淺談改善變頻器性能的若干技術(shù)

    1 引言
    目前我國(guó)變頻器生產(chǎn)廠(chǎng)家所生產(chǎn)的變頻器大都是采用普通的v/f控制方式，只有為數(shù)不多的幾家對(duì)外宣稱(chēng)采用了基于無(wú)速度的矢量控制技術(shù)。在國(guó)外品牌中基本上已經(jīng)做到了開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、無(wú)速度控制三位一體的控制思想【1】【2】【3】，尤其值得關(guān)注的是abb公司的dtc控制方法在產(chǎn)品中已經(jīng)有成功的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界在變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究方面已經(jīng)做了很多相應(yīng)的工作，取得了一定的成果，但是相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)工程化的實(shí)踐和積累還有一定的差距。如何將理論化的知識(shí)轉(zhuǎn)化到我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)化產(chǎn)品實(shí)踐，提高我國(guó)變頻調(diào)速產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，是一個(gè)比較迫切的值得研究的問(wèn)題。本文試圖從控制策略和調(diào)制技術(shù)兩個(gè)方面對(duì)目前的v/f控制和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行比較說(shuō)明，供大家交流和探討。
通常v/f變頻器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由控制、調(diào)制、主回路三個(gè)部分組成，其中控制部分和脈寬調(diào)制部分全部由軟件算法實(shí)現(xiàn)。這種控制方式是針對(duì)交流電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型得出的，不依賴(lài)電機(jī)參數(shù)及其變化，因而控制簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。但是調(diào)速范圍比較窄，僅適用于風(fēng)機(jī)、水泵等對(duì)調(diào)速性能要求不高的負(fù)載。為了提高系統(tǒng)低速時(shí)候的帶載能力和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，滿(mǎn)足實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要，必須對(duì)現(xiàn)有的控制方法和脈寬調(diào)制策略進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和提高。下面針對(duì)其中幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)分別進(jìn)行討論。

    2 控制策略中的若干技術(shù)
    2.1 補(bǔ)償技術(shù)
    補(bǔ)償技術(shù)在開(kāi)環(huán)控制中是必不可少的。它包括力矩補(bǔ)償、滑差補(bǔ)償和死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償。在低頻時(shí)定子電阻的壓降相對(duì)于變頻器輸出電壓來(lái)說(shuō)已經(jīng)不能忽略，必須進(jìn)行補(bǔ)償，否則輸出電壓不夠，電機(jī)在低頻時(shí)不動(dòng)或者轉(zhuǎn)速明顯下降?；钛a(bǔ)償主要是針對(duì)電機(jī)在負(fù)載較大時(shí)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速會(huì)低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速而設(shè)計(jì)的【4】。這兩種補(bǔ)償方法在實(shí)現(xiàn)中可以采用簡(jiǎn)單的固定值進(jìn)行補(bǔ)償【5】，改進(jìn)的方法有利用三相電機(jī)電流進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，不過(guò)只是根據(jù)電流幅值的補(bǔ)償，實(shí)際上該方法是標(biāo)量補(bǔ)償【6】;更為精確的補(bǔ)償方法是將三相電機(jī)交流電流進(jìn)行矢量分解，同時(shí)將電機(jī)的損耗參與計(jì)算，這樣的補(bǔ)償效果更好【7】【8】。但是這種方法計(jì)算比較復(fù)雜，同時(shí)對(duì)電機(jī)的部分參數(shù)有一定的依賴(lài)性，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在一些困難。
