无速度传感器矢量控制原理
M440无传感器矢量控制模式
无速度传感器矢量控制（SLVC）基于对转子位置的反复计算，任何原因引起的转子位置信息丢失（定向丢失）将导致不可预知的结果。
不正确的电机调试、电源故障引起的温度信息丢失，以及类似的干扰均有可能导致定向丢失。
无速度传感器矢量控制需要精心的调试和设置，这应该由具有MM4 / G120 SLVC 操作经验的调试工程师进行。
重要提示:SLVC 不应用于下列情形:1. 电机－变频器功率比值小于 1:42. 最大输出频率大于 200Hz3. 多机传动4. 变频器与电机间接有接触器，变频器运行时，绝对不允许打开接触器5. 提升机当变频器定向信息丢失，OFF1 或 OFF3 将不再能够使电机停车，这就是在调试变频器时，必须连接OFF2或脉冲禁止功能的原因(可参考ID: 7497349 How can the MM440 be shut down in the event of loss o f Vector action?).推荐的调试方法正确地输入电机参数以及完成电机识别对于SLVC的正确工作极其重要，执行的顺序也很重要，因为快速调试生成初始电机模型，而电机识别则对这一模型进行改进。
实现过程如下：1. 快速调试与初始电机模型P0003 = 2 (访问级别 2)P0010 = 1 (快速调试)P0300 及接下来的电机参数根据电机铭牌进行设置。
P0700, P1000, P1080/P1082, P1120/P1121 选择命令源，选择设定值源，Fmin/Fmax, 斜坡时间等等。
P1300 = 20 无速度传感器矢量控制P1910 = 1 (A0541 将随之出现> 参见2. 使用P1910进行电机识别) P3900 = 1计算电机参数时，“busy”将出现在 BOP面板上，持续时间约为1分钟，在特大型变频器上将持续更久。
在此之后，A0541将在BOP面板上闪烁。
至此已完成快速调试并生成初始电机模型。
2. 使用P1910进行电机识别必须完成2项自动测量。
变频器矢量控制的基本原理分析
变频器矢量控制的基本原理分析
矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U/f＝恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。
基于转差频率控制的矢量控制方式的最大特点是，可以消除动态过程中转矩电流的波动，从而提高了通用变频器的动态性能。
早期的矢量控制通用变频器基本上都是采用的基于转差频率控制的矢量控制方式。
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，并由此得到了所谓的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。
HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速系统介绍
HARSVERT-VA系列无速度传感器矢量控制高压变频调速系统介绍2006年7月，在经历了长时间厂内试运行后，利德华福第一台HARSVERT-V A系列产品——DSP无速度传感器矢量控制高压变频器在河南某电厂顺利投入生产运行，这标志着利德华福的产品技术迈上了一个新的台阶，将国内同类产品的调速性能提高到与国外先进技术同步的水平。
HARSVERT-V A系列高压变频调速产品，采用高速数字信号处理器（DSP）芯片作为主控制芯片，结合先进的异步电机无速度传感器矢量控制技术，以启动转矩大，动态响应快为主要特征，将大大拓宽高压变频器的应用领域，为用户提供更高性能的交流传动。
HARSVERT-V A系列无速度传感器矢量控制高压变频调速系统产品具有以下主要功能：（1）V/f比恒定控制；（2）无速度传感器矢量控制；（3）速度闭环矢量控制；（4）高压掉电恢复自动重启；（5）任意转速下旋转启动；（6）单模块故障旁路功能；（7）异步电机参数自动检测；（8）各种故障分类处理，尽可能保证设备连续运行；然而，何谓DSP，何谓矢量控制，应用矢量控制会有哪些优点，矢量控制的基本原理是什么，如何使用HARSVERT-V A系列产品？从本期开始，将逐步分篇介绍DSP、矢量控制相关知识，以及HARSVERT-V A系列高压变频调速产品的应用知识。
