變頻器的內(nèi)部控制方式課件

2023/9/131變頻器技術(shù)及應(yīng)用五變頻器的內(nèi)部控制方式2023/9/1312023/7/261變頻器技術(shù)及應(yīng)用五變頻器的內(nèi)部控制方5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

2023/9/132轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器概述1.U/f控制方式可滿足普通系統(tǒng)的控制要求，主要用于通用變頻器，但其轉(zhuǎn)速控制精度及系統(tǒng)的響應(yīng)性較差，因?yàn)樗捎玫氖情_(kāi)環(huán)控制方式。2023/9/1325.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）2023/7/262轉(zhuǎn)差頻5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

2023/9/133轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器概述2.轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器是利用閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速差和轉(zhuǎn)矩成正比的原理，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差Δn，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速精度的目的。2023/9/1335.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）2023/7/263轉(zhuǎn)差頻5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

2023/9/134轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器概述3.轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器內(nèi)設(shè)比較電路和PID控制電路，處理目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)及產(chǎn)生的誤差。2023/9/1345.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）2023/7/264轉(zhuǎn)差頻4.U/f控制變頻器與轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器的區(qū)別U/?控制變頻器內(nèi)部不設(shè)置PID控制功能，不設(shè)置反饋端子。而轉(zhuǎn)差頻率控制在變頻器的內(nèi)部要設(shè)比較電路和PID控制電路。若要用U/?控制變頻器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，需在變頻器之外配置PID控制板。用U/?控制變頻器實(shí)現(xiàn)PID控制5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器概述2023/9/1354.U/f控制變頻器與轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器的區(qū)別用U/?5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，即采用恒Eg/ω控制（即恒Φm控制）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為

將

代入上式，得2023/9/1362023/9/1365.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念令

這里，sω1

稱為轉(zhuǎn)差角頻率

，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)差頻率，則

有當(dāng)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，s值很小，

ωs也很小，可以認(rèn)為

則轉(zhuǎn)矩可近似表示為

2023/9/1372023/9/1375.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理1.轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念所以，在s值很小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通不變，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差角頻率

成正比。因此，控制轉(zhuǎn)差頻率也就代表了控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。2023/9/1382023/9/1385.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系如圖，在電動(dòng)機(jī)允許的過(guò)載轉(zhuǎn)矩以下，大體可以認(rèn)為產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差頻率成比例。另外，電流隨轉(zhuǎn)差頻率的增加而單調(diào)增加。所以，如果我們給出的轉(zhuǎn)差頻率不超過(guò)允許過(guò)載時(shí)的轉(zhuǎn)差頻率，那么就可以具有限制電流的功能。為控制轉(zhuǎn)差頻率雖然需要檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的速度，但系統(tǒng)的加減速特性和穩(wěn)定性比開(kāi)環(huán)的U／f控制獲得了提高，過(guò)電流的限制效果也變好。2023/9/139轉(zhuǎn)差頻率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系2023/9/1395.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律為：5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

1）在的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩基本上與成正比，前提條件是氣隙磁通不變。2）在不同的定子電流值時(shí)，按圖示函數(shù)關(guān)系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。2023/9/1310轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律為：5.2.1轉(zhuǎn)差頻率控制原理5.25.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)構(gòu)成圖說(shuō)明速度調(diào)節(jié)器采用PI控制，輸入為速度設(shè)定信號(hào)ω2*和檢測(cè)的電機(jī)實(shí)際速度ω2之間的誤差信號(hào)。輸出為轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定信號(hào)ωs*。變頻器設(shè)定頻率即電動(dòng)機(jī)的定子電源頻率ω1*為轉(zhuǎn)差頻率設(shè)定值ωs*與實(shí)際轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω2的和。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，定子頻率設(shè)定將會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償由負(fù)載所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差，從而保持電動(dòng)機(jī)的速度為設(shè)定速度。速度調(diào)節(jié)器的限幅值決定了系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)差頻率。2023/9/1311異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)框圖5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

2023/9/13115.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)構(gòu)成圖說(shuō)5.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成

實(shí)際應(yīng)用工作過(guò)程5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定值與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加，即得定子頻率給定信號(hào)即，由和定子電流反饋信號(hào)從函數(shù)中查得然后用和去控制PWM電壓型逆變器。定子電壓給定信號(hào)2023/9/13125.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF5.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

