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电机V/F、开环矢量SVC、闭环矢量FVC控制的区别与应用

V/F控制

V/f控制就是保证输出电压跟频率成正比的控制这样可以使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生,多用于风机、泵类节能型变频器用压控振荡器实现 。通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变,即v/f=常数。

异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的,在额定频率下,如果电压一定而只降低频率,那么磁通就过大,磁回路饱和,严重时将烧毁电机。因此,频率与电压要成比例地改变,即改变频率的同时控制变频器输出电压,使电动机的磁通保持一定,避免弱磁和磁饱和现象的产生。

应用场合:这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

矢量控制

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CLARKE变换成两相电流Isα和Isβ。

再通过PAK变换,即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Isd、Isq(Isq相当于直流电动机的励磁电流;Isd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。

开环矢量控制模式(SVC)

虽说它叫开环矢量控制,但它其实不是真正意义上的开环,因为这种控制方式下,其转速外环还是存在的,只不过这个时候,转速反馈值不是电机的真正转速反馈值,而是变频器根据电机模型算出来的转速值作为反馈信号。电机不带转速反馈装置,变频器依靠自身内部软件中的转速观测器,来计算出电机转速。从而达到对电机转速的控制。它本质上是一种“不带转速反馈的闭环控制”。

应用场景:压缩机驱动应用最为广泛,对转速精度要求不高,低成本高性价比的场合,永磁同步电机的驱动中应用特别广泛,特别是无感矢量控制算法在永磁同步电机上的应用特别广泛(也叫FOC)。

闭环矢量控制模式(FVC)

如果调速系统对电机转速的控制精度要求非常高,且需要进行位置或者转矩控制,并对转矩的稳定性、精度也有要求,那就需要进行闭环矢量控制,这时你的电机一定要配编码器(PG),而带编码器的矢量控制方式下,转速反馈值是编码器测出的实际转速值,是真正的电机转速,不是变频器自己算出来的。开环矢量控制最终和闭环一样,也是改变变频器的脉冲电压波形,只是因为没有编码器的速度反馈,是通过电流环的电流传感器反馈一个电流信号到微处理器,来参与矢量运算,从而实现电机的矢量控制。要说调速系统的开环控制的话,其实V/F(变频变压)控制是才可以说是真正的开环控制,这时变频器对电机转速完全不能控制,它只输出一个固定频率、固定幅值的电压,而不管电机此时转速为多少。转速闭环调速系统中控制器默认的是PID控制,不过一般都把微分控制功能关闭,采用比例积分PI调节器控制。而且PID控制器是变频器内置的,速度环PID控制器是不需要我们用户外配的。伺服控制器多采用次控制方式。

应用场景:追求高性能、高响应、高精度场合,也适用一般传动要求;多用于工业自动化控制领域

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