    死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)在開(kāi)環(huán)控制中占有很重要的作用，它能有效的提高輸出電流波形的平滑度和減小諧波，同時(shí)能夠提高輸出電壓的有效值和減小電機(jī)電流的振蕩。特別是在要求靜音的環(huán)境下，人為的提高載波頻率，如果沒(méi)有死區(qū)補(bǔ)償，在低頻時(shí)電機(jī)即使空載也可能不能運(yùn)行。目前比較常用的死區(qū)補(bǔ)償技術(shù)有電流過(guò)零點(diǎn)直接補(bǔ)償法【5】，基于定子磁場(chǎng)定向的電流分解方法【8】【9】，死區(qū)電壓脈沖寬度補(bǔ)償方法【10】【11】，無(wú)電流傳感的死區(qū)時(shí)間預(yù)測(cè)補(bǔ)償方法【12】【13】等。電流過(guò)零點(diǎn)判斷的補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但是由于電流波形中噪聲成分大，同時(shí)負(fù)載的波動(dòng)和外界的任何干擾都會(huì)引起過(guò)零點(diǎn)的判斷失誤，過(guò)零點(diǎn)有一個(gè)死區(qū)平臺(tái)影響低頻補(bǔ)償效果，特別是載波頻率比較高時(shí)尤為顯著?；诙ㄗ哟艌?chǎng)定向的方法不直接判斷電流過(guò)零點(diǎn)，而是將定子電流在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中分解得到電流矢量角和死區(qū)電壓矢量之間的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，如果該方法和死區(qū)電壓脈沖寬度補(bǔ)償相結(jié)合，效果更為突出。相位角預(yù)測(cè)的死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償方法是一種省掉電流傳感器的固定補(bǔ)償方法，該方法首先對(duì)電流相位角進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)死區(qū)時(shí)間做出相應(yīng)的補(bǔ)償，預(yù)測(cè)的角度可以根據(jù)變頻器輸出容量的不同在軟件中設(shè)置，或者由外部修改設(shè)定。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以省掉電流傳感器，降低成本和系統(tǒng)體積，但是補(bǔ)償沒(méi)有根據(jù)外部負(fù)載變化而相應(yīng)調(diào)整，因而精度和動(dòng)態(tài)性能也會(huì)相應(yīng)的降低。
    2.2 電流振蕩抑制技術(shù)
    交流電機(jī)在pwm方式供電的條件下在電機(jī)輕載或者空載的時(shí)候由于某些原因電機(jī)會(huì)在一個(gè)比較寬的頻率段系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，這時(shí)電流幅值波動(dòng)很大，輸出頻率也會(huì)有一定改變，電流的振蕩有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)因?yàn)檫^(guò)電流而誤觸發(fā)報(bào)警，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定可靠的工作。引起振蕩的原因是多方面的，比較普遍的觀(guān)點(diǎn)是電機(jī)和變頻器在能量交換過(guò)程中引起的【14】【15】【16】，它的出現(xiàn)也和死區(qū)效應(yīng)有很大的關(guān)系【17】【18】。對(duì)死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償后可以有效的減少振蕩的幅度，但是還不能從根本上抑制振蕩。一種有效的方法是當(dāng)振蕩發(fā)生時(shí)，相應(yīng)改變實(shí)際輸出的頻率或者電壓，通過(guò)電流形成一個(gè)簡(jiǎn)單的負(fù)反饋系統(tǒng)，達(dá)到抑制振蕩的目的【19】。但是這種方法也有一定的局限性。由于不同電機(jī)的振蕩頻率范圍是不一樣的，從5hz～30hz左右變化，而采用電流的幅值控制，只是一個(gè)標(biāo)量，這就使得控制的效果不佳，系統(tǒng)的魯棒性降低。如果將定子電流進(jìn)行分解，直接控制影響能量交換的磁通勵(lì)磁電流分量，抑制效果就會(huì)有較大的提高。更為精確有效的方法是采用智能控制的方法【20】，但是算法復(fù)雜，在通用的v/f控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)比較困難。
    2.3 簡(jiǎn)單磁通矢量控制方法
