第四章-西門子通用變頻器6SE70--矢量控制系統(tǒng)

1、University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新第四章第四章 西門子西門子6SE70系列變頻器閉系列變頻器閉環(huán)矢量控制算法環(huán)矢量控制算法徐建英徐建英University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分2/12第一節(jié)第一節(jié) 西門子西門子6SE70系列變頻器閉環(huán)矢量控制算法系列變頻器閉環(huán)矢量控制算法 設(shè)定參數(shù)P100=4，西門子6SE70系列變頻

2、器工作在閉環(huán)矢量控制方式，基本原理如圖4-1所示。 主要組成模塊的功能如下：14 115052/nffMP （）斜坡給定經(jīng)過正反向限幅后作為速度調(diào)節(jié)器的輸入，增量式編碼器輸出經(jīng)濾波后作為速度反饋 ，速度調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)見圖。速度調(diào)節(jié)器輸出加上附加加速轉(zhuǎn)矩給定（參數(shù)設(shè)定）作為轉(zhuǎn)矩給定。 （ ）對轉(zhuǎn)矩給定做限幅處理，取以下三個(gè)設(shè)定值中的最小值作為轉(zhuǎn)矩限幅值：University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分3/12圖4-1西門子6SE70系列變頻器閉環(huán)矢量

3、控制University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分4/12 ; , ,34-242/1 =7428ststqstqstrsqrrsMPfPfMIIiT PfTi轉(zhuǎn)差 設(shè)定的最大轉(zhuǎn)矩值為回饋?zhàn)畲笥泄β试O(shè)定值，或電動(dòng)最大有功功率設(shè)定值， 是當(dāng)時(shí)的頻率設(shè)定值;是設(shè)定的最大轉(zhuǎn)矩電流分量。 （ ）電流模型如圖所示，輸出為轉(zhuǎn)差頻率。由式（），式（）可得，在轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算公式為:,mdsqdrrLfiT轉(zhuǎn)差或 Univer

4、sity of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分5/12 /sqsdrrrrrrmdiiTTLRLRL式中定子電流轉(zhuǎn)矩分量；定子電流勵(lì)磁電流分量；轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)， 為轉(zhuǎn)子繞組自感，為轉(zhuǎn)子電阻；定子與轉(zhuǎn)子繞組間的等效互感。圖4-2 電流模型University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分6/12（4）反電動(dòng)勢模型如

5、圖4-3所示。圖4-3 反電動(dòng)勢模型1mdrsdrrCEMFLiT PPId Mf反電動(dòng)勢模型根據(jù)式：，計(jì)算轉(zhuǎn)子磁通，反電動(dòng)勢控制器的輸入是反電動(dòng)勢模型計(jì)算的反電動(dòng)勢軸分量，經(jīng)反電動(dòng)勢控制器補(bǔ)償，輸出為轉(zhuǎn)差頻率。University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分7/12510% 15%64-4stslipstCEMFslipstslipslipslipsdffffffffffffffi轉(zhuǎn)差（ ）觸發(fā)裝置頻率設(shè)定值 ，在時(shí)，；在時(shí)，是從反電動(dòng)勢模型切

6、換到電流模型的切換頻率設(shè)定值。變頻器在自動(dòng)參數(shù)設(shè)定過程中預(yù)置設(shè)定值，一般為的電動(dòng)機(jī)額定頻率。低頻時(shí)，反電動(dòng)勢模型計(jì)算精度下降，采用電流模型計(jì)算轉(zhuǎn)差頻率。（ ）勵(lì)磁電流分量設(shè)定，圖中，勵(lì)磁特性輸出與定子頻率設(shè)定值stsdfi相對應(yīng)的勵(lì)磁電流分量 。勵(lì)磁特性由變頻器在參數(shù)初始化過程中的自動(dòng)測量設(shè)定。在弱磁區(qū)，弱磁積分調(diào)節(jié)器輸出勵(lì)磁電流補(bǔ)償值，保證在弱磁時(shí)的最大輸出電壓值。輕載時(shí)，在一定負(fù)載范圍內(nèi)減小勵(lì)磁電流以降低定子損耗，加載時(shí)增加勵(lì)磁電流。效率優(yōu)化模式使勵(lì)磁電流設(shè)定分量與負(fù)載電流處于最有配合狀態(tài)。University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博

