变频器的控制方式
变频器的工作原理与控制方式

变频器的工作原理与控制方式变频器(Variable Frequency Drive,缩写为VFD),又称为交流调速器(AC Drive),是一种用于调节交流电机转速的电子装置。
它通过改变输入电压的频率和幅值来控制电机的转速。
变频器工作原理主要涉及开关技术、PWM调制技术、电机驱动理论等方面内容,下面将详细介绍。
一、变频器的工作原理1.开关技术变频器利用开关电子器件(如晶体管、IGBT等)来实现对输入电源的开关控制。
通过不断开关电路,形成等效于几十千赫兹至几千千赫兹的高频方波,从而形成理想的正弦波输出。
2.PWM调制技术PWM(Pulse Width Modulation)调制技术是指通过改变开关装置的导通时间和关断时间,以一定占空比形式控制开关管工作的方式。
在变频器中,PWM技术可以实现加减压、变频和控制电机的转速。
3.电机驱动理论变频器通过改变输入电压的频率和幅值来调节电机的转速。
在工作过程中,通过改变开关器件导通时间和关断时间,将输入电压的频率调节到所需的频率范围,实现对电机转速的精准控制。
二、变频器的控制方式1.V/f控制方式V/f控制方式(Voltage/frequency ratio control)是一种常用的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速,并根据转速信号和预设的转速曲线进行比较,计算所需输出频率,并根据预设的V/f比值进行控制,实现对电机速度的调节。
2.向量控制方式向量控制方式(Vector Control)又称矢量控制方式,是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩和位置等信息,并根据这些信息进行精确计算和控制,实现对电机速度、转矩和位置等的准确控制。
3.矢量控制方式矢量控制方式(Direct Torque Control,缩写为DTC)是一种高性能的变频器控制方式。
它通过传感器检测电机当前的转速、转矩等信息,并根据转速、转矩的变化率进行预测和计算,在每个采样周期内调节电机的转速和转矩,实现对电机的精确控制。
变频器的四种控制方式详解

变频器的四种控制方式详解一、V/f恒定控制:V/f控制是在改变电动机电源频率的同时改变电动机电源的电压,使电动机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的效率,功率因数不下降。
因为是控制电压(Voltage)与频率(Frequency)之比,称为V/f控制。
恒定V/f控制存在的主要问题是低速性能较差,转速极低时,电磁转矩无法克服较大的静摩擦力,不能恰当的调整电动机的转矩补偿和适应负载转矩的变化; 其次是无法准确的控制电动机的实际转速。
由于恒V/f变频器是转速开环控制,由异步电动机的机械特性图可知,设定值为定子频率也就是理想空载转速,而电动机的实际转速由转差率所决定,所以V/f恒定控制方式存在的稳定误差不能控制,故无法准确控制电动机的实际转速。
二、转差频率控制:转差频率是施加于电动机的交流电源频率与电动机速度的差频率。
根据异步电动机稳定数学模型可知,当频率一定时,异步电动机的电磁转矩正比于转差率,机械特性为直线。
转差频率控制就是通过控制转差频率来控制转矩和电流。
转差频率控制需要检出电动机的转速,构成速度闭环,速度调节器的输出为转差频率,然后以电动机速度与转差频率之和作为变频器的给定频率。
与V/f控制相比,其加减速特性和限制过电流的能力得到提高。
另外,它有速度调节器,利用速度反馈构成闭环控制,速度的静态误差小。
然而要达到自动控制系统稳态控制,还达不到良好的动态性能。
三、矢量控制矢量控制,也称磁场定向控制它是70年代初由西德F.Blasschke等人首先提出,以直流电机和交流电机比较的方法阐述了这一原理。
由此开创了交流电动机和等效直流电动机的先河。
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交流电流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Ia1、Ib1,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相当于直流电动机的电枢电流),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。
变频器的控制方法

