缝纫机变频马达的控制原理

tyvek

一般的变频电动机低压通用变频输出电压为380-650V输出功率为0.75-400KW，工作频率为0-400HZ，其控制方式有以下几种
           正弦脉宽调制（SPWM）控制方式，正弦子脉宽调（SPWM）控制方式是为了得到理想的转矩一速度特性，是基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出点，通用型变频率器的基本上都采用这种控制方式，其特点是控制电路结构简单，成本较低机械特性硬度也比较好，能够满足一般传动的平滑调速求要，已在各个领域得到广泛应用，但是这种控制方式在低频时，由于输出电压低转矩受定电阻将的影响比较显着，使输出最大转矩减少，另外其机械特性终究没有直流电动机硬动态转矩能力和情态调速性能都还不尽人意，且系统性能不高，控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢，电动机转矩利用效不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下载，稳定性变差等，正弦脉宽调制（SPWM）控制方法可分为同步时，异步和分段同步式。
        1同步式调制方式，载波比等常数时成为同步调制方式，同步调制凡是在逆变去输出电压每个周期内，所采用的三角波电压数值是固定的而产生的（SPWM）脉冲数是一定的，其优点在逆变器输出频率变化的整个范围内，可保持输出波形的正，负半波完全对称，只有其次谐波存在，而且能严格保证逆变器输出三相波形之间具有120相位移的对称关系，缺点是逆变器输出频率较低时，每个周期内SPWM脉冲数过少，低频谐波分量较大，使负载电动机产生转矩脉冲和杂音。
        2异步调制方式，为消除上述同步调制的缺点，可以采用异步调制方式即在逆变器的整个变频范围内，载波比不是一个常数，一般在改变参考波频率时保持三角波的频率不变，因而提高了低速时的载波比，逆变器在电压每个周期内的PWM脉冲数可随输出频率的降低而增加，相应地可减少负载电动机方式在改善低频工作特性的同时，有失去了同步调制的优点，当载输出电压波及其相位都发生变化，难以保持三相输出的对称性，因而引起电动机工作不稳定
        3分段同步调制方式，实际应用中，多采用分段同步调制方式它集同步和异步调制方式只所长，克服了两者不服，在一定频率范围采用同步调制，以保持输出波形对称的优点，在低速频运行时，使载波比有级地增大，以采用异步调制方式，这就是分段调制方式，采用分段同步调制凡是需要增加调制脉冲切换电路，增加了控制电路的复杂性。
        2电压空间量SVPWMS控制方式，它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电动机气的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的，纪实踏使用后又有所改进即引入频率补偿，能消除速度控制的误差，通过反馈估算磁链负值消除低速时定子电阻的影响，将输入电压，电流关环，以题高动态和静态的稳定度，但控制电路环节较多，没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善，
        3 矢量控制（VC）方式，矢量是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，已达到点电动机在D Q O 坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，而达到控制电动机转矩目的通过控制个矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，有可以形成各种PWM波，达到各种不同控制目的，目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有两种
        1基于转差频率的矢量控制方式，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消除转矩电流过度程中的波动，因此，基于转差频率的矢量控制方式，比转矩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。
        2无速度传感器矢量控制方式，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，电流辨识转速满意达到控制励磁电流和转矩电流的母的，这种控制方式调速范围宽启动转矩大工作可靠，操作方便，但计算复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因为，实时习性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响
        4直接转矩控制（DTC）方式，直接转矩控制变频技术是一种异步电动机变频调速技术，自20世纪70年代以来，交流传动动技术从理论述解决了交流调速系统在情动态性能上与直流传动箱美问题矢量控制方式技术模式直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法实现了交流电动机的转矩的励磁控制，但在实际上，由于转子磁链难以准确观测，并且系统特性受电动机参数的影响较大，以及在控制过程中所用的矢量旋转变换的复杂性，使实际的控制效果难以达到理论分析结果，这是矢量控制在实践上的不足之处。
        直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析流电动机的数学模型，控制电动机磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子励磁的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换及时，系统直观简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高，即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。