变频器矢量控制原理、应用及要求

早在上世纪七十年代就有工程师提出了矢量控制理论，解决了交流电机转矩控制的问题。但对于变频器矢量控制原理是什么，很多人就不知道了，下面环球自动化网小编就为大家带来变频器矢量控制原理及应用详细分析。

变频器矢量控制原理：

矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。

矢量控制变频调速的具体步骤：

1)将交流电机等效为直流电机：将交流电机的三相定子电流ia、ib、ic通过三相-二相变换转换为静止坐标系下的交流电流ia1、ib1;

2)对速度、磁场两个分量进行独立控制：将静止坐标系下的交流电流ia1、ib1通过磁场定向旋转变换转换为旋转坐标系下的直流电流im1、it1，其中，im1即等效为直流电动机的励磁电流，it1即等效为与转矩成正比的电枢电流;

3)对直流电机进行变频调速控制：根据直流电动机的控制方法求得直流电动机的控制量;

4)坐标反变换还原为对交流电机的控制：根据上述一二步骤的坐标变换进行相应的坐标反变换，将直流电流转换为交流电流，再转换为三相定子电流以完成对交流电动机的矢量控制。

变频器矢量控制实现：

矢量控制基本理念 旋转地只留绕组磁场无论是在绕组的结构上，还是在控制的方式上，都和直流电动机最相似。

设想，有两个相互垂直的支流绕组同处于一个旋转体中，通入的是直流电流，它们都由变频器给定信号分解而来的。

经过直交变换 将两个直流信号变为两相交流信号;在经二相、三相变换得到三相交流控制信号;

结论只要控制直流信号中的任意一个，就可以控制三相交流控制信号，也就控制了交流变频器的交流输出。

通过上述变换，将交流电机控制近似为直流电机控制

变频器矢量控制模式要求：

1)一台变频器只能带一台电动机。

2)电动机的极数要按说明书的要求，一般以4极电动机为最佳。

3)电动机容量与变频器的容量相当，最多差一个等级。如：根据变频器的容量应选配11 kW的电动机，使用矢量控制时，电动机的容量可是11 kW或7.5 kW，再小就不行了。

4)变频器与电动机间的连接线不能过长，一般应在30 m以内。如果超过30 m，需要在连接好电缆后，进行离线自动调整，以重新测定电动机的相关参数。

现在大部分的新型通用变频器都有了矢量控制功能，如何选择使用这种功能，多用下面两种方法：

1)在矢量控制功能中，选择“用”或“不用”。

2)在选择矢量控制后，还需要输入电动机的容量、极数、额定电流、额定电压、额定功率等。

由于矢量控制是以电动机的基本运行数据为依据，因此电动机的运行数据就显得很重要。如果使用的电动机符合变频器的要求，且变频器容量和电动机容量相吻合，变频器就会自动搜寻电动机的参数，否则就需重新测定。很多类型的变频器为了方便测量电动机的参数都设计安排了电动机参数自动测定功能。通过该功能可准确测定电动机的参数，且提供给变频器的记忆单元，以便在矢量控制中使用。

在使用矢量控制时，一些需要注意的问题如下：

1)使用矢量控制时，可以选择是否需要速度反馈。对于无反馈的矢量控制，尽管存在对电动机的转速估算精度稍差，其动态响应较慢的弱点，但其静态特性已很完美。如果对拖动系统的动态特性无特殊要求，一般可以不选用速度反馈。

2)频率显示以给定频率为好。矢量控制在改善电动机机械特性时，最终是通过改变变频器的输出频率来完成的。在矢量控制的过程中，其输出频率会经常跳动，因此实际使用时频率显示以显示“给定频率”为好。