奇电电气——闫峰变频器发展方向及控制算法简介-天津

1、1变频器发展方向及控制算法简介上海奇电电气科技股份有限公司2016-7-25闫峰2报告内容报告内容变频器的发展历程变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势控制算法简介控制算法简介结语结语3变频器的发展历程变频器的发展历程时间时间国际国际国内国内20世纪20年代交流调速技术研究-20世纪60年代变频器问世院校研究20世纪80年代广泛应用进口20世纪90年代改进、发展进口品牌建厂（普传）21世纪初改进、发展国产品牌蓬勃发展现在改进、发展逐步壮大奇电：先进的技术平台、完整的技术团队奇电：先进的技术平台、完整的技术团队大家的支持大家的支持有志向着更高的目标发展有志向着更高的目标发展4功率器件的不断更新

2、换代功率器件的不断更新换代变频器的发展历程变频器的发展历程控制技术的不断成熟控制技术的不断成熟应用范围的不断扩大应用范围的不断扩大（1）80年代：巨型晶体管GTO、大功率晶体管GTR（2）IGBT（绝缘双极晶体管）（3）功率智能模块IPM（1）V/f控制（2）矢量控制（有速度传感器、无速度传感器）（3）直接转矩控制（有速度传感器、无速度传感器）（1）风机、水泵控制（2）纺织、电梯等专用行业5报告内容报告内容变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势变频器的发展历程变频器的发展历程控制算法简介控制算法简介结语结语6变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势n 清洁、环保n 智能化、集成化、网络化n

3、小型化n 专用化、模块化7清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势（1）网侧和负载侧的电流谐波（48%，80-130%）（2）功率因素（0.9，0.6-0.7）（3）对外的电磁干扰（4）噪声n国际、国内的标准国际、国内的标准n行业的要求行业的要求8清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船 系统设计供电系统 发电机组, 配电板 驱动系统推进变压器、推进变频器、推进电机 推进器 CPP, FPP, 舵桨, 吊舱 自动化 PMS ,PCS , RCS , IAS, DP9清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船10清

4、洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船11清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船12清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船13清洁、环保清洁、环保变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势示例：科考船14n智能化、集成化、网络化变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势（1）PLC功能集成（2）移动APP（3）水泵一体机（4）通信控制（profibus DP）15n小型化变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势（1）结构设计（2）功率模块的更新和发展16n专用化、模块化变频器未来的发展趋势变频器未来

5、的发展趋势（1）国内：专用化（2）国外：模块化纺织、电梯、门机、注塑机、恒压供水。17报告内容报告内容控制算法简介变频器的发展历程变频器的发展历程变频器未来的发展趋势变频器未来的发展趋势结语结语18控制算法简介控制算法简介n V/f恒压比控制n 矢量控制（有速度传感器、无速度传感器）n 直接转矩控制（有速度传感器、无速度传感器）n V/f控制：基于电机的稳态模型n 矢量控制、直接转矩控制：基于电机的动态模型19控制算法简介控制算法简介n 矢量控制、直接转矩控制：20控制算法简介控制算法简介n 矢量控制、直接转矩控制：21控制算法简介控制算法简介n 矢量控制：（1）采用转子磁链定向（2）更适用于

6、宽范围调速系统和伺服系统n 直接转矩控制：（1）采用定子磁链定向（2）更适用于需要快速转矩响应的大惯量运动控制系统（如电气机车）22控制算法简介控制算法简介1.转速精度提高技术转速精度提高技术存在问题：存在问题：随着负载的变化电机转速误差变化很大，转速误差最大能达到随着负载的变化电机转速误差变化很大，转速误差最大能达到303060rpm60rpm左右。左右。现有解决方法：现有解决方法：A. Munoz-GarciaA. Munoz-Garcia提出了一种滑差补偿方法，但其计算非常复杂且不易实提出了一种滑差补偿方法，但其计算非常复杂且不易实现。现。奇电电气方案：奇电电气方案：23控制算法简介控制

7、算法简介轻载稳定性提升技术轻载稳定性提升技术存在问题：存在问题：存在固有的不稳定性，在某些运行频段易出现电流的持续振荡，严重时甚存在固有的不稳定性，在某些运行频段易出现电流的持续振荡，严重时甚至会引起变频器过流保护或烧毁功率模块。在空、轻载运行情况下，这一至会引起变频器过流保护或烧毁功率模块。在空、轻载运行情况下，这一问题尤为突出。问题尤为突出。现有解决方法：现有解决方法：N. Mutoh：根据母线电流的波动调节电机频率来提高系统的稳定性。：根据母线电流的波动调节电机频率来提高系统的稳定性。王庆义：根据检测电机有功电流的波动来调节电机运行频率以抑制系王庆义：根据检测电机有功电流的波动来调节电机

8、运行频率以抑制系统振荡。统振荡。Zhiwen Ma：根据电机定子电流的波动调节定子电压来改善系统稳定：根据电机定子电流的波动调节定子电压来改善系统稳定性。性。Y. Q. Xiang：在系统中加入一个：在系统中加入一个PI调节器通过检测定子电流的波动对调节器通过检测定子电流的波动对定子电压和频率进行补偿来抑制系统振荡。定子电压和频率进行补偿来抑制系统振荡。24控制算法简介控制算法简介u异步电机标量控制系统稳定性研究异步电机标量控制系统稳定性研究轻载稳定性提升轻载稳定性提升技术原理框图技术原理框图在系统振荡时，在系统振荡时，控制电机无功电流使其保持恒定，从而使电机磁链保持恒定，则能抑制电机转矩的波

9、动控制电机无功电流使其保持恒定，从而使电机磁链保持恒定，则能抑制电机转矩的波动，从而使得系统的振荡得到抑制，从而使得系统的振荡得到抑制。在本系统中通过在本系统中通过两个不同截止频率的低通滤波器两个不同截止频率的低通滤波器来获取无功电流的振来获取无功电流的振荡分量。然后根据此振荡分量对输出电压进行调节来提高系统的轻载稳定性。荡分量。然后根据此振荡分量对输出电压进行调节来提高系统的轻载稳定性。25控制算法简介控制算法简介u异步电机标量控制系统稳定性研究异步电机标量控制系统稳定性研究研究表明，研究表明，V/F控制系统中的振荡特性与电机定子电阻、漏抗的大小有关，并与逆变回路控制系统中的振荡特性与电机定

10、子电阻、漏抗的大小有关，并与逆变回路的死区时间设置存在密切的关系。的死区时间设置存在密切的关系。空载情况下，通过空载情况下，通过定子电压定向定子电压定向，对电机电流进行同步坐标变换，分解出电机的有功电流，对电机电流进行同步坐标变换，分解出电机的有功电流和无功电流分量。从图中可看出，和无功电流分量。从图中可看出，系统稳定时，电机的无功和有功电流分量都很稳定系统稳定时，电机的无功和有功电流分量都很稳定。而。而当系统不稳定时，电机的无功电流出现明显的振荡成份当系统不稳定时，电机的无功电流出现明显的振荡成份。26控制算法简介控制算法简介u异步电机标量控制系统稳定性研究异步电机标量控制系统稳定性研究左图为采用抑制振荡方法前后电流波形，从图中可看出加入抑制振荡算法后系统振荡能马上得左图为采用抑制振荡方法前后电流波形，从图中可看出加入抑制振荡算法后系统振荡能马上得到抑制。到抑制。右图为空载情况下右图为空载情况下050Hz时的电流波形，从图中可看出在整个频率段电机运行平稳。时的电流波形，从图中可看出在整个频率段