    普通的v/f控制是建立在穩(wěn)態(tài)電機(jī)模型上的，忽略了定子電阻壓降，因而對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的狀態(tài)不能控制，由于是開(kāi)環(huán)控制，對(duì)負(fù)載的波動(dòng)或者電機(jī)參數(shù)變化不敏感，動(dòng)態(tài)性能不高。簡(jiǎn)單磁通矢量控制方法是在普通v/f控制的基礎(chǔ)上對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行了控制，具體表現(xiàn)在通過(guò)把變頻器輸出的電流進(jìn)行矢量分解計(jì)算得到力矩電流分量和勵(lì)磁電流分量，然后調(diào)節(jié)電壓使電機(jī)電流和負(fù)載力矩相匹配，從而改善低速力矩特性【21】【22】。該方法在6hz時(shí)可以提供200％的額定力矩【23】。矢量計(jì)算所用到的一些電機(jī)參數(shù)預(yù)先存放在控制器的ram中，針對(duì)某一型號(hào)電機(jī)這些參數(shù)基本上是常數(shù)。
    2.4 基于無(wú)速度傳感的矢量控制技術(shù)
    對(duì)于高性能的交流調(diào)速控制系統(tǒng)，速度閉環(huán)是必不可少的，轉(zhuǎn)速閉環(huán)需要實(shí)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，目前速度反饋量的檢測(cè)多是采用光電脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)速發(fā)電機(jī)。速度傳感器價(jià)格比較昂貴，明顯增加了系統(tǒng)的硬件成本;對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不強(qiáng)，不利于使用在高溫或者振動(dòng)的場(chǎng)合;信號(hào)傳輸距離受到限制不能在長(zhǎng)距離的線(xiàn)路中可靠的工作。因此研究無(wú)速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性、環(huán)境的適應(yīng)性、進(jìn)一步擴(kuò)大交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍具有重要意義，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
    無(wú)速度傳感器控制的最終目標(biāo)是同時(shí)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子磁鏈以及電機(jī)參數(shù)進(jìn)行精確的估計(jì)。對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈的估算方法有好多種【24】，基于理想模型的觀(guān)測(cè)和估計(jì)方法有:開(kāi)環(huán)磁鏈估算和帶補(bǔ)償?shù)拇沛湽浪?模型參考自適應(yīng)法(mras);閉環(huán)觀(guān)測(cè)器法?；诜抢硐胩匦缘姆椒ㄓ?利用齒諧波信號(hào)的轉(zhuǎn)速辨識(shí)方法;旋轉(zhuǎn)高頻注入轉(zhuǎn)子凸極檢測(cè)法;漏感脈動(dòng)檢測(cè)法;dq阻抗差異定向法;飽和凸極檢測(cè)方法。對(duì)電機(jī)參數(shù)的檢測(cè)有離線(xiàn)式檢測(cè)和在線(xiàn)式檢測(cè)兩種方法。
    無(wú)速度傳感矢量控制技術(shù)在實(shí)現(xiàn)中有幾個(gè)特別值得關(guān)注的方面，它們對(duì)系統(tǒng)控制性能和控制精度有著十分重要的影響【25】。這幾個(gè)方面是:
(1) 電流及電壓信號(hào)的檢測(cè)和信號(hào)處理技術(shù)
其中信號(hào)的處理技術(shù)主要是對(duì)檢測(cè)到的電流電壓信號(hào)如何進(jìn)行有效精確的濾波，既能重現(xiàn)有效信號(hào)同時(shí)不產(chǎn)生幅值衰減和相位滯后。比較實(shí)用的方法有簡(jiǎn)化的擴(kuò)展卡爾曼濾波器，形態(tài)濾波器等。
(2) 定子電阻的在線(xiàn)調(diào)整問(wèn)題
定子電阻阻值在電機(jī)運(yùn)行時(shí)隨著溫度升高有很大的變化，最大變化可以達(dá)到額定值的150％，如何在運(yùn)行中在線(xiàn)檢測(cè)定子電阻，同時(shí)調(diào)整相應(yīng)的控制量，對(duì)系統(tǒng)性能的影響是很重要的。
(3) 死區(qū)效應(yīng)的補(bǔ)償技術(shù)
(4) 建立精確的動(dòng)態(tài)電機(jī)模型問(wèn)題