变频器的控制方法变频器是一种能够控制交流电动机转速的设备,通常用于工业生产中的电机调速和节能控制。
它通过改变电机输入的电压和频率,使电机达到所需的转速。
变频器的控制方法有多种,下面将详细介绍几种常见的控制方法。
1. 简单开关控制方法简单开关控制方法是变频器最基本的控制方式,通过控制电机的开/关状态来实现转速控制。
这种方法的控制精度较低,转速调节范围也较有限,适用于一些对转速要求不高的应用。
2. 转矩控制方法转矩控制方法是通过调节变频器输出的电压和频率来实现对电机输出转矩的控制。
通过改变电压和频率的比例关系,可以实现电机的恒转矩调速。
这种控制方法适用于一些需要保持恒定转矩的场合,如起重机械、卷取机等。
3. PI控制方法PI控制方法是一种闭环控制方法,它通过测量电机的输出转速与期望转速之间的差异,并根据差异调整变频器的输出电压和频率来控制转速。
这种控制方法具有较高的控制精度和适应性,可以根据实际情况进行参数调整,实现稳定的转速控制。
4. 矢量控制方法矢量控制方法是一种高级的闭环控制方法,它可以实现更精确的转速控制和较高的转矩响应。
矢量控制方法通过对电机的电流、电压和转速进行测量和计算,并根据计算结果调整变频器的输出,使电机能够精确地跟随给定的转速和转矩变化。
5. 力矩控制方法力矩控制方法是一种特殊的转矩控制方法,它可以根据负载的力矩需求来调整电机输出的转矩。
通过测量负载的力矩大小,并根据力矩与转速的关系进行计算和控制,可以实现对电机输出的力矩进行精确的控制。
综上所述,变频器的控制方法有简单开关控制、转矩控制、PI控制、矢量控制和力矩控制等多种方式。
不同的控制方法适用于不同的应用场合,可以根据实际需求选择最合适的控制方式。
随着技术的不断进步和应用领域的扩大,变频器的控制方法也在不断发展和创新,为工业生产提供更加高效和可靠的电机控制解决方案。
变频器的控制方式及合理选用

变频器的控制方式及合理选用1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V,输出功率在0.75~400KW,工作频率在0~400HZ,它的主电路都采用交-直-交电路。
其控制方式经历以下四代。
(1)第一代以U/f=C,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,但系统性能不高、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。
(2)第二代以电压空间矢量(磁通轨迹法),又称SPWM控制方式。
他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而进行控制的。
经实践使用后又有所改进: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、电流成闭环,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)第三代以矢量控制(磁场定向法)又称VC控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机,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,以转子磁通定向,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。
然而转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,实际效果不如理想的好。
(4)第四代以直接转矩控制,又称DTC控制。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量,而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是:a.控制定子磁链——引入定子磁链观测器,实现无速度传感器方式;b.自动识别(ID)——依靠精确的电机数学模型,对电机参数自动识别;c.算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制;d.实现Band-Band 控制——按磁链和转矩的Band-Band 控制产生PWM信号,对逆变器开关状态进行控制;e.具有快速的转矩响应(〈2ms),很高的速度精度(±2%,无PG反馈),高转矩精度(〈±3%);f.具有较高的起动转矩及高转矩精度,尤其在低速时(包括0速度时),可输出150% ~200%转矩。
