電機向量控制的原理是什麼,什麼是向量控制?

2022-03-08 15:24:04 字數 4716 閱讀 2082

1樓:生活類答題小能手

向量控制原理:模仿直流電動機的控制原理,根據非同步電動機的動態數學模型,利用一系列座標變換把定子電流向量分解為勵磁分量和轉矩分量,

對電機的轉矩電流分量和勵磁分量分別進行控制,在轉子磁場定向後實現磁場和轉矩的解耦,從而達到控制非同步電動機轉矩的目的,使非同步電機得到接近他勵直流電機的控制效能。

擴充套件資料

利用向量控制,可以用類似控制他激直流電機的方式控制交流感應電機及同步電機。在他激直流電機中,磁場電流及電樞電流可獨立控制,在向量控制,控制磁場及電樞的電流互相垂直,理論上不會互相影響,因此當控制轉矩時,不會影響產生磁場的磁鏈,因此可以有快速的轉矩響應。

向量控制會依照程式中計算的電流向量,產生三相pwm的電壓提供給電機,目的是要控制電機的三相電流。其中會將電流及電壓等物理量在二個系統之間轉換,一個是隨速度及時間改變的三相系統,另一個則是二軸非線變的旋轉座標系統。

方式採用向量控制方式的通用變頻器不僅可在調速範圍上與直流電動機相匹配,而且可以控制非同步電動機產生的轉矩。由於向量控制方式所依據的是準確的被控非同步電動機的引數,有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入非同步電動機的引數,有的通用變頻器需要使用速度感測器和編碼器。

鑑於電機引數有可能發生變化,會影響變頻器對電機的控制效能,並根據辨識結果調整控制演算法中的有關引數,從而對普通的非同步電動機進行有效的向量控制。

2樓:___耐撕

向量控制實現的基本原理是通過測量和控制非同步電動機定子電流向量,根據磁場定向原理分別對非同步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制,從而達到控制非同步電動機轉矩的目的。

由於非同步電機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變數系統。上世紀60年代末由達姆斯塔**業大學(tu darmstadt)的k.hasse提出。

在70年代初由西門子工程師f.blaschke在不倫瑞克工業大學(tu braunschweig)發表的博士**中提出三相電機磁場定向控制方法,通過非同步電機向量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。

3樓:紫日變頻北京辦

由於非同步電機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變數系統。上世紀70年代西門子工程師f.blaschke首先提出非同步電機向量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。

向量控制實現的基本原理是通過測量和控制非同步電動機定子電流向量,根據磁場定向原理分別對非同步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制,從而達到控制非同步電動機轉矩的目的。

簡介具體是將非同步電動機的定子電流向量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制,並同時控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流向量,所以稱這種控制方式稱為向量控制方式。簡單的說,向量控制就是將磁鏈與轉矩解耦,有利於分別設計兩者的調節器,以實現對交流電機的高效能調速。向量控制方式又有基於轉差頻率控制的向量控制方式、無速度感測器向量控制方式和有速度感測器的向量控制方式等。

這樣就可以將一臺三相非同步電機等效為直流電機來控制,因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態效能。向量控制演算法已被廣泛地應用在siemens,ab,ge,fuji,saj等國際化大公司變頻器上。

向量控制方式

採用向量控制方式的通用變頻器不僅可在調速範圍上與直流電動機相匹配,而且可以控制非同步電動機產生的轉矩。由於向量控制方式所依據的是準確的被控非同步電動機的引數,有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入非同步電動機的引數,有的通用變頻器需要使用速度感測器和編碼器。鑑於電機引數有可能發生變化,會影響變頻器對電機的控制效能,目前新型向量控制通用變頻器中已經具備非同步電動機引數自動檢測、自動辨識、自適應功能,帶有這種功能的通用變頻器在驅動非同步電動機進行正常運轉之前可以自動地對非同步電動機的引數進行辨識,並根據辨識結果調整控制演算法中的有關引數,從而對普通的非同步電動機進行有效的向量控制。

舉例以非同步電動機的向量控制為例: 它首先通過電機的等效電路來得出一些磁鏈方程,包括定子磁鏈,氣隙磁鏈,轉子磁鏈,其中氣隙磁鏈是連線定子和轉子的.一般的感應電機轉子電流不易測量,所以通過氣息來中轉,把它變成定子電流. 然後,有一些座標變換,首先通過3/2變換,變成靜止的d-q座標,然後通過前面的磁鏈方程產生的單位向量來得到旋轉座標下的類似於直流機的轉矩電流分量和磁場電流分量,這樣就實現瞭解耦控制,加快了系統的響應速度. 最後再經過2/3變換,產生三相交流電去控制電機,這樣就獲得了良好的效能.

