V/F控制和矢量控制的区别? 点击:0 | 回复:376



做人要厚道嘛

    
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发表于:2007-12-06 09:52:00
楼主
 变频器控制中的 V/F 控制 和矢量控制  有些什么区别???



李春发

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发表于:2007-12-06 10:04:00
1楼
变频器控制方式  
  低压通用变频输出电压为380~650V,输出功率为0.75~400kW,工作频率为0~400Hz,它的主电路都采用交直交电路。其控制方式经历了以下四代。 
  1 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、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。但是,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较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动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化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,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。因此人们又研究出矢量控制变频调速。  
  2 电压空间矢量(SVPWM)控制方式  
  它是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,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能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;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。  
  3 矢量控制(VC)方式  
  矢量控制变频调速的做法是将异步电动机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相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。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,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机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达到理想分析的结果。

zawe

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发表于:2007-12-06 10:12:00
2楼
好啊

青雨

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发表于:2007-12-06 17:28:00
3楼
楼上的,楼主的4代才说了3代呢,就开始喊好了啊!!!!嗬嗬
其实,无论SPWM还是SVPWM都是开环的,不解藕的;而VC则是解藕的;并且在采用VC的时候,生成的电压还是采用了SPWM或者SVPWM的。

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4楼
v/f和矢量控制以及直接转矩控制的最大区别在于转矩的快速响应上,v/f达不到几个ms的响应速度.

刘志斌

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发表于:2007-12-08 12:48:00
5楼

1、变频器变频变压,第一个遇到的问题是,如何生成正弦波交流电;
2、如果生成正弦波交流电,那么电机气隙就是理想圆形旋转磁场轨迹;

刘志斌

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6楼

3、用PWM调宽调制波代替正弦波,尽管具体操作方式不同,但本质都是一样的;
4、为了保持定子气隙磁场的稳定采取U/F为定值的输出方式;

刘志斌

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发表于:2007-12-08 13:08:00
7楼

5、这样变频器首先实现了输出电压、频率的自动控制,即同步转速n1的闭环控制;
6、由于电动机在其稳定运行区,依靠转子转速n2的微小变化控制电磁转矩的大小跟随负载变化,具有机械的硬特性,可认为转子转速n2基本不变为恒速电机;
7、这种只控制输出频率、控制同步转速n1,即同步转速n1的闭环控制,依靠异步电机的机械硬特性实现异步电机转子的异步控制,已经能够满足众多负载的调速要求;

刘志斌

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8楼

1、但是与直流电机转子转速的闭环控制相比,机械特性还不很硬,即异步电机变频控制,还不是转子转速n2的精确闭环控制!
2、如何实现变频器的转子转速n2的精确闭环控制?首先要解决的是转子电磁转矩的控制!

刘志斌

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9楼

3、变频器的能力是变频、变压,即控制同步转速n1;
4、而异步转子电磁转矩的大小,与电压U、转差及转差率S有直接关系;
5、而同步转速n1与转差、转差率S有关;
6、如果检测转子转速n2的变化,给定转子转速n2,比较控制同步转速n1就实现了转子电磁转矩的跟随负载大小的控制,从而实现转子转速n2的闭环控制,达到直流电机的硬特性!
7、这就是所谓矢量控制的物理本质!

刘志斌

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发表于:2007-12-08 14:24:00
10楼

8、如果检测转子转速n2的变化,给定转子转速n2,比较控制U,也就实现了转子电磁转矩的跟随负载大小的控制,从而实现转子转速n2的闭环控制,达到直流电机的硬特性!
9、这就是所谓直接转矩控制的物理本质!


刘志斌

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11楼

1、实际上U/F控制的本质就是n1的闭环控制,转矩控制的本质就是n2的闭环控制;
2、不管那种控制都是通过PWM调宽调制的包络实现的,只是闭环控制参数的不同,而电机的机械特性硬度不同,适应不同负载的需要而已;

刘志斌

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发表于:2007-12-09 11:33:00
12楼
这就是所谓矢量控制的物理本质!也是矢量控制的真实操作过程!

刘志斌

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13楼
变频器控制异步电动机,它是根据电动机的机械特性操作的,这才是问题的本质!

