变频器的VF控制与矢量控制
转矩控制矢量控制和VF控制解析
转矩控制、矢量控制和VF控制解析1.变转矩就是负载转矩随电机转速增大而增大，是非线性变化的，如风机水泵恒转矩就是负载转矩不随电机转速增大而增大，一般是相对于恒功率控制而言。
如皮带运输机提升机等机械负载2.VF控制就是变频器输出频率与输出电压比值为恒定值或正比。
例如：50HZ时输出电压为380V,25HZ时输出电压为190V即恒磁通控制；转矩不可控，系统只是一个以转速物理量做闭环的单闭环控制系统，他只能控制电机的转速根据电机原理可知，三相异步电机定子每相电动势的有效值： E1=4.44f1N1Φm式中：E1--定子每相由气隙磁通感应的电动势的有效值，V ；f1--定子频率，Hz；N1——定子每相绕组有效匝数；Φm-每极磁通量由式中可以看出，Φm的值由E1/f1决定，但由于E1难以直接控制，所以在电动势较高时，可忽略定子漏阻抗压降，而用定子相电压U1代替。
那么要保证Φm不变，只要U1/f1始终为一定值即可。
这是基频以下调时速的基本情况，为恒压频比（恒磁通）控制方式，属于恒转矩调速。
基准频率为恒转矩调速区的最高频率，基准频率所对应的电压为即为基准电压，是恒转矩调速区的最高电压，在基频以下调速时，电压会随频率而变化，但两者的比值不变。
在基频以上调速时，频率从基频向上可以调至上限频率值，但是由于电机定子不能超过电机额定电压，因此电压不再随频率变化，而保持基准电压值不变，这时电机主磁通必须随频率升高而减弱，转矩相应减小，功率基本保持不变，属于恒功率调速区。
3.矢量控制，把输出电流分励磁和转矩电流并分别控制，转矩可控，系统是一个以转矩做内环，转速做外环的双闭环控制系统。
它既可以控制电机的转速，也可以控制电机的扭矩。
矢量控制时的速度控制（ASR）通过操作转矩指令，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
带PG 的V/f 控制时的速度控制通过操作输出频率，使得速度指令和速度检出值（PG 的反馈或速度推定值）的偏差值为0。
变频器的控制方式
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。
变频器的VF控制与矢量控制
变频器的V/F控制与矢量控制U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，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。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
一、矢量控制（VC）方式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Ia1Ib1，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相当于与转矩成正比的电枢电流），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。
其实质是将交流电动机等效为直流电动机，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，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。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。
然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
V/F控制与矢量都是恒转矩控制。
U/F相对转矩可能变化大一些。
而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。
对普通用途。
两者一样1、矢量控制方式——矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。
变频器的控制模式
1、V/F控制指当频率F可变时，控制频率与电压的比率保持恒定。
2、先进磁通矢量控制指进行频率和电压的补偿，通过对变频器的输出电流实施矢量演算，分割为励磁电流和转矩电流，以便流过与负荷转相匹配的电机电流。
要点：将变频器输出电流分解为相互垂直励磁电流和转矩电流3、实时无传感器矢量控制通过推断电机速度，实现具备高度电流控制功能的速度控制和转矩控制。
有必要实施高精度、高响应的控制时请选择实时无传感器矢量控制，并实施离线自动调谐及在线自动调谐。
适用于所述的用途。
负荷的变动较剧烈但希望将速度的变动控制在最小范围；需要低速转矩时为防止转矩更大导致机械破损（转矩限制）想实施转矩控制4、矢量控制安装FR-A7AP（旋转编码器与变频器之间的连线），并与带有PLG的电机配合可实现真正意义上的矢量控制，可进行高响应、高精度的速度控制（零速控制、伺服锁定、）扭矩控制、位置控制。
何为矢量控制相对于V/F控制等其它控制方法，控制性能更加优越，可实现与直流电机同等的控制性能。
适用于下列用途;负荷的变动较剧烈但希望将速度变动控制在最小范围需要低速转矩时可防止转矩过大导致机械损伤(转矩限制)想实施转矩和位置控制在电机轴停止的状态下,对产生转矩的伺服锁定转矩进行控制..V/F控制与矢量控制的区别A V/F控制无速度反馈、而矢量控制有速度反馈；B V/F控制精度低，矢量控制精度高。
变频器对电机的控制我们以三菱FR-A700变频器为例进行讲解。
§1简单控制一、电路接线二、参数设置见表1-1所示。
表1-1 简单运行参数设置表三、运行1、PU控制2、外部控制§2 先进磁通矢量控制一、电路接线二、参数设置三、运行1、PU控制2、外部控制§4 实时无传感器矢量控制（速度控制）一、电路接线二、参数设置§5 带PLG电机的高精度运行控制（矢量控制）一、速度控制1、电路接线同前3、运行二、转矩控制1、电路接线同前3、运行。
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。
变频器矢量控制与VF控制
变频器矢量控制与VF控制矢量控制概念:矢量控制目的是设法将交流电机等效为直流电机，从而获得较高的调速性能。
矢量控制方法就是将交流三相异步电机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，这样即可等效于直流电机。
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。
矢量控制理论模型如下图矢量控制特点:变频器矢量控制，按照是否需要转速反馈环节，一般分为无反馈矢量控制和有反馈矢量控制。
1、无反馈矢量控制。
无反馈矢量控制方式优点是:a)、使用方便，用户不需要增加任何附加器件。
b)、机械特性较硬。
机械特性由于V/F控制方式，且不会发生电机磁路饱和问题，调试方便(个人观点，请大家批评指正) 缺点是 :调速范围和动态响应能力不及有反馈控制方式;2、有反馈矢量控制方式。
有反馈矢量控制方式的主要优点是: a)、调速性能优于无反馈矢量控制方式及V/F控制。
缺点: 需要在电机上安装测速装置(大多为旋转编码器)，电机变频改造比较麻烦，成本也高。
故有反馈矢量控制一般应用场合为:a)、要求有较大调速范围的场合(如:具有铣、磨功能的龙门刨床) ; b)、对动态响应性能要求较高的场合 ;c)、对安全运行要求较高场合。
矢量控制的适用范围:a)、矢量控制只能用于一台变频器控制一台电机。
当一台变频器控制多台电机时，矢量控制无效;b)、电机容量与变频器要求配置的电机容量之间，最多只能相差一个档次。