在線(xiàn)或者離線(xiàn)測(cè)得的電機(jī)參數(shù)只是在某一時(shí)刻得到的，如果參數(shù)在運(yùn)行中發(fā)生變化，電機(jī)的模型也應(yīng)該相應(yīng)的改變，以達(dá)到最佳的控制效果。目前實(shí)用研究中使用的較多的是模型參考自適應(yīng)的方法。
(5) 逆變器模型的重構(gòu)問(wèn)題
這個(gè)技術(shù)主要是針對(duì)在極限情況下0hz運(yùn)行時(shí)提出的。這種情況下功率器件的飽和壓降和集電極電流的時(shí)間關(guān)系都要加以考慮。

    3 pwm調(diào)制策略的若干技術(shù)
    早期的pwm調(diào)制方法基本上是通過(guò)硬件電路模擬產(chǎn)生，主要以正弦波脈寬調(diào)制為主，后來(lái)發(fā)展到模擬和數(shù)字電路混和控制，當(dāng)前的調(diào)制技術(shù)基本上是通過(guò)軟件算法直接實(shí)現(xiàn)的。軟件實(shí)現(xiàn)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì):程序編寫(xiě)靈活，修改方便，在相同的硬件條件下可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制策略，同時(shí)維護(hù)方便，抗擾性強(qiáng)。從最初追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦;從效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最少，再到消除噪音等，pwm控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過(guò)程。pwm控制技術(shù)從控制思想上分，可分為四類(lèi)，即等寬pwm法、正弦波pwm法(spwm)、磁鏈追蹤型pwm法和電流跟蹤型pwm法。近幾年新近提出的不連續(xù)的svpwm方法和隨機(jī)pwm方法在這里作為重點(diǎn)加以介紹。
    3.1 spwm法
    spwm法從電動(dòng)機(jī)供電電源的角度出發(fā)，著眼于如何產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的三相對(duì)稱(chēng)正弦波電源。具體方法是以一個(gè)正弦波作為基準(zhǔn)波(稱(chēng)為調(diào)制波)，用一列等幅的三角波(稱(chēng)為載波)與基準(zhǔn)正弦波相交，由它們的交點(diǎn)確定逆變器的開(kāi)關(guān)模式。為了提高逆變器的輸出電壓幅值，針對(duì)spwm法，人們提出了準(zhǔn)優(yōu)化pwm法，即三次諧波疊加法。在正弦波中注入一定比例的三次諧波后，調(diào)制波的幅值大大降低，在調(diào)制波沒(méi)有過(guò)調(diào)制的情況下，可使基波幅值超過(guò)三角波幅值，實(shí)現(xiàn)調(diào)制系數(shù)大于1的調(diào)制。在這種調(diào)制方式下，最大調(diào)制比可提高到1.15左右，相應(yīng)直流母線(xiàn)電壓的利用率最大可提高15％。
    3.2 svpwm法
    磁鏈追蹤型pwm法又稱(chēng)為電壓空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)，與spwm法不同，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)的，著眼點(diǎn)在于如何使電動(dòng)機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。它以三相對(duì)稱(chēng)正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁鏈因?yàn)榛鶞?zhǔn)，用逆變器不同開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)追蹤基準(zhǔn)磁鏈圓，由追蹤的結(jié)果決定出逆變器的開(kāi)關(guān)模式，形成pwm波。逆變器的開(kāi)關(guān)模式有8個(gè)空間電壓矢量，其中v0、v7為零電壓矢量。svpwm不僅使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低，電流波形畸變減小，而且與spwm技術(shù)相比直流母線(xiàn)電壓利用率有很大提高，在這種調(diào)制模式下直流母線(xiàn)電壓的利用率最大可提高15％，并易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
    3.3 不連續(xù)的svpwm策略(dhpwm)
