探析变频器对变频电机的驱动控制

汪洋

摘  要：随着我国社会生活与工业生产的快速发展，越来越多的控制设备应用已经成为社会发展的必然趋势，比如电气设备中的风扇传动控制系统、马达驱动系统等内容，都需要通过变频器进行转速变化的闭环控制。因此本文就以变频电机的驱动控制经营分析，通过对变频电机控制系统的内容与要求的阐述，从而针对变频电机控制的问题提出有针对性解决措施。

关键词：变频器;闭环控制;转速

1变频电机调速系统

变频电器的变频电机调速系统主要通过电路输出的脉冲方波进行控制，电路输出的主要波形为高次谐波，同时电路中的电压也会随波形发生一定的频率变化。二者有效结合才能实现对电机设备驱动的准确控制。很多电器在进行驱动控制时所使用的供电电源都会达不到要求，目前去进行变频电器电机驱动控制的电流主要有以下四种类型。

（1）整流电路：整流电路通过不可控桥式电流操作系统结构，将三相交流电转化为直流电应用在电器设备的控制中。优点是能够提供持续稳定的直流电流输出，但实际设备的质量并不是很高。

（2）滤波电路：整流电路中转化的三相电流中含有大量的高次谐波，滤波电路就是针对整流电路处理后的三相电流进行进一步控制。同时，滤波电路也能够进一步找出整流电路与其他电路之间的耦合问题，避免电路运行过程中的自身干扰问题，一般初次接入电源的电路的电容器电压为0。如果直接将充电后的电容器应用到整流桥中，则会有于过大电流造成整流桥中发光发光二极管的损坏，而滤波电路真是通过增加电阻来避免这一问题，等电流稳定后才可以进行电机驱动控制的操作。

（3）制动电路：由于电器设备停止时或者功率下降时，电机在减速过程中转子速度会过高甚至超过电机本身速度，导致获奖的动能直接通过电容器两端增加到直流母线上，滤波电路也不能全面消除这一问题，对变频电器设备运行质量与设备本身都会造成巨大损害，而制动电路的作用就是要消除电机减速时出现的电路反馈能量，保证变频电器电机减速运行时的稳定控制。

图1 开环电流控制       图2 电压磁通矢量控制

（4）逆变电路：逆变电路还是将原有整流电路的三相桥式整流电路转化的直流电进行逆变处理，逆变电路的构成是增加了逆变管控制设备。在实际的变频电机控制中主要有两种控制方式，，分别是电路的闭环反馈控制和开环反馈控制，开关反馈控制是在变频器的实际应用中设定一个频率控制信号，通过频率信号的变化实现制变频器的循环控制的工作。但是通过功率控制转速进行电机驱动控制时，控制转速与实际给定转速会出现一定的差别，而且这种差别是无法规避的。所以在精度较高的工业变频电器中并不适合应用开环反馈。闭关反馈是在上述开环反馈上的一种调整优化，调整的内容就是增加了反馈缓解技术，其作用就是对变频电器运行时的转速变动误差进行调节。而且闭关反馈控制都安装下很好的转速传感器，可以根据实际的转速情况进行与预期参考值进行比对，根据结果对转速差额进行调整保证电机设备的高精度控制。

2电机变频器控制技术

2.1 电压矢量控制技术  电机矢量控制主要应用于异步电机单相坐标系的控制，处理方式也就是直角坐标体系的变换，将电路中的交流电进行直流电机的控制方法进行模仿，从而达到直流电机的控制量，但是电机参数会受到系统本身性能的影响，如果电机矢量转化性能达不到要求也会影响整体的控制效果。

2.2直接转矩控制  直接转矩红纸技术的应用对于上面提到的矢量控制有重要的平衡作用，而且直接转矩控制技术应用的动态性更强，结构设计也更为简单，随着当前技术研究的不断完善。直接转矩在实际应用的效果也在不断提升，尤其是大功率的变频电器控制对于牵引交流传统应用，变换方式更为简单、应用面积更广、无需对外交流就能够对电机车牵引交流传。

3、电机变频驱动技术的问题及处理方案

电器变频器对变频电机驱动控制应用，主要是普通异步电机对其他变频电机的替代，但是实际设计过程中大部分的异步电机是通过恒定频率来获取电能，这种情况就会出现变频编辑组设计变频驱动电路出现不适配的情况，而且不适配情况还会导致系统中在实际运行过程中出现脉动转矩。增加变频电机本身的消耗与磨损问题，并伴随有大量的噪声污染。出现以上变频电机问题的主要有以下几点原因：一是变频器本身的结构技术是脉宽调制技术，这种技术在电机实际电压的输出过程中会产生大量的高次谐波电流，这些电流会对电机的正常运行造成一定干扰，增加故障率与驱动控制不良的现象。二是传统的异步电机在超速条件下性能较弱，驱动控制时对变频器调速范围产生影响。三是传统异步电机中的风扇与排风安装在同一转动轴上，如果电机转速变化会影响到散热效果，同时温度升高又会使电机运转的额定电能输出出现波動，造成变频电机设备驱动控制问题的恶性循环。四是变频器电压输出过程中高次谐波会增加对于电机本身的损耗，电机老化也是影响驱动控制的重要因素，针对以上各类电机变频驱动问题的一一列举，可以看出影响变频器控制作为的原因与问题都是多种多样，实际过程中还是需要以防范维护为主，并结合具体问题进行分析，可以从以下两个方面进行普遍问题的解决。首先对于一些老式电机更换驱动电源，通过优化电路输出改善逆变器中的电流与电压波形，主要是为了降低电流中的楷波含量，加强楷波含量控制提升电机滤波器的补偿能力。其次，从逆变器电机入手进行完善，能够对传统的异步电机的滤波补偿与电压稳定进行有效的等额分配，是一种最优的变频器控制方式，但是目前我国对于逆变器的技术研究还不够完善，仅仅能够对异步电机驱动控制进行一定额度内的补充，是否能够全面解决变频驱动问题还需要进一步研究。

结束语

综上可知，变频器电机驱动控制技术在在未来有着巨大的市场前景，通过电压稳定性与滤波调节可以起到一定作用，但是最终的技术应用方向还是逆变器的开发。相关研究部门还需要不断完善改进才行。