轉(zhuǎn)差角頻率與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加后得到定子頻率，是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)。隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速加、減速平滑而且穩(wěn)定。在動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于的限幅轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性。輸入信號(hào)在調(diào)速過(guò)程中，實(shí)際頻率同步上升或下降，2023/9/13135.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（S轉(zhuǎn)差頻率控制還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：1)在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時(shí)，是從異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通Φm恒定”的結(jié)論也只是在穩(wěn)態(tài)情況下才成立。2）函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒(méi)有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取，使頻率ω1得以與轉(zhuǎn)速ω同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無(wú)衰減地傳遞到頻率控制信號(hào)上來(lái)了。

5.2.2轉(zhuǎn)差頻率控制的系統(tǒng)構(gòu)成2023/9/1314轉(zhuǎn)差頻率控制還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的水平，存在差距轉(zhuǎn)差頻率控制方式：利用轉(zhuǎn)差補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制從而達(dá)到最終控制電磁轉(zhuǎn)矩的目的的方式。實(shí)現(xiàn)方法：根據(jù)速度傳感器的檢測(cè)，求出轉(zhuǎn)差頻率△f，再把它與速度設(shè)定值f相疊加，以該疊加值作為逆變器的頻率設(shè)定值f1，就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。與U/f控制方式相比的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)差頻率控制的調(diào)速精度大為提高。缺點(diǎn)：采用該方式必須使用速度傳感器求取轉(zhuǎn)差頻率，同時(shí)要針對(duì)具體電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性去調(diào)整控制參數(shù)，因而這種控制方式的通用性較差。通常，采用轉(zhuǎn)差頻率控制的調(diào)速裝置都是單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，即一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電機(jī)。轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器小結(jié)5.2轉(zhuǎn)差頻率控制（SF控制）

2023/9/1315轉(zhuǎn)差頻率控制方式：利用轉(zhuǎn)差補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制從而達(dá)到最終控制5.3矢量控制(VC控制)2023/9/13162023/9/13165.3.1矢量控制系統(tǒng)的基本思路從外部看，輸入為A，B，C三相電壓，輸出是轉(zhuǎn)速ω一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，從內(nèi)部看，經(jīng)過(guò)3/2變換和同步旋轉(zhuǎn)變換，變成一臺(tái)由im和it輸入，由ω輸出的直流電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換可以等效成直流電動(dòng)機(jī)，那么，模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略，得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是空間矢量，所以這樣通過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱VC系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖5.3矢量控制(VC控制)2023/7/2616205.3矢量控制(VC控制)2023/9/13172023/9/13175.3.1矢量控制系統(tǒng)的基本思路3/2——三相/兩相變換;VR——同步旋轉(zhuǎn)變換;

——M軸與

軸（A軸）的夾角異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖5.3矢量控制(VC控制)2023/7/2617205.3.2直流電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速上的差異1．直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特征直流電動(dòng)機(jī)具有兩套繞組，即勵(lì)磁繞組和電樞繞組，它們的磁場(chǎng)在空間上互差π/2電角度，兩套繞組在電路上是互相獨(dú)立的。

2．異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特征異步電動(dòng)機(jī)也有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，但只有定子繞組和外部電源相接，定子電流I1是從電源吸取電流，轉(zhuǎn)子電流I2是通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。因此異步電動(dòng)機(jī)的定子電流應(yīng)包括兩個(gè)分量，即勵(lì)磁分量和負(fù)載分量。勵(lì)磁分量用于建立磁場(chǎng)；負(fù)載分量用于平衡轉(zhuǎn)子電流磁場(chǎng)。2023/9/13182023/9/13185.3矢量控制(VC控制)5.3.2直流電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速上的差異2023/75.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13192023/9/13195.3矢量控制(VC控制)a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組異步電動(dòng)機(jī)的幾種等效模型三相靜止坐標(biāo)系A(chǔ)，B，C和兩相靜止坐標(biāo)系α和β之間可進(jìn)行變換，稱為3s/2s變換，變換的原則是保持變換前后的功率不變。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/2619205.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13202023/9/13205.3矢量控制(VC控制)a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組異步電動(dòng)機(jī)的幾種等效模型交流電動(dòng)機(jī)為三相對(duì)稱的靜止繞組，通以三相平衡的正弦電流后，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F，在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速ω1（即電流的角頻率）旋轉(zhuǎn)，如圖a

