变频器直接转矩控制-变频器PID控制的形式

1．直接转矩控制的基本思想
    直接转矩控制是继矢量控制之后发展起来的另一种高性能的异步电动机控制方式，该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。
    直接转矩控制的基本思想是：在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电动机定子磁链的瞬时旋转速度，改变它对转子的瞬时转差率，从而达到直接控制电动机输出的目的。
    直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，从而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
    2．直接转矩控制的特点及应用
    不同于矢量控制，直接转矩控制具有鲁棒性强、转矩动态响应性好、控制结构简单、计算简便等优点；它在很大程度上解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题，然而作为一种诞生不久的新理论、新技术，自然有其不完善、不成熟之处，一是在低速区，由于定子电阻的变化带来了一系列问题，主要是定子电流和磁链的畸变非常严重；二是低速时转矩脉动大，因而限制了调速范围。
    随着现代科学技术的不断发展，直接转矩控制技术必将有所突破，具有广阔的应用前景。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。

变频器PID控制的形式

与一般的以转速为控制对象的变频系统不同，涉及流体工艺的变频系统通常都是以流量、压力、温度、液位等工艺参数为控制量，实现恒量或变量控制，这就需要变频器工作于PID方式下，按照工艺参数的变化趋势来调节泵或风机的转速。在大多数的流体工艺或流体设备的电气系统设计中，PID控制算法是设计人员常常采用的恒压控制算法。常见的PID控制器控制形式主要有3种：硬件型，通用PID温控器；软件型，使用离散形式的PID控制算法在可编程序控制器上做PID控制器；使用变频器内置PID控制功能，相对前两者来说，这种叫内置型。这3种控制器形式各具特点，但采用什么形式的PID控制器对控制性能和生产成本具有一定的影响，这是值得设计人员考虑的。这里将探讨这3种控制器形式的应用、优劣以及调试过程中的要点。现在的PID温控器多为数字型控制器，具有位控方式、数字PID控制方式及模糊控制方式，有的还具有自整定功能，如富士PWX系列温控器、欧陆800系列温控器就属此类型。此类温控器的输入输出类型都可通过设置参数来改变，考虑到抗干扰性，一般将输入输出类型都设定为4～20mA电流类型。图所示为以PID温控器调节器构成的闭环压力调节系统，压力的给定值由PID温控器的面板设定，压力传感器将实际的压力变换为4～20mA的压力反馈信号，并送入PID温控器的输入端；PID温控器将输入的模拟电流信号经数字滤波、A/D转换后变为数字信号，一方面作为实际压力值显示在面板上，另一方面与给定值作差值运算；偏差值经数字PID运算器运算后输出一个数字结果，其结果又经D/A转换后，在PID温控器的输出端输出4～20mA的电流信号去调节变频器的频率，变频器再驱动水泵电机，使压力上升。当给定值大于实际压力值时，PID温控器输出最大值20mA，压力迅速上升，当给定值刚小于实际压力值时，PID温控器输出开始退出饱和状态，输出值减小，压力超调后也逐渐下降，最后压力稳定在设定值处，变频器频率也稳定在某个频率附近。

图 PID温控器控制系统框图这种PID控制形式的主要优点有操作简单、功能强大、动态调节性能好，适用于选用的变频器性能不是很高的应用场合，同时控制器还具有传感器断线和故障自动检测功能。缺点是PID调节过于频繁、稳态性能稍差、布线工作量多。调试注意要点：P参数值不宜太大，一般为0. 5～1；I参数和D参数的比值大约为4，I参数的值一般为6～16s；由于PID温控器的响应快，为了防止调整过程中压力波动过大，变频器的上升和下降时间应调大些，推荐I参数值为30～80s；设定PID温控器的显示标尺斜率，校正压力显示值；设定适当的数字滤波时间，抑制干扰信号的输入。 (责任编辑：admin)

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