变频器控制方式

变频器控制方式变频器作为一种调节电机转速的电气设备,具有广泛的应用领域和多种不同的控制方式。
本文将介绍几种常见的变频器控制方式,包括开环控制、闭环控制和矢量控制。
开环控制是变频器最基本的控制方式之一。
在开环控制方式下,变频器根据用户设定的频率输出电压,调节电机的转速。
开环控制的优点是结构简单、成本低廉,但缺点是无法对电机的负载变化进行实时调节,导致转速精度较低,稳定性较差。
闭环控制是一种更为高级的控制方式。
它在开环控制的基础上引入了反馈回路,通过实时监测电机的转速和负载情况来动态调整输出频率和电压。
闭环控制相比于开环控制具有更高的转速控制精度和稳定性,能够适应不同负载条件下的变化,但同时也增加了系统的复杂性和成本。
矢量控制是一种最为先进的变频器控制方式。
它在闭环控制的基础上引入了矢量控制算法,通过实时计算电机的电流、电压和转速之间的关系,实现更准确的转速控制和更高的响应速度。
矢量控制具有较高的控制精度、稳定性和动态性能,能够使电机在低速和高负载情况下得到更好的性能表现。
除了以上介绍的几种常见的变频器控制方式外,还有一些其他的控制方式,例如磁场定向控制、直接转矩控制等。
这些控制方式在特定的应用场景下具有独特的优势,可以实现更精确、更高效的电机控制。
总结起来,变频器控制方式包括开环控制、闭环控制和矢量控制等。
开环控制简单、成本低,但控制精度和稳定性较差;闭环控制在开环控制的基础上引入反馈回路,提高了控制精度和稳定性,但复杂性和成本增加;矢量控制通过引入矢量控制算法,实现了更高的控制精度和响应速度。
根据不同的应用需求和预算限制,选择适合的变频器控制方式可以达到最佳的控制效果。
变频器的控制方式

(3)输出功率。电动机的输出功率就是轴上的机械功率,计算公式
如下:
P2
TM(nM4-4) 9550
式中:P2——电动机的输出功率kW; TM——电动机轴上的电磁转矩N•m; nM——电动机的转速r/min。
4.1 恒压频比U/f的控制方式——变频调速出现的问题
能力目标: 1、会使用变频器中的恒压频比控制方式。 2、会使用变频器中的矢量控制方式。 3、会绘制频率给定曲线。
4.1 恒压频比Uຫໍສະໝຸດ f的控制方式由第一章的学习可知,变频调速的理论依据是: n (1 s)60 f p(4-1)
从式(4-1)可以看出,只要改变频率就可以实现调速的目的。 但是在实际的应用中是否如此简单就可以实现调速呢? 4.1.1 变频调速出现的问题 1、从能量的角度讨论问题 (1)输入功率。三相交流异步电动机的输入功率就是从电源吸收的 电功率,用P1表示,计算公式如下:
4.1 恒压频比U/f的控制方式——变频调速出现的问题
(3)电磁功率。由图4-1可以看 出,当输入功率P1不变而输出功率 P2减小时,传递能量的电磁功率 PM必将增大。这意味着主磁通Φ1 也必将增大,并导致磁路饱和。磁 通出现饱和后将会造成电机中流过 很大的励磁电流,增加电机的铜损 耗和铁损耗,造成电机铁芯严重过 热,不仅会使电机输出效益大大降 低,而且由于电机过热,造成电机 绕组绝缘降低,严重时,有烧毁电 机的危险。
图4-1 异步电动机的能量传递过程
所以,在进行变频调速时,有一个十分重要的要求,就是主磁通Φ1必须保持基
本不变:
Φ1 ≈ const
(4-5)
4.1 恒压频比U/f的控制方式——变频调速出现的问题
变频器常用的10种控制方式

变频器常用的10种控制方式
变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向,而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素。
除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外,对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。
本文从工业实际出发,综述了近年来各种变频器控制方式的特点,并展望了今后的发展方向。
一、变频器的分类
变频器的分类方法有多种。
按照主电路工作滤波方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器。
按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器。
按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等。
