1.2.1 低压通用变频器控制方式发展

低压通用变频器输出电压分为380V级和660V级，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，主电路都采用交-直-交形式。其控制方式经历四代发展。

第一代：正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM）。控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。

第二代：电压空间矢量（磁通轨迹法），又称正弦矢量脉宽调制（Sinusoidal Vector Pulse Width Modulation, SVPWM），以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。SVPWM是以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的，经实际使用后又有所改进：引入频率补偿，消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；输出电压、电流形成闭环，以提高动态的精度和稳定度。但SVPWM的控制电路环节较多，且没有对转矩进行调节，所以系统性能没有得到根本改善。

第三代：矢量控制（Vector Control, VC）（磁场定向法）。矢量控制的实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对转矩和磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，造成实际效果不理想。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。

第四代：直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）。直接转矩控制与矢量控制不同，它不是通过控制电流、磁链等来间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量来控制。其控制的是定子磁链，本质上不需要转速信息；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，因而能方便地实现无速度传感器控制。这种控制依赖精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别（Identification, ID），通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素、电机惯量等重要参数，然后根据精确的电机模型估算出实际转矩、定子磁链和转子速度，并由磁链和转矩的Bang-Bang控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行控制，实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。