幾個(gè)方面了解矢量變頻器的轉(zhuǎn)矩控制方式

1、 /10的精度;安裝在電動機(jī)軸上的體積增大，而且給電動機(jī)的維護(hù)帶來一定困難，同時(shí)破壞了異步電動機(jī)的簡單堅(jiān)固的特點(diǎn);在惡劣的環(huán)境下，編碼器工作的精度易受環(huán)境的影響。而無速度傳感器的控制系統(tǒng)無需檢測硬件，免去了速度傳感器帶來的種種麻煩，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的成本;另一方面，使得系統(tǒng)的體積小、重量輕，而且減少了電動機(jī)與控制器的連線。因此，無速度傳感器的矢量控制方式在工程應(yīng)用中變得非常必要。無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發(fā)展而來的。實(shí)現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機(jī)安裝磁通檢測裝置，要在異步電動機(jī)安裝磁通檢測裝置是很困難的，但人們發(fā)現(xiàn)，即使不在異步電動機(jī)中直接安裝磁

2、通檢測裝置，也可以在通用變頻器部得到與磁通相應(yīng)的量，并由此得到了無速度傳感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動機(jī)的銘牌參數(shù)，按照一定的關(guān)系式分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測，并通過控制電動機(jī)定子繞組上的電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流的指令值和檢測值達(dá)到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)矢量控制。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速圍上與直流電動機(jī)相匹敵，而且可以控制異步電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動機(jī)的參數(shù)，因此需要在使用時(shí)準(zhǔn)確地輸入異步電動機(jī)的參數(shù)，并對拖動的電動機(jī)進(jìn)行調(diào)諧整定，否則難以達(dá)到理想的控制效果。無速

3、度傳感器矢量控制方式的基本技術(shù)指標(biāo)定義如下:速度控制精度土0.5%,速度控制圍1:100,轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)200ms，啟動轉(zhuǎn)矩150%/0.5hz。其中啟動轉(zhuǎn)矩指標(biāo)，根據(jù)不同品牌的變頻器其性能有所高低變動，大致在150%250%之間。如圖6所示為安川g7的無速度傳感器矢量控制方式下的啟動轉(zhuǎn)矩特性，在0.3hz極低速下能達(dá)到150%以上的轉(zhuǎn)矩。1.S310圖6無速度傳感器矢量控制方式啟動轉(zhuǎn)矩特性有時(shí)為了描述上的方便，也把無速度傳感器的矢量控制方式稱為開環(huán)矢量控制或無pg反饋矢量控制。電動機(jī)參數(shù)的調(diào)諧整定由于電動機(jī)磁通模型的建立必須依賴于電動機(jī)參數(shù)，因此選擇無速度傳感器矢量控制時(shí)，第一次運(yùn)行前必須首先

4、對電動機(jī)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)諧整定。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動機(jī)參數(shù)自動調(diào)諧、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動異步電動機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動地對異步電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)諧后存儲在相應(yīng)的參數(shù)組中，并根據(jù)調(diào)諧結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)數(shù)值。自動調(diào)諧（因在電動機(jī)旋轉(zhuǎn)情況下進(jìn)行，又稱旋轉(zhuǎn)式調(diào)諧）的步驟一般是這樣的：首先在變頻器參數(shù)中輸入需要調(diào)諧的電動機(jī)的基本參數(shù)，包括電動機(jī)的類型（異步電動機(jī)或同步電動機(jī)）、電動機(jī)的額定功率（單位是kw）、電動機(jī)的額定電流（單位是a）、電動機(jī)的額定頻率（單位是hz）、電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（單位r/min）;然后將電動機(jī)與機(jī)械設(shè)備分開，電動機(jī)作為單體;接著

5、用變頻器的操作面板指令操作，變頻器的控制程序就會一邊根據(jù)部預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行程序自動運(yùn)轉(zhuǎn)，一邊測定一次電壓和一次電流，然后計(jì)算出電動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。但在電動機(jī)與機(jī)械設(shè)備難以分開的場合卻很不方便，此時(shí)可采用靜止式調(diào)諧整定的方法，即將固定在任一相位、僅改變振幅而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的三相交流電壓施加于電動機(jī)上，電動機(jī)不旋轉(zhuǎn)，由此時(shí)的電壓、電流波形按電動機(jī)等值回路對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，便能高精度測定控制上必需的電動機(jī)參數(shù)。在靜止式調(diào)諧中，用原來方法無法測定的漏電流也能測定，控制性能進(jìn)一步提高。利用靜止式調(diào)諧技術(shù)，可對于機(jī)械設(shè)備組合一起的電動機(jī)自動調(diào)諧、自動測定控制上所需的各項(xiàng)常數(shù)，因而顯著提高了通用變頻器使用的方便性

