变频调系统中的关键部件是变频器， 变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制， 整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU 以及一些相应的电路。本文主要介绍了变频器的工作原理及控制方式。

1、变频器的工作原理

交流电动机的同步转速表达式为n=60f(1-s)/p 其中；n：异步电动机的转速；f：异步电动机的频率；s：电动机转差率；p：电动机极对数；由转速表达式可知，电动机的转速n 随频率f 的变化而变化。由此可知，变频器是通过改变电动机电源频率来控制速度的。

2、变频器的控制方式

在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f 协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。

2．1 V/f 控制

电机定子的感应电势： E1=4.44kW1Φmf0W1在电动机额定运行情况下， 电机定子电阻和漏电抗的压降较小，U1 和E1 近似相等。

由电动势表达式可知，若f0 变化时，电机电压不随之变化，电机的Φm 将出现饱和或欠励磁。若磁通出现饱和，会造成电机中流过很大的励磁电流，增加电机的铜损耗和铁损耗。当电机出现欠励磁时，将会影响电机的输出转矩。因此，要维持磁通恒定，就要保持E/f 为恒定。此控制方法的优点：可进行电机的开环速度控制缺点：低速性能较差，一般在基频以下运行。

2．2 转差频率控制

转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f 控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。

2．3 矢量控制

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。

无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因此，实时性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响。

2．4 直接转矩控制

直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种“直接自控制”的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同，直接转矩控制不采用解耦的方式， 从而在算法上不存在旋转坐标变换，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。

3、结束语

随着电力电子技术的不断发展完善，交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，高效率、易维护等特点，加之它的价格不断下降，使其在机械设备的调速领域中应用日益广泛，成为一种优选的调速方案。但是，变频器的应用，具有不同于以往的电气传动系统的特点。本文针对广泛通用的变频器提出了其工作原理和控制方法。 

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