變頻器矢量控制的基本原理分析

    矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉矩的電流分量(轉矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。

    基于轉差頻率控制的矢量控制方式同樣是在進行U/f＝恒定控制的基礎上，通過檢測異步電動機的實際速度n，并得到對應的控制頻率f，然后根據(jù)希望得到的轉矩，分別控制定子電流矢量及兩個分量間的相位，對通用變頻器的輸出頻率f進行控制的。基于轉差頻率控制的矢量控制方式的最大特點是，可以消除動態(tài)過程中轉矩電流的波動，從而提高了通用變頻器的動態(tài)性能。早期的矢量控制通用變頻器基本上都是采用的基于轉差頻率控制的矢量控制方式。

    無速度傳感器的矢量控制方式是基于磁場定向控制理論發(fā)展而來的。實現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機內(nèi)安裝磁通檢測裝置，要在異步電動機內(nèi)安裝磁通檢測裝置是很困難的，但人們發(fā)現(xiàn)，即使不在異步電動機中直接安裝磁通檢測裝置，也可以在通用變頻器內(nèi)部得到與磁通相應的量，并由此得到了所謂的無速度傳感器的矢量控制方式。它的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動機的銘牌參數(shù)，按照一定的關系式分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組上的電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流的指令值和檢測值達到一致，并輸出轉矩，從而實現(xiàn)矢量控制。

    采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動機相匹配，而且可以控制異步電動機產(chǎn)生的轉矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準確的被控異步電動機的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入異步電動機的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器，并需使用廠商指定的變頻器專用電動機進行控制，否則難以達到理想的控制效果。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動機參數(shù)自動辨識、自適應功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動異步電動機進行正常運轉之前可以自動地對異步電動機的參數(shù)進行辨識，并根據(jù)辨識結果調(diào)整控制算法中的有關參數(shù)，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制。除了上述的無傳感器矢量控制和轉矩矢量控制等，可提高異步電動機轉矩控制性能的技術外，目前的新技術還包括異步電動機控制常數(shù)的調(diào)節(jié)及與機械系統(tǒng)匹配的適應性控制等，以提高異步電動機應用性能的技術。為了防止異步電動機轉速偏差以及在低速區(qū)域獲得較理想的平滑轉速，應用大規(guī)模集成電路并采用專用數(shù)字式自動電壓調(diào)整（AVR）控制技術的控制方式，已實用化并取得良好的效果。