變頻器矢量控制是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量,分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制,從而達到控制異步電動機轉矩轉速的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的勵磁電流分量和產生轉矩的轉矩電流分量,分別加以控制,并同時控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流矢量,所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。變頻器矢量控制方式有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。相比于常規的v/f控制方式,變頻器矢量控制響應速度快、控制靈活、精度高。目前,矢量控制技術已經成為高性能變頻調速系統的首選方案。
1變頻器矢量控制原理
圖示:變頻器矢量控制等效變換關系圖
從整體上看,輸入為A、B、C三相電壓,輸出為轉速ω,是一臺異步電動機。從內部看,經過3/2變換和同步旋轉變換,變成一臺由Im1和It1輸入,ω輸出的直流電動機。在這里異步電動機經過坐標變換可以等效成直流電動機,那么模仿直流電動機的控制策略,得到直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,我們就能夠有效的控制異步電動機。由于進行坐標變換的是電流(代表磁通)的空間矢量,所以這樣通過坐標變換實現的控制系統叫作矢量控制系統。
圖示:變頻器矢量控制系統構成原理圖
2變頻器矢量控制優勢
目前變頻器應用的主要目的是節能和調速控制,現今主要應用的控制方式有v/f控制和矢量控制。
常規v/f控制方式,電機的電壓降會隨著電機速度的降低而增大,此時電機會由于勵磁不足而不能獲得足夠的轉矩(特別是在低頻率時),也就是說變頻器v/f控制在低頻率時無法滿足電機額定轉矩的輸出。并且,在v/f控制中,用戶根據負載情況預先設定一種v/f曲線,變頻器在工作時按照設定的曲線調整電壓頻率,按照事先安排好的補償程度工作,不能隨負載的變化而改變。
變頻器矢量控制可以使得變頻器根據頻率和負載情況實時的改變輸出頻率和電壓,因此其動態性能相對完善。矢量控制對于設定值改變和負載改變有很短的上升時間,系統響應速度快,有較好的控制性能;可以實現極低速時的平滑運行和高力矩高精度的速度和力矩控制;在零速時可輸出全部停車轉矩。在對轉矩控制要求高的場合,其優越的控制性能受到使用者的青睞。
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