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???



支持国产变频

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发表于:2007-12-13 12:00:00
81楼
谢谢芙蓉王对我们南车时代(株洲电力机车研究所)关心,的确我们现在有项目和小日本合作,小日本很多东西还很值得学习.老前辈们做变频器做了几十年了,确立了我们在国内大功率变流领域的地位,我们完全自主研制开发的东西也在不断进步,没有理由不把它做好.去年我们已经在香港H股上市了,资金更充足了,海外研发中心也成立了,相信我们国产变频会越做越好.

刘志斌

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发表于:2007-12-14 11:32:00
82楼

    我来谈一下我对变频器矢量转矩控制的个人见解,希望专家发表意见:
一、从调速的角度看,变频调速有两种情况:
1、如果变频器变频f变压U对异步电机调速,只定量控制同步转速n1在预先给定的确切值上,间接控制或异步控制转子转速n2,转子转速n2跟随负载变化;
(1)就是说同步转速n1是变频器控制给定的确切结果;
(2)也就是说,转子转速n2是多少变频器管不了,负载的大、小确定了n2的具体数值;
(3)或者说,当变频器定量控制同步转速为n1不变时,转子转速n2跟随负载,负载大n2小,负载小n2大;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 11:52:00
83楼

2、如果变频器变频f变压U对异步电机调速,通过控制同步转速n1跟随负载大、小变化,间接控制或异步控制转子转速n2,使转子转速n2恒定在预先给定的确切值上;
(1)就是说转子转速n2是变频器控制给定的确切结果;
(2)也就是说,同步转速n1是多少变频器要根据负载的大、小确定n1的具体数值;
(3)或者说,当变频器跟随负载,负载大n1大,负载小n1小控制同步转速n1时,转子转速n2恒定不变;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 12:09:00
84楼

二、从电磁转矩控制的角度看,变频调速有参照系不同或坐标变换的两种情况:
1、如果站在n1上,以n1为参照系,跟随负载大、小调解n2的大小,改变转差、转差率S,控制电磁转矩T的大、小与负载转矩动态平衡;
2、如果站在n2上,以n2为参照系,跟随负载大、小调解n1的大小,改变转差、转差率S,控制电磁转矩T的大、小与负载转矩动态平衡;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 12:33:00
85楼

三、从电磁转矩控制的角度看,其物理本质只有一个:
1、都通过改变转差、转差率S,只改变转子的有功电流I2,只改变定子电流I1的有功电流分量,跟随负载大、小控制调解电磁转矩的大小;
2、这就是大家平时说的矢量控制的作用,电流解偶的控制作用,这个作用不是变频器的本事,而是电机本身的能力;
3、变频器只在第二种控制转子转速n2时,发挥了它变频、变压的能力,通过控制调解n1,主动的改变了转差、转差率S!
4、变频器只在第一种控制同步转速n1时,发挥了它变频、变压的能力,通过控制调解n1,被动的改变了转差、转差率S!
5、所以把第二种调速方式叫做矢量控制是一种误解,是一种错觉!
6、只是坐标、参照系的不同而已!
7、所以我把第一种变频调速方式叫同步转速n1的闭环控制,我把第二种变频调速方式叫转子转速n2的闭环控制;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 12:47:00
86楼

四、从PID控制的输入、输出、反馈的参数看有两种调速方式:
1、给定n1(或相关量),反馈n1(或相关量),比较输入,PID放大输出控制调宽调制PWM波的包络的频率f、电压U,稳定控制异步电机的同步转速n1;
2、给定n2(或相关量),反馈n2(或相关量),比较输入,PID放大输出控制调宽调制PWM波的包络的频率f、电压U,稳定控制异步电机的转子转速n2;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 13:05:00
87楼

五、从调速的效果看,有两种结果:
1、n1的闭环控制(U/f控制模式),电机保持原工频运行的机械硬特性,从空载到额定运行,n2的转差率在2%-3%;
2、n2的闭环控制(矢量转矩控制模式),异步电机的转子转速实现精确恒速运行,机械特性为刚性控制;

刘志斌

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发表于:2007-12-14 13:20:00
88楼

六、关于无传感器的问题:
1、异步电机定子电流I1,与转子电流I2、与转子转速n2、转子转矩T等在稳定运行区变化趋势为单调单值多元函数;
2、所以变频器只要检测其中之一,就知道所有参数的共同信息;
3、所以变频器有条件采用内部传感器检测的手段;
4、变频器还可以通过自整定,检测并储存电机机械特性曲线,根据检测的已知参数数值在曲线上很快调出需要的参数,并不需要不准确的繁琐计算;

antisway

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发表于:2007-12-14 13:58:00
89楼
小声的问一下“支持国产变频器”:
列车上的变频器是单相三电平的中压变频器吗?
功率元件是IGBT,IGCT或者IEGT呢?
时代有自己三电平中压变频器的发展计划吗?

刘志斌

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发表于:2007-12-14 18:15:00
90楼

七、多参数多闭环控制问题:
1、我前边讲的闭环控制,是主环控制;
2、还可以有多个参数的闭环控制,这些闭环控制多数是保护环;
3、最重要的就是过流保护环;
4、因为在n2的闭环控制中,n1跟随负载的变化,几乎是瞬时的,转子电磁转矩与负载几乎是瞬动平衡,保证n2匀速恒定不变;
5、如果负载转矩超出电机最大转矩,也就是转差率大于临界转差率时,电机会进入堵转区而停车,此时的电机定子电流很大,这是一种堵转过流情况;
6、如果负载转矩超过电机额定转矩,小于电机最大转矩,也就是转差率在额定转差率与临界转差率之间,此时电流超过额定电流,处于过载过流状态;
7、在上述两种过流现象,要采用不同的保护方式;
8、过载过流一般采用延时保护方式好,对于持续时间短的过流不保护,持续时间长的过流才保护;
9、堵转过流要绝对避免,要采用瞬时保护措施;
10、保护的方式均可采用失速保护方式,就是及时将给定n2降下来!