按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
二、变频器中常用的控制方式
1、非智能控制方式
在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制
V/f就是加在电机定子上的电压和电源频率的比值。
如下图,V/F符合直线AB,则是直线型;符合折线段ABC,则是多点型;符合曲线AB,则是平方型。
变频器的控制方式

变化不是很大,所以稳定
工作区的机械特性基本是
平行的,且机械特性较硬,
图8-1 变频调速机械特性
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.1.3 对额定频率fN以下变频调速特性的修正
1. TKx减小的原因分析
k f (k u k f) U U x xU E x x M T K x
机磁通保持一定,在较宽的调速范围内,电动机的 转矩、效率、功率因数不下降,
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.1.2 恒U/f控制方式的机械特性
1. 调频比和调压比
调频时,通常都是相对于其额定频率
频频率fx就可以用下式表示:
fN来进行调节的,那么调
8-1
fx=kffN
式中 kf——频率调节比 也叫调频比 ,
然而,这种控制要依赖于精确的电动机数学模型和对 电动机参数的自动识别 ID ,
《变频器原理与应用 第2版 》第8章
8.5 单片机控制
8.5.1 概述 随着微电子工艺水平的提高,微型计算机的性能价格
比显著提高,全数字化变频调速系统大都是以高性能单 片机和数字信号处理器 DSP 等为控制核心来构成整个系 统,专用于电机控制的单片机的出现,使得系统的体积 减小,可靠性大大提高,它们大部分是在16位单片机或 DSP的基础上增加部分特殊的控制功能构成专用的集成 电路,如87C196MC,
各种参数,如I1、r2等经过计算得到的一个转速的实在值,
由这个计算出的转速实在值和给定值之间的差异来调整
iM*和iT*,改变变频器的输出频率和电压,
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8.3.5 使用矢量控制的要求
选择矢量控制模式,对变频器和电动机有如下要求: 1 一台变频器只能带一台电动机, 2 电动机的极数要按说明书的要求,一般以4极电动机为最
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变频器的控制方式1 引言我们通常意义上讲的低压变频器,其输出电压一般为220~650v、输出功率为0.2~400kw、工作频率为0~800hz左右,变频器的主电路采用交-直-交电路。
根据不同的变频控制理论,其模式主要有以下三种:(1)v/f=c的正弦脉宽调制模式(2)矢量控制(vc)模式(3)直接转矩控制(dtc)模式针对以上三种控制模式理论,可以发展为几种不同的变频器控制方式,即v/f控制方式(包括开环v/f控制和闭环v/f控制)、无速度传感器矢量控制方式(矢量控制vc的一种)、闭环矢量控制方式(即有速度传感器矢量控制vc 的一种)、转矩控制方式(矢量控制vc或直接转矩控制dtc)等。
这些控制方式在变频器通电运行前必须首先设置。
2 v/f控制方式2.1 基本概念我们知道,变频器v/f控制的基本思想是u/f=c,因此定义在频率为fx时,ux的表达式为ux/fx=c,其中c为常数,就是“压频比系数”。
图1中所示就是变频器的基本运行v/f曲线。
由图1可以看出,当电动机的运行频率高于一定值时,变频器的输出电压不再能随频率的上升而上升,我们就将该特定值称之为基本运行频率,用fb 表示。
也就是说,基本运行频率是指变频器输出最高电压时对应的最小频率。
在通常情况下,基本运行频率是电动机的额定频率,如电动机铭牌上标识的50hz或 60hz。
同时与基本运行频率对应的变频器输出电压称之为最大输出电压,用vmax表示。
当电动机的运行频率超过基本运行频率fb后,u/f不再是一个常数,而是随着输出频率的上升而减少,电动机磁通也因此减少,变成“弱磁调速”状态。
基本运行频率是决定变频器的逆变波形占空比的一个设置参数,当设定该值后,变频器cpu将基本运行频率值和运行频率进行运算后,调整变频器输出波形的占空比来达到调整输出电压的目的。
因此,在一般情况下,不要随意改变基本运行频率的参数设置,如确有必要,一定要根据电动机的参数特性来适当设值,否则,容易造成变频器过热、过流等现象。