7、學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分8/124-5sdi圖勵(lì)磁電流分量設(shè)定University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分9/12174-5/84-6 sdsqsdsqsVsdststVststDQiiVKPPWVMPWMf dtVVVVVfdq（ ）電流控制。如圖所示，勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器及轉(zhuǎn)矩電流調(diào)節(jié)器輸出分別為坐標(biāo)中的電壓分量和，經(jīng)（直角坐標(biāo) 極坐標(biāo)）變換后，得到電壓矢量及相位角，經(jīng)校

8、正后得調(diào)制深度。（ ）異步空間矢量調(diào)制及觸發(fā)單元。見圖，異步空間矢量調(diào)制及觸發(fā)單元輸入量是調(diào)制深度，相位角和頻率設(shè)定值 ，通過公式=計(jì)算坐11.1024mVPPR標(biāo)磁場定向角調(diào)制器相角。閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)需要（每周脈沖數(shù)）在或者更高的增量式編碼器構(gòu)成速度閉環(huán)，用于單電機(jī)傳動(dòng)，適用于特別在低速時(shí)，要求高動(dòng)態(tài)性能和高調(diào)速精度的系統(tǒng)，如軋鋼機(jī)、造紙機(jī)、吊車、貨物運(yùn)輸機(jī)帶自University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分10/12/123110410%動(dòng)位

9、置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，用于工藝上要求轉(zhuǎn)矩作為控制量，如開卷 卷取機(jī)、帶張力閉環(huán)的隨動(dòng)系統(tǒng)和主一從傳統(tǒng)系統(tǒng)等。在下列情況下建議使用閉環(huán)矢量控制：要求最高的調(diào)速精度；滿足動(dòng)態(tài)品質(zhì)的最高要求；調(diào)速范圍：時(shí)仍需要轉(zhuǎn)矩控制；在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下，需要輸出額定轉(zhuǎn)矩并進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。圖4-5電流控制University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分11/12圖4-6 觸發(fā)單元University of Science and Technology

10、 Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分12/12第二節(jié)第二節(jié) 西門子西門子6SE70系列變頻器轉(zhuǎn)子磁場定向的開環(huán)矢量控制系列變頻器轉(zhuǎn)子磁場定向的開環(huán)矢量控制 1003670147CEMF PCEMF ICEMF PffPSEff設(shè)定參數(shù)，西門子系列變頻器工作在轉(zhuǎn)子磁場定向的開環(huán)矢量控制方式。 與閉環(huán)矢量控制相比的主要改變?nèi)缦拢?（）從圖中可以看出，開環(huán)矢量控制沒有用增量式編碼器做速度反饋。輸入速度調(diào)節(jié)器的速度反饋至值是斜坡給定加上反電動(dòng)勢控制器的輸出值，即速度反饋，式中，和CEMF ICEMFCEMF PC

11、EMF Iffff分別是反電動(dòng)勢控制器的積分分量和比例分量。反電動(dòng)勢控制器的輸出，相當(dāng)于對斜坡給定進(jìn)行轉(zhuǎn)差補(bǔ)償后作為速度反饋值University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分13/12圖4-7西門子6SE70系列變頻器一開環(huán)矢量控制方式University of Science and Technology Liaoning博學(xué)明德博學(xué)明德 經(jīng)世致用經(jīng)世致用勤奮向上勤奮向上 求實(shí)創(chuàng)新求實(shí)創(chuàng)新2022年年4月月24日日8時(shí)時(shí)48分分14/1223stslipstCEMF PCEMF ICEMFslipstCEMF Islipfffffffffffffffff轉(zhuǎn)差 （ ）觸發(fā)裝置的頻率設(shè)定 ，在時(shí)，；在時(shí)，轉(zhuǎn)差。這是提高轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速觀測值的精度。 （ ）勵(lì)磁電流分量給定加有低