(如:变频器要求配置电机容量为7.5KW，那么实际电机最小容量为5.5KW，对于3.7kw电机就不行了);c)、电机磁极数一般以2、4、6极为宜，极数较多时建议查阅变频器说明书;d)、力矩电机、深槽电机、双鼠笼电机等特殊电机不能用矢量控制功能。
//(个人观点，请大家批评指正)V/F控制:如果电机电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。
变频器矢量控制说明介绍
变频器的V/F控制与矢量控制U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，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。
因此人们又研究出矢量控制变频调速。
矢量控制（VC）方式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Ia1Ib1，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相当于与转矩成正比的电枢电流），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。
其实质是将交流电动机等效为直流电动机，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，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。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。
然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
V/F控制与矢量都是恒转矩控制。
U/F相对转矩可能变化大一些。
而矢量是根据需要的转矩来调节的，相对不好控制一些。
对普通用途。
两者一样1、矢量控制方式——矢量控制，最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性，就这么简单，至于深入了解，那就得深入了解变频器的数学模型，电机学等学科。
变频器的控制模式 VF,矢量控制
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思路:矢量调速的目标——直流调速；努力实现励磁电流与电枢电流的独立控制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。
比较：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。
结论只要控制直流信号中的任意一个，就可以控制三相交流控制信号,也就控制了交流变频器的交流输出。
通过上述变换，将交流电机控制近似为直流电机控制ﻫ矢量控制的给定:
１、在矢量控制的功能中，选择“用”或“不用”。ﻫ２、在选择矢量控制后,还需要输入电动机的容量、极数、额定电流、额定电压、额定功率等。ﻫ矢量控制是一电动机的基本运行数据为依据，因此,电动机的运行数据就显得很重要，如果使用的电动机符合变频器的要求,且变频器容量和电动机容量相吻合,变频器就自动搜寻电动机的参数，否则就需要重新测定。很多类型的变频器为了方便测量电动机的参数都设计安排了电动机参数的自动测定功能。通过该功能可准确测定电动机的参数，且提供给变频器的记忆单元，以便在矢量控制中使用。
2、V/F控制方式——ﻫV/Ｆ控制，就是变频器输出频率与输出电压的比值为恒定值或成比例。例如，5０HZ时输出电压为380V的话，则25ＨZ时输出电压为１90V。ﻫ变频器采用V/Ｆ控制方式时,对电机参数依赖不大,Ｖ/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V／f控制变频器结构非常简单,但是这种变频器采用开环控制方式,不能达到较高的控制性能,而且，在低频时,必须进行转矩补偿,以改变低频转矩特性。ﻫ3、V/F这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的。
三、矢量控制的实现ﻫ
矢量控制基本理念旋转地只留绕组磁场无论是在绕组的结构上,还是在控制的方式上，都和直流电动机最相似。ﻫ设想,有两个相互垂直的支流绕组同处于一个旋转体中,通入的是直流电流,它们都由变频器给定信号分解而来的。ﻫ经过直交变换将两个直流信号变为两相交流信号;在经二相、三相变换得到三相交流控制信号;ﻫ
4、矢量控制的应用场合一般是要求比较高的传动场合。比如要求的恒转矩调速范围指标高，恒功率调速的范围比较宽。ﻫ而且,矢量控制不同于V／F控制，它在低速时可以输出100％的力矩，而V／F控制在低速时因力矩不够而无法工作。ﻫ5、V/Ｆ控制特点——以控制速度为目的，控制特点控制精度不高,低速时，力矩明显小,常用于变频器一拖多场合下。ﻫ矢量控制特点——它有速度闭环,即从负载端测出实际的速度，并与给定值进行比较，能够得到更高精度的速度控制，并且在低速时，也有最高的力矩输出。
变频器的ＶF控制与矢量控制
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变频器的V/F控制与矢量控制
U/ｆ=C的正弦脉宽调制（ＳPWM)控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,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。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
矢量控制,最简单的说，就是将交流电机调速通过一系列等效变换，等效成直流电机的调速特性,就这么简单，至于深入了解,那就得深入了解变频器的数学模型,电机学等学科。
矢量控制原理是模仿直流电动机的控制原理，根据异步电动机的动态数学模型,利用一系列坐标变换把定子电流矢量分解为励磁分量和转矩分量,对电机的转矩电流分量和励磁分量分别进行控制。ﻫ在转子磁场定向后实现磁场和转矩的解耦，从而达到控制异步电动机转矩的目的,使异步电机得到接近他励直流电机的控制性能。ﻫ具体做法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。
一、矢量控制（VC）方式
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Ｉa１Ib１,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相当于与转矩成正比的电枢电流）,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。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，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，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。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。ﻫV／F控制与矢量都是恒转矩控制。U/F相对转矩可能变化大一些。而矢量是根据需要的转矩来调节的,相对不好控制一些。对普通用途。两者一样ﻫ1、矢量控制方式——