2.2 预定义的v/f曲线和用户自定义v/f曲线由于电动机负载的多样性和不确定性,因此很多变频器厂商都推出了预定义的v/f曲线和用户自定义的任意v/f曲线。
预定义的v/f曲线是指变频器内部已经为用户定义的各种不同类型的曲线。
如艾默生ev2000变频器有三种特定曲线(图2a),曲线1为2.0 次幂降转矩特性、曲线2为1.7次幂降转矩特性、曲线为1.2次幂降转矩特性。
罗克韦尔ab powerflex 400变频器有4种定义的曲线(如图 2b),其定义的方式是在电动机额定频率一半(即50%fn)时的输出电压是电动机额定电压的30%时(即30%vn)为曲线1,35%vn为曲线 2,40%vn为曲线3,vn为曲线4。
这些预定义的v/f曲线非常适合在可变转矩(如典型的风机和泵类负载)中使用,用户可以根据负载特性进行调整,以达到最优的节能效果。
对于其他特殊的负载,如同步电动机,则可以通过设置用户自定义v/ f曲线的几个参数,来得到任意v/ f曲线,从而可以适应这些负载的特殊要求和特定功能。
自定义v/ f曲线一般都通过折线设定,典型的有三段折线和两段折线。
用户自定义v/f曲线以三段折线设定为例,如图3所示,f通常为变频器的基本运行频率,在某些变频器中定义为电动机的额定频率,;v通常为变频器的最大输出电压,在某些变频器中定义为电动机的额定电压。
如果最大输出电压等于额定电压或者基本运行频率等于额定频率,则两者是一回事,如果两者之间数值不相等,就必须根据变频器的用户手册来确定具体的数据。
图中给出了三个中间坐标数值,即(f1,v1)、(f2,v2)、(f3,v3),用户只需填入相应的电压值或电压百分比以及频率值或频率百分比即可。
如果将其中的两点重合就可以看成是二段折线设定。
虽然用户自定义v/f曲线可以任意设定,但是一旦数值设定不当,就会造成意外故障。
比如说低频时转矩提升电压过高,造成电动机起动时低频抖动。
所以,v/f曲线特性必须以满足电动机的运行为前提条件。
2.3 v/f曲线转矩补偿变频器在启动或极低速运行时,根据v/f曲线,电动机在低频时对应输出的电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,这就导致励磁不足而使电动机不能获得足够的旋转力,因此需要对转矩进行补充补偿,这称为转矩补偿。
通常的做法是对输出电压做一些提升补偿,以补偿定子电阻上电压降引起的输出转矩损失,从而改善电动机的输出转矩。
图4 转矩补偿图4中,v0表示手动转矩提升电压、vmax表示最大输出电压、f0表示转矩提升的截止频率、fb表示基本运行频率。
对于v0的设置原则一般有以下几点:(1)当电动机与变频器之间的距离太远时,由于线路压降增大,应适当增大v0值;(2)当电动机容量小于变频器额定容量时,由于此容量电动机的绕组电阻比大容量电动机大,电阻压降也大,应适当增大v0值;(3)当电动机抖动厉害时,说明转矩过大,转矩补偿增益调得过高,应适当减小v0值。
这里必须避免这样一个误区:即使提高很多输出电压,电动机转矩并不能和其电流相对应的提高。
这是因为电动机电流包含电动机产生的转矩分量和其它分量(如励磁分量)。
关于截止频率f0,在有些变频器中是固定的频率值,如abb acs550变频器f0=20hz、罗克韦尔ab powerflex 400变频器f0=25hz;有些变频器是可以设置的,如艾默生ev2000变频器f0=0~50%基本运行频率。
转矩补偿可以根据变频器的参数设置选择手动和自动,如手动设置则允许用户v0在0-20%或30%umax之间任意设定,如自动设置则是变频器根据电动机启动过程中的力矩情况进行自动补偿,其参数是随着负载变化而更改的。
2.4 闭环v/f控制闭环v/f控制就是在v/f控制方式下,设置转速反馈环节。
测速装置可以是旋转编码器,也可以是光电开关,安装方式比较自由,既可以安装在电动机轴上,也可以安装在其他相关联的位置。
同样,通常所说的不带转速反馈的v/f控制,也称之为开环v/f控制。
闭环v/f控制选用速度反馈信号可以选用一相或者二相信号,一相信号如接近开关或是旋转编码器的a相和b相之一。
旋转编码器是一种测量旋转角度的测量器件,它集机、光、电技术于一体,通过光电转换,将角位移转换成相应的电脉冲或数字信号输出。
旋转编码器通常采用两个相位差90°的方波编码方式,其旋转方向由两个波形的相位差决定。
旋转编码器有很多种型号,通常的速度反馈则选用增量型编码器,电动机的运动速度由一定时间内编码器所产生的脉冲信号决定。
脉冲信号输出即可与变频器的pg接口相连接,就可以得到测量值。
