通用变频器矢量控制的基本原理 点击：17908 | 回复：65
发表于：2004-02-13 21:20:00
楼主
通用变频器矢量控制的基本原理
矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (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。
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，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用
变频器的动态性能。早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢
量控制方式。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置，要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的，但人们发现，即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置，也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量，并由此得到了所谓的无速度传感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致，并输出转矩，从而实现矢量控制。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器，并需使用厂商指定的变频器专用电动机进行控制，否则难以达到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。除了上述的无传感器矢量控制和转矩矢量控制等，可提高异步电动机转矩控制性能的技术外，目前的新技术还包括异步电动机控制常数的调节及与机械系统匹配的适应性控制等，以提高异步电动机应用性能的技术。为了防止异步电动机转速偏差以及在低速区域获得较理想的平滑转速，应用大规模集成电路并采用专用数字式自动电压调整（AVR）控制技术的控制方式，已实用化并取得良好的效果。
发表于：2002-06-15 13:51:00
27楼
首先声明：本人的如下介绍处于第三方中立态度，无意宣传品牌，只根据掌握的某一品牌的资料及实践给予简介，以下是本人即将开帖的《通用变频器品牌特点及其技术特性》中的一节的一部分，全部大约26节，对应26个品牌，仅供工控界同仁参考，希望不要再如同《代表处》那样引起非议，另外，顺便提及，本人对隐名的求援一般不做解答，只对具有共性方面的问题，贴贴子，请谅解。
回答blueplugme的问题：
1、通用变频器0Hz时的输出转矩与其内部采用的算法及硬件结构有关。如丹佛斯通用变频器在0Hz时的最大起动转矩可以达到160%。
2、现在简单使用的控制算法就是U/f控制或你所说的VCC（电压矢量控制）。
3、至于VCC和DTC得比较，只能说是两种绝然不同控制算法，其结果的最大不同点是动态特性，后者动态特性好，转矩控制精度高。
4、丹佛斯通用变频器简介
丹佛斯（Danfoss）通用变频器是丹麦丹佛斯（Danfoss）公司的产品，丹佛斯公司是世界上通用变频器及智能机电装置的著名制造商之一。丹佛斯公司在四大洲拥有工厂，自1994年，丹佛斯公司先后在我国香港、上海、北京、沈阳、大连、广州等地设立了销售公司和代表处，丹佛斯公司在中国的总部设在天津。丹佛斯 (天津) 有限公司于1995年10月成立，设有通用变频器维修服务中心。丹佛斯公司从1968年开始大批量生产VLT系列通用变频器，并注册了VLT®商标，其产品遍布全球。丹佛斯新型VLT®系列通用变频器现有三大系列，VLT®2800系列适用于小功率恒转矩负载（4KW以下）、VLT®5000系列，适用于高速、高稳定性、高分辨率的恒转矩负载系统、VLT®6000系列, 适用于风机泵类等变转矩负载（HVAC系统）。
丹佛斯VLT系列通用变频器采用独特的 VVCplus工作原理。VVCplus是丹佛斯公司引用的代表转矩和速度无传感器矢量控制的符号。VVCplus控制方式与SPWM控制方式相比具有其突出特点，可使输出的三相对称的正弦波电流在电动机中产生标准的圆形磁场，没有任何附加的效率损失，在100%负荷时效率不低于96%，在20%负荷时效率不低于92%，并基本消除了电动机和电动机电缆的附加温升问题，在额定频率（工频）时能够输出额定电压，能够保证在额定频率下运行时，电动机得到额定的功率，无需降低定额使用。
丹佛斯VLT系列通用变频器包含了电气传动系统必备的硬件结构和软件功能，如直流电抗器、输出电抗器、PID调节器、RS485串行通信接口及其通信协议的驻留软件、射频干扰抑制器（RFI）等，是整体结构比较完整的通用变频器。
以VLT5000系列通用变频器为例，简介丹佛斯VLT系列通用变频器的特点：
VLT5000系列通用变频器是取代VLT3000系列通用变频器的新型产品，它采用转矩和速度无速度传感器矢量控制方式（VVCplus）代替了VLT3000系列通用变频器用的电压矢量控制方式（VVC），在开环控制系统的整个转速范围内（0～1000Hz），包含0Hz，可输出160%的转矩、闭环控制时可输出100%转矩，滑差补偿精度小于0.5%，在使用串行通信时，对每条指令的响应时间为0.1ms。具有180%的起动转矩，140%的加速转矩，输出频率精度小于0.003Hz，系统响应时间为2ms，负载变化时能保持最大的稳定性。它具有自动与电动机参数匹配的功能，在电动机不转动的情况下，通过读取和检查电动机的各种数值，经计算后使变频器与电动机的参数匹配。通过数字式显示控制面板LCP的“快速设定菜单”，仅需设定几个基本参数，便能迅速进入电动机与变频器之间最佳工作状态，设置的参数值将自动储存；LCP可同时显示5种参数，20种可任选的显示方式。另外，因为LCP的所有插口均完全兼容，并且具有参数复制功能，更换或增添变频器时，程序的设置可自动完成。VLT5000系列通用变频器内置两路编码器输入，具有超高速精确的同步和定位功能；具有标准PID调节器、多路可编程数字量/模拟量输入及输出端口，可实现多种复杂控制，适应多种标准和非标准模拟输入信号。VLT5000系列通用变频器包含的许多其它产品定为选件的部件，这样既构成了完整的整机特性，减少了故障机会，并且保证了设备与变频器之间的最佳匹配，如内置RFI射频干滤波器（标准/可选）、输出电抗器（45Kw以上）、双直流电抗器，可降低主电路谐波40％，一般不需要再考虑“谐波”和“无线电频率干扰”等问题；还具有相间短路、对地短路、过热、缺相以及过电压/欠电压等保护功能，如果运行过程中出现故障，变频器会发出报警信号，但仍继续保持运行状态；内置两组标准RS485串行接口，一组用于控制面板，一组用于计算机通信，并可选Profibus卡、Modbus卡、同步卡等与现场总线构成网络进行通信。VLT5000系列通用变频器的另外的一个特点是其输出端可任意连接开关，如接触器等；可连接长达300m非屏蔽式电动机电缆或150m的屏蔽式电动机电缆。VLT5000的外形分为书本型和紧凑型两种，两种外形均可充分利用不同的安装空间，封装形式可选IP00、IP20或IP54。三相400V系列的功率范围0.75kW～400kW；200V系列的功率范围0.75kW～37kW；频率调节范围0～1000Hz，最大过载能力160%，1min；瞬间180%。
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