变频器矢量控制方式基本概念

    U/f控制方式是在磁通近似恒定的前提下，以开环方式进行的频率控制，稳态运行时依靠转速差产生电磁转矩与负载转矩的自然平衡，因此存在一个与负载转矩和频率提升速度相关的转速偏差和动态延迟。对于一般的、多数的应用，这种偏差与延迟是可以接受的，如风机、泵类机械的节能运转及生产流水线的工作台传动等。有的应用对转速精度的要求，可以通过速度闭环控制来减小或消除稳态转速偏差。但对于轧钢、造纸设备等对动态性能要求较高的应用，根据自动控制原理可知，仅有速度闭环控制是不够的。要想提高系统的动态响应速度，增强抗干扰性能，按照电力拖动基本运动方程，就要使加速度按需要准确地变化，这也意味着需要对电磁转矩进行快速而准确地控制。    众所周知，晶闸管供电的直流电动机双闭环调速系统具有优良的静、动态调速特性，根本原因在于作为控制对象的他励直流电动机电磁转矩能容易而灵活地进行控制。作为变频调速系统的控制对象——交流电动机能否模仿直流电动机转矩控制规律而加以控制呢？    1971年德国学者Blaschke等人首先提出了矢量变换控制(Transvector Control)实现了这种控制思想。它是设法模拟直流电动机的控制特点对交流电动机进行控制。根据电机学原理可知，调速的关键是转矩控制，直流电动机之所以调速性能好的根本原因就在于它的转矩容易控制。直流电动机的转矩表达式为：T=CMΦmIα。可以分别控制电枢电流Iα和磁通Φm两个参数，它们之间为互成直角的正交关系，且为两个独立变量，可以分别进行调节，在电路上互不影响。交流异步电动机的转矩表达式为：T=CMΦmIαcosφ2，式中转子阻抗角φ2=arct9x2/r2。异步电动机的转矩与转子电流I2、气隙有效磁通Φm有关，且与转速（转差率s）有关，I2与Φm两个参数既不成直角又不是独立变量，转矩的这种复杂关系使异步电动机难于控制。而矢量变换控制成功地解决了交流电动机电磁转矩的有效控制，同直流调速系统一样，实现了交流电动机的磁通和转矩分别独立控制，从而使交流电动机变频调速系统具有了直流调速系统的全部优点。    自20世纪70年代至今，矢量控制理论及应用技术经历了30多年的发展和实践，形成了当今在工业生产中得到普遍应用的高性能交流调速系统。