第一篇DSP与矢量控制技术的发展背景HARSVERT-V A系列高性能高压变频调速产品，在以DSP为核心搭建的高性能控制器硬件平台上，结合先进的实用化的矢量控制技术，将异步电机的控制性能提高到一个新的高度。
其中，DSP是英文Digital Signal Processor的词头字母缩写，其含义为数字信号处理器，是一种对数字信号进行分析处理的专用芯片。
矢量控制，在国外多称为磁场定向控制（Field Orientation Control），其核心思想是以电机磁场为坐标轴基准方向，通过坐标变换的方法，实现对电机转矩和磁通的解耦控制。
高速永磁同步电动机无速度传感器矢量控制
型离散控制问题进行 了深 入的分析 。文献 ［４ 分 １］
析了电 机参数误差对永磁同 步电机性能的 影响。文 菘
献 ［５ ２ ］ 别 利 用 模 型 参 考 自适 应 、 波 变 换 和 １— ０ 分 小 ；
和高频振动对 机械传感 器精度 造成较大影响 ｊ 。 无速度传感器不但能准确估计转子速度 和转 子位 移， 而且能避免机械式传感器对高速电机转子动力 学 性 能的影 响 。因此无 速度 传感 器对 高速 和超高 速 电机而言具有重要的意义。 目前 ， 无传感器 Ｐ Ｓ Ｍ Ｍ矢量控制中转子位置和 速度的估计方法有 多种。文献 ［ ］ １ 采用 一种基 于
如图２ 所示， ∞会迫使 ｉ 当 与ｉ 趋于 趋近
致 时 ， 逐渐 逼近
。
Ｊ
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一
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表示 ：
一
（） ２
图２ Ｍ Ｒ Ａ Ｓ估计转子速度和位置
２高速永磁 同步 电动机的参数计算
ｒ
ｓ
Ｌ
一
圈
ｒ
（） ３
高速永磁同步电动机的额 定转速为 ６ ０ ／ ０００ｒ ｍｎ 为了防止永磁体在巨大 的离心力作用下破坏 ， ｉ，
即：
ＲＬ
掌： 。一 Ａ ｄｔ
一了一 Ｌ
ｓ
（） ５
高 速永磁 同步 电动机 在 ６ ０ ／ ｎ时 的空载 ０００ｒｍｉ
电压 Ｅ 如图 ４所示 。由式 （ ） 。 ９ 可得其转子磁链约
ｒ 尺Ｌ
一
为 ０ ０ ４ Ｗｂ ．７
，
式 中 ： ＝ Ａ
Ｗ ＝Ｊ（ ）ｉ， ∞一 Ｊ＝
转速估计 ：
１极磁步速估模 一 隐永同的度计型¨ 一一 ｄ出 ¨
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，对于电机控制系统的性能和可靠性要求也越来越高。
其中，异步电机无速度传感器矢量控制系统是一种能够满足高性能需求的技术手段。
这种系统不需要机械式速度传感器，就能够精确控制电机的转矩和速度，具有较高的动态响应和稳定性。
本文将详细介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 总体设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由电机本体、逆变器、控制器等部分组成。
其中，控制器是整个系统的核心部分，负责实现电机的矢量控制。
2. 矢量控制算法设计本系统采用无速度传感器矢量控制算法，主要包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分。
其中，磁链观测是实现无速度传感器控制的关键技术之一，能够根据电机定子电压和电流信息估计出转子磁链的位置和大小。
转子时间常数的辨识则是为了提高系统的动态性能和鲁棒性。
电流控制则是根据电机转矩需求和观测到的转子磁链信息，控制逆变器输出电压，实现电机的精确控制。
3. 控制器硬件设计控制器硬件主要包括微处理器、功率驱动电路、采样电路等部分。
微处理器是控制器的核心部件，负责运行矢量控制算法和实现各种保护功能。
功率驱动电路将微处理器的控制信号转换为逆变器所需的驱动信号。
采样电路则负责实时采集电机的电压、电流等信号，为矢量控制算法提供必要的输入信息。
三、系统实现1. 软件设计软件设计主要包括操作系统、控制算法程序等部分。
操作系统负责管理控制器的硬件资源，为控制算法程序提供运行环境。
控制算法程序则是实现无速度传感器矢量控制的核心程序，包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分的实现。
