矢量控制系統(tǒng)有哪些優(yōu)點?空間電壓在矢量控制模式下如何提高扭矩?

矢量控制也稱為磁場導(dǎo)向控制，是一種利用變頻器控制三相交流電機的技術(shù)。為增進大家對矢量控制的認識，本文將對矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點以及空間電壓在矢量控制模式下提高扭矩的方法予以介紹。如果你對矢量控制具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點

動態(tài)的“速響應(yīng)直流電動機受整流的限制，過高的di/dt是不容許的。異步電動機只受逆變器容量的限制，強迫電流的倍數(shù)可取得很高，故速度響應(yīng)快，一般可達到毫秒級，在快速性方面已超過直流電動機。

低頻轉(zhuǎn)矩增大一般通用變頻器(VVVF控制)在低頻時轉(zhuǎn)矩常低于額定轉(zhuǎn)矩，在5Hz以下不能帶滿負載工作。而矢魷控制變頻器由于能保持磁通恒定，轉(zhuǎn)矩與it呈線性關(guān)系，故在極低頻時也能使電動機的轉(zhuǎn)矩高于額定轉(zhuǎn)矩。

控制的靈活性直流電動機常根據(jù)不同的負載對象，選用他勵、串勵、復(fù)勵等形式。它們各有不同的控制特點和機械特性。而在異步電動機矢量控制系統(tǒng)中，可使同一臺電動機輸出不同的特性。在系統(tǒng)內(nèi)用不同的函數(shù)發(fā)生器作為磁通調(diào)節(jié)器，即可獲得他勵或串勵直流電動機的機械特性。

使用矢量控制，可以使電機在低速，如(無速度傳感器時)1Hz(對4極電機，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min)時的輸出轉(zhuǎn)矩可以達到電機在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩(最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150%)。

對于常規(guī)的V/F控制，電機的電壓降隨著電機速度的降低而相對增加，這就導(dǎo)致由于勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個功能叫做“轉(zhuǎn)矩提升”。

轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對應(yīng)的提高。 因為電機電流包含電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量(如勵磁分量)。

矢量控制把電機的電流值進行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機電流分量和其它電流分量(如勵磁分量)的數(shù)值。

矢量控制可以通過對電機端的電壓降的響應(yīng)，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對改善電機低速時溫升也有效。

二、空間電壓矢量控制模式下怎么提高扭矩

1. 空間電壓矢量控制的基本原理

空間電壓矢量控制是一種基于電機磁場定向的控制策略，它通過控制電機定子繞組上的電壓矢量，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩和磁通的精確控制。SVPWM的核心思想是將電機的三相電壓矢量分解為兩個正交的直流電壓矢量，通過調(diào)整這兩個直流電壓矢量的大小和相位，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制。

1.1 電機模型

在SVPWM中，電機通常被建模為一個兩相的直軸(d軸)和交軸(q軸)模型。這種模型可以簡化電機的控制算法，同時保持對電機轉(zhuǎn)矩和磁通的精確控制。

1.2 電壓矢量分解

在SVPWM中，電機的三相電壓矢量被分解為兩個正交的直流電壓矢量。這兩個直流電壓矢量的大小和相位可以通過調(diào)整PWM信號的占空比來控制。通過精確控制這兩個直流電壓矢量，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制。

1.3 轉(zhuǎn)矩控制

在SVPWM中，電機的轉(zhuǎn)矩可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通過精確控制這兩個直流電壓矢量，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

2. SVPWM的實現(xiàn)方法

SVPWM的實現(xiàn)方法主要包括以下幾個步驟：

2.1 電機參數(shù)的測量和估計

在實現(xiàn)SVPWM之前，需要對電機的參數(shù)進行測量和估計，包括電機的電阻、電感、磁通和轉(zhuǎn)子位置等。這些參數(shù)對于實現(xiàn)精確的電機控制至關(guān)重要。

2.2 轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略

在SVPWM中，電機的轉(zhuǎn)矩和磁通可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通常，轉(zhuǎn)矩控制策略采用比例-積分(PI)控制器，而磁通控制策略采用比例控制器。

2.3 PWM信號的生成

在SVPWM中，PWM信號的生成是實現(xiàn)精確電機控制的關(guān)鍵。PWM信號的占空比可以通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位來控制。通常，PWM信號的生成采用空間矢量調(diào)制(SVM)算法。

2.4 轉(zhuǎn)子位置的檢測和估計

在SVPWM中，轉(zhuǎn)子位置的檢測和估計對于實現(xiàn)精確的電機控制至關(guān)重要。通常，轉(zhuǎn)子位置可以通過安裝在電機上的傳感器來檢測，也可以通過電機的反電動勢來估計。

3. 提高扭矩的方法

通過SVPWM提高電機扭矩的方法主要包括以下幾個方面：

3.1 優(yōu)化PWM信號的占空比

在SVPWM中，PWM信號的占空比對電機的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過優(yōu)化PWM信號的占空比，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.2 調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位

在SVPWM中，直流電壓矢量的大小和相位對電機的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過調(diào)整直流電壓矢量的大小和相位，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.3 優(yōu)化轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略

在SVPWM中，轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略對電機的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)矩和磁通的控制策略，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

3.4 提高轉(zhuǎn)子位置的檢測和估計精度

在SVPWM中，轉(zhuǎn)子位置的檢測和估計對電機的轉(zhuǎn)矩和磁通有直接影響。通過提高轉(zhuǎn)子位置的檢測和估計精度，可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)矩的精確控制，從而提高系統(tǒng)的效率和性能。

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