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发表于:2007-12-10 15:17:00
14楼
不同意刘工的很多观点,
简单的根据转速,转差变化,调节定子频率,相应的调节电压来达到调速的目的,这是简单的vvvf控制,包括滑差频率控制等等方式,矢量控制和直接转矩控制采用的算法是完全不一样的,通过电机模型的计算,得到电机电磁转矩,直接控制电磁转矩达到最直接的调速控制方式.简单的vvvf控制自己的控制特点决定了达不到矢量控制的响应速度,举两个例子,比如给定一个阶跃响应,简单的调频调压的响应速度达不到几个ms,因为需要检测的量几个ms都没有变化,没有办法调节,而矢量控制就可以达到这种响应.还有简单的vvvf控制不能准确计算出电磁转矩,只是一个对转矩的粗略控制,而矢量控制等方式可以完成对转矩的准确控制,可以完成十分精确的调速,比如要求控制很小的准确的距离,几个毫米,简单的vvvf就没有什么办法了,而矢量控制就可以通过准确的转矩按设定曲线完成诸如此类的任务,呵呵!欢迎大家讨论.

刘志斌

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发表于:2007-12-10 20:43:00
15楼
 “不同意刘工的很多观点”,首先谢谢你,很多,还是一个一个的解决?!一个一个的说?!

刘志斌

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发表于:2007-12-10 20:49:00
16楼

1、直流电机调速系统,如果是速度闭环控制,检测的就是电机转子转速,给定的就是转子转速,比较放大控制的就是可控硅的导通角,控制输出电压,控制转子转速;
2、你能说说它的响应速度有什么问题?!

刘志斌

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发表于:2007-12-10 21:26:00
17楼
我很想知道你说的闭环控制的参数是什么?!

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发表于:2007-12-11 10:00:00
18楼
不同意刘工说v/f控制和矢量控制本质区别仅仅是闭环控制参数的区别.
一般调速控制有几种闭环模式,通常速度控制环是最外环,因为速度本身的变化是机械量,变化慢,与电机电流,电磁转矩,磁链等的变化速度是不同的,其实,任何调速的控制目标都只能是电机的电磁转矩,速度的变化是电磁转矩与负载转矩的相减后一个比例关系,所以要达到高精度的调速,最终的目标是快速的控制电机的电磁转矩,所以简单的VVVF控制,通过稳态的方式调调频,调调压,只是简单的根据速度的变化来调节,与矢量控制,直接转矩控制根本的区别就在这,矢量控制,直接转矩控制可以比较准确的计算出转矩(不是100%准确),可以达到很快的转矩响应,很多电机控制领域,不简单的要求速度响应,还要求转矩的准确快速响应,这中场合,简单VVVF控制都没有准确计算转矩的环节,更谈不上去控制了,只是通过速度反馈来调频调压只是最简单的调速方式,所以说简单的VVVF控制与矢量控制有最本质的区别.
关于直流电机的控制,因为其本身控制很简单,转矩的计算也很简单,所以可以很容易达到转矩的快速应用,不需要讨论了.

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发表于:2007-12-11 10:02:00
19楼
不同意刘工说的" 变频器控制异步电动机,它是根据电动机的机械特性操作的"
在很多变频器应用场合,只要求变频器和电机系统发挥设定的转矩曲线,要适应任何外部负载的变化,机械负载的变化对变频器的影响仅仅是让电机达到又一个速度平衡点而已.

刘志斌

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20楼

  “关于直流电机的控制,因为其本身控制很简单,转矩的计算也很简单,所以可以很容易达到转矩的快速应用,不需要讨论了”

1、直流电机调速系统,如果是速度闭环控制,[b]检测的就是电机转子转速[/b],给定的就是转子转速,比较放大控制的就是可控硅的导通角,控制输出电压,控制转子转速;
2、你的这个理论“通常速度控制环是最外环,因为速度本身的变化是机械量,变化慢,与电机电流,电磁转矩,磁链等的变化速度是不同的”在这里同样存在!
3、但是直流电机调速系统,如果是速度闭环控制,却没有你说的“响应速度慢”,控制不能“达到高精度的调速”!
4、所以你的“速度本身的变化是机械量,变化慢”的理论是错误的!

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