2. 实验验证为了验证本系统的性能和可靠性，我们进行了大量的实验验证。
实验结果表明，本系统具有较高的动态响应和稳定性，能够精确控制电机的转矩和速度，且无需机械式速度传感器，具有较高的实用价值。
四、结论本文介绍了一种异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
基于扩展卡尔曼滤波的异步电机无速度传感器矢量控制
的准确测量 ， 同时参数 自 适应率算法过于复杂 ， 存在大量微分 、 积分运算 ， 如通过微处理器对其离散化实现
比较 困难 ， 而本文 介绍 的转速 、 磁链 估计 的递 推算 法则很 容易 通过 软件 编程实 现 ． 异 步 电机 的状 态 方程 是一 组非 线性 方 程 ， 根据 系统 辨识 理 论 ［１ 非线 性 系统 状 态估 计 最好 的方 法 是 ７， －对 ８ 扩 展 卡尔曼 滤波 ． 应用 扩展 卡 尔曼 滤波 ， 转子 磁链 和 转速 估 计进 行 了理 论分 析 和 实验 研 究． 种算 法 本文 对 这 通 过 建立一 个新 的状 态方 程 ， 定子 电流 、 子磁 链 和转 速作 为状态 变 量 ， 子 电压 和 电流作 为输 入 、 出 将 转 定 输
，
ｂ
咖
扩展卡尔曼滤波器是一种应用广泛的针对非线性系统进行状态估计 的有效算法 ， 对于无速度传感器矢 一 ０ ０ ０ ０
量控 制系统 ， 由于转速 为未知 量 ， 时我们 把转 速 认 为是一 个状态 变量 ， 此 根据 电机 的机 械运 动方 程 和原 来 一 ００ ０ 的状态方程构成新的电机状态方程 ， 如式 （） ２所示 ， 此时系统方程有 ５ 个状态变量 ： ， ｉ ， ， ｒ 而系统 （ ， ｔ ）
准确的 ， 由此构成 的无速度传感器系统具有 良好 的静 、 动态性能．
关 键 词：异步电机；无速度传感器矢量控制；转速估计；转子磁链观测 ；扩展卡尔曼滤波 ；数字信号处理器 （ Ｓ ） Ｄ Ｐ
中图分类号： Ｔ ７ ； Ｔ ４ Ｐ２ ３ Ｍ ３ ３ 收 稿 日 期： ２０ —１ — ８ ０ ６ ２ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１７ － ２ ０ ２０ ）５ ０ ２ － ６ ６ １２ ５ （０ ７ ０ — ０ ９ ０
异步电机无速度传感器矢量控制策略综述
基于滑模控制的自适应控制策略
总结词
滑模控制是一种非线性控制策略，其核心思 想是在控制过程中使系统的状态轨迹在预设 的滑模面上滑动，以达到预设的目标。
详细描述
在无速度传感器矢量控制中，滑模控制通常 用于估计转速和转子位置。通过设计适当的 滑模面和控制律，可以使系统的状态轨迹在 滑模面上滑动，并根据滑模面的输出估计转 速和转子位置。
基于人工智能的无速度传感器控制技术
1 2
神经网络（NN）
利用多层神经网络对电机转速进行估计，具有 较好的自适应性和鲁棒性。
支持向量机（SVM）
通过构建支持向量机分类器或回归器，实现对 电机转速的估计和控制。
3
强化学习（RL）
通过设计合适的奖励函数和策略，实现对电机 转速的优化控制。
基于信号处理的无速度传感器控制技术
无速度传感器技术的优势
无速度传感器技术能够简化系统结构，降低成本，提高可靠性，因此研究无速 度传感器矢量控制策略具有重要的实际意义。
研究现状与发展
研究现状
目前，异步电机无速度传感器矢量控制策略的研究已经取得了一定的成果，各种 控制方法不断涌现，如基于模型的控制、滑模控制、神经网络控制等。
发展方向
未来的研究将更加注重控制算法的优化和实际应用效果的验证，同时结合现代信 号处理技术和人工智能技术，进一步发展新型的无速度传感器矢量控制策略。
CHAPTER 03
无速度传感器矢量控制技术
基于模型的无速度传感器控制技术
模型预测控制（MPC）
利用电机动态模型进行预测和反馈控制，以达到良好的动态性能 。
滑模观测器（SMO）
通过设计滑模面和滑模控制器，实现对电机转速的精确估计。
扩展卡尔曼滤波（EKF）
电梯用永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究
一 ２ — ７
分量 。反 电 动 势 、 轴 分 量 表 达 式 包 含 了 ＰＳ Ｍ Ｍ转子位置信息 ，可以利用反电动势来求取转
子位置 。
２ ＭＳ 无速度传感器矢量控制 Ｐ Ｍ