    不連續(xù)的svpwm方法是近幾年提出的一種新穎的電壓空間矢量脈寬調(diào)制策略，國(guó)外文獻(xiàn)稱(chēng)為不連續(xù)的svpwm策略(dhpwm)，國(guó)內(nèi)有些文章稱(chēng)為混和型調(diào)制策略(hpwm)或低開(kāi)關(guān)損耗模式調(diào)制。對(duì)于連續(xù)pwm調(diào)制方法，三相調(diào)制波都位于其對(duì)應(yīng)載波的峰值之間，因此，所有的連續(xù)pwm調(diào)制方法，其逆變器的開(kāi)關(guān)損耗都是相同的，且與負(fù)載電流的相角無(wú)關(guān)。降低開(kāi)關(guān)損耗最簡(jiǎn)單的方法就是使開(kāi)關(guān)器件不動(dòng)作，或者在一個(gè)周期中盡量少動(dòng)作。傳統(tǒng)的svpwm方法中零矢量(v0和v7)的位置在脈寬生成中是對(duì)稱(chēng)存在的，零矢量的導(dǎo)通時(shí)間相等，而且位置是固定的，不能改變【26】。如果保持有效導(dǎo)通矢量的時(shí)間不變，這樣合成的空間電壓矢量有效值不會(huì)受到影響，同時(shí)改變零矢量v0和v7在脈寬分配中的位置，使開(kāi)關(guān)動(dòng)作的次數(shù)減少，這就是不連續(xù)的svpwm方法【27】【28】。
    零矢量的分配和位置不同就會(huì)有不同的調(diào)制效果。如果在三個(gè)相鄰矢量所夾扇區(qū)固定選用一個(gè)適當(dāng)?shù)牧闶噶浚墒姑恳唤M在一個(gè)周期內(nèi)有120°的扇區(qū)內(nèi)不開(kāi)關(guān)。每相不開(kāi)關(guān)范圍是連續(xù)的120°的區(qū)域，因而導(dǎo)致上下橋臂的開(kāi)關(guān)損耗不一致，波形畸變比svpwm要大很多。如果在相鄰的60°區(qū)間選用不同的零矢量，這樣有三種零矢量的分配方案。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量使每相開(kāi)關(guān)器件在負(fù)載電流較小的區(qū)間內(nèi)開(kāi)關(guān)，安排大的負(fù)載電流在不開(kāi)關(guān)的扇區(qū)內(nèi),這樣不僅可以減少開(kāi)關(guān)次數(shù),同時(shí)還可以有效降低開(kāi)關(guān)器件的最大開(kāi)關(guān)電流，從而使開(kāi)關(guān)損耗最小【29】【30】。該方法可以將開(kāi)關(guān)次數(shù)減少到原來(lái)svpwm的1/3，極大的降低了開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)由于插入零矢量的位置改變了逆變器的續(xù)流過(guò)程，對(duì)抑制電流波形的振蕩和失真也有一定的效果。在工程中對(duì)該方法調(diào)制時(shí)的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難，一種行之有效的方法是在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)對(duì)有效導(dǎo)通主矢量的補(bǔ)償【11】。
    3.4 隨機(jī)脈寬調(diào)制技術(shù)(rpwm)
    在變頻器供電的交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,噪聲問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直受到人們的關(guān)注，在某些低噪聲的場(chǎng)所變頻器和電機(jī)所發(fā)出的噪聲令人難以忍受。變頻器噪聲主要由逆變器所采用的脈寬調(diào)制方法所致。在一般的pwm方法中，逆變器的功率開(kāi)關(guān)是以“確定的”方式通斷的,這種控制方式雖然可以很好地抑制電壓波形中的低次諧波,但卻將產(chǎn)生某些幅值很大的高次諧波,這些諧波主要集中在一倍和兩倍的載波頻率附近,它們將產(chǎn)生明顯的噪聲和振動(dòng)。近年來(lái)出現(xiàn)的隨機(jī)脈寬調(diào)制(rpwm) 為解決逆變器的噪聲問(wèn)題提供了一種全新的思路【31】。隨機(jī)pwm的基本思想是用一種隨機(jī)的開(kāi)關(guān)策略代替常規(guī)pwm中固定的開(kāi)關(guān)模式,以使逆變器輸出電壓的諧波頻譜均勻地分布在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi),達(dá)到抑制噪聲和機(jī)械振動(dòng)的目的。
    目前有三種可行的rpwm方案【32】:
    (1) 隨機(jī)化開(kāi)關(guān)頻率
    即在傳統(tǒng)的spwm中，使三角載波的斜率隨機(jī)變化，那么每周的開(kāi)關(guān)次數(shù)可隨機(jī)變化，從而達(dá)到開(kāi)關(guān)頻率隨機(jī)的目的。
    (2) 隨機(jī)化脈沖位置
    在這種方案中，隨機(jī)量是開(kāi)關(guān)信號(hào)脈沖在每個(gè)通斷周期內(nèi)的位置。最簡(jiǎn)單的是只有兩位隨機(jī)選擇，一種在開(kāi)始，一種在結(jié)束。
    (3) 隨機(jī)開(kāi)關(guān)
