交-直-交电压型变频器的内部结构

图16   基于转差频率的矢量控制方式

　　基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。

图17　　无速度传感器矢量控制

　　无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因此，实时性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响。

4.2  PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术。

　　通过控制逆变器中的IGBT导通或断开，使其输出端获得一系列宽度不等的矩形脉冲波形，而决定开关器件动作顺序和时间分配规律的控制方法继称脉宽调制方法。改变矩形脉冲的宽度可以控制逆变单元输出交流基波电压的幅值，通过改变调制周期可以控制其输出频率，从而在逆变单元上可以同时进行输出电压幅值与频率的控制，满足变频调速对电压与频率协调控制的要求。PWM技术简化了变频器的结构，提高了电网的功率因数，加快了系统的动态响应，使负载电机可在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉动小，大大扩展了拖动系统的调速范围，并提高了系统的性能。

图19  正弦电压的脉宽调制示意图

　　如上图所示的正弦半波波型分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于π/N，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，是矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应正弦部分面积相等，就得到上图中的脉冲序列。这就是PWM波形。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称为SPWM波形。

图20 三相PWM波形

　　SPWM的控制就是根据三角载波与正弦调制波的交点来确定逆变器功率开关器件的开关时刻，可以用模拟点在电路、数字电子电路或专用的大规模集成电路芯片等硬件实现，也可以用微型计算机通过软件生成SPWM波形。开始应用SPWM技术时，多采用振荡器、比较器等模拟电路，由于所用元件多，控制线路比较复杂，控制精度也难以保证。在微电子技术迅速发展的今天，以为己为基础的数字控制方案日益被人采纳，提出了多种SPWM波形的软件生成方法。

　　目前,微处理器生成SPWM 驱动信号,通常有查表和实时计算两种方法. 查表法要通过三角载波和正弦调制波相比较来确定开关时刻,它是根据不同的调制度和调制信号的角频率先离线计算出个开关器件的通断时刻,把计算结果存于EPROM 中,运行时查表读出所需要的数据进行实时控制;实时计算法不进行离线计算,而是运行时在线计算所需的数据。