编码器的精度由旋转一周产生方波数决定,当旋转一周可产生2000个方波时,每一个方波周期表示为360°/2000,其最大的响应频率达到100khz左右。
a)pg接口示意b)速度增益曲线图5 闭环v/f控制接线图和速度增益示意图图5所示为旋转编码器pg与变频器vf组成的闭环v/f控制。
图5a中,ps+/ps-为编码器的工作电源,a+信号为a相信号或b相信号,本控制方式采用一相反馈。
闭环v/f控制为了获得良好的速度控制性能,还必须设置比例增益p值和积分时间i值,图5b所示为参数设置情况。
2.4.1 调整参数必须遵循以下原则(1)最低输出频率的增益调整。
请用最低输出频率控制电动机运行,在此状态下,在无振动的范围内增大p02值,然后,在无振动范围内减小设定i02值。
监视变频器的输出电流,并且确认达到变频器额定电流50%以下的输出电流,超过50%时,请减小p02值,增大i02值(2)最高输出频率的调整。
请用最高输出频率控制电动机运行,在此状态下,在无振动的范围内增大设定p01值,然后,在无振动范围内减小设定i01值(3)增益的微调。
在增益更细微调整时,可以边观察速度波形边微调。
在加速完成时发生上冲超调,请减小p01值,增大i01值,停止时发生下冲超调,请减小p02值,增大i02值。
2.4.2 带pg闭环v/f控制系统要注意以下几点(1)一般编码器为5~36v工作电源,因此必须要选用合适的pg接口电源,确保编码器正常工作(2)编码器的工作方式有许多中,包括集电极开路、推挽式和线驱动,集电极开路还分npn或pnp,因此必须在选配合适pg接口的基础上,还必须选用正确的接线方式和跳线方式(npn或pnp方式)(3)编码器与变频器的距离一般以不超过100m为宜,必须采用屏蔽和抗干扰处理(4)闭环v/f控制多用于简易速度控制,且安装位置可以不在电动机轴端,因此在参数设置上必须加以区别,设定转速计算值必须折算到电动机侧(5)转速的设定和反馈一般都以转/分(r/min)为单位,一般而言设定值在面板上可以数字输入,若是用模拟信号作为给定量时,模拟给定最大值对应于电动机的同步转速。
3 无速度传感器矢量控制方式3.1 基本概念在高性能的异步电动机矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。
通常,采用旋转编码器等速度传感器来进行转速检测,并反馈转速信号。
但是,由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷:系统的成本大大增加;精度越高的编码器价格也越贵;编码器在电动机轴上的安装存在同心度的问题,安装不当将影响测速的精度;安装在电动机轴上的体积增大,而且给电动机的维护带来一定困难,同时破坏了异步电动机的简单坚固的特点;在恶劣的环境下,编码器工作的精度易受环境的影响。
而无速度传感器的控制系统无需检测硬件,免去了速度传感器带来的种种麻烦,提高了系统的可靠性,降低了系统的成本;另一方面,使得系统的体积小、重量轻,而且减少了电动机与控制器的连线。
因此,无速度传感器的矢量控制方式在工程应用中变得非常必要。
无速度传感器的矢量控制方式是基于磁场定向控制理论发展而来的。
实现精确的磁场定向矢量控制需要在异步电动机内安装磁通检测装置,要在异步电动机内安装磁通检测装置是很困难的,但人们发现,即使不在异步电动机中直接安装磁通检测装置,也可以在通用变频器内部得到与磁通相应的量,并由此得到了无速度传感器的矢量控制方式。
它的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数,按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流(或者磁通)和转矩电流进行检测,并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流(或者磁通)和转矩电流的指令值和检测值达到一致,并输出转矩,从而实现矢量控制。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹敌,而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,因此需要在使用时准确地输入异步电动机的参数,并对拖动的电动机进行调谐整定,否则难以达到理想的控制效果。
无速度传感器矢量控制方式的基本技术指标定义如下:速度控制精度±0.5%,速度控制范围1:100,转矩控制响应<200ms,启动转矩>150%/0.5hz。