矢量控制與V/F控制詳解

一、矢量控制

1、矢量控制簡介

矢量控制是一種電機(jī)的磁場定向控制方法:以異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制為例:它首先通過電機(jī)的等效電路來得出一些磁鏈方程，包括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉(zhuǎn)子磁鏈，其中氣息磁鏈?zhǔn)沁B接定子和轉(zhuǎn)子的.一般的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流不易測量，所以通過氣息來中轉(zhuǎn)，把它變成定子電流.然后，有一些坐標(biāo)變換，首先通過3/2變換，變成靜止的d-q坐標(biāo)，然后通過前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的類似于直流機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流分量和磁場電流分量，這樣就實(shí)現(xiàn)了解耦控制，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度.最后再經(jīng)過2/3變換，產(chǎn)生三相交流電去控制電機(jī)，這樣就獲得了良好的性能。

綜合以上:矢量控制無非就四個(gè)知識(shí):等效電路、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、坐標(biāo)變換(包括靜止和旋轉(zhuǎn))。矢量控制可以根據(jù)客戶的需要微調(diào)電機(jī)，可以做伺服電機(jī)用。不是以電機(jī)效率為最高追求，而是以工程要求，時(shí)刻跟蹤反饋控制。

2、矢量控制詳解

矢量控制概念：矢量控制目的是設(shè)法將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)，從而獲得較高的調(diào)速性能。矢量控制方法就是將交流三相異步電機(jī)定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，這樣即可等效于直流電機(jī)。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)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。

矢量控制特點(diǎn)：變頻器矢量控制，按照是否需要轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)，一般分為無反饋矢量控制和有反饋矢量控制。

1）無反饋矢量控制。

無反饋矢量控制方式優(yōu)點(diǎn)是：

a）、使用方便，用戶不需要增加任何附加器件。

b）、機(jī)械特性較硬。機(jī)械特性由于V/F控制方式，且不會(huì)發(fā)生電機(jī)磁路飽和問題，調(diào)試方便（個(gè)人觀點(diǎn)，請(qǐng)大家批評(píng)指正）缺點(diǎn)是：調(diào)速范圍和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力不及有反饋控制方式；

2）有反饋矢量控制方式。

有反饋矢量控制方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)速性能優(yōu)于無反饋矢量控制方式及V/F控制。缺點(diǎn)：需要在電機(jī)上安裝測速裝置（大多為旋轉(zhuǎn)編碼器），電機(jī)變頻改造比較麻煩，成本也高。

故有反饋矢量控制一般應(yīng)用場合為：

a）、要求有較大調(diào)速范圍的場合（如：具有銑、磨功能的龍門刨床）；

b）、對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能要求較高的場合；c）、對(duì)安全運(yùn)行要求較高場合。

矢量控制的適用范圍：

a）、矢量控制只能用于一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電機(jī)。當(dāng)一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電機(jī)時(shí)，矢量控制無效；

b）、電機(jī)容量與變頻器要求配置的電機(jī)容量之間，最多只能相差一個(gè)檔次。（如：變頻器要求配置電機(jī)容量為7.5KW，那么實(shí)際電機(jī)最小容量為5.5KW，對(duì)于3.7kw電機(jī)就不行了）；

c）、電機(jī)磁極數(shù)一般以2、4、6極為宜，極數(shù)較多時(shí)建議查閱變頻器說明書；

d）、力矩電機(jī)、深槽電機(jī)、雙鼠籠電機(jī)等特殊電機(jī)不能用矢量控制功能。//（個(gè)人觀點(diǎn)，請(qǐng)大家批評(píng)指正）

可以說，矢量控制算是現(xiàn)在交流電機(jī)的先進(jìn)手段。壓頻控制，旨在維持電機(jī)恒定磁通，讓電機(jī)保持較高的效率。

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二、V/F控制

1、V/F控制概述

V/F控制，是控制磁通的方法，而這壓頻比可能預(yù)設(shè)在系統(tǒng)內(nèi)，維持磁通在一定的水平，主要在變頻器上應(yīng)用，目的可以節(jié)約電機(jī)的耗能。

2、V/F控制詳解

V/F控制：如果電機(jī)電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。V/f控制就是基于這種思想，保證輸出電壓跟頻率成正比的控制這樣可以使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。V/F控制一般多用于風(fēng)機(jī)、泵類電機(jī)負(fù)載；

矢量控制與V/F控制比較：矢量控制簡單說力矩更大，適用于重負(fù)荷的場合及低頻要保證力矩的應(yīng)用，缺點(diǎn)國產(chǎn)的變頻品廠家沒有幾家能真正將此功能做好，雖然在說明書上都有這個(gè)矢量控制，但實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)不出來，或者是比較硬，不能跟據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整適用（如用在工業(yè)水洗機(jī)上，雖然采用矢量力矩會(huì)大些，但當(dāng)負(fù)荷有變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些電機(jī)磁飽和，及其它故障現(xiàn)場）。

v/f控制目前市場使用還更普遍些，一般場合使用基本上可以采用廠家出廠默認(rèn)的V/F參數(shù)，有些廠家有例出重載，輕載及不同負(fù)荷對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置方法。并且大部份變頻器可以用戶自定義V/F曲線來適用不同的場合使用，但設(shè)置相對(duì)有些麻煩，但有一定變頻使用經(jīng)驗(yàn)的人都會(huì)設(shè)置。