變頻調(diào)速及控制原理-資料下載頁
2025-08-22 14:27本頁面
【正文】 167。36矢量控制方式一、矢量控制的控制原理矢量控制是一種高性能異步電動機的控制方式，它基于電動機的動態(tài)數(shù)學模型，分別控制電機的轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流，具有直流電動機相類似的控制性能。矢量控制的基本思想是仿照直流電動機的調(diào)速特點，把異步電動機的定子電流即變頻器輸出電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（磁場電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）。因此，通過控制電動機定子電流的大小和相位（即定子電流矢量）就可以分別對電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的，進而控制電動機的轉(zhuǎn)速。二、異步電動機的坐標變換交流電機的轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的原因，是因為交流電機的定子能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢。而旋轉(zhuǎn)磁動勢是交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、C，通過三相平衡的正弦電流所產(chǎn)生的。但是，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，在空間位置上互相“垂直”，在時間上互差電角度的兩相通以平衡的電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢。以所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢相同為準則，各種磁動勢之間可以進行等效變換。三相交流繞組與兩相直流繞組可以彼此等效。設(shè)等效兩相交流電流繞組分別為和。直流勵磁繞組和電樞繞組分別為M和T。把彼此等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來。從整體上看，輸入為A、B、C三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速的一臺異步電機。從內(nèi)部看，經(jīng)過3／2變換和VR同步旋轉(zhuǎn)變換，變成一臺由和輸入、輸出的直流電機。其中是等效兩相交流電流相與直流電機磁通軸的瞬時夾角。 既然異步電機經(jīng)過坐標變換可以等效成直流電機，那么，模仿直流電機的控制方法，求得直流電機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，就能夠控制異步電機了；由于進行坐標變換的是電流的空間矢量，所以通過坐標變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫做矢量變換控制系統(tǒng)。給定和反饋信號經(jīng)過類似于直流調(diào)速系統(tǒng)所用的控制器，產(chǎn)生勵磁電流的給定信號和電樞電流的給定信號，經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)變換 得到和，再經(jīng)過2／3變換得到、和。把這三個電流控制信號和由控制器直接得到的頻率控制信號加到帶電流控制的變頻器上，就可以輸出異步電機調(diào)速所需的三相變頻電流，實現(xiàn)了用模仿直流電機的控制方法去控制異步電機，使異步電機達到了直流電機的控制效果。 三、矢量控制的分類1) 帶速度反饋的矢量控制這是迄今為止，性能最好的一種控制方式。非但可以使電動機得到很硬的機械特性，并且具有很好的動態(tài)相應(yīng)性能。2) 無速度反饋矢量控制這是新系列變頻器中的一個重要功能，它不需要速度反饋。在一些對動態(tài)響應(yīng)要求不很高的場合，采用無反饋矢量控制已經(jīng)足夠。因此，其用途十分廣泛。四、矢量控制專用芯片常見的矢量控制專用芯片有：德國IAM生產(chǎn)的VeCon和美國ANALOGDEVICES(模擬器件)公司生產(chǎn)的AD2S100。AD2S100完成一次變換僅需2的時間，主要用于異步電動機及永磁同步電機控制中。另外，該芯片還具有三相不平衡檢測、諧波測量、旋轉(zhuǎn)變壓器與自整角機輸出仿真的功能。五、矢量控制通用變頻器實際裝置舉例 6SE35／36(GTR)、6SC36／37(GTO)是西門子公司生產(chǎn)的兩種型號矢量控制通用變頻器。這類變頻器，由于軟件功能的靈活性，可以實現(xiàn)變結(jié)構(gòu)控制。有速度傳感器和無速度傳感器兩種控制方式的變換，不必改變硬件電路。若調(diào)速范圍不大，在1：10的速度范圍內(nèi)，常采用無速度傳感器方式；若調(diào)速范圍較大，即在極低的轉(zhuǎn)速下也要求具有高動態(tài)性能和高轉(zhuǎn)速精度時，才需要有速度傳感器方式。（1）無速度傳感器的矢量控制 這種控制方式下的原理性框圖(由軟件功能選定)。這是對異步電動機進行單電動機傳動的典型模式。當工作頻率高于額定頻率的10％時，軟件開關(guān)SS2置于圖中所示的位置，進入矢量控制狀態(tài)。轉(zhuǎn)速的實際值可以利用由微型機支持的對異步電動機進行模擬的仿真模型來計算。 對于低速范圍，頻率在010％額定頻率的范圍內(nèi)，開關(guān)SS2切換到與圖示相反的位置。這種情況下，斜坡函數(shù)發(fā)生器被切換到直接控制頻率的通道。電流的閉環(huán)控制或者說電流的施加將同時完成。兩種電流設(shè)定值可根據(jù)需要設(shè)定：穩(wěn)態(tài)值必須設(shè)定得適合于有效負載轉(zhuǎn)矩；附加設(shè)定值只在加速、減速過程中有效，可以設(shè)定得與加速或制動轉(zhuǎn)矩相適應(yīng)。(2)有速度傳感器的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)矢量控制 這種控制方式的主要特性是：在速度設(shè)定值的全范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩上升時間大約為15ms；速度設(shè)定范圍大于1：100；對閉環(huán)控制而言，轉(zhuǎn)速上升時間不大于60ms。矢量控制原理框圖。 有功電流調(diào)節(jié)器僅在10％額定頻率以上時才運行，而在10％以下則不起作用。 直流速度傳感器或者脈沖速度傳感器(脈沖頻率為500—2500個脈沖的)均可以采用。此種控制方式也可以通過軟件來設(shè)定。12
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