电压指令。从输出电压的角度分析，该方法主要是利用了准闭环控制的思想方法。受死区时间影响所产生的电压输出偏差原则是上可以消除的，并且能够保证在不受电流变化的影响下得到有效补偿。但是，该方法的突出缺点是线路电压检测技术很复杂，并且对线路电压检测精度要求很高，要想得到良好的补偿效果，需要确保时间不滞后。

2.2滑差补偿技术

如果电压输出的频率高，那么异步电动机的滑差相应的就会比较小；相应的如果电压输出的频率比较大，那么异步电动机的滑差相对就会比较大。所以说，滑差频率的补偿，尤其是在低频率运行时至关重要。目前所应用的最为直接的滑差补偿技术就是通过转矩计算电流值进而减少或者是增加额定频率，利用这种方法就是为了达到补偿速降的目的。但是该方法对于补偿值的计算过分依赖于电机和电流值的计算参数，比如电感值和电阻等，这些参数尤其是电阻值会随着温度的变化而不断地增加范围，有的甚至达到100%以上，这种滑差补偿方式的缺点是稳定性差。现在比较有效的滑差补偿方式是基于转子磁场定向控制的思想的补偿方法。根据转矩电流和励磁电流不相同的作用，使用一种相似的补偿办法。

2.3能量回馈技术

有源逆变的方法可以将再生能量及时地回馈到电网中，不仅可以节能降耗，还可以解决泵升电压问题，可以扩展通用变频器的使用范围，现阶段应用最为广泛的能力回馈方法主要有两种，一种方法是利用变频器的两端，将能量相互连接进而实现单元回馈。当电机进行电动运行时其逆变器的开关管处于封锁状态。如果电动机再次进入到发电状态，其能量会由电机侧回馈到直流侧，致使直流母线电压升高。当直流的母线电压高于电网线的电压峰值时，整流桥会因为承受的反压而关断；如果直流的母线电压可以持续升高并且超过启动的逆变器工作电压VDLH时，逆变器就开始工作，可以将能量直流侧回馈到电网中。如果直流的母线电压持续下降至把逆变器关闭时，把逆变器关闭；另一种方法是在DSP下，利用新型的双PWN变频调速系统实现能量的回馈控制。当电机进行电动运行时，其能量将会由三相交流的电网经过逆变桥和整流桥同时向电动机进行供电。当整流桥的状态是整流状态时，PWN的逆变桥就处于逆变的状态；如果电动机的状态是发电状态时，这时交流的电动机再生的能量经过逆变器向中间的直流环节储能电容进行充电。如果电容器的两端电压升高，在整流桥PWN和IGBT的控制下，进入电网的电流与电压电网同频率相反的正弦波，使系统的功率约等于1，交流电源在输入电路的时候无功电流就可以起到补偿的作用。

2.4脉冲优化管理的技术

当通用变频器的信号脉冲以及功率脉冲两者发生相互作用时，其就会自动对驱动以及主电路中的脉冲序列和脉冲产生的瞬间现象进行分析，同时还会对变频系统的动态换流过程进行自动分析，针对脉宽最小的单位进行单管，按照最小脉宽等对交换电流的思想进行，在此基础上，自动确定脉冲管理方法。就目前而言，比较常用的脉冲管理方法主要有励磁技术、最小脉宽技术等等。此外，在实际的应用中，变频器的单独开关器件及工作时间相对比较短，这种情况使得器件需要承受直流母线电压。针对这种情况一般所采取的措施是对相关参数进行有效控制，从而解决脉冲和离散型同步之间产生的矛盾。

3通用变频器调速系统与通用变频器的应用

现阶段，在我国应用最为广泛的变频器一般是电压型一直一交变频器，这一类变频器相较于传统的变频器调速系统其最为明显的优势主要在于精度、效率以及调速范围等方面，正是由于其在这些方面的优势使其在实际的生产活动中应用非常的广泛。在要求电机四象限运行的系统中，通用变频器的调速系统并不适用。在四象限运行的系统中，会产生过多不可逆的电流升高泵升电压，进而导致开关器件乃至电机绝缘层的破坏，严重威胁系统的工作安全。因此，在快速运行和频繁运行的工作系统中，并不适合采用通用变频器调速系统，这在一定程度上限制了通用变频器的应用范围。

结束语

总而言之，通用变频器调速系统的关键技术有很多，其有很多的优势，但同时也有一定的不足之处。在今后的工作中还需要对其加强研究，加以改进。相关工作人员需要对技术的工作原理有一个全面的了解，考虑变频器的实际工作状况和环境，采用不同的变频调速技术进行变频器设计。当前人们对电网的安全稳定性能要求越来越高，对供电可靠性要求也越來越高。因此，需要加大对变频器调速技术的研究力度，努力研究一些新型的变频调速技术。

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