一、变频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、差频控制、矢量控制、直接转矩控制等，在交流变频器中得到广泛应用。

(1)V/f控制

v/f是与电动机定子相加的电压与供电频率之比。

如下图所示，如果V/F符合直线AB，则为直线；如果符合折线ABC，则为多点型；如果符合曲线AB，则为正方形。

v/f控制是为了获得理想的扭矩-速度特性，它基于一种既保证电机磁通量不变，又能改变电源频率进行调速的思想，一般的变频器都采用这种控制方式。变频器的 V/f控制结构非常简单，但这种变频器采用开环控制，不能达到高的控制性能，而且，在低频时，必须通过扭矩补偿来改变其低频特性。

(2)转差频率控制

转差频率控制是直接转矩控制的一种控制方法。在V/f控制的基础上，通过知道异步电动机实际转速对应的工频，并根据期望的转矩调整变频器的输出频率，电动机就可以有相应的输出转矩。

在这种控制模式下，需要在控制系统中安装速度传感器，有时还会增加电流反馈来控制频率和电流。因此，它是一种闭环控制模式，可以使变频器对快速加减速和负载变化具有良好的稳定性和良好的响应特性。

(3)矢量控制

矢量控制通过矢量坐标电路控制电机定子电流的大小和相位，从而可以在D、Q和0坐标轴下分别控制电机的励磁电流和转矩电流，从而控制电机转矩。同时通过控制各矢量的作用顺序和作用时间以及零矢量的作用时间，可以形成各种各样的PWM波，从而达到不同的控制目的。例如，形成开关次数最少的脉宽调制波，以减少开关损耗。目前，变频器中实际使用的矢量控制方法有两种，即基于转差频率控制的方法和基于无速度传感器的方法。

利用转差频率进行矢量控制，其稳态特性与之相吻合，但需要对电机定子电流进行相位坐标变换，使其满足一定的控制条件，以消除转矩-电流过渡过程中的波动。所以，与传统的转差频率控制方法相比，基于转差频率的矢量控制方法能显著改善系统的输出特性。但该控制方法属于闭环控制，需要在电机上安装速度传感器，因此其应用范围受到限制。

通过坐标变换分别控制励磁电流和转矩电流，然后通过对电机定子绕组上电压、电流的辨识来实现对励磁电流和转矩电流的控制，从而实现无速度传感器矢量控制。该控制方式调速范围宽，起动力矩大，工作可靠，操作方便，但计算复杂，一般需要专门的计算机来完成，因此，实时性不好，控制精度受计算精度的影响。

(4)直接转矩控制

采用空间矢量坐标系下交流电机的数学模型，对电机的磁链和转矩进行控制，通过检测电机的磁链和转矩来实现对定子磁链的观测，从而实现直接转矩控制。

这样可以减少复杂的变换计算，如矢量控制，使系统直观、简练，其计算速度和精度均优于矢量控制。即便是开环状态，也可输出100%额定转矩，对多个拖动有负载平衡功能。

(5)最优控制

在实际中，最优控制的应用因需求的不同而异，单个参数的最优控制可根据最优控制的理论来实现。举例来说，在高压变频器的控制应用中，就已经成功地运用了时间分段控制和相位移动控制两种策略，在一定条件下实现了电压最佳波形。

(6)其他非智能控制方式

在在实际应用中，变频器的控制有一些非智能控制方法，如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、循环控制、频率控制等。

2、智能控制方式

智能控制方法主要包括神经网络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等。智能控制在变频器控制中的应用有一些成功的例子。

(1)神经网络控制

神经网络控制方法用于变频器控制时，一般用于控制复杂系统，此时对系统模型了解甚少，所以神经网络不仅要完成系统辨识的功能，还要完成控制。

另外，神经网络的控制方式可以同时控制多个变频器，因此适合在多个变频器水平连接时进行控制。但是，神经网络的层数过多，算法过于复杂，具体的应用会带来很多实际的困难。

(2)模糊控制

采用模糊控制算法控制变频器的电压和频率，从而控制电机的加速时间，避免过快的加速对电机使用寿命的影响和过慢的加速对工作效率的影响。模糊控制的关键在于域、隶属度和模糊层次的划分，特别适用于多输入单输出控制系统。

(3)专家系统

专家系统是一种利用所谓“专家”经验的控制模式。因此，在专家系统中应该建立一个专家数据库来存储一定的专家信息，并且应该有推理机制来根据已知的信息寻求理想的控制结果。专家库和推理机制的设计尤为重要，这关系到专家系统控制的优劣。专家系统的应用可以控制变频器的电压和电流。

(4)学习控制

学习控制主要是用于重复性的输入，而规则的PWM信号(例如中心调制PWM)恰好满足这个条件，因此学习控制也可用于变频器的控制中。

学习控制不需要知道太多的系统信息，但是需要1~2个学习周期，所以速度比较差。而且学习控制算法有时需要实现前导环节，这是用ADI公司无法实现的。同时，学习控制还涉及到一个稳定性问题，所以在应用中要特别注意。

二、未来变频器控制的展望

随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术的发展，变频器的控制方式今后将向以下几个方面发展。

(1)数字控制变频器的实现

目前，利用数字处理器可以实现变频器的控制方式，实现较为复杂的运算，变频器的数字化将是一个重要的发展方向，目前，变频器的数字化主要采用MCS51、80C196MC等单片机，辅助以SLE4520、 EPLD LCD等 LCD显示器实现更完美的控制性能。

(2)多种控制方式的结合

单一种控制方式各有其优缺点，不存在“万能”的控制方式，在某些情况下，还需要将多种控制方式结合起来，如学**控制与神经网络控制、自适应控制与模糊控制、直接转矩控制与神经网络控制、或称为“混合控制”等，使之相互促进、相得益彰。

(3)远程控制的实现

随着计算机网络的发展，依靠计算机网络对变频器进行远程控制是一个发展方向。通过RS485接口、RTU模块和一些网络协议，可以对变频器进行远程控制，从而在一些不适合人工现场操作的场合下，也可以轻松实现控制目标。

(4)绿色变频器

随着可持续发展战略的提出，人们越来越重视环境保护。变频器产生的高次谐波会给电网带来污染，降低变频器工作时的噪声，增强其可靠性和安全性。这些问题都试图通过采用合适的控制方法来解决，并设计了一种绿色变频器。

最后总结一下，变频器的控制方式是一个值得研究的问题，希望有识之士能齐心协力，致力于此项工作，使我国的变频器早日走向国际市场，成为世界一流产品。