刘志斌

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发表于:2007-12-14 18:45:00
91楼

11、还有一个重要的过压保护环;
12、负载负转矩(负载拖动电机转子)时,这时n1小于n2电机发电运行,如果直流部为多负载公用并联母线电源,这些能量通过并联母线被处于电动状态的电机吸收,这是一种非常安全的情况;
13、负载负转矩(负载拖动电机转子)时,这时n1小于n2电机发电运行,直流部电压升高,可通过能量回馈型的变频器网侧可逆变流器,将再生能量回馈给电网,这是另一种较安全的情况;
14、对于有发电运行状态的n2闭环控制系统,绝不能用简单的电阻电流热效应的消耗电能的方式!可以采用升高n2的“失速”保护方式;

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发表于:2007-12-14 20:53:00
92楼
回答antisway的问题,
1,列车上的变频器是单相三电平的中压变频器吗?
现在我们完全自主开发的列车都是三相两电平变频器,前面是单相25kv单相交流电,通过IGBT四象限整流器后,变频器输入直流电压750V-2800V各种电压等级都有.小日本的机车用三点式主电路.
2,功率元件是IGBT,IGCT或者IEGT呢?
功率元件现在主要是IGBT,90年代主要是GT0,IGCT较少,IEGT没有用过
3,时代有自己三电平中压变频器的发展计划吗?
三点式我们也开发过,但不是我们的主要研究方向,我们的主要产品仍然是两点式,三点式主要用于开发的高压变频器项目中.

支持国产变频

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发表于:2007-12-14 21:19:00
93楼
针对刘老师的看法
7、所以我把第一种变频调速方式叫同步转速n1的闭环控制,我把第二种变频调速方式叫转子转速n2的闭环控制;
现在的商业变频器都是第二种,第一种同步转速n1闭环控制不需要闭环,现在的数字控制器开环控制n1的精度基本上都是100%.所以都是第二种,前面我给出的v/f和矢量控制都是第二种方式,但是在控制转矩的性能方面是有明显的区别.在低动态响应的场合区别不明显,但在对转矩动态性能要求很高的场合,比如我们的电力机车,简单v/f控制和矢量控制有本质的区别,直接导致了矢量控制和直接转矩控制的提出.
六、关于无传感器的问题:
无速度传感器控制以及电机参数的自辨识是非常关键的技术,现代控制理论(自适应控制,模糊控制,神经网络控制)的很多方法都是在异步电机的辨识的典型应用.这些方面国外的技术有很多值得我们借鉴的地方.

刘志斌

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发表于:2007-12-14 21:28:00
94楼

“无速度传感器控制以及电机参数的自辨识是非常关键的技术”

1、谢谢专家的发言!
2、无速度传感器控制以及电机参数的自辨识是非常关键的技术!

支持国产变频

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95楼
刘老师对知识的执着很值得我们年轻人学习!

1314520

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96楼

刘志斌

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发表于:2007-12-14 21:56:00
97楼

  “在控制转矩的性能方面是有明显的区别.在低动态响应的场合区别不明显,但在对转矩动态性能要求很高的场合,比如我们的电力机车,简单v/f控制和矢量控制有本质的区别”

1、n1跟随负载的变化,几乎是瞬时的,转子电磁转矩与负载几乎是瞬动平衡,保证n2匀速恒定不变;
2、n1的闭环控制即v/f控制,但是n2跟随负载变化,响应速度慢一些,滞后一些,由于额定转差率小,只有2%-3%,大部分场合不算什么缺点;

刘志斌

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发表于:2007-12-15 10:21:00
98楼

   我再来谈一下我对直流调速的个人见解,希望专家发表意见:

一、单从调速角度看,直流调速也有两种情况:
1、直流电机端电压U的闭环控制:
(1)这种直流电机调速时,直流电机的端电压U是恒定的,转子电枢的转速Na跟随负载大、小变化;
(2)因为负载重时,转速低,电枢电流Ia大,电枢绕组电阻Ra的压降Ua大,在等效电阻R(把电能转化为机械能的功率等效电阻)的电压变小了!
(3)而影响转速大小的就是这个等效电阻的电压(电枢反电动势Ea);
(4)由于转子电枢的转速Na跟随负载有变化,所以这种调速,直流电机的机械特性较软,控制精度较差,调速响应慢!

刘志斌

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发表于:2007-12-15 10:42:00
99楼

2、直流电机的转子电枢Na的闭环控制:
(1)这种调速方式,转子转速Na是恒定的,电机端电压U是跟随负载大小变化调整的;
(2)电机端电压U是跟随负载大小变化时,电枢电流Ia大、小变化,电磁转矩T大小变化;电磁转矩T与负载瞬动平衡;
(3)这种调速方式,转子转速控制精度高,控制响应快,电机机械特性硬;

刘志斌

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发表于:2007-12-15 11:13:00
100楼

有人问,变频恒压供水属哪一类调速?


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