变频器矢量控制

1、变频器的 V/F 控制与矢量控制之迟辟智美创作U/f=C 的正弦脉宽调制（ SPWM ）控制方式其特点是控制电路结构简单、本钱较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在财富的各个领域获得广泛应用 .可是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比力显著，使输出最年夜转矩减小 .另外，其机械特性终究没有直流电念头硬， 静态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变动而变动，转矩响应慢、机电转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等. 因这人们又研究出矢量控制变频调速.矢量控制（ VC

2、）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电念头在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1 ，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1 、 It1 （ Im1 相当于直流电念头的励磁电流；It1 相当于与转矩成正比的电枢电流） ，然后模仿直流电念头的控制方法，求得直流电念头的控制量，经过相应的坐标反变换， 实现对异步电念头的控制 .其实质是将交流电念头等效为直流电念头，分别对速度，磁场两个分量进行自力控制通过控制转子磁链，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.矢量控制方

3、法的提出具有划时代的意义.然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电念头参数的影响较年夜，且在等效直流电念头控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以到达理想分析的结果 .V/F 控制与矢量都是恒转矩控制 .U/F 相对转矩可能变动年夜一些 .而矢量是根据需要的转矩来调节的， 相对欠好控制一些对普通用途.两者一样1、矢量控制方式矢量控制，最简单的说，就是将交流机电调速通过一系列等效变换，等效成直流机电的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，机电学等学科.矢量控制原理是模仿直流电念头的控制原理，根据异步电念头的静态数学模型，利用一系列坐标

4、变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量，对机电的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制 .在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而到达控制异步电念头转矩的目的，使异步机电获得接近他励直流机电的控制性能.具体做法是将异步电念头的定子电流矢量分解为发生磁场的电流分量（励磁电流）和发生转矩的电流分量（转矩电流 ）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式 .V/F 控制方式 V/F 控制，就是变频器输出频率与输出电压的比值为恒定值或成比例 .例如， 50HZ 时输出电压为 380V 的话，则 25HZ时输出电压为 190V.变频器采纳 V/

5、F 控制方式时，对机电参数依赖不年夜， V/f控制是为了获得理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电念头的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采纳这种控制方式 .V/f 控制变频器结构非常简单，可是这种变频器采纳开环控制方式，不能到达较高的控制性能， 而且， 在低频时， 必需进行转矩赔偿，以改变低频转矩特性.V/F 这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器.V 与 f的比例关系是考虑了机电特性而预先决定的 .4、矢量控制的应用场所一般是要求比力高的传动场所. 比如要求的恒转矩调速范围指标高，恒功率调速的范围比力宽 .而且，矢量控制分歧于 V/F 控制，它在低速

6、时可以输出100% 的力矩，而V/F 控制在低速时因力矩不够而无法工作5、 V/F 控制特点 以控制速度为目的， 控制特点控制精度不高，低速时，力矩明显小，经常使用于变频器一拖多场所下.矢量控制 它有速度闭环， 即从负载端测出实际的速度，并与给定值进行比力，能够获得更高精度的速度控制，而且在低速时，也有最高的力矩输出 .二、 矢量控制系统原理思路： 矢量调速的目标 直流调速；努力实现励磁电流与电枢电流的自力控制；励磁电流与电枢电流互差 90 度角 .原理：矢量控制的基来源根基理是通过丈量和控制异步电念头定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电念头的励磁电流和转矩电流进行控制，从而到达控制异步

7、电念头转矩的目的 .具体是将异步电念头的定子电流矢量分解为发生磁场的电流分量 （励磁电流 ） 和发生转矩的电流分量 （转矩电流 ） 分别加以控制， 并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式.矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等.比力：基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f =恒定控制的基础上，通过检测异步电念头的实际速度n,并获得对应的控制频率 f,然后根据希望获得的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输由频率f进行控制的.基于转差频率控制的矢量

8、控制方式的最年夜特点是，可以消除静态过程中转矩电流的摆荡，从而提高了通用变频器的静态性能.早期的矢量控制通用变频器基本上都是采纳的基于转差频率控制的矢量控制方式.三、矢量控制的实现矢量控制基本理念旋转地只留绕组磁场无论是在绕组的结构上，还是在控制的方式上，都和直流电念头最相似.设想， 有两个相互垂直的支流绕组同处于一个旋转体中，通入的是直流电流，它们都由变频器给定信号分解而来的 .经过直交变换将两个直流信号酿成两相交流信号；在经二相、三相变换获得三相交流控制信号；结论只要控制直流信号中的任意一个，就可以控制三相交流控制信号， 也就控制了交流变频器的交流输出 .通过上述变换， 将交流机电控制近似