向量控制(vc)方式

向量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相座標系下的定子電流ia、ib、ic、通過三相-二相變換, 等效成兩相靜止座標系下的交流電流ia1ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉座標系下的直流電流im1、it1(im1相當於直流電動機的勵磁電流;it1相當於與轉矩成正比的電樞電流),然後模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的座標反變換,實現對非同步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經座標變換,實現正交或解耦控制。

綜合以上:向量控制無非就四個知識:等效電路、磁鏈方程、轉矩方程、座標變換(包括靜止和旋轉) 向量控制方法的提出具有劃時代的意義。

然而在實際應用中,由於轉子磁鏈難以準確觀測,系統特性受電動機引數的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用向量旋轉變換較複雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

什麼是向量控制?

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向量控制,也稱磁場定向控制。它是70年代初由西德f.blasschke等人首先提出,以直流電機和交流電機比較的方法闡述了這一原理。

由此開創了交流電動機和等效直流電動機的先河。向量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相座標系下的定子交流電流ia、ib、ic。通過三相-二相變換,等效成兩相靜止座標系下的交流電流ia1、ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉座標系下的直流電流im1、it1(im1相當於直流電動機的勵磁電流

,it1相當於直流電動機的電樞電流),然後模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的座標反變換實現對非同步電動機的控制。向量控制方法的出現,使非同步電動機變頻調速在電動機的調速領域裡全方位的處於優勢地位。但是,向量控制技術需要對電動機引數進行正確估算,如何提高引數的準確性是一直研究的話題。

直接轉矩控制

2023年,德國魯爾大學的depenbrock教授首次提出了直接轉矩控制理論,該技術在很大程度上解決了向量控制的不足,它不是通過控制電流,磁鏈等量間接控制轉矩,而是把轉矩直接作為被控量來控制。轉矩控制的優越性在於

,轉矩控制是控制定子磁鏈,在本質上並不需要轉速資訊,控制上對除定子電阻外的所有電機引數變化魯棒性良好,所引入的定子磁鏈觀測器能很容易估算出同步速度資訊,因而能方便的實現無速度感測器,這種控制被稱為無速度感測器直接轉矩控制。

5樓:skyboy天翼

由於非同步電機的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變數系統。上世紀70年代西門子工程師f.blaschke首先提出非同步電機向量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。

向量控制實現的基本原理是通過測量和控制非同步電動機定子電流向量,根據磁場定向原理分別對非同步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制,從而達到控制非同步電動機轉矩的目的。具體是將非同步電動機的定子電流向量分解為產生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產生轉矩的電流分量 (轉矩電流) 分別加以控制,並同時控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流向量,所以稱這種控制方式稱為向量控制方式。簡單的說,向量控制就是將磁鏈與轉矩解耦,有利於分別設計兩者的調節器,以實現對交流電機的高效能調速。

向量控制方式又有基於轉差頻率控制的向量控制方式、無速度感測器向量控制方式和有速度感測器的向量控制方式等。這樣就可以將一臺三相非同步電機等效為直流電機來控制,因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態效能。向量控制演算法已被廣泛地應用在siemens,ab,ge,fuji等國際化大公司變頻器上。

採用向量控制方式的通用變頻器不僅可在調速範圍上與直流電動機相匹配,而且可以控制非同步電動機產生的轉矩。由於向量控制方式所依據的是準確的被控非同步電動機的引數,有的通用變頻器在使用時需要準確地輸入非同步電動機的引數,有的通用變頻器需要使用速度感測器和編碼器。鑑於電機引數有可能發生變化,會影響變頻器對電機的控制效能,目前新型向量控制通用變頻器中已經具備非同步電動機引數自動檢測、自動辨識、自適應功能,帶有這種功能的通用變頻器在驅動非同步電動機進行正常運轉之前可以自動地對非同步電動機的引數進行辨識,並根據辨識結果調整控制演算法中的有關引數,從而對普通的非同步電動機進行有效的向量控制。

以非同步電動機的向量控制為例:

它首先通過電機的等效電路來得出一些磁鏈方程,包括定子磁鏈,氣隙磁鏈,轉子磁鏈,其中氣息磁鏈是連線定子和轉子的.一般的感應電機轉子電流不易測量,所以通過氣息來中轉,把它變成定子電流.

然後,有一些座標變換,首先通過3/2變換,變成靜止的d-q座標,然後通過前面的磁鏈方程產生的單位向量來得到旋轉座標下的類似於直流機的轉矩電流分量和磁場電流分量,這樣就實現瞭解耦控制,加快了系統的響應速度.

最後再經過2/3變換,產生三相交流電去控制電機,這樣就獲得了良好的效能.

向量控制(vc)方式:

向量控制變頻調速的做法是將非同步電動機在三相座標系下的定子電流ia、ib、ic、通過三相-二相變換,

等效成兩相靜止座標系下的交流電流ia1ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉座標系下的直流電流im1、it1(im1相當於直流電動機的勵磁電流;it1相當於與轉矩成正比的電樞電流),然後模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的座標反變換,實現對非同步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然後分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經座標變換,實現正交或解耦控制。

綜合以上:向量控制無非就四個知識:等效電路、磁鏈方程、轉矩方程、座標變換(包括靜止和旋轉)

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