矢量控制和vf控制有哪些區(qū)別 - 全文

　　矢量控制

　　矢量控制變頻調(diào)速是指將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。

　　矢量控制是一種電機(jī)的磁場(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(wú)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)）

　　V/F控制

　　VF控制屬于開環(huán)控制，不管負(fù)載如何擾動(dòng)，它都不受影響，輸出固定值，所以在某些時(shí)候，它反而更加穩(wěn)定一些，不易受外界環(huán)境干擾。但是，也正是因?yàn)樗举|(zhì)上屬于開環(huán)控制，所以它的控制精度是比較低的，不可能做到像矢量控制那樣的無(wú)偏差控制。

　　矢量控制和vf控制區(qū)別

　　矢量控制和VF控制的最本質(zhì)的區(qū)別就是加入了電壓相位控制上。從操作層面上看，矢量控制一般把電流分解成轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流，這里轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流的比例就是由轉(zhuǎn)子位置角度（也就是定子電壓相位）決定的，這時(shí)轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流共同產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是最佳。

　　具體實(shí)現(xiàn)可以參考陳老先生的書和其他任何一本講矢量控制的書。宏觀上看，矢量控制和VF控制的電壓，電流，頻率在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)相差不大，都是三相對(duì)稱交流，基本上都滿足壓頻比關(guān)系，只是在瞬態(tài)過程如突加、突減負(fù)載的情況下，矢量控制會(huì)隨著速度的變化自動(dòng)調(diào)整所加電壓、頻率的大小和相位，使這個(gè)瞬時(shí)過程更快恢復(fù)平衡。至于矢量控制里面那些坐標(biāo)變換，是一種便于理解和描述的手段，不是本質(zhì)問題。

　　從電機(jī)理論來看，在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系里，三相正弦交流量可以轉(zhuǎn)換成兩相直流量，這樣可以簡(jiǎn)化運(yùn)算，便于數(shù)字處理，實(shí)際上真實(shí)系統(tǒng)里并不存在轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流的，這些是一種數(shù)學(xué)抽象，算完了控制完成后最終還是要體現(xiàn)在實(shí)際三相交流電上。好比我們數(shù)學(xué)里的拉普拉斯變化，可以把微分方程變成代數(shù)方程簡(jiǎn)化運(yùn)算，運(yùn)算完了后再反變換回去是一個(gè)道理。

　　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。

　　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。

　　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。

　　VF控制最大的優(yōu)點(diǎn)，就是使用簡(jiǎn)單，沒有復(fù)雜的算法流程、坐標(biāo)變換及電機(jī)模型辨識(shí)過程。用戶使用起來相對(duì)容易很多。

　　矢量控制實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。

　　矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。

　　從實(shí)際來看，VF控制是目前變頻器主流控制方法，輔以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方法可以提高其性能。目前提高VF控制性能的主要方法有：低頻力矩補(bǔ)償、死區(qū)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)磁通控制、跟蹤自啟動(dòng)等，可以適用于80%以上的工況。在某些對(duì)動(dòng)態(tài)要求很高的場(chǎng)合，則需要使用矢量控制，如伺服、印刷等。

　　矢量控制是根據(jù)測(cè)量到的電流、電壓和磁通等數(shù)據(jù)，結(jié)合電機(jī)內(nèi)部的電阻電感等參數(shù)計(jì)算出當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和位置，并進(jìn)行必要的修正，從而在不同頻率下運(yùn)行時(shí)，得到更好的控制模式。由于計(jì)算量較大，且需要知道電機(jī)內(nèi)部參數(shù)，所需數(shù)據(jù)中的相當(dāng)部分，一般用戶是很難得到的。這給矢量控制的應(yīng)用帶來了困難。對(duì)此，變頻器都必須配置自動(dòng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的功能。

　　總體而言，矢量控制可以得到更好的性能，低頻轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好 ，但應(yīng)用比較不方便，如果參數(shù)不合適可能還不能穩(wěn)定運(yùn)行，使用范圍受到一些限制。實(shí)際中推薦用戶能用VF控制就盡量不用矢量控制。事實(shí)上大多數(shù)情況增加了轉(zhuǎn)矩提升、死區(qū)補(bǔ)償、滑差補(bǔ)償?shù)母咝阅艿腣F能滿足絕大部分要求，而且穩(wěn)定性更好。

　　目前矢量控制的主要問題是適用性不如VF強(qiáng)，VF基本上什么異步電機(jī)都能上，但是矢量控制在專用電機(jī)能達(dá)到的最高水平讓VF望塵莫及。我到西門子參觀的時(shí)候，他們對(duì)電機(jī)的控制到了令人震驚的程度，那就是用三臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)一臺(tái)時(shí)鐘的秒針、分針和時(shí)針！想想是什么概念：12小時(shí)轉(zhuǎn)一圈啊，這種超低速控制是我想都無(wú)法想的。這就是技術(shù)差距！這絕對(duì)代表了世界上電機(jī)控制的最高水平，而基本原理就是矢量控制