9、为直流机电控制矢量控制的给定：1、在矢量控制的功能中，选择 “用 ” 或 “不用 ”.2、在选择矢量控制后，还需要输入电念头的容量、极数、额定电流、 额定电压、 额定功率等.矢量控制是一电念头的基本运行数据为依据， 因此， 电念头的运行数据就显得很重要， 如果使用的电念头符合变频器的要求，且变频器容量和电念头容量相吻合，变频器就自动搜寻电念头的参数，否则就需要重新测定.很多类型的变频器为了方便丈量电念头的参数都设计安插了电念头参数的自动测定功能.通过该功能可准确测定电念头的参数，且提供给变频器的记忆单位，以便在矢量控制中使用 .矢量控制的要求：1、一台变频器只能带一台电念头；2、电念头的极数要

10、按说明书的要求，一般以4 极为佳；3、电念头容量与变频器的容量相当，最多差一个品级；4、 变频器与电念头件的连线不能过长， 一般应在 30m 以内，如果超越 30m ， 则需要在连接好电缆后， 进行离线自动调整，以重新测定电念头的相关参数.矢量控制的优点：1、静态的高速响应；2、低频转矩增年夜；3、控制灵活；矢量控制系统的应用范围：1、要求高速运转的工作机械；2、适应恶劣的工作环境；3、高精度的电力拖动；4、四象限运转；上面各位讲的都是矢量控制的原理和优点，我想对初学的也许不能理解较深，简单一点讲，矢量控制就是，机电运行于一定速度时，如负载增减，变频器可以很快调整机电的输出力矩而坚持速度的恒定

11、，即静态的高速响应，高精度的电力拖动，而 V/F 控制时如负载增减时速度会有较年夜变动后才华运行于原设定速度，对启动过程为快速响应设定频率输出，会有较高的启动转矩.目前国内使用变频器的主要目的就是节能和调速，所以针对分歧的使用要求，也就呈现了控制功能分歧的变频器：惯例V/F 控制变频器和矢量控制变频器.惯例 V/F 控制， 机电的电压降会随着机电速度的降低而相对增加，这就招致由于励磁缺乏而使机电不能获得足够的转矩（特别是在低频率时） .也就是说惯例 V/F 控制变频器在低频率时无法满足机电额定转矩的输出 .另外，在 V/F 控制中，用户根据负载情况预先设定一种 u/f 曲线，变频器在工作时就根

12、据输出频率的变动，依照曲线特性调整其输出电压，也就是说 V/F 控制是使变频器依照事先安插好的赔偿水平工作， 不能随负载的变动而改变.可是在以节能为目的和对速度控制精度要求不高的场所V/F 控制变频器以其优越的性价比而获得广泛的应用 .矢量控制变频器的基来源根基理是， 通过丈量和控制异步电念头定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电念头的励磁电流和转矩电流进行控制，从而到达控制异步电念头转矩的目的.具体是将异步电念头的定子电流矢量分解为发生磁场的电流分量 （励磁电流 ） 和发生转矩的电流分量（转矩电流 ） 分别加以控制， 并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式

13、称为矢量控制方式.由于矢量控制可以使得变频器根据频率和负载情况实时 的改变输出频率和电压， 因此其静态性能相对完善 .可以对转矩进行精确控制；系统响应快；调速范围广；加减速性能好等特点 .在对转矩控制要求高的场所， 以其优越的控制性能受到用户的赞赏.现在许多新型的通用型变频器也具备了矢量控制功能， 只是在参数设按时要求输入完整的机电参数.因为矢量控制是以机电的参数为依据，因此完整的机电参数就显得尤其重要，以便变频器能有效的识别机电，很好的对机电进行控制矢量控制就是矢量控制， V/F 控制就是 V/F 控制，二者有实质的区别，控制性能不同很年夜”1、矢量控制、 V/F 控制，二者都是机电变频调速

