矢量控制系统的优点和应用范围

    异步电动机矢量控制变频调速系统的开发，使异步电动机的调速可获得和直流电动机相媲美的高精度和快速响应性能。异步电动机的机械结构又比直流电动机简单、坚固，且转子无电刷滑环等电气接触点，故应用前景十分广阔。现将其优点和应用范围综述如下。

   (1)矢量控制系统的优点

    ①动态的高速响应。直流电动机受整流的限制，过高的转速和di/dt是不容许的，异步电动机只受逆变器容量的限制，强迫电流的倍数可取得很高，故速度响应快，一般可达到毫秒级，在快速性方面已超过直流电动机。

    ②低频转矩增大。一般通用变频器（VVVF控制）在低频时转矩常低于额定转矩，在5Hz以下不能带满负载工作。而矢量控制变频器由于能保持磁通恒定，转矩与it呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩。图3-13所示为二者机械特性的比较。矢量控制时1～50Hz范围内电动机转矩均可保持为150%额定转矩。

    ③控制的灵活性。直流电动机常根据不同的负载对象，选用他励、串励、复励等形式，它们各有不同的控制特点和机械特性。而在异步电动机矢量控制系统中，可使同一台电动机输出不同的特性。在系统内用不同的函数发生器作为磁通调节器，即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。

   (2)矢量控制系统的应用范围

    ①要求高速响应的工作机械。如工业机器人驱动系统在速度响应上至少需要100rad/s，矢量控制驱动系统能达到的速度响应最高值可达1000rad/s，保证机器人驱动系统快速、精确地工作。

    ②适应恶劣的工作环境。如造纸机、印染机均需要在高湿、高温并有腐蚀性气体的环境中工作，异步电动机比直流电动机更为适应。

    ③高精度的电力拖动。如钢板和线材卷取机属于恒张力控制，对电力拖动的动、静态精确度有很高的要求，要求做到高速（弱磁）、低速（点动）、停车时强迫制动。异步电动机应用矢量控制后，静差度<0.02%，有可能完全代替直流调速系统。

    ④四象限运转。如高速电梯的拖动，过去均用直流拖动，现在也逐步用异步电动机矢量控制变频调速系统代替。

    图3-13    机械特性比较