一、變頻器中常用的控制方式

1、非智能控制方式

非智能控制方式主要有 V/f控制、差頻控制、矢量控制、直接轉矩控制等，在交流變頻器中得到廣泛應用。

(1)V/f控制

v/f是與電動機定子相加的電壓與供電頻率之比。

如下圖所示，如果V/F符合直線AB，則為直線；如果符合折線ABC，則為多點型；如果符合曲線AB，則為正方形。

v/f控制是為了獲得理想的扭矩-速度特性，它基于一種既保證電機磁通量不變，又能改變電源頻率進行調速的思想，一般的變頻器都采用這種控制方式。變頻器的 V/f控制結構非常簡單，但這種變頻器采用開環控制，不能達到高的控制性能，而且，在低頻時，必須通過扭矩補償來改變其低頻特性。

(2)轉差頻率控制

轉差頻率控制是直接轉矩控制的一種控制方法。在V/f控制的基礎上，通過知道異步電動機實際轉速對應的工頻，并根據期望的轉矩調整變頻器的輸出頻率，電動機就可以有相應的輸出轉矩。

在這種控制模式下，需要在控制系統中安裝速度傳感器，有時還會增加電流反饋來控制頻率和電流。因此，它是一種閉環控制模式，可以使變頻器對快速加減速和負載變化具有良好的穩定性和良好的響應特性。

(3)矢量控制

矢量控制通過矢量坐標電路控制電機定子電流的大小和相位，從而可以在D、Q和0坐標軸下分別控制電機的勵磁電流和轉矩電流，從而控制電機轉矩。同時通過控制各矢量的作用順序和作用時間以及零矢量的作用時間，可以形成各種各樣的PWM波，從而達到不同的控制目的。例如，形成開關次數最少的脈寬調制波，以減少開關損耗。目前，變頻器中實際使用的矢量控制方法有兩種，即基于轉差頻率控制的方法和基于無速度傳感器的方法。

利用轉差頻率進行矢量控制，其穩態特性與之相吻合，但需要對電機定子電流進行相位坐標變換，使其滿足一定的控制條件，以消除轉矩-電流過渡過程中的波動。所以，與傳統的轉差頻率控制方法相比，基于轉差頻率的矢量控制方法能顯著改善系統的輸出特性。但該控制方法屬于閉環控制，需要在電機上安裝速度傳感器，因此其應用范圍受到限制。

通過坐標變換分別控制勵磁電流和轉矩電流，然后通過對電機定子繞組上電壓、電流的辨識來實現對勵磁電流和轉矩電流的控制，從而實現無速度傳感器矢量控制。該控制方式調速范圍寬，起動力矩大，工作可靠，操作方便，但計算復雜，一般需要專門的計算機來完成，因此，實時性不好，控制精度受計算精度的影響。

(4)直接轉矩控制

采用空間矢量坐標系下交流電機的數學模型，對電機的磁鏈和轉矩進行控制，通過檢測電機的磁鏈和轉矩來實現對定子磁鏈的觀測，從而實現直接轉矩控制。

這樣可以減少復雜的變換計算，如矢量控制，使系統直觀、簡練，其計算速度和精度均優于矢量控制。即便是開環狀態，也可輸出100%額定轉矩，對多個拖動有負載平衡功能。

(5)最優控制

在實際中，最優控制的應用因需求的不同而異，單個參數的最優控制可根據最優控制的理論來實現。舉例來說，在高壓變頻器的控制應用中，就已經成功地運用了時間分段控制和相位移動控制兩種策略，在一定條件下實現了電壓最佳波形。

(6)其他非智能控制方式

在在實際應用中，變頻器的控制有一些非智能控制方法，如自適應控制、滑模變結構控制、差頻控制、循環控制、頻率控制等。

2、智能控制方式

智能控制方法主要包括神經網絡控制、模糊控制、專家系統、學習控制等。智能控制在變頻器控制中的應用有一些成功的例子。

(1)神經網絡控制

神經網絡控制方法用于變頻器控制時，一般用于控制復雜系統，此時對系統模型了解甚少，所以神經網絡不僅要完成系統辨識的功能，還要完成控制。

另外，神經網絡的控制方式可以同時控制多個變頻器，因此適合在多個變頻器水平連接時進行控制。但是，神經網絡的層數過多，算法過于復雜，具體的應用會帶來很多實際的困難。

(2)模糊控制

采用模糊控制算法控制變頻器的電壓和頻率，從而控制電機的加速時間，避免過快的加速對電機使用壽命的影響和過慢的加速對工作效率的影響。模糊控制的關鍵在于域、隸屬度和模糊層次的劃分，特別適用于多輸入單輸出控制系統。

(3)專家系統

專家系統是一種利用所謂“專家”經驗的控制模式。因此，在專家系統中應該建立一個專家數據庫來存儲一定的專家信息，并且應該有推理機制來根據已知的信息尋求理想的控制結果。專家庫和推理機制的設計尤為重要，這關系到專家系統控制的優劣。專家系統的應用可以控制變頻器的電壓和電流。

(4)學習控制

學習控制主要是用于重復性的輸入，而規則的PWM信號(例如中心調制PWM)恰好滿足這個條件，因此學習控制也可用于變頻器的控制中。

學習控制不需要知道太多的系統信息，但是需要1~2個學習周期，所以速度比較差。而且學習控制算法有時需要實現前導環節，這是用ADI公司無法實現的。同時，學習控制還涉及到一個穩定性問題，所以在應用中要特別注意。

二、未來變頻器控制的展望

隨著電力電子技術、微電子技術、計算機網絡等高新技術的發展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發展。

(1)數字控制變頻器的實現

目前，利用數字處理器可以實現變頻器的控制方式，實現較為復雜的運算，變頻器的數字化將是一個重要的發展方向，目前，變頻器的數字化主要采用MCS51、80C196MC等單片機，輔助以SLE4520、 EPLD LCD等 LCD顯示器實現更完美的控制性能。

(2)多種控制方式的結合

單一種控制方式各有其優缺點，不存在“萬能”的控制方式，在某些情況下，還需要將多種控制方式結合起來，如學**控制與神經網絡控制、自適應控制與模糊控制、直接轉矩控制與神經網絡控制、或稱為“混合控制”等，使之相互促進、相得益彰。

(3)遠程控制的實現

隨著計算機網絡的發展，依靠計算機網絡對變頻器進行遠程控制是一個發展方向。通過RS485接口、RTU模塊和一些網絡協議，可以對變頻器進行遠程控制，從而在一些不適合人工現場操作的場合下，也可以輕松實現控制目標。

(4)綠色變頻器

隨著可持續發展戰略的提出，人們越來越重視環境保護。變頻器產生的高次諧波會給電網帶來污染，降低變頻器工作時的噪聲，增強其可靠性和安全性。這些問題都試圖通過采用合適的控制方法來解決，并設計了一種綠色變頻器。

最后總結一下，變頻器的控制方式是一個值得研究的問題，希望有識之士能齊心協力，致力于此項工作，使我國的變頻器早日走向國際市場，成為世界一流產品。