变频器的矩阵式交—交控制方式
矩阵式交-交变频器励磁的交流励磁发电机系统
矩阵式交矩阵式交-交变频器的结构
一个由n相电源向m相负载供电的变频变压一次变流 装置可由m×n个双向功率器件组成，这些双向功率器件排 列成m×n矩阵形式，所以该变流装置称为矩阵式变频器。
矩阵式交矩阵式交-交变频器与其它变频器作励磁电 源的比较
(1)矩阵式交-交变频器励磁与不控整流交(1)矩阵式交-交变频器励磁与不控整流交-直-交变频器相比， 矩阵式交 交变频器相比， 主要优点在于能方便地将转子回路的能量回馈电网， 主要优点在于能方便地将转子回路的能量回馈电网，输入功率 因数高，对电网的谐波污染小。 因数高，对电网的谐波污染小。
较强的进相运行能力 由于增加了励磁控制的自由度，使励磁磁场相 对转子的位置成为可控，使交流励磁发电机具有比 传统同步发电机更大的进相运行范围，可有效补偿 输电电网的无功功率。在夜间，输电线路上出现过 剩无功功率而引起持续工频过电压时，可通过交流 励磁调节使发电机吸收无功功率；在供电高峰期间， 线路上出现了无功缺乏，而使电网电压降低时，可 由交流励磁调节使发电机发出无功功率，因此它能 解决电站因无功过剩而出现的持续工频过电压，并 不需要附加其它设备，且能使电站在优化的电压下 运行，提高了设备运行的可靠性，减少了能量损失， 从而有利于电力系统的安全运行。
发电机单机容量日益增大，系统容量愈来愈大，输 电电压等级越来越高，且输电线路长度不断增加； 电网日负荷曲线的不均匀性不断加剧； 在我国以原子核裂变所产生的能量建立的核电站数 量逐渐增多 充分利用水力、风力等可再生性资源，大力发展水 力、风力发电。
交流励磁发电机的原理
交流励磁发电机的基本结构与绕线式异步电机相 同，它是一种隐极电机，其定子侧接电网，转子 上采用三相对称分布的励磁绕组，由变频器提供 对称交流电励磁，且励磁电压的幅值大小、频率、 相位、相序都可以根据要求加以控制
变频器控制方式有哪些_变频器有几种控制方式_变频器的控制方式详解
变频器控制方式有哪些_变频器有几种控制方式_变频器的控制方式详解变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向，而作为变频调速系统的核心变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素，除了变频器本身制造工艺的先天条件外，对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。
本文从工业实际出发，综述了近年来各种变频器控制方式的特点，并展望了今后的发展方向。
变频器简介1）变频器的基本结构变频器是把工频电源（50Hz或60Hz）变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
2）变频器的分类变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM 控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
变频器控制方式选择依据对于控制方式，要根据生产机械的具体要求来进行选择。
1、二次方律负载对于离心式风机、水泵和空气压缩机一类的二次方律负载，一般采用V/F控制方式为宜。
因为V/F控制方式有低励磁U/f线，在低频运行时可以更好地节能。
矢量控制方式实质上是使电动机始终保持额定磁通的控制方式，不可能实现低励磁。
2.恒转矩负载（1）对于负载率经常变动、调速范围又不很大的负载，一般以选择无反馈矢量控制为好，因为V/F控制方式的转矩提升量不易预置得恰到好处，但采用无馈矢量控制方式时，须注。
变频器的控制方式有哪些
变频器的控制方式有哪些变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
那么，常见的变频器有哪些种类，它们的控制方法又是什么？变频器的种类从控制方式来讲，现在市场上常见的有V/F控制变频器、矢量控制变频器两种。
从电压角度来讲，有低压变频器、高压变频器两种。
从电源角度来讲，有单相变频器、三相变频器的区分。
从适用场合来分，有通用变频器、风机水泵专用型变频器、注塑机专用型变频器、拉丝机专用变频器、电梯专用变频器、球磨机专用变频器等等。
变频器常用的控制方式1、非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f 协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
（1）V/f正弦脉宽调制（SPWM）控制方式V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。
V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
（2）转差频率控制转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。
这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳。
变频器的工作原理
变频器的工作原理1、变频器的定义和作用变频器是将工频电源转换成任意频率、任意电压交流电源的1种电气设备，变频器的使用主要是调整电动机的功率、实现电动机的变速运行。
变频器的组成主要包括控制电路和主电路2个部分，其中主电路还包括整流器和逆变器等部件，以下介绍变频器的作用。
（1）变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。
