矢量控制原理--应用

　　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配，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，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变化，会影响变频器对电机的控制性能，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。

　　异步电动机矢量控制变频调速系统的开发，使异步电动机的调速可获得和直流电动机相媲美的高精度和快速响应性能。异步电动机的机械结构又比直流电动机简单、坚固，且转子无碳刷滑环等电气接触点， 故应用前景十分广阔。现将其优点和应用范围综述如下：

　　1、矢量控制系统的优点：

　　动态的“速响应直流电动机受整流的限制，过高的di/dt是不容许的。异步电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。

　　低频转矩增大一般通用变频器（VVVF控制）在低频时转矩常低于额定转矩，在5Hz以下不能带满负载工作。而矢鱿控制变频器由于能保持磁通恒定，转矩与it呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩。

　　控制的灵活性直流电动机常根据不同的负载对象，选用他励、串励、复励等形式。它们各有不同的控制特点和机械特性。而在异步电动机矢量控制系统中，可使同一台电动机输出不同的特性。在系统内用不同的函数发生器作为磁通调节器，即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。

　　使用矢量控制，可以使电机在低速，如（无速度传感器时）1Hz（对4极电机，其转速大约为30r/min）时的输出转矩可以达到电机在50Hz供电输出的转矩（约为额定转矩的150％）。

　　对于常规的V/F控制，电机的电压降随着电机速度的降低而相对增加，这就导致由于励磁不足，而使电机不能获得足够的旋转力。为了补偿这个不足，变频器中需要通过提高电压，来补偿电机速度降低而引起的电压降。变频器的这个功能叫做“转矩提升”。

　　转矩提升功能是提高变频器的输出电压。然而即使提高很多输出电压，电机转矩并不能和其电流相对应的提高。 因为电机电流包含电机产生的转矩分量和其它分量（如励磁分量）。

　　矢量控制把电机的电流值进行分配，从而确定产生转矩的电机电流分量和其它电流分量（如励磁分量）的数值。

　　矢量控制可以通过对电机端的电压降的响应，进行优化补偿，在不增加电流的情况下，允许电机产出大的转矩。此功能对改善电机低速时温升也有效。

　　2、矢量控制系统的应用范围

　　1、要求高速响应的工作机械：如工业机器人驱动系统在速度响应上至少需要100rad/s，矢量控制驱动系统能达到的速度响应值可达1000rad/s，保证机器人驱动系统快速、地工作。

　　2、适应恶劣的工作环境：如造纸机、印染机均要求在高湿、高温并有腐蚀性气体的环境中工作，异步电动机比直流电动机更为适应。

　　3、高精度的电力拖动：如钢板和线材卷取机属于恒张力控制，对电力拖动的动、静态度有很高的要求，能做到高速（弱磁）、低速（点动）、停车时强迫制动。异步电动机应用矢量控制后，静差度《0.02%，有可能完代替V-M直流调速系统。

　　4、四象限运转：如高速电梯的拖动，过去均用直流拖动，现在也逐步用异步电动机矢量控制变频调速系统代替。