6、。As?hiiA/VA/Vv1As?JXLI.圖7異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路從圖7所示的異步電動機(jī)的t型等效電路表示中可以看出，電動機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電動機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有r1（定子電阻）、x11（定子漏感抗）、r2（轉(zhuǎn)子電阻）、x21（轉(zhuǎn)子漏感抗）、xm（互感抗）和i0（空載電流）。從上面已經(jīng)知道，參數(shù)辨識分電動機(jī)靜止辨識和旋轉(zhuǎn)辨識兩種，其中在靜止辨識中,變頻器能自動測量并計(jì)算定子和轉(zhuǎn)子電阻以與相對于基本頻率的漏感抗，并同時(shí)將測量的參數(shù)寫入;在旋轉(zhuǎn)辨識中，變頻器自動測量電動機(jī)的互感抗和空載電流。速度調(diào)節(jié)器asr圖8圖8速度調(diào)節(jié)器簡化框圖速度調(diào)節(jié)器asr的結(jié)構(gòu)如圖8所示，圖8中kp

7、為比例增益，ki為積分時(shí)間。積分時(shí)間設(shè)為0時(shí)，則無積分作用，速度環(huán)為單純的比例調(diào)節(jié)器。由于是無速度傳感器矢量控制方式，速度環(huán)的實(shí)際速度來源于變頻器部的實(shí)際計(jì)算值。速度調(diào)節(jié)器asr的整定參數(shù)包括比例增益p和積分時(shí)間i,其數(shù)值大小將直接影響矢量控制的效果，其目標(biāo)就是要取得動態(tài)性能良好的階躍響應(yīng)，如圖9a所示。具體調(diào)節(jié)的影響情況如下：（1）增加比例增益p,可加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，但p值過大，系統(tǒng)容易振蕩；（2）減小積分時(shí)間i值，可加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，但i值過小，系統(tǒng)超調(diào)就會增大，且容易產(chǎn)生振蕩；（3）通常先調(diào)整比例增益p值，保證系統(tǒng)不振蕩的前提下盡量增大p值，然后調(diào)節(jié)積分時(shí)間i值使系統(tǒng)既有快速的響應(yīng)特

8、性又超調(diào)不大。a）參數(shù)整定情況之一b）參數(shù)整定情況之一c）參數(shù)整定情況之一圖9速度調(diào)節(jié)器asr階躍響應(yīng)與pi參數(shù)的關(guān)系圖9b是比例增益p值與速度調(diào)節(jié)器asr的階躍響應(yīng)關(guān)系，圖9c是積分時(shí)間i值與速度調(diào)節(jié)器asr的階躍響應(yīng)關(guān)系。一般的矢量變頻器為了適應(yīng)電動機(jī)低速和高速帶載運(yùn)行都有快速響應(yīng)的情況，都設(shè)有兩套pi參數(shù)值（即低速pi值和高速pi值），同時(shí)設(shè)有切換頻率。為了保證兩套pi值的正常過渡，一些變頻器還另外設(shè)置了兩個(gè)切換頻率，即切換頻率1和切換頻率2,如圖10。其控制原理是:低于切換頻率1的頻率動態(tài)響應(yīng)pi值取a點(diǎn)的數(shù)值，高于切換頻率2的頻率動態(tài)響應(yīng)pi值取b點(diǎn)的數(shù)值，位于切換頻率1和切換頻率2

9、的頻率動態(tài)響應(yīng)pi值取兩套pi參數(shù)的加權(quán)平均值。如果pi參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，系統(tǒng)在快速啟動到高速后，可能產(chǎn)生減速過電壓故障（如果沒有外接制動電阻或制動單元），這是由于在速度超調(diào)后的下降過程中系統(tǒng)再生制動狀態(tài)能量回饋所致，因此適宜的pi值對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。PI參數(shù)iA切換PI參數(shù)iA切換切換頻率j頻率2頻率指令圖10pi參數(shù)與頻率切換的關(guān)系轉(zhuǎn)差補(bǔ)償增益和靜差率靜差就是從一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速過渡到另一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速之間的差值，靜差率是指電動機(jī)空載與滿載的速度差，這兩個(gè)參數(shù)對于電動機(jī)的控制特性都是要求比較高的。由于無速度傳感器的矢量控制方式對于轉(zhuǎn)速的測量是間接的，一般都是通過容易測量的定子電壓和電流信號間接求得轉(zhuǎn)速。目前常用的方法有：利用電動機(jī)模型推導(dǎo)出轉(zhuǎn)速方程式，從而計(jì)算轉(zhuǎn)速；利用電動機(jī)模型計(jì)算轉(zhuǎn)差頻率，進(jìn)行補(bǔ)償；根據(jù)模型參考自適應(yīng)控制理論，選擇適宜的參考模型和可調(diào)整模型，同時(shí)辨識轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈；利用其它辨識或估計(jì)方法求得轉(zhuǎn)速；利用電動機(jī)的齒諧波電勢計(jì)算轉(zhuǎn)速;等等。但是，無論哪一種方法，對于電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行的速度計(jì)算或辨識精度都非常有限，為了精確