。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/2620205.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13212023/9/13215.3矢量控制(VC控制)a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組異步電動(dòng)機(jī)的幾種等效模型任意對(duì)稱的多相繞組，通入平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，以兩相最為簡(jiǎn)單。如圖b中繪出了兩相靜止繞組a和b，空間互差90°，通入時(shí)間上互差90°的兩相平衡交流電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F。如單相交流電機(jī)。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/2621205.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13222023/9/13225.3矢量控制(VC控制)a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組異步電動(dòng)機(jī)的幾種等效模型當(dāng)圖a和b的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)大小和轉(zhuǎn)速都相等時(shí)，即認(rèn)為圖b的兩相繞組與圖a的三相繞組等效。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/262220

sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.3矢量控制(VC控制)圖c的兩個(gè)匝數(shù)相等且互相垂直的繞組T和M，分別通以直流電流iT和iM，產(chǎn)生合成磁動(dòng)勢(shì)F，其位置相對(duì)于繞組是固定的。如果讓包含這兩個(gè)繞組在內(nèi)的整個(gè)鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁動(dòng)勢(shì)F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來(lái)，成為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機(jī)模型sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.

sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.3矢量控制(VC控制)把這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖a和圖b中的磁動(dòng)勢(shì)一樣，那么這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組都等效。當(dāng)觀察者也站到鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，在他看來(lái)，T和M是兩個(gè)通以直流而相互垂直的靜止繞組。旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機(jī)模型sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.

sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.3矢量控制(VC控制)如果控制磁通的位置在d

軸上，就和直流電機(jī)物理模型沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別了。這時(shí)，繞組T相當(dāng)于勵(lì)磁繞組，M相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組。旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機(jī)模型sFMTiMiTMT5.3.3矢量控制中的等效變換5.5.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13262023/9/13265.3矢量控制(VC控制)a)三相電流繞組b)兩相交流繞組c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組異步電動(dòng)機(jī)的幾種等效模型由此可見(jiàn)，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，圖a的三相交流繞組、圖b的兩相交流繞組和圖c中整體旋轉(zhuǎn)的直流繞組彼此等效?；蛘哒f(shuō)，在三相坐標(biāo)系下的iA、iB

、iC，在兩相坐標(biāo)系下的i

、i

和在旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的直流it、im

是等效的，它們能產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/2626205.3.3矢量控制中的等效變換2023/9/13272023/9/13275.3矢量控制(VC控制)有意思的是：就圖c的T、M兩個(gè)繞組而言，當(dāng)觀察者站在地面看上去，它們是與三相交流繞組等效的旋轉(zhuǎn)直流繞組；如果跳到旋轉(zhuǎn)著的鐵心上看，它們就的的確確是一個(gè)直流電機(jī)模型了。這樣，通過(guò)坐標(biāo)系的變換，可以找到與交流三相繞組等效的直流電機(jī)模型。現(xiàn)在的問(wèn)題是，如何求出iA、iB

、iC

與i

、i

和it、im

之間準(zhǔn)確的等效關(guān)系，這就是坐標(biāo)變換的任務(wù)。5.3.3矢量控制中的等效變換2023/7/2627201.三相--兩相變換（3/2變換）

先考慮上述的第一種坐標(biāo)變換——在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組

、

之間的變換，或稱三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系間的變換，簡(jiǎn)稱3/2變換。AN2i

N3iA

N3iCN3iBN2iβ60o60oB三相和兩相坐標(biāo)系與繞組磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量

1.三相--兩相變換（3/2變換）先考慮上述的第一種1.三相--兩相變換（3/2變換）

AN2i

N3iA

N3iCN3iBN2iβ60o60oB三相和兩相坐標(biāo)系與繞組磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量

圖中繪出了A、B、C

和

、

兩個(gè)坐標(biāo)系，為方便起見(jiàn)，取A軸和

軸重合。設(shè)三相繞組每相有效匝數(shù)為N3，兩相繞組每相有效匝數(shù)為N2，各相磁動(dòng)勢(shì)為有效匝數(shù)與電流的乘積，其空間矢量均位于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。由于交流磁動(dòng)勢(shì)的大小隨時(shí)間在變化著，圖中磁動(dòng)勢(shì)矢量的長(zhǎng)度是隨意的。1.三相--兩相變換（3/2變換）AN2iN3iA

設(shè)磁動(dòng)勢(shì)波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動(dòng)勢(shì)與二相總磁動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，兩套繞組瞬時(shí)磁動(dòng)勢(shì)在

、

軸上的投影都應(yīng)相等，1.三相--兩相變換（3/2變換）

設(shè)磁動(dòng)勢(shì)波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動(dòng)勢(shì)與二相總磁1.三相--兩相變換（3/2變換）