变频器在工频下运行，具有节电功能。
但是前提条件如下：①大功率并且为风机/泵类负载。
①装置本身具有节电功能（软件支持）。
①长期连续运行。
（2）功率因数补偿节能无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，且浪费严重。
使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。
（3）软起动节能电机硬起动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高。
起动时产生的大电流和振动时对挡板和阀门的损害极大。
而使用变频节能装置后，利用变频器的软起动功能将使起动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。
2、变频器的工作原理及分类主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为2类：电压型，是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型，是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。
变频器由3部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
变频器的分类方法很多，下面简单介绍几种主要的分类方法。
（1）按变换环节分类①交-交变频器交-交变频器的主要优点是没有中间环节，变换效率高，但其连续可调的频率范围较窄，输出频率一般只有额定频率的1/2以下，电网功率因素较低，主要应用于低速大功率的拖动系统。
电力电子技术-矩阵式变频器
√－23 U c)
构造输出电压时可利用的输入电压部分 c) 三相输入构造输出线电压
交流－交流变换器(4)
以相电压输出方式为例分析矩阵式交交变频电路的控制
利用对开关S11、 S12和S13的控制构造输出电压uu。
为防止输入电源短路，任何时刻只能有一个开关接通。 负载一般是阻感负载，负载电流具有电流源性质，为使负载不开 路，任一时刻必须有一个开关接通。
交流－交流变换器(4)
因为三组的输出联接在一起，其电源进线必须隔离，因此分别用三个 变压器供电。
由于输出端中点不和负载中点相联接，所以在构成三相变频电路的六 组桥式电路中，至少要有不同输出相的两组桥中的四个晶闸管同时导通 才能构成回路，形成电流。
交流－交流变换器(4)
和整流电路一样，同一组桥内的两个晶闸管靠双触发脉冲保证同时 导通。
既可用于异步电动机，也可用于同步电动机传动。
交流－交流变换器(4)
6.4 矩阵式变频器
简介：
是近年出现的一种新颖的变频 电路。
是直接变频电路 ，采用的开关 器件是全控型。
控制方式是斩波控制。
拓扑结构：
三相输入电压为ua、 ub和uc 三相输出电压为uu、 uv和uw
9个开关器件组成3×3矩阵，因此该 电路被称为矩阵式变频电路(Matrix Converter — MC)或矩阵变换器。
公共交流母线进线三相 交交变频电路（简图）
交流－交流变换器(4)
(2) 输出星形联结方式
– 三组的输出端是星形联结，电动机的三个绕组也是星形联结 – 电动机中点不和变频器中点接在一起，电动机只引出三根线即可
输出星形联结方式三相交交变频电路
a）简图
b）详图
三组的输出端是星形联结，电动机的三个绕组也是星形联结。 电动机中点不和变频器中点接在一起，电动机只引出三根线即可。
矩阵式变频器原理及电气应用前景
矩阵式变频器原理及其电气应用前景【摘要】矩阵式变频器是一种新型的交- 交直接电力变换器，本文首先介绍矩阵式变频器的电路结构，然后简述两种主要的控制方法，最后通过其优点描述矩阵式变频器在电气工程领域的应用前景。
0 引言：矩阵变频器（Matrix Converter ）作为一种新型的交- 交直接电力变换器，在M.Venturini 及Huber.L 各自提出两种有效的开关控制策略后，其特点已为人们所关注。
和传统的交-直- 交以及相控式交-交变频器相比，它具有如下优点：（1）无中间直流环节，能量直接传递，传输效率高；（2）可获得正弦波的输入电流和输出电压，无低次谐波，高次谐波较少；（3）输入功率因数可任意调节，且与负载功率因数无关；（4）能量可双向传递，适合四象限运行的交流传动系统；（5）控制自由度大，与相控式交- 交变频相比，输出频率不受输入电源频率的限制。
1 矩阵式变频器拓扑结构：图1 所示为三相- 三相矩阵式变频器的电路结构。
该电路拓扑中含有9个双向开关（图2）S11〜S13, S21〜S23, S31〜S33;通过对这9个双向开关的逻辑控制，可实现对电源的电压和频率的变换，从而向负载提供幅值和频率可调的电压和电流。
即：对一组频率为的三相输入电压，通过一定的规则控制变频器中的功率开关，可以合成所需频率为的三相输出电压，，式中不同的变换矩阵的确定方法就是各种矩阵式变频器的控制策略。
2 矩阵式变频器的控制原理：2.1 基于开关函数的Venturini 法：对于图1所示的三相-三相矩阵式变频器，将S11〜S13, S21〜S23,S31〜S33这9个双向开关的逻辑控制看作一个3X3的矩阵函数，则输出相电压与输入相电压之间的关系可用式1 表示。
根据矩阵理论，满足式1，式2 的矩阵和有无穷个。
基于开关函数的Venturini 法就是指在给定输入电压函数、期望输出电压函数以及各种约束条件下，得出最优化的矩阵和，使矩阵变频器中相关的一组功率开关各自的占空比由一个连续函数或分段连续函数来表示，利用精确的数学表达式来确定开关的具体动作。