14、时，对机电磁场的控制；2、 V/F 控制：1）是一种粗略的简单的控制方式，即 V/F= 定值控制模式；2）它忽略了定子绕组电阻压降IoR 对磁场的影响， V/F= 定值控制模式， 虽然阻止了频率下降、 磁场增年夜的主要问题，可是磁场不是恒定的，而是随着频率在下降，造成低频时磁场弱、机电转矩缺乏；3、矢量控制：1）矢量控制，不忽略定子绕组电阻压降IoR 对磁场的影响，采纳（V-IoR ）午=定值控制模式，或者是励磁电流Io=定值控制模式；2） 它不忽略定子绕组电阻压降 IoR 对磁场的影响， （ V-IoR ）/F=控制模式，或者是励磁电流 10二定值控制模式，磁场是恒定的，而不是随着频率在下降

15、，低频时不存在磁场弱、机电转矩缺乏的问题；3）如果磁场能控制在机电设计参数上，变频调速时的运行参数与工频运行参数的关系明确，可精确计算转子转速，实现无速度传感器的速度闭环控制；4、矢量控制、V/F 控制，由于都是磁场控制，这两种控制方式在接近工频运行时，磁场趋于一致，性能趋于一致，所以这两种控制的分歧主要在低频端；“ 当负载增年夜时，转子转速下降时， 转差增年夜， 转子感应电势、电流增年夜，转矩增年夜， 弥补一下，电流完全是开环失控状态，接下来的后果就是IGBT 咚的一声巨响，整台变频器灯灭灰飞（极端说法） . ”1、 当负载增年夜时，转子转速下降时，转差增年夜，转子感应电势、 电流增年夜，

16、转矩增年夜是异步机电的工作转矩原理，有了这一条，异步机电才有可能在工频运行了几个世纪！2、如果负载严重过载，异步机电可能进入堵转区，如不及时停电停车，就会烧机电；3、变频人都懂这个事理，所以变频调速控制电路，设有电流失速呵护电路；4、谁也没有把 当负载增年夜时，转子转速下降时，转差增年夜，转子感应电势、电流增年夜， 转矩增年夜与失速呵护看成矛盾的，而看成是相辅相成的！ 惯例 V/F 控制，机电的电压降会随着机电速度的降低而相对增加，这就招致由于励磁缺乏而使机电不能获得足够的转矩（特别是在低频率时） .也就是说惯例 V/F 控制变频器在低频率时无法满足机电额定转矩的输出 .另外， 在 V/F 控

17、制中， 用户根据负载情况预先设定一种 u/f 曲线，变频器在工作时就根据输出频率的变动，依照曲线特性调整其输出电压，也就是说 V/F 控制是使变频器依照事先安插好的赔偿水平工作，不能随负载的变动而改变.可是在以节能为目的和对速度控制精度要求不高的场所V/F 控制变频器以其优越的性价比而获得广泛的应用 .矢量控制变频器的基来源根基理是， 通过丈量和控制异步电念头定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电念头的励磁电流和转矩电流进行控制，从而到达控制异步电念头转矩的目的 .具体是将异步电念头的定子电流矢量分解为发生磁场的电流分量 （励磁电流 ） 和发生转矩的电流分量（转矩电流 ） 分别加以控制，

18、并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式.由于矢量控制可以使得变频器根据频率和负载情况实时的改变输出频率和电压， 因此其静态性能相对完善 .可以对转矩进行精确控制；系统响应快；调速范围广；加减速性能好等特点 .在对转矩控制要求高的场所， 以其优越的控制性能受到用户的赞赏.现在许多新型的通用型变频器也具备了矢量控制功能，只是在参数设按时要求输入完整的机电参数. 因为矢量控制是以机电的参数为依据，因此完整的机电参数就显得尤其重要，以便变频器能有效的识别机电，很好的对机电进行控制变频器节能主要是因为工艺上存在节能空间，在不存在节能空间的机电上使用变频器，反而会增加电耗，因为变频器也要消耗部份电能.从实质上说只要它做功， 就要消耗电能， 转化成其他的能量，因此肯定要遵守能量守恒定律， 而变频器自己有整流 中间直流电路 逆变等， 这就要消耗电能， 从这方面讲它只是增加了能耗， 而其实不是节能.至于变频器的节能关键还是看你怎样利用，变频器在工频下