    隨機(jī)波與正弦參考信號(hào)相比，比較的結(jié)果形成了數(shù)字rpwm信號(hào)。
在現(xiàn)有的空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上可以采用隨機(jī)化脈沖位置的方法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)pwm【33【34】。
    在上面優(yōu)化的svpwm中分析了零矢量位置的不同，會(huì)降低系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗，如果采用隨機(jī)的方法將這些優(yōu)化的svpwm隨機(jī)調(diào)制，在每一個(gè)載波周期出現(xiàn)各種零矢量插入的位置不同，就會(huì)隨機(jī)改變脈沖位置，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)pwm調(diào)制的目的。目前比較簡(jiǎn)單和實(shí)用的方法只用2個(gè)零矢量固定的方式隨機(jī)切換，由一個(gè)隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的兩種狀態(tài)0和1，如果為0，將零矢量v0作用在開(kāi)關(guān)周期的兩頭;如果為1，將零矢量v7作用在開(kāi)關(guān)周期的中間。該方法實(shí)質(zhì)上是兩種低開(kāi)關(guān)損耗調(diào)制的隨機(jī)切換。
    隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生的狀態(tài)隨機(jī)性越好，切換的調(diào)制狀態(tài)越多，系統(tǒng)的諧波能量就能更好的連續(xù)的分布，隨機(jī)pwm的效果就會(huì)越好。但是同時(shí)算法實(shí)現(xiàn)的難度和對(duì)控制器的實(shí)時(shí)性要求也會(huì)提高。采用rpwm方法，可以有效的降低逆變器系統(tǒng)的噪聲，同時(shí)將某些集中的離散的高頻成分轉(zhuǎn)化為連續(xù)的平均分布的頻率成分，降低了向外傳播的電磁干擾。
    3.5 過(guò)調(diào)制技術(shù)
    過(guò)調(diào)制技術(shù)主要是在空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)。對(duì)高性能交流傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如何充分利用直流電壓,以獲得最大輸出電磁轉(zhuǎn)矩是一個(gè)很重要的因素。尤其是在弱磁階段時(shí)，為了獲得足夠的電壓，有必要控制逆變器工作在過(guò)調(diào)制范圍。傳統(tǒng)的spwm控制時(shí)逆變器輸出電壓只能達(dá)到方波工況的78.54%，而空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)能夠?qū)⑤敵鲭妷禾岣叩椒讲ür時(shí)的90.69%，為了獲得更大的輸出電壓，逆變器必須工作在過(guò)調(diào)制區(qū)，直至達(dá)到方波工況。
    目前學(xué)術(shù)界提出的空間電壓矢量過(guò)調(diào)制方法有許多種,其算法的復(fù)雜程度和效果都各不相同【35】【36】。但是輸出電壓矢量調(diào)制方法實(shí)質(zhì)上一般只有兩種過(guò)調(diào)制方法:雙模式控制，將過(guò)調(diào)制區(qū)間分為兩個(gè)部分分別調(diào)制;單模式控制，即是將過(guò)調(diào)制區(qū)間作為一個(gè)整體控制。實(shí)質(zhì)上單模式只是雙模式的一種工程簡(jiǎn)化，因而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是產(chǎn)生的基波電壓相比雙調(diào)制要低一些，諧波含量高【37】。如果控制器的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)空間足夠，可以采用雙模式控制，提高系統(tǒng)的輸出特性。角度和調(diào)制比的關(guān)系可以離線(xiàn)獲得存儲(chǔ)在ram中，或者在線(xiàn)采用擬合曲線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算得到【38】。

    4 結(jié)束語(yǔ)
    本文討論了控制策略和調(diào)制策略在改善變頻器性能方面的若干技術(shù)和方法。這些方法可以在一個(gè)通用的硬件平臺(tái)上全部由軟件實(shí)現(xiàn)，有利于模塊化和集成化。文中針對(duì)其中的一些技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了介紹和討論，提出了一些相應(yīng)的解決思路和方法，供大家探討。