變頻器矢量控制有哪些應用和優勢?
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發表時間:2024-03-19
通用型變頻器 帶矢量控制模式,不僅能在速度范圍內匹配DC電機,還能控制異步電機產生的轉矩。因為矢量控制模式是基于被控異步電機的精確參數,所以有些電機通用變頻器需要精確輸入異步電機的參數,有些則需要使用速度傳感器和編碼器。由于電機參數可能發生變化,這會影響到對電機的控制性能。根據辨識結果,可以調整控制算法中的相關參數,從而對普通異步電機進行有效的矢量控制。
異步電機矢量控制變頻調速系統的開發,使異步電機的調速達到了與DC電機相當的高精度和快速響應性能。異步電機的機械結構比DC電機簡單牢固,轉子沒有碳刷滑環等電接觸點,應用前景十分廣闊。其優點和適用范圍總結如下:
1.矢量控制系統的優點:
動態“快速響應”DC電機受整流限制,不允許過高的di/dt。異步電機只受逆變器容量的限制,強制電流的倍數可以很高,所以速度響應快,一般達到毫秒級,在快速性上已經超過了DC電機。
低頻時轉矩增加一般為VFD(VVVF控制)。低頻時,轉矩往往低于額定轉矩,5Hz以下不能滿負荷工作。而矢量控制VFD可以保持磁通不變,轉矩與之成線性關系,因此可以在極低頻率下使電機的轉矩高于額定轉矩。
控制的靈活性DC電機常根據不同的負載對象選擇他勵、串勵、復合勵等形式。它們具有不同的控制特性和機械特性。在異步電機的矢量控制系統中,同一臺電機可以輸出不同的特性。通過使用不同的函數發生器作為系統中的磁通調節器,可以獲得他勵或串勵DC
電動機的機械特性。
采用矢量控制,電機在低速時的輸出轉矩,如(無速度傳感器)1Hz(對于4極電機,其轉速約為30r/min)可達到電機在50Hz時的輸出轉矩(最大約為額定轉矩的150%)。
對于常規的V/F控制,電機的壓降隨著電機轉速的降低而增大,導致勵磁不足,使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了彌補這一不足,VFD需要提高電壓來補償電機降速造成的電壓降。VFD的這個功能叫做“扭矩提升”。
轉矩提升功能是增加VFD的輸出電壓。然而,即使輸出電壓增加很多,電動機轉矩也不能相應地增加到其電流。因為電機電流包含了電機產生的轉矩分量和其他分量(如勵磁分量)。
矢量控制分配電機的電流值,從而確定電機電流分量和產生轉矩的其他電流分量(如勵磁分量)的值。
矢量控制可以通過響應電機端的壓降來優化補償,在不增加電流的情況下讓電機產生大轉矩。該功能對于改善電機低速時的溫升也是有效的。
2.矢量控制系統的應用范圍
要求高速響應的工作機械:比如工業機器人驅動系統的速度響應至少需要100rad/s,矢量控制驅動系統的最大速度響應可以達到1000rad/s,保證機器人驅動系統快速準確的工作。
適應惡劣的工作環境:如造紙機、印染機等要求在高濕、高溫、腐蝕性氣體環境下工作,異步電機比DC電機更適合。
3.高精度電氣傳動:如鋼板卷取機屬于恒張力控制,對電氣傳動的動靜態精度要求高,可在高速(弱磁)、低速(點動)、停車時強制制動。異步電動機應用矢量控制后,靜態容差為0.02%,完全可以取代V-M DC調速系統。
4.四象限運行:比如以前高速電梯的曳引由DC驅動,現在逐漸被異步電機矢量控制變頻調速系統取代。