矢量控制,為了使籠型異步電動機快速響應運行(像由晶閘管供電的直流電動機那樣),(控制變頻器輸出電流的大小、頻率及相位,用以維持電動機內部的磁通為所規定的值,產生所需的轉矩,這就叫做矢量控制。或者說根據異步電動機的動態數學模型,對電動機的轉矩電流分量和勵磁電流分量分別進行控制。
1、U/f和矢量控制變頻 器有哪些優缺點
U/f變頻器的缺點如下:
在整個速度范圍內都無法調節轉矩,轉速趨近0時轉矩響應很差,速度調節性不佳。因為是開回路控制,動態響應不佳,未做電流調節,導致電動機低轉速時的運行效率下降,選用變頻器時通常要加大一級以產生額定的電動機轉矩。
矢量控制變頻器的優點如下:
(1)能調節電動機轉矩,在整個電動機轉速范圍提供恒定轉矩;閉環控制驅動系統提供絕對速度控制;低轉速運行時仍維持高效率;選用變頻器時不必加大一級,即可在低轉速時獲得額定電動機轉矩值;典型功率因數值為0.95;有無電動機轉速回饋都可運行:動態響應及效率均優于直流電動機。
(2)低頻轉矩大,即使運行在1Hz (或0.5Hz)時,也能產生足夠大的轉矩,且不會產生在U/f控制方式中容易遇到的磁路飽和現象;機械特性好,在整個頻率調節范圍內,都具有較硬的機械特性,所有機械特性基本上都是平行的;動態響應好,尤其是有轉速反饋的矢量控制方式,其動態響應時間一般都能小于 100ms;能進行四象限運行。
2、矢量控制是如何使電動機具有大的轉矩的
使用“矢量控制”,可以使電動機在低速,如(無速度傳感器時) 1Hz (對4極電動機,其轉速大約為30rpm)時的輸出轉矩可以達到電動機在50Hz供電輸出的轉矩(最大約為額定轉矩的150%)。
對于常規的UIf控制,電動機的電壓降隨著電動機速度的降低而相對增加,這就導致由于勵磁不足,而使電動機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足,變頻器中需要通過提高電壓,來補償電動機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做“轉矩提升”。轉矩提升功能可增加變頻器的輸出電壓,以使電動機的輸出轉矩和電壓的平方成正比的關系增加,從而改善電動機的輸出轉矩,改善電動機低速輸出轉矩不足的技術。
轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓,但是即使提高很多輸出電壓,電動機轉矩也不能和其電流相對應地提高。因為電動機電流包含電動機產生的轉矩分量和其他分量(如勵磁分量)。
“矢量控制” 把電動機的電流值進行分配,從而確定產生轉矩的電動機電流分量和其他電流分量(如勵磁分量)的數值。
“矢量控制” 可以通過對電動機端的電壓降的響應進行優化補償,在不增加電流的情況下,允許電動機輸出大的轉矩。此功能對改善電動機低速時的溫升也比較有效。
3、應用矢量控制應注意哪些事項
答:由于矢量控制必須根據電動機的參數進行一系列的演算,因此其使用范圍必將受到一些限制。
(1)電動機的容量:電動機的容量應盡可能與變頻器說明書中標明的“配用電動機容量”相符,最多低一個擋次。例如,變頻器的“配用電動機容量"為45kW,電動機的下一擋容量為37kW,則該變頻器只能在匹配45kW或37kW的電動機時,矢量控制功能才是有效的。
(2)電動機的磁極數:以2p=4 (4極電動機)為最佳,要注意說明書中對磁極數的規定。
(3)電動機的型號:以生產變頻器的同一家公司生產的標準電動機或變頻調速專用電動機為最佳,一般的通 用電動機也都可用,但特殊電動機(如高轉差電動機等)則不能用。
(4)電動機的臺數:矢量控制只適用于一臺變頻器控制一臺 電動機的場合。
原文標題:U/f和矢量控制變頻 器有哪些優缺點?矢量控制是如何使電動機具有大的轉矩的?應用矢量控 制應注意哪些事項?
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