V F控制和矢量控制的区别.doc

V F控制和矢量控制的区别 V/F控制和矢量控制的区别? 2010年08月16日 　　1、变频器变频变压，第一个遇到的问题是，如何生成正弦波交流电； 　　2、如果生成正弦波交流电，那么电机气隙就是理想圆形旋转磁场轨迹； 　　3、用PWM调宽调制波代替正弦波，尽管具体操作方式不同，但本质都是一样的； 　　4、为了保持定子气隙磁场的稳定采取U/F为定值的输出方式； 　　5、这样变频器首先实现了输出电压、频率的自动控制，即同步转速n1的闭环控制； 　　6、由于电动机在其稳定运行区，依靠转子转速n2的微小变化控制电磁转矩的大小跟随负载变化，具有机械的硬特性，可认为转子转速n2基本不变为恒速电机； 　　7、这种只控制输出频率、控制同步转速n1，即同步转速n1的闭环控制，依靠异步电机的机械硬特性实现异步电机转子的异步控制，已经能够满足众多负载的调速要求； 　　1、但是与直流电机转子转速的闭环控制相比，机械特性还不很硬，即异步电机变频控制，还不是转子转速n2的精确闭环控制！ 　　2、如何实现变频器的转子转速n2的精确闭环控制？首先要解决的是转子电磁转矩的控制！ 　　、变频器的能力是变频、变压，即控制同步转速n1； 　　4、而异步转子电磁转矩的大小，与电压U、转差及转差率S有直接关系； 　　5、而同步转速n1与转差、转差率S有关； 　　6、如果检测转子转速n2的变化，给定转子转速n2，比较控制同步转速n1就实现了转子电磁转矩的跟随负载大小的控制，从而实现转子转速n2的闭环控制，达到直流电机的硬特性！ 　　7、这就是所谓矢量控制的物理本质！ 　　8、如果检测转子转速n2的变化，给定转子转速n2，比较控制U，也就实现了转子电磁转矩的跟随负载大小的控制，从而实现转子转速n2的闭环控制，达到直流电机的硬特性！ 　　9、这就是所谓直接转矩控制的物理本质！ 　　1、实际上U/F控制的本质就是n1的闭环控制，转矩控制的本质就是n2的闭环控制； 　　2、不管那种控制都是通过PWM调宽调制的包络实现的，只是闭环控制参数的不同，而电机的机械特性硬度不同，适应不同负载的需要而已； 　　变频器控制方式 　　低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交?直?交电路。其控制方式经历了以下四代。 1 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式 其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。 2 电压空间矢量（SVPWM）控制方式 它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。 3 矢量控制（VC）方式 矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。 4 直接转矩控制（DTC）方式 1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大