電機控制熱點研究

1、電機控制熱點研究電機控制熱點研究隨著電力電子技術及大規(guī)模集成電路、微處理器控制技術的發(fā)展，功率半導體電力變換技術也得到迅速發(fā)展。20世紀60年代后半段開始，功率半導體器件從SCR（普通晶閘管）、GTO（門極可關斷晶閘管）、BJT（雙極型晶體管）、MOSFET（金屬氧化硅場效應管）、SIT（靜電感應晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）、MGT（MOS控制晶體管）、MCT（MOS控制晶閘管）發(fā)展到IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、HVIGBT

2、（耐高壓IGBT）。器件的每一次更新都為電力變換技術的發(fā)展注入新的活力。作為聯(lián)系弱電與強電的紐帶，電力變換技術提供了控制電功率流動與改變電能形態(tài)的有力手段，輸出適合其負載的最佳電壓和電流，以達到滿足工業(yè)技術要求和節(jié)約能源的目的。電氣傳動是電力變換技術最重要的應用領域之一。電氣傳動裝置的應用范圍小至機器人中精密的、高精度的位置控制，大至流量可調的大型水泵、風機的調速驅動，功率范圍從數瓦至數兆瓦。電力電子變流器作為輸入功率與電動機之間的接口

3、設備，控制電動機的轉速或轉子位置，以滿足被電動機驅動的機械設備的需要。隨著交流電動機調速理論的突破和調速裝置（主要是變頻器）性能的完善，電動機的調速從直流發(fā)電機電動機組調速、晶閘管可控整流器直流調壓調速逐步發(fā)展到交流電動機變頻調速，而且隨著控制技術和控制手段的不斷提高，變頻調速又由VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）控制的PWM（PulseWidthModulation）變頻調速發(fā)展到矢量控制（V

4、ectFieldientedControl）、直接轉矩控制（DirectTqueFluxControl——DTC）變頻調速，提高了變頻器的動、靜態(tài)特性，使得交流電動機變頻調速性能大大提高。在高性能的變頻調速控制系統(tǒng)里，轉速（位置）閉環(huán)控制環(huán)節(jié)是必不可少的，通常采用與電動機同軸安裝的機械式轉子速度（位置）傳感器，如光電編碼器，旋轉變壓器等，但這些機械式轉子速度（位置）傳感器有機械安裝、使用環(huán)境、電纜連接等諸多應用限制，其可靠性受到很大影響

5、。為了克服機械式轉子速度（位置）傳感器安裝帶來的種種缺陷、簡化硬件系統(tǒng)、減少設備故障率，在矢量控制、直接轉矩控制變頻調速的基礎上又發(fā)展了無速度（位置）傳感（“斬控式整流器”或“PWM整流器”）。網側變流器采用PWM控制的變頻器稱為“雙PWM控制變頻器”，這種再生能量回饋式高性能變頻器具有直流輸出電壓連續(xù)可調，輸入電流（網側電流）波形基本為正弦，功率因數保持為1并且能量可以雙向流動的特點，代表一個新的技術發(fā)展動向，但成本問題限制了它的發(fā)展

6、速度。通常的交交變頻器都有輸入諧波電流大、輸入功率因數低的缺點，只能用于低速（低頻）大容量調速傳動。為此，矩陣式交交變頻器應運而生。矩陣式交交變頻器功率密度大，而且沒有中間直流環(huán)節(jié)，省去了笨重而昂貴的儲能元件，它為實現(xiàn)輸入功率因數為1、輸入電流為正弦和四象限運行開辟了新的途徑。隨著電壓型PWM變頻器在高性能的交流傳動系統(tǒng)中應用日趨廣泛，PWM技術的研究越來越深入。PWM利用功率半導體器件的高頻開通和關斷，把直流電壓變成按一定寬度規(guī)律變化

7、的電壓脈沖序列，以實現(xiàn)變頻、變壓并有效地控制和消除諧波。PWM技術可分為三大類：正弦PWM、優(yōu)化PWM及隨機PWM。正弦PWM包括以電壓、電流和磁通的正弦為目標的各種PWM方案。正弦PWM一般隨著功率器件開關頻率的提高會得到很好的性能，因此在中小功率交流傳動系統(tǒng)中被廣泛采用。但對于大容量的電力變換裝置來說，太高的開關頻率會導致大的開關損耗，而且大功率器件如GTO的開關頻率目前還不能做得很高，在這種情況下，優(yōu)化PWM技術正好符合裝置的需要

8、。特定諧波消除法（edHarmonicEliminationPWM——SHEPWM）、效率最優(yōu)PWM和轉矩脈動最小PWM都屬于優(yōu)化PWM技術的范疇。普通PWM變頻器的輸出電流中往往含有較大的和功率器件開關頻率相關的諧波成分，諧波電流引起的脈動轉矩作用在電動機上，會使電動機定子產生振動而發(fā)出電磁噪聲，其強度和頻率范圍取決于脈動轉矩的大小和交變頻率。如果電磁噪聲處于人耳的敏感頻率范圍，將會使人的聽覺受到損害。一些幅度較大的中頻諧波電流還容易