浅析变频器的低频特性及改善方法

结合实际情况来设定转距提升值。

　　2、改善低频转距脉动

　　变频器构成的交流调速系统的低频转距脉动直接影响系统动态特性，不论是变频器的生产厂和系统集成的工程技术人员，都在尽力于改善低频区脉动这一技术问题。如采用磁通控制方式、正弦波PWM控制方式，它不是按照调制正弦波和载波的交点来控制GTR的导通和关断，而是始终使异步电动机的磁通接近正弦波，旋转磁场的轨迹是圆形来决定GTR的导通规律。在很低的频率下，保证异步电动机在低速时旋转均匀，从而扩大了变频调速范围，抑制异步电动机的振动和噪声。其圆形旋转磁场的实现，是通过检测磁通使控制环节随时判断实际磁通超过误差范围与否，来改变GTR的工作模式，从而保证旋转磁场的轨迹呈圆形，以减少转距脉动。

　　3、圆周PWM方法降低转距脉动

　　“圆周”的含义是指定子磁链ψ1空间矢量在高斯平面中沿着一个非常接近于圆周的多边形，其以降低电动机脉动转距为目的来确定电压脉冲的宽度和位置。三相逆变器为全波桥式结构，如其运行在这样一种方式下，当交流输出端（a、b、c）之一在任何时候接通直流母线（应同时接到另一个直流母线上），这一原理从图1（a）中可以明显表示清楚。显然交流输出端接到直流母线方式有六种，这就导致定子电压U1的空间矢量有六个位置，这六个位置如图1（b）所示，图1（b）中六种开/关状态对应着U1的六种位置，图中粗线位置表示开关1、3、6处于开的位置，投影所产生的瞬时相电压如下：

　　Va=Vb=1/3VdcVc=-2/3Vdc

　　其余类推，符号Va、Vb、Vc代表三相输出电压的瞬时相电压值，假如Ia+Ib+Ic=0由空间矢量在A、B、C轴上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六种开/关状态外，还有使开关1、3、5或2、4、6同时关断两种状态，在这种情况下，交流输出端a、b、c接到同一电位上，U1及Ua、Ub、Uc顺次变为零，将这种运行方式应用到一个三电平PWM逆变器上可获得与两电平PWM相比而言较低的谐波成分。

　　PWM形式是一种斩波准方波调制，负载上的相电压由矩形段和零电压段（U1=0时）组成，在每个电压脉冲时刻，矢量ψ1以恒定线速度移动，而在零电压段保持静止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1转动，ψ1和ψ2间的夹角δ就出现了，因此电压斩波是引起高频转距脉动的主要原因，频率与输出电压矩脉冲频率相同。这是由于PWM自身固有的，实际上高频转矩脉动是很难消除的，并叠加于低频转矩脉动之上。为消除系统的低频转矩脉动可从以下两种方式开展工作。

　　1.1在电压脉冲中间点的时刻，矢量ψ1、ψ2间的夹角δ在稳态运行时对于所有脉冲应保持恒定，消除由δ变化而产生的对低频转矩（频率为6F1）的影响，在空载情况下δ=0尽管ψ1的幅值变化，低频转矩脉动仍然将被完全消除。

　　1.2在恒定的负载时（δ-cost≠0）仅仅ψ1幅值的变化引起低频转矩脉动，而负载引起ψ2幅值的变化可以忽略，因此必须获得一个比较接近于圆周的ψ1矢量轨迹。圆周PWM是利用空载矢量ψ1的空间位置来确定电压脉冲的中间点，即晶闸管导通段及零电压段的合理组合，可以产生幅值变化可以忽略不计的ψ1，此原理如图1所示，ψ1停止时刻（即零电压段）用圆点标出，确定电压脉冲位置使它们对称，如图中各横坐标的中间点，脉冲宽度（即持续时间）与横坐标长度相对应，所要求的输出电压来确定。自然电压波形周期由ψ1矢量沿多边形转一周所需的时间确定。采用此方法在保持输出电压由零到最大值可变的同时，可有效的消除低频转矩脉动。