寫(xiě)成矩陣形式，得（1）

考慮變換前后總功率不變，在此前提下，可以證明匝數(shù)比應(yīng)為（2）

1.三相--兩相變換（3/2變換）寫(xiě)成矩陣形式，得（1.三相--兩相變換（3/2變換）

代入式（1），得（3）

1.三相--兩相變換（3/2變換）代入式（1），得（1.三相--兩相變換（3/2變換）

令C3/2

表示從三相坐標(biāo)系變換到兩相坐標(biāo)系的變換矩陣，則（4）

（5）

1.三相--兩相變換（3/2變換）令C35.3.4直角坐標(biāo)／極坐標(biāo)變換在矢量控制系統(tǒng)中，有時(shí)需將直角坐標(biāo)變換為極坐標(biāo)，用矢量幅值和相位夾角表示矢量。矢量i1和M軸的夾角為θ1，若由已知的im、iy來(lái)求i1和θ1，則必須進(jìn)行K／P變換，其關(guān)系公式為2023/9/13342023/9/13345.3矢量控制(VC控制)兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系磁動(dòng)勢(shì)等效5.3.4直角坐標(biāo)／極坐標(biāo)變換在矢量控制系統(tǒng)中，有時(shí)需將5.3.5變頻器矢量控制的基本思想1．矢量控制的基本理念2023/9/1335矢量控制的示意圖2023/9/13355.3矢量控制(VC控制)5.3.5變頻器矢量控制的基本思想1．矢量控制的基本2023/9/1336異步電動(dòng)機(jī)矢量變換與電流解耦數(shù)學(xué)模型5.3.5變頻器矢量控制的基本思想1．矢量控制的基本理念5.3矢量控制(VC控制)2023/7/2636異步電動(dòng)機(jī)矢量變換與電流解耦數(shù)學(xué)模型52023/9/1337矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖5.3.5變頻器矢量控制的基本思想1．矢量控制的基本理念5.3矢量控制(VC控制)2023/7/2637矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖5.3.5控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機(jī)模型+i*mi*t

si*

i*

i*Ai*Bi*CiAiBiCi

iβimit~反饋信號(hào)異步電動(dòng)機(jī)給定信號(hào)

2．矢量控制中的反饋2023/9/13382023/9/13385.3矢量控制(VC控制)

電流反饋用于反映負(fù)載的狀態(tài)，使iT*能隨負(fù)載而變化。速度反饋反映出拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和給定值之間的差異，從而以最快的速度進(jìn)行校正，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。速度反饋的反饋信號(hào)可由脈沖編碼器PG測(cè)得?，F(xiàn)代的變頻器又推廣使用了無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，它的速度反饋信號(hào)不是來(lái)自速度傳感器，而是通過(guò)CPU對(duì)電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)，如I1、r2等經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的一個(gè)轉(zhuǎn)速的實(shí)在值，由這個(gè)計(jì)算出的轉(zhuǎn)速實(shí)在值和給定值之間的差異來(lái)調(diào)整iM*和iT*，改變變頻器的輸出頻率和電壓。控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機(jī)模型5.3.6使用矢量控制的要求選擇矢量控制模式，對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)有如下要求：1)一臺(tái)變頻器只能帶一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。2)電動(dòng)機(jī)的極數(shù)要按說(shuō)明書(shū)的要求，一般以4極電動(dòng)機(jī)為最佳。3)電動(dòng)機(jī)容量與變頻器的容量相當(dāng)，最多差一個(gè)等級(jí)。4)變頻器與電動(dòng)機(jī)間的連接線不能過(guò)長(zhǎng)，一般應(yīng)在30m以內(nèi)。如果超過(guò)30m，需要在連接好電纜后，進(jìn)行離線自動(dòng)調(diào)整，以重新測(cè)定電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)。2023/9/13392023/9/13395.3矢量控制(VC控制)5.3.6使用矢量控制的要求選擇矢量控制模式，對(duì)變頻器和5.3.7矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍1.矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1）動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)

2）低頻轉(zhuǎn)矩增大

3）控制靈活

2.矢量控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

1）要求高速響應(yīng)的工作機(jī)械

2）適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境

3）高精度的電力拖動(dòng)

4）四象限運(yùn)轉(zhuǎn)

2023/9/13402023/9/13405.3矢量控制(VC控制)5.3.7矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍1.矢量控制系5.4直接轉(zhuǎn)矩控制5.4.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)是繼矢量控制之后發(fā)展起來(lái)的另一種高性能的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。直接轉(zhuǎn)矩控制把轉(zhuǎn)矩直接作為控制量來(lái)控制。直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算，它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。2023/9/13412023/9/13415.4直接轉(zhuǎn)矩控制5.4.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)2023/5.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對(duì)除定子電阻外的所有電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化魯棒性好；所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易地估算出同步速度信息。因而能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器化。這種控制也稱為無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。然而，這種控制要依賴于精確的電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型和對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別(ID)。2023/9/13422023/9/13425.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在5.5單片機(jī)控制

5.5.1概述