矢量控制分析

《矢量控制分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、流花LH4-1动力供电系统中压变频器矢量控制方式分析1矢量控制方式的原理变频器矢量控制是通过控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系屮的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。目前在变频器屮实际应用的矢量控制方式主要冇基于转差率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。无速度传感器矢量控制系统框图如图1所示。在变频调速系统屮，将电动机定子电流分解为d、q坐标系下的励磁电流分量4和转矩电流分量嘉，然后将这两个互相垂直的直流电流信号反馈到给定的控制部分进行修正，其屮一个磁场电流信号焉不变，而控制另一个磁场电流信号打，得到两个相应的修

2、正后的控制信号匚和心，进行相应的逆变换就可以得到目标三相电流控制信号，也就得到变频器控制输出电压。、电枷/图1无速度传感器欠量控制系统框图无速度传感器矢量控制方式依赖于电动机定子屯流的反馈，电流反馈内环的控制算法由内部两个调节器组成，一个调节励磁屯流，一个调节转矩电流，这些调节器的输出组合产生变频器三相控制屯压输岀。控制外环是rti速度环和磁通环组成，速度和磁通环的输出为转矩和励磁屯流调节器的指令。速度反馈是出定子频率和估算的电机滑茅综合而來。2矢量控制方式在电动机起动过程中的应用与恒压频比（V/F）控制方法一样，采用矢量控制方式的变频器保证水下电动机骡动电潜泵正常起动，就必须满足三个

3、条件：（1）电动机的起动转矩大于负载转矩（J>TQ；（2）电动机的起动电流小于变频器的报警过负荷电流（（3）考虑电缆的电压降落后要求的控制电压在变频器额定输岀电压范围以内。对于笫（1）条件，由图1的控制框图可以看出，矢量控制是根据估算的转速、机械负荷制动转矩特性预先设定好起动转矩，也就是说其电磁起动转矩是预先人为设定好的，如图2所示。一般情况下，考虑电潜泵起动时的制动转矩为额定转矩0.3倍左右。所以在控制过程中，只要预先设定好其起动转矩，使电动机的起动转矩大于0.3,就可以满足电动机对转矩的要求。图2转矩识别逻辑图对于第（2）条件，由矢量控制的电磁转矩公式：可见，电磁转矩与电流转矩分量

4、匚成正比，因为乞孑是恒定的，也即是说电流的励磁分量匚是恒定的。当负载机械制动转矩越人，变频器设定的电动机的电磁起动转矩也越大，则电流的转矩分量几也越大。因为电磁起动转矩是人为设定的，所以其与负载机械制动转矩的匹配性能更好。也就是说只要保证tcd>tl就可以，不需要过大的起动转矩，所以不会产生大的起动电流。电动机定了电流为：is=5+g矢量控制只是调节电流转矩分量嘉，并保持丿励磁分量匚恒定，也在一定程度上的减小了起动电流。因为，矢量控制比V/F控制具有更好的口适应性，所以其起动电流一般比V/F控制的起动电流更小。对于第(3)条件，氏电缆上的电压降落为：^=iszcable因为在屯动机

5、的起动过程中矢量控制的起动电流比V/F控制方式的起动电流更小，所以长电缆上的电压降落也更小，考虑电缆的电压降落后要求的控制电压在变频器输出屯压范围以内。综上所述，矢量控制方式具有以下特点：(1)屯机参数自动辩识和手动输入相结合；(2)低频高输出转矩，如150%额定转矩/2Hz；无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。有关文献通过实际分析发现，同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较，矢量控制方式具有更强的输出力矩。经过上述分析可见，控制参数根据实际情况优化的矢量控制方

6、式可以在流花LH4-1项廿变频器中应用，能够保证顺利起动电潜泵。矢量控制方式需要注意的问题：(1)需要屯动机的准确的屯气参数；(2)需要屯潜泵的制动特性；(3)当屯动机负载突变时必须快速调节变频器输出电压，保证电缆末端屯动机屯压的稳定在额定屯压范围以内。曲于供屯屯缆很长、电压降落很大，而且随着电动机负载电流的变化长电缆上的屯压降落变化也很犬，必须根据屯动机负载电流、频率快速调节变频器输出屯压，保证电缆末端电动机机端电压在额定范围以内。此时要求变频器必须具冇过载、欠载的调节和保护功能，ABB公司ACS1000的过载、欠载的调节和保护功能如图3所示。电动机转速估算得到，电动机电流实测得到，

7、在图3屮理想的工作电流随频率变化曲线是根据电潜泵特性得出，一般需要实测得到。一旦运行工况超过了过载、欠载报警范围，变频器需要调节输岀电压使电动机恢复正常工作范围。一旦运行工况进入过载、欠载跳闸范围，说明电缆末端电动机机端电压严重降低或升高，威胁电动机的安全运行，此时需要停止变频器的工作。3直接转矩控制方式直接转矩控制系统简称DTC(DirectTorqueControl)系统，是继矢量控制系统后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速