矩阵式变频电路
ji ——输入电流滞后于电压的相位角
■
第3章第9页
3.1 矩阵式变频电路
合 肥
当期望的输入功率因数为1时，ji =0。把式(4-31)~式(4-34) 代入式(4-27)和式(4-29)，可得
工
业 大 学 能
s
U om coswot
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(4-34)
制
式中 Uom、Iim——输出电压和输入电流的幅值；
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(显示放大图）a)Biblioteka b)c)制
■
第3章第5页
3.1 矩阵式变频电路
合 ➢ 以相电压输出方式为例分析矩阵式交交变频电路的控
肥
制
工
利用对开关S11、 S12和S13的控制构造输出电压uu
业
– 为防止输入电源短路，任何时刻只能有一个开关接
大
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学 能 源
– 负载一般是阻感负载，负载电流具有电流源性质， 为使负载不开路，任一时刻必须有一个开关接通
三相输出电压为uu、 uv和uw
简单介绍几种不同的变频器控制方式--广东
简单介绍几种不同的变频器控制方式--广东前言在实际生活中，变频器(什么是变频器)有着广泛的应用，那么如何评判变频器的性能水平呢?这就不得不说到变频器的控制方式了。
因为如果变频器（变频器的工作原理）的主电路一样，逆变器件也相同，单片机位数也一样，只是控制方式不一样，其控制效果是不一样的。
所以变频器的控制方式代表着变频器的性能和水平，在工程应用中根据不同的负载及不同控制要求，合理选择变频器（变频器种类有哪些）以达到资源的最佳配置，具有重要的意义。
小编通过搜集整理资料，对几种不同的变频器控制方式作了详细的归纳总结。
几种不同的变频器控制方式变频器对电动机进行控制是根据电动机的特性参数及电动机运转要求，进行对电动机提供电压、电流、频率进行控制达到负载的要求。
目前变频器对电动机的控制方式大体可分为U/f恒定控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制，电压空间矢量(SVPWM)控制，矩阵式交—交控制方式，非线性控制等。
直接转矩控制(DTC)方式直接转矩控制在很大程度上解决了矢量控制的不足，它不是通过控制电流，磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。
转矩控制的优越性在于，转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息，因而能方便的实现无速度传感器，这种控制被称为无速度传感器直接转矩控制。
U/f恒定控制U/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压，使电动机磁通保持一定，在较宽的调速范围内，电动机的效率，功率因数不下降。
因为是控制电压(Voltage)与频率(Frequency)之比，称为U/f控制。
恒定U/f控制存在的主要问题是低速性能较差，转速极低时，电磁转矩无法克服较大的静摩擦力，不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化; 其次是无法准确的控制电动机的实际转速。
由于恒U/f变频器是转速开环控制，由异步电动机的机械特性图可知，设定值为定子频率也就是理想空载转速，而电动机的实际转速由转差率所决定，所以U/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制，故无法准确控制电动机的实际转速。
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VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。
其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。
为此，矩阵式交—交变频应运而生。
由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。
它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。
该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是：
——控制定子磁链引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；
——自动识别（ID）依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；
——算出实际值对应定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；
——实现Band—Band控制按磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制。
矩阵式交—交变频具有快速的转矩响应（《2ms），很高的速度精度（±2％，无PG反馈），高转矩精度（《＋3％）；同时还具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时），可输出150％～200％转矩。
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