２ １ 总体 控制原 理 ． 由式 （ ） 可见 ，电机 产生 的驱 动 转 矩 只 与 ｉ ３ 。 成 正 比关 系 。为 了使 ｉ 最大 以得 到 最 大 电机 转矩 ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈｓ ｐ ｐ ｒｓｕ ｉ ｓｔ ｅ Ｐ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｒｌ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｕ ｚ ｂ ｅｖ ｒ ｎ ｒ ｓ ｎ ｓ ｉ ａ ｅ ｔ ｄ ｅ ｈ ＭＳ ｓ ｎ ｏｌ ｓ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｚｙ ｏ ｓ ｒ ｅ ，ａ ｄ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅ
（ ） 出 ｅ ｅ ｃ输 和 Ｂ
图 ３ 模 糊观 测器输入／ 出变量隶属度 函数分布 图 输 《 起重运输机械》 ２ １ （ ） ０２ ２
表 １ 模糊控制规则表
Ｉ１ ｎ ０ｕ ｔ
３ 仿真测试
为了验证设计方案 的有效性 和可行性 ，本 文
ｐ Ｍ ｚＥ ｚＥ Ｎｓ
。 永 磁 同步 电动 机 作 为 电 梯 曳 引 电 机 具 有 效 率 。
１ Ｐ Ｓ 数 学 模 型 Ｍ Ｍ
表面 式永 磁 同 步 电 机 在旋 转 （ ｄ～ｑ 坐标 系 ） 下 的定子 电流数学 模 型为 ＿ ２ ］
高 、机 械 噪 声 小 、转 矩 脉 动 低 、动 态 响应 快 、质 量 轻 、体 积小 等 优 点 ，因 此 得 到 广 泛 应 用 … 。但 是 ，多数 电梯 控 制 系 统 采 用 机 械 式 传 感 器 测 量 转 子 的速 度 和 位 置 ，这 不 仅 加 大 了系 统 控 制 的复 杂
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无速度传感器矢量控制原理
无速度传感器矢量控制（Sensorless Vector Control）是一种在没有速度传感器的情况下实现电机精确速度和转矩控制的方法。
该控制方法广泛应用于交流电机，如感应电机和永磁同步电机。
无速度传感器矢量控制原理的核心在于通过电机自身的电压和电流信息，估计出电机的转速和转矩，进而控制电机的运行状态。
无速度传感器矢量控制的实现需要以下主要步骤：
1. 电流采样与转换：首先，需要对电机的三相电压和电流进行采样并进行模数转换，通常使用模数转换器（ADC）来完成这项工作。
采样频率应该足够高，以确保对电流的精确测量。
2. 电流控制环：电流控制环的目的是保持电机的电流和预期值保持一致，以实现所需的电机转矩控制。
电流控制环通常由PID控制器组成，控制器使用电流误差信号来调整电机的电压，使电流保持在预期值。
3. 电流解耦：在电流控制环之后，需要进行电流解耦操作，将三相电流转换成直流坐标系下的两个分量：一个是磁场分量，另一个是扭矩分量。
这一步骤的目的是消除电机中的交叉耦合，使得电机的控制更为简单。
4. 转速和转矩估算：在无速度传感器的情况下，需要通过电流和电压信息来估计电机的转速和转矩。
估算转速的常用方法是利用感应电机的反电动势
（back-EMF）或者永磁同步电机的电压方程，并使用观测器来估计转速值。
转矩的估算可以利用电流和电压信息，结合电机的恒功率特性来进行估算。
5. 转速和转矩控制：通过估算出的转速和转矩值，可以根据要求设定所需的转速和转矩控制策略。
通常采用PID控制器来根据转速和转矩误差来调整电机的电压，以使电机的运行状态达到设定值。
需要注意的是，无速度传感器矢量控制虽然可以不依赖于传感器来实现电机的速度和转矩控制，但在实际应用中，需要具备准确的电机模型和参数，以及高性能的数字信号处理器（DSP）或者微控制器（MCU）来实现控制算法。
此外，该方法在低速和低转矩运行时可能存在一些误差，因此在特定应用场景中，可能还需要使用速度传感器来提高控制的准确性。
无速度传感器矢量控制在交流电机的应用中具有重要的意义，不仅能够降低系统成本，还能提高控制的灵活性和响应性。
随着电机控制技术的不断进步和数字信号处理技术的普及，无速度传感器矢量控制在